景观动态变化
第五章 景观动态与模拟
科技
科学技术对景观的作用：
• 科学技术进步导致农业景观用地的巨大变化，科学技术和工艺的发展提高了土地生
产力，阻止了由于人口增加带来的农业用地扩张；同时使得更多的农民摆脱了土地
的束缚，可以从事其他经济活动，促进城市化发展。
2.2 人文驱动因子
经济
经济对景观变化的驱动作用：
• 由手采取的方法基本上是统计分析，统计分析的结果通常表现为一段时间的总体规律，
可能忽略了某些重要时间点的某种景观的重大变化。
• 采用统计的量化方法，只能反映出那些易于量化的指标因素对景观变化的影响。而一
些对景观变化起重要作用，但不宜量化的指标因素则难以反映。
• 当前对景观变化驱动机制的识别实质上是关于景观驱动因子识别的假设和验证，几乎
• 物种多样性：对物种多样性的影响包括影响物种分布、优势种和丰富度及种间关系
等。
• 生态系统多样性：对生态系统多样性的影响集中在影响生态系统分布、结构和组成。
存在的问题：景观变化对生物多样性影响的研究还有待进一步研究。
3.5 不合理景观变化带来的生态环境问题
大气质量降低
景观变化可以改变大气中气
重要联系。
草地变化的影响
草地对水分的影响取决于人们对草地的管理。不合理的管理和过度放牧引起植被减少
土壤板结，使得地下水供应减少，这会严重影响靠地下水补给的河流水量。
耕地变化的影响
一般而言耕地增加，需水量增大；耕地减少，需水量降低。
聚居和其他非农业土地利用的影响
随着世界人口、工业化和城市化发展。城市数量不断增多，对水的需求也越来越大。
景观稳定的原因：因为建立了与干扰相适应的机制。
景观生态学-C6
二、景观稳定性
景观稳定性的相关概念
二、景观稳定性
景观稳定性的理解
从景观变化的趋势方面
持久性：表示系统或某些成分的生存时间；
恒定性或变异性：表示系统某些特征的波动频率和幅度。 从景观对干扰的反应方面 抗性阻力：表示系统抵抗外界变化、保持原有状态的能力； 恢复性或弹性 ：系统发生变化后恢复到原来状态的能力 （可用系统回到原状态所需的时间来度量）。
景观变化的空间模式
景观变化空间模式的常见类型
一、景观变化及其模式
“颌状”模式（ jaws model ），又称为“口状”模式 （mouth model），是一种较好的景观变化模式。
土地变化3个阶段，分别为90%、50%和10%的黑色土地类型。
一、景观变化及其模式
颌状模式的优点
①一直维持原来方形生境斑块，到镶嵌序列的最后阶段； ②廊道连接性得到加强，小的残余斑块在新的土地类型所构成 的区域中起到物种踏脚石作用，廊道和小斑块使得大片连续的
在景观尺度上，稳定性实际上是许多复杂结构在立地
水平上不断变化和大尺度上相对静止的统一，即景观
的异质稳定性。 （大尺度上景观结构和要素组成的变化需要很长时间 才发生，而小尺度上景观的变化在短期就可以发生）
二、景观稳定性
景观稳定的机制
物理稳定机制 —— 景观系统具有复杂结构，异质性
较高； 快速恢复机制 —— 景观系统是开放系统，不断有生 态流发生； 抗干扰机制 —— 景观组分具有较强的生命活力，受 到干扰后仍能进行繁殖，具有较大的杭性。
景观生态学 Landscape Ecology
资源与环境学院
第六章 景观动态变化
内容提要
一、景观变化及其模式
景观动态(变化)驱动力研究论文读书笔记
景观动态（变化）驱动力研究论文读书笔记—GIS0901 赵建平 2009303200901 景观空间格局分析是景观生态学研究的核心问题。
景观变化不仅影响社会经济的持续发展，而且也是全球环境变化的重要组成部分和气候变化的主要原因，而其驱动力研究对于理解景观变化的实质进而预测景观变化的趋势非常重要。
景观在各种内外部驱动因素作用下其结构和功能随时间推移发生的变化过程、特征与规律称为景观变化，也称景观动态。
任何景观都处于不断的变化之中，绝对稳定或绝对静止的景观在自然界是不存在的。
景观变化的动力来自景观本身，也受自然因子和人为因素的影响。
而促使景观发生变化的各种内外部驱动因素就是景观格局变化的驱动力。
换言之，景观格局变化驱动力是指导致景观发生变化的主要生物物理和社会经济因素。
景观格局变化的驱动因子尽管在特定的时间段内随着研究区域的不同而不同，但仍具有一定的时空规律。
在较大的时空尺度上，地貌与气候等自然因子和人口、文化与区域社会经济环境等人文驱动因子对景观格局变化其主导作用；而在中小尺度上，植被与土壤和技术革新等因子其主导作用。
引起景观格局变化的驱动因子可归纳为自然因子和人文因子两类。
自然驱动因子中的气候、水文、土壤等被认为是主要的自然驱动力类型；人文驱动因子包括人口变化、技术进步、政治经济体制的变革、文化价值观念变化等因子。
在景观格局演变的过程中，这两种驱动因子往往在不同的时空尺度上发挥不同层次的功能。
景观格局演变的驱动力系统存在着主导驱动力与非主导驱动力的区别，对其进行判别是总结景观格局演变驱动机制的基础。
目前所运用的判别方法主要是典型相关分析和逐步回归分析。
这几天在佃老师的要求下我阅读了几篇有关景观动态（变化）驱动力研究论文，现在选择三篇总结如下：。
21_景观动态变化-稳定性
景观稳定性的概念
• 平衡(Equilibrium) 平衡(Equilibrium)
• 动态平衡指系统总体上处于稳定的状态，但存在内部变化 动态平衡指系统总体上处于稳定的状态，但存在内部变化 总体上处于稳定的状态 内部 （图）。
The shifting mosaic steady-state concept. Upper panles show a landscape at different times in which the shadings indicate different stand ages (Y= young, M= mature, O= old) and their locations through time. The lower panles depcit the proportion of the landscape occupied by each age class, which remains constant throught time. The shifts occur in reponses to disturbance a0 0 1 图1 2 5 6 7 8 9 10 11 12 月份 Month 1991 年和 1997 年安塞降水量的季节变化 3 4
150 地上生物量 ( g/m 2 ) A b ov e -g r ou nd b iom a ss 100 50 0 4 /1 5 /1 5 6 /2 9 8 /4 9 /2 2 1 1 /3 日 期 （ 月 / 日 ） D at e(M o n t h /day ) 图 2 群落地上生物量的季节变化 Fig.2 Seaso n al v ariat io n s o f abo v e-gro un d bio m ass o f co m m un it ies 铁 杆 蒿 A rt em isia gm elin ii 长 芒 草 St ip a bun gean a
第五章-景观动态变化
思考题
1. 2. 3.
4.
5. 6.
7.
如何理解景观的稳定性？景观亚稳定模型有何意义？ 物种共存对景观稳定性有何意义？ 试将景观变化的驱动力与物理系统变化的驱动力作一比 较。 为什么需要建立景观变化模型？ 生态学范式为什么要发生变迁？它是如何进行变迁的？ 如何理解干扰？它对景观的影响是正面还是负面的？为 什么？ 人类为什么要对景观进行改造？改造造成的影响有什么？ 如何对待人类活动对景观的作用？
Hubbell（2001）提出的生态漂变学说，以岛屿生 物学理论和复合种群理论为基础，从完全不同的 角度解释了热带雨林物种共存和多样性维持的机 制。 该学说认为，群落主要是由生物地理范围重叠的 物种组成的非平衡随机集合体；在这个集合体中， 物种可以局部共存，但物种的组合及物种的相对 丰富度会缓慢地发生漂变。
3.景观总体格局的变化
景观格局通常指的是景观的空间结构特征，包括
景观组成单元的多样性和空间配置，景观格局影 响生态学的各种过程。
因此，景观格局的变化可理解为景观组成单元的 结构变化及由此引起的景观过程的变化。
3.1 景观格局变化的驱动力
主要来源：非生物的、生物的和人为的因素。
3.2 景观格局变化的动态模型
对景观稳定性的认识多借用生态系统稳定性的概念，如
Forman（1986）把景观稳定性表达为抗性、持续性、惰 性、弹性等多种概念。 需要说明的是，表征景观稳定性的各个术语，仅能反映景 观稳定性的某一方面的特征，并不能对景观的稳定性作出
全面评价。
可以从以下4个方面来分析和考察景观变化和景观对干扰
相对稳定性，使景观在一定时间和空间尺度上表 现为特定状态。
森林生态知识：森林生态系统的景观动态变化及其影响因素
森林生态知识：森林生态系统的景观动态变化及其影响因素森林是人类赖以生存的重要资源，也是地球环境的重要组成部分。
森林生态系统的景观动态变化是指森林整体的结构、组成、分布等在时间上的变化。
这些变化是由自然因素和人类活动两个方面共同造成的。
本文将从景观动态变化的原因、影响因素以及预防措施等方面来进行阐述。
一、森林生态系统景观动态变化的原因森林生态系统景观动态变化的原因可以分为自然因素和人为因素两个方面。
自然因素主要包括气候、地形、土壤和动植物等因素。
气候变化是引起森林景观动态变化的重要因素之一。
气候变化直接影响森林生态系统的生物和物理过程，进而影响森林的结构和组成。
因此，气候变化对森林生态系统的景观动态变化具有重要的影响。
地形和土壤因素对森林生态系统的景观动态变化也具有重要的影响。
河流、湖泊、山脉等因素使得森林的组成和分布发生了变化。
动植物因素是造成森林景观动态变化的重要原因之一。
动植物对森林的种类、密度、生长状态等都有着直接的影响。
人类活动是造成森林生态系统景观动态变化的主要原因。
现代工业、交通、旅游等活动给森林生态系统带来了新的压力。
经济发展推动了森林产品的消费，大量砍伐，推进了森林景观动态变化的过程。
其他因素如过度放牧、人为火灾等都会对森林生态系统带来直接的损害。
此外，人类活动所带来的环境污染、生物入侵等也对森林生态系统造成了严重的影响。
二、森林生态系统景观动态变化的影响因素森林生态系统景观动态变化对人类和自然环境都有着重要的影响。
以下是两方面的具体表现：（一）对人类的影响1.损害森林生态系统带来经济上的损失。
森林生态系统的破坏直接影响到林木的生长和森林生态系统自身的稳定性，从而对渔业、旅游业等带来了直接影响。
2.过度的森林砍伐、环境污染等破坏了森林生态系统，也对人类的健康和生存环境产生了影响。
3.森林生态系统的景观动态变化对气候的影响是长远的和持续的。
森林是大气中的重要调节剂，是稳定气候的重要因素，对全球气候有着重要的影响。
景观动态变化
土地利用规划需要与城市规划 、区域规划等相关规划相互协 调，以确保土地资源的合理配 置和高效利用。
土地利用规划的实施需要政府 、企业和公众的共同努力，加 强监管和管理，防止土地资源 的浪费和滥用。
环境保护政策
01 02 03 04
环境保护政策是指政府为了保护环境而制定的一系列法规和措施。
气候变化
气候变化如气温、降水、风速等的变化，会影响植被生长、土壤侵 蚀等，进而影响景观的演变。
生物群落演替
随着时间的推移，生物群落会发生演替，从一种群落类型转变为另 一种群落类型，从而影响景观的外观和结构。
人为因素
01
02
03
土地利用变化
城市化、农业开发、采矿 等活动会改变土地利用方 式，导致景观格局和特征 的变化。
全球变化的挑战与机遇
气候变化
全球气候变化对景观动态变化产生重要影响，如极端气候事件增 多、生态系统的脆弱性等。
城市化进程
城市化进程加速导致土地利用变化、生态环境破坏等问题，同时 也为景观规划和管理提供了新的机遇。
资源环境压力
资源短缺和环境压力加大，要求景观规划和管理更加注重生态保 护和可持续发展。
生态修复的成功与否取决于多种因素， 包括修复前的生态系统状况、修复过 程中的技术和管理水平、修复后的维 护和管理等。
土地利用规划
土地利用规划是指根据土地资 源的自然条件、社会经济状况 和生态环境要求，对土地资源
进行合理的分配和布局。
土地利用规划需要考虑土地资 源的生产能力、生态价值和环 境容量等因素，以实现土地资
输标02入题
在景观动态变化的应对策略中，公众参与可以加强政 策制定和实施的民主性和科学性，提高公众对环境保 护的认识和参与度。
景观生态学名词解释
名词解释景观：景观是由相互作⽤用的⽣生态系统镶嵌构成，并以类似的形式重复出现、具有⾼高度空间异质性的区域。
⽣生态学⼲干扰：⼲干扰是群落外部不不连续存在，间断发⽣生因⼦子的突然作⽤用或连续存在因⼦子的超“正常”范围波动，这种作⽤用或波动能引起有机体或种群或群落发⽣生全部或部分明显变化，使⽣生态系统的结构和功能发⽣生位移。
斑块及斑块动态：斑块泛指与周围环境在外貌或性质上不不同，并具有⼀一定内部均质性的空间单元。
如植物群落、湖泊、草原、农⽥田和居⺠民区等。
斑块动态是指斑块内部变化和斑块相互作⽤用导致的空间格局及其变异随时间的变化。
景观多样性：指由不不同类型的景观要素或⽣生态系统构成的景观在空间结构、功能机制和时间动态⽅方⾯面的多样性或变异性。
它反映了了景观的复杂性程度。
景观异质性：景观内部事物或者其属性在时间或空间分布上的不不均匀性或⾮非随机性特征。
侧重于三⽅方⾯面：空间异质性、时间异质性、功能异质性。
景观结构：景观组成单元的类型、多样性及其空间关系。
如，景观单元⾯面积、形状和多样性，它们的空间格局以及能量量、物质和⽣生物体的空间分布等。
尺度推绎：利利⽤用某⼀一尺度上所获得的信息和知识来推测其它尺度上的特征，或者通过在多尺度上的研究探讨⽣生态学结构和功能跨尺度特征的过程。
景观变化：受⼈人类和⾃自然⼲干扰，景观不不断变化。
景观指数：指⾼高度浓缩景观格局信息，反映其结构组成和空间配置某些⽅方⾯面特征的简单定量量指标；适合定量量表达景观格局和⽣生态过程之间关联的空间分析⽅方法。
内缘⽐比：斑块周⻓长与斑块⾯面积之⽐比，指斑块的边缘效应。
景观格局：指某特定尺度上景观的空间结构特征，是⼤大⼩小和形状各异的景观要素在空间上的排列列形式，或景观要素的类型、数⽬目以及空间分布与配置等。
复合种群：是由空间上彼此隔离，⽽而在功能上⼜又相互联系的两个或两个以上的亚种群或局部种群组成的种群缀块系统。
⽣生态流：观中的能量量、养分和多数物种，都可以从⼀一种景观要素迁移到另⼀一种景观要素，表现为物质、能量量、信息、物种等的流动过程。
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一、景观稳定性
景观亚稳定性（metastability）
在景观生态学中所研究的稳定性多是指有生命的景观类型的稳定，即生物稳定。生物 稳定性是一种亚稳定性，即系统处于动态平衡状态（围绕中心位置上下波动）。它可 以是在很长时间内都围绕一个中心位置；也可以是在一段时间内处于一种平衡状态， 围绕一个中心位置波动，而在另一段时间内又进入另一种平衡状态，围绕另一个中心 位置波动。
不稳定景观：景观参数的波 动是不可预测的不规则波动。
一、景观稳定性
3.干扰与景观稳定性
景观稳定性可以看作干扰条件下景观的不同反应 稳定性是系统两种特征——恢复性和抗性的产物 一般地说，景观的抗性越强，景观越稳定；景观的恢复性越强， 景观越稳定。
若干扰的强度很低，而且干扰是规则的：景观能够建立起与干 扰相适应的机制，从而保持景观的稳定性。 若干扰比较严重，但干扰经常发生，并且可以预测：景观也可 以发展起适应干扰的机制来维持稳定性。 若干扰不规则，而且发生的频率很低，则景观的稳定性最差。
土林—流水侵蚀地貌景观
宁夏贺兰山风蚀地貌景观
气候的影响
气候的影响
生命的定居
植物的进化过程：
类似苔藓、地衣或藻类 等绿色植物 —维管束植— 维管束植物发育十分完全 —大面积森林—以裸子植 物占优势的森林（第二纪） —有花的被子植物—— 被 子植物占据统治地位（第 三纪末期）。
植物对景观的作用：
二、景观变化的驱动因子
景Hale Waihona Puke 变化的驱动因子可以分为两类：一类自然驱动因子，一类是人为驱动因子。
自然驱动因子：地貌的形成、气候的影响、生命的定居、土壤的 发育、自然干扰 人为驱动因子：人口、技术、政治经济体制、政策和文化
地貌的形成
地壳构造运动：造成地表形态的不断变化 风和流水作用：风成地貌，流水地貌。风和流水是塑造地貌最重要的外动力。 重力和冰川作用：冰川的侵蚀和搬运，形成冰蚀地貌、冰积地貌等。 由地形引起的景观变化可用：开阔度和深度效应来表示。
干扰强度和景观变化
一、景观稳定性
4.景观稳定性的时空尺度
景观稳定性的时间尺度：人们衡量景观变化时假定的一 个变化速率。
变化—景观的运动速率>假定运动速率 稳定—景观的运动速率<假定运动速率
景观稳定性的空间尺度：在景观尺度上，稳定性实际上是许 多复杂结构在立地水平上不断变化和大尺度上相对静止的统一，
景观稳定性可以从两个方面来理解：景观变化的 趋势；景观对干扰的反应。
从景观变化的趋势认识： 持久性：表示系统或某些成分的生存时间。 恒定性或变异性：表示系统某些特征的波动频率和幅度。
从景观对干扰的反应来认识： 恢复性或弹性：表示系统发生变化后恢复到原来状态的能力。 抗性阻力：表示系统抵抗外界变化的能力。
“ Russian hills” 稳定性模型
生态系统的生 物稳定性模型
一、景观稳定性
2.景观变化与景观稳定性
若不考虑时间尺度，景观 参数随时间变化曲线的特点 可以由3个独立参数来描述： 变化的总趋势（上升、下 降和水平趋势）； 围绕总趋势的相对波动 幅度（大范围和小范围）； 波动的韵律（规则和不 规则）。
人为驱动因子
包括人口、技术、政治经济体制、政策和文化等因子，对景观的影响十分重要。 在人为因子的影响下，景观的变化主要表现为土地利用/土地覆被的变化。
（c）夏威夷冒纳罗亚 山上空22年间大气中CO2 含量的变化
（a）美国田纳西洲阿巴拉契亚硬 木林在1000年内预测的生物量变化
（b）英国剑桥附近罗金厄 姆林地面积400年来的变化
一、景观稳定性
景观变化的12条变化曲线 稳定景观：景观参数的长期 变化呈水平状态，并且其水 平线上下波动幅度和周期性 具有统计特征。 亚稳定景观：景观变化呈上 升或下降趋势，但波动是规 则的、可预测的。
即景观的异质稳定性。
一、景观稳定性
4.景观稳定性的定量探讨 熵（entropy）理论作为自然现象不可逆与无序的度量，可以很好解释景观的 稳定性，自然景观从初始状态发育成终极状态，本质上取决与熵的累积。
P N )!( p N )! ( p N )! / N! S log ( p N )!（
植被类型与景观异 质性 植被动态 植被对地貌过程改 变 植被为动物提供栖 息地
土壤的发育
对生态学来说，土壤最重要的方面在于它再一次强调了气候在定向系统中所起的基 本作用。 土壤的发育也是景观变化的一个重要动力。气候是决定植被的主要因素，植被可以 改变土壤，而土壤又可以改变植被。在许多生态系统中，反馈环呈正向的或自加速 的过程，即土壤的变化有利于植被的发育，植被变化的结果加快土壤发育。
2 1 2 3 k
N 是景观的物种数，Pk 个斑块内植物种群数所占的百分比。
假设景观包含16种物种，将景观分成不同的斑块，抽象化为几种特殊类型
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
a
b
c
d
S= log2[(100% ×16)!/16!]=0 S= log2[(50% ×16)! ×(50%×16)!/16!]=-10.48
土壤的景观意义： 土壤肥力和景观生产力 土壤异质性和景观异质性 土壤退化与景观变化：土壤侵蚀、土壤沙化、土壤盐渍化、土壤潜育化、土壤污染等
自然干扰
人类对地球的影响程度已相当严重，地球上几乎找不到完全没有受人类干扰的地方。 火烧：一直被认为是最重要的自然干扰。火烧最直接的结果是改变了景观斑块的分 布格局。 洪水：洪水泛滥造成大面积土地被淹。然而，定期洪泛可看作是系统内正常变化的 组成部分。 飓风、龙卷风：常常导致大面积景观发生变化。 害虫的爆发：一种严重的自然干扰，可将农田变成一片片裸地。
景观动态变化
景观变化（Landscape Change）：景观 的结构和功能随时间所表现出的动态特 征，也称景观动态(Landscape Dynamic)。
景观动态变化
景观稳定性 景观变化的驱动因子
景观变化的生态环境影响
景观变化的动态模拟
一、景观稳定性
1.景观稳定性的概念
一、景观稳定性