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景观动态变化

6.1.1 景观变化曲线(景观变化的一般规律)
Forman & Godron 用3个独立参数表征所有变化曲线: ▪ 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)
(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 (LT-LIO水平、波动大且不规则)
在这个地区,雨季一年生植物萌芽发育,几周内就形 成较大的生物量;这种有规律的变化是景观固有的特征,动 植物种类都适应了这种气候循环,牧民也可使畜群在数百公 里范围内移动,以巧妙地利用放牧季节。生态学家认为这种 景观是稳定的,如同电影胶片中的同一场景或镜头多次出现 一样。总的来说,在这几个世纪期间,生态系统所提供的总 产量较低,只能维持分散在各地居民的生计。
6.1.2 稳定性、准稳定性和不稳定性 1 )LT-SRO和LT-LRO稳定曲线 生物系统的稳定性(stability)是相对的,如 果景观参数的长期变化成水平状态,并且在其水平 线上下波动,波动幅度和周期具有统计特征的,我 们认为是稳定的。
2 )有人用准稳定性(metastability)来表达这种稳 定状态
6)景观稳定性的生态机制: 能使景观变得更为稳定的3个普遍过程。 首先,光能可固定在植物生物量中,生物量的累积按
照斑块、走廊和本底等景观结构在空间上发生变化,这种 内部异质性(包括与之有关的景观要素之间的动物、植物、 水、矿质养分和能量等的流动)为系统提供了固有的可塑 性,可使其能承受或同化一些环境变化,并在遭受干扰后 恢复原状。一般认为,同质性可促进干扰的蔓延。大面积 地种植同一种农作物,会导致严重的病虫害,大面积的人 工林可使森林抗病虫害和抗火能力的减弱。这也是为什么 提倡种植混交林和保护原始林的重要原因。
(b)英国剑桥附近罗金厄姆林地面积400年来的变化(பைடு நூலகம்T-SIO下降、波 动小且不规则)
(c)夏威夷冒纳罗亚山上空22年间大气中CO2含量的变化(IT-LRO上 升、波动大且规则)
注:
景观变化的实际情况要远远比这些模式 复杂,景观变化模式是为了便于理解的一种 简化的抽象,不可生搬硬套。当影响景观变 化的主要机制发生变化时,景观变化的模式 可能发生变化。
6.1.4 稳定性的时间尺度 1)判断景观变化的标准 ➢景观的本底发生变化; ➢几种景观要素类型所占景观面积百分比发生足够大的变化; ➢景观内产生一种新的景观要素类型,并达到一定覆盖范围。 2)稳定性的时间尺度
任何景观都随时间变化,景观的稳定性只有相对的意义。 在研究景观稳定性时如何选择时间尺度十分关键。
因为它并不是固定不变的,而是处于动态平衡 之中,说它是动态的,是因为它还在变化,说它是 平衡的,因为从较长的尺度来说,它又是不变的。
3 )不稳定性指的是波动方式经常发生变化或不可预测 不稳定性可能出现两种情况: 一是受到干扰后打破原有平衡后立刻建立新的平 衡。即以新的平衡代替原有的平衡。 二是旧的平衡被打破后,新的可预测的稳定状态 并未出现。比如:干旱的草地一经耕垦,就会不稳定。
5 )影响景观稳定性的基本因素 景观稳定性取决于由气候、地貌、
岩石和土壤、流水、植被以及干扰因素 决定的景观要素稳定性。
6)景观稳定性的生态机制: 能使景观变得更为稳定的3个普遍过程。 首先,光能可固定在植物生物量中,生物量的累积按
照斑块、走廊和本底等景观结构在空间上发生变化,这种 内部异质性(包括与之有关的景观要素之间的动物、植物、 水、矿质养分和能量等的流动)为系统提供了固有的可塑 性,可使其能承受或同化一些环境变化,并在遭受干扰后 恢复原状。一般认为,同质性可促进干扰的蔓延。大面积 地种植同一种农作物,会导致严重的病虫害,大面积的人 工林可使森林抗病虫害和抗火能力的减弱。这也是为什么 提倡种植混交林和保护原始林的重要原因。
第三,生物进化过程是最独特的过程。一对动物可生 殖一大群彼此不同的幼仔,幼年动物生长发育并分散于 整个景观,其中一些可得以生存和繁殖。如果有些动物 在景观受到干扰时也能生存下来并继续繁殖,那么这类 动物一般对干扰具有较大的抗性,而且能生出抗性更强 的幼仔,这就是生物的自然选择。景观中所保留下来的 物种具有遗传变异性,由于许多动植物种类对环境变化 都具有遗传变异的能力,所以这种进化为景观保持动态 平衡提供了抗性,并有助于从干扰中恢复。
3 )恢复力(resilience) 指一个系统在受到干扰破坏后恢复其功能的能力。 4 )弹性(resilience) 指生态系统缓冲干扰并保持一定阈界之内的能力。 5 )振幅(amplitude) 指生态系统可被改变并能迅速恢复原来状态的程度。
4 )关于景观特性与稳定性关系的基本原则: ▪ 岩石、水泥路面等无生物定居地,具有物理 系统的稳定性。 ▪ 随生物量的增加准稳定性增加。 ▪ 顶级群落的准稳定最大,中间演替阶段次之, 先锋阶段最小。 ▪ 从抵抗力来说,顶级群落大于先锋群落;从 恢复力来说,先锋群落大于顶级群落。
6.1.3 关于稳定性的其他重要概念 目前,关于生态系统稳定性的概念很多,如抗性、
振幅、偏离、韧性、恢复、弹性一、脆弱性等。这里, 我们仅例举若干个有关稳定性的概念。
1 )持久性(persistence) 指一个系统或它一些分量的持续存留时间。
2) 抵抗力(resistance) 指一个系统对某种干扰就地抵制的能力。
从景观的定义可以看出,景观与人类的生产、生活密切 相关。景观的概念引自人们对客观世界的观察,人类观察景 观的变化也只能在其有限的生命周期内,所以定义观察景观 稳定性的时间尺度以略长于人类的平均寿命为好,即时间尺 度取100年。
景观稳定—退化的实例 在 公 元 1000-1900 年 期 间 , 南 撒 哈 拉 的 萨 赫 勒 草 原 (或热带稀疏草原)景观被认为中很少发生变化的。虽然干 湿季有明显的波动,但景观特征在过去几个世纪中始终保持 稳定的状态。换句话说,景观变化为稳定类型(LT-LRO), 呈水平总趋势,不较大而有规则的波动。
俯瞰路南区 (震前)
地震中心路南区,震后 变成一片废墟
城市化景观
现代农业景观1950~
传统农业景观1800~1950
历史乡村景观1100~1800
铁器时代末期景观约公元前1000
新石器及青铜时代 景观-
原始自然景观-
景 观 土 地 利 用 变 迁 过 程
自然→人工
6.1 稳定性的基本概念
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