景观生态学：第七章 景观动态课件.pptx
第七章 景观动态,2,景观结构景观过程景观动态景观功能,景观生态规划设计,景观生态保护管理,生态生态监测预警,3,景观变化（landscape changes）景观在各种内部外部驱动力作用下，其结构和功能随时间发生变化的过程、特征和规律。也作景观动态（landscape dynamics）,土地利用/覆盖变化 land-use/land-cover,LULC,2001-2016东湖地区,5,城市化景观,现代农业景观-1950,传统农业景观-18001950,历史乡村景观-11001800,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,本章内容提要,1 景观稳定性什么是景观稳定性？稳定性的基本概念与特征、景观稳定性的测度2 景观变化什么是景观变化？景观变化的规律性及判断标准、变化驱动力、变化的空间过程及模式、景观变化的定量描述,7,本章内容提要,1 景观稳定性什么是景观稳定性？稳定性的基本概念与特征、景观稳定性的测度2 景观变化什么是景观变化？景观变化的规律性及判断标准、变化驱动力、变化的空间过程及模式、景观变化的定量描述,8,1 景观稳定性,景观的稳定性（stability）：景观保持原有状态及其受干扰后回归该状态的能力可以归结为：持久性、恢复力和抵抗力,9,1 景观稳定性,持久性（persistence)：指生态系统在一定边界范围内保持恒定或维持某一特定状态的历时长度恢复力（elasticity)：指生态系统缓冲干扰并仍保持在一定阈限之内的能力抗性（resistance)：或称抵抗力，描述生态系统在受到扰动后产生变化的大小,10,1 景观稳定性,动态平衡理论系统的稳定性是相对的，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，则认为是稳定的,11,1 景观稳定性,亚稳定性（metastability),系统受一定干扰后发生变化并达到了可预测的波动状态,不稳定性（instability）,指波动方式经常发生变化或不可预测,12,（2）景观稳定性的衡量标准,景观基本要素具有再生能力 景观中的生物组分保持物质平衡 景观空间结构的多样性和复杂性有助于保持功能的稳定性 人类干扰的影响未超过景观的承受力,13,（3）景观稳定性的测度,变异性（variability)：描述系统在受到扰动后种群密度随时间变化的大小变幅（amplitude)：生态系统可被改变并能迅速恢复原来状态的程度,14,来源于物理系统的稳定性,无序稳定？有序稳定？稳定建立在熵增的基础上,15,景观熵值的计算,S=logD=log2(P1N)!(P2N)!(P3N)!(PkN)!/N！,N景观内包含的所有植物种群数 PK是各斑块内植物种群数所占的百分比 S景观的熵值,16,案例,假定景观包含16种植物种群，其不同聚集将景观分成不同斑块1，2，4，16,当16个物种均匀分布在一个斑块内，S=0当16个物种均匀分布在两个斑块内，S=-10.48当16个物种均匀分布在16个小斑块内S=-44.25,17,哪种情况下，景观更稳定？,物种数量相同的情况下斑块类型越多，景观结构的异质性越高，熵值越低，景观越不稳定反之，斑块类型越少，结构越简单，熵值越高，景观越稳定,18,思考：,人工景观和自然景观的稳定性比较，哪个更稳定？,19,本章内容提要,1 景观稳定性什么是景观稳定性？稳定性的基本概念与特征、景观稳定性的测度2 景观变化什么是景观变化？景观变化的规律性及判断标准、变化驱动力、变化的空间过程及模式、景观变化的定量描述,20,.1 景观变化的规律及判断标准,(1)景观变化的规律如果不考虑时间尺度，景观随时间变化的特征 变化总趋势：上升、下降或水平势 波动幅度：大范围或小范围 波动的韵律：规则或不规则,21,Forman&Godron(1986）将景观随时间的变化规律总结为12条曲线：,22,英国剑桥附近罗金厄姆林地面积400年来的变化,变化总趋势：下降波动幅度：大波动的韵律：不规则,23,(2)景观变化的判断标准,景观的基质发生变化景观要素类型所占面积百分比发生变化，引起景观内部空间格局的改变景观内产生新的景观要素类型，并达到一定覆盖范围,24,25,.2 景观变化的驱动力,大尺度上，主要起作用的是地貌、气候、人口、文化和区域社会经济环境等因素小尺度上，主要起作用的是植被、土壤等因素,26,（1）景观驱动力的类型,自然因子：气候、土壤、水文、植被人为因子：人口变化、生产生活方式变化、技术进步、政治和经济体制变革、价值观念改变,27,（2）景观驱动力分析,1 典型相关分析多变量（驱动因子）对多变量（景观格局指数）的相关分析2 逐步回归分析一次引入一个作用显著的因子，最终得到影响该区域景观格局变化的主导因子驱动力,28,主要问题,各种景观格局指数可以定量计算，但是驱动力因子不一定能够定量化多数景观驱动力研究流于定性分析而不是定量分析了解驱动因素背后的作用方式与机制问题更重要,案例：19802008年间深圳市城市景观变化,30,.3 景观变化的空间过程与模式,（1）景观变化的空间过程,穿孔分割破碎收缩磨蚀,31,穿孔与分割破碎化与缩小消失,32,边缘式,廊道式,单核心式,多核心式,散布式,随机式,（2）景观变化的空间模式,不同景观变化空间模式的生态学意义是什么？,33,生态上最好的景观变化模式,颌状模式(jaws model)或口状模式(mouth model),34,优点,一直维持原来的方形生境斑块，尤其是在镶嵌序列的最后阶段廊道连接性得到加强，小的残存斑块起中继站作用，使得大片而连续的新土地类型所产生的负作用最小明显增加了边界长度，为多生境物种和边缘种提供了更多的生境,35,（3）景观变化动态模型,马尔珂夫(Markovian)概率模型,转移概率矩阵,36,Nt和Nt+t是由m个状态变量组成的状态向量在t和t+t时刻的值，P是由m Xm个单元组成的转移概率矩阵马尔科夫模型不考虑空间格局本身对转移概率的影响，反映的是总体景观类型面积比例的变化情况,马尔珂夫(Markovian)概率模型,37,案例：沈阳市西陵区土地利用格局变化,38,案例：沈阳市西陵区土地利用格局变化,39,案例：沈阳市西陵区土地利用格局变化,40,细胞自动机模型 CA model,指一类由许多相同单元(细胞栅格)组成，根据一些简单的邻域规则即能在系统水平产生复杂的结构和行为的离散型动态模型,41,细胞自动机模型 CA model,细胞自动机模型的特征：栅格中所有细胞可具有的状态总数是有限的、已知的每一栅格细胞的状态由相邻细胞局部作用决定，也可是随机的局部性转化规则在任何位置都是一致的细胞状态的转化过程在时间上是离散的，不连续的,42,细胞自动机模型 CA model,一维细胞自动机模型的表达式为：,43,细胞自动机模型 CA model,二维细胞自动机模型的表达式为：,优点:把局部小尺度的观测数据通过邻域转化规则来模拟大尺度上系统的动态特征,44,细胞自动机模型的应用,1988,2000,南昌市建设用地扩张情况示意图,南昌市城市格局特征对建设用地扩张速率的影响,
