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景观生态学

/landscape ecology/
最后更新 2024-08-10
浏览 757
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研究景观结构、功能、演化和管理的学科。生态学的分支学科。

英文名称
landscape ecology
主要代表人物
C.特罗尔
所属学科
生态学

景观是处于生态系统与区域之间的一个生命系统层次,与个体、种群和群落等传统生命系统层次的研究工作相比,景观生态学是一个典型的宏观生态学分支学科,处于生态学学科体系主干系列中的较高层次。聚焦景观时空分异特征研究,强调整体性交叉和跨学科发展,注重人为活动效应及其应用研究,是景观生态学的主要学科特色。

景观生态学的产生和发展得益于人们对大尺度生态问题的重视,也得益于现代生态科学和地理科学的发展以及其他相关学科领域的知识积累。最初,景观是作为一个地理学概念被引入科学研究范畴的。19世纪末至20世纪初期,随着地理学科的不断发展,景观被看成是由景观要素(地貌、气候、水、土壤、植被和文化等)组成的地域复合体。1935年英国植物学家A.G.坦斯利提出了“生态系统”的概念,与景观地理学中的地域综合体思路契合,为地理学与生态学交叉融合的产物——景观生态学的诞生奠定了基础。

1939年,德国地植物学家C.特罗尔在利用航片解译研究东非土地利用时,正式提出了“景观生态学”一词,以研究支配一个区域不同地域单元的自然-生物综合体的相互作用关系。此后,这一学术思想为中北欧地区的一些学者所接受,用于在整合传统地理学和生态学研究思路的基础上,围绕自然环境保护、土地利用和规划实践等问题开展理论与应用研究。20世纪60年代,随着人口增长、粮食需求增加和资源环境问题的凸现,人们开始重视资源的合理开发利用与生态保护工作,中北欧地区景观生态学研究呈现出蓬勃发展的态势。

自70年代末起,一大批北美生态学家积极介入景观生态学研究,引领了现代景观生态学的发展,进而带动了世界其他国家和地区学者(如东亚地区、大洋洲地区和南美地区等)的参与,使景观生态学的学科影响从欧洲迅速向全球扩散开来。1981年,首届国际景观生态学大会在荷兰费尔德霍芬(Veldhoven)召开。随后,国际景观生态学会(IALE)于1982年10月在捷克斯洛伐克召开的国际景观生态学研讨会上正式成立,标志着景观生态学正式成为一门具有国际影响力的宏观生态学分支学科。各国学者通过广泛的学术交流与融合,初步搭建了景观生态学的基本概念框架体系和研究范式,并形成了丰富的基础理论、方法论和应用研究的积累。

景观生态学以整个景观为研究对象,着重分析由不同生态系统组成的异质性地表空间单元的整体空间结构、相互作用、功能协调以及动态变化,尤其强调空间格局和生态学过程的多尺度相互作用研究。因此,景观生态学是在与人类活动相适应的相对宏观尺度上剖析自然和人为活动及其生态效应的时空规律,其空间尺度从几平方千米至几千平方千米,时间尺度从几年到几百年。现代景观生态学重点关注基础理论、方法论以及应用研究。

重点围绕景观结构、功能和动态三个核心研究主题,形成了一系列具有学科特色的理论研究方向。例如,景观格局与过程、景观结构与功能、景观动态及其自然和人为驱动机制、景观的尺度效应问题、景观的复杂性与稳定性问题等。在具体研究对象方面,早期欧洲景观生态学研究多偏重人为活动占优势的景观生态学优化管理的理论和应用研究,而北美景观生态学家则更为关注自然景观的生态格局与过程问题。随着景观生态学研究内容的不断拓展,景观生态学的学科内涵越来越丰富,大多数宏观生态学对象都有景观生态学工作者参与研究。

景观生态学的方法论研究通常包括基础数据获取方法、景观现象表征与分析方法以及景观动态研究方法三个大的类别。景观生态学研究的数据获取方法主要包括野外比较观测性实验、操作性实验和地理信息技术(3S技术)等。景观空间特征分析是景观生态学区别于传统生态学的重要特色,大量学者根据研究工作的需求提出了诸多景观格局描述指数,并借鉴传统地理学和统计学的分析方法,发展出空间自相关分析、趋势面分析、地统计学分析、小波分析、分形几何学、亲和度分析等方法。景观动态研究包括景观多时段动态比较研究和景观模拟研究两种主要的技术路径,前者通过直接比较分析景观结构、格局和功能的时序变化特征,揭示景观现象的变化程度;后者通过建立景观结构、功能和过程之间的相互关系,选择或构建合适的动态模型解析景观动态变化的过程细节及其驱动机制。

景观生态学的应用研究对象几乎涵盖城市、乡村、湿地、森林、草原、农田等所有景观类型以及规划、设计、政策、管理等宏观生态学应用研究的各个层面。景观生态规划和设计运用景观生态学、生态经济学及其他相关学科的知识与方法,通过调整或构建合理的景观格局,使景观的整体功能得到优化。景观生态学关于景观格局与过程的诸多综合研究成果,弥补了传统保护工作的不足,在自然保护区建设和管理工作中发挥着越来越重要的支撑作用。此外,景观生态学的应用研究还不断地向土地利用规划、环境污染控制与管理、旅游开发、文化资源开发利用等领域渗透,并不断地形成了新的特色应用方向。

与传统经典生态学研究不同,景观生态学将宏观地域空间的整体作为研究对象,同时又可以通过尺度效应研究将生态学的宏观和微观研究有机地统一起来。这种新的研究范式,使得生态学研究从侧重均质性走向重视异质性,从依靠采样调查和观测的局部视角走向覆盖景观或区域的整体视野,从着眼单一现象和过程的分项研究走向涵盖景观格局、功能、动态特征及其自然和人文驱动影响的综合性研究。这种由简单到复杂的研究思路的转变,可以通过对异质景观中的物质流、能量流、信息流与价值流的整体性研究,揭示景观结构、格局和功能相互作用机理及其动态演变的特征,有利于正确地把握地表生态格局和过程的实质,科学提炼其内在驱动机制和运动的规律。

景观生态学强调整体性、综合性、宏观性研究视角,为正确理解人为活动与自然过程的响应特征,探究各类人地关系问题的产生根源,寻求合理的应对路径创造了有利的条件。现代景观生态学研究同时继承了欧洲偏重应用和北美重视理论研究的传统,在不断完善基本理论和概念框架的同时,重视研究区域景观格局对生态过程及其生态安全的影响,探讨景观空间格局优化、合理利用和保护的科学途径;进而探讨在人类活动和自然环境双重影响下,景观能够为人类社会发展提供生态系统服务和提高社会福祉的途径和方法,以满足人类社会可持续发展的综合需求。

景观生态学有效地整合了地理学空间分析和生态学过程分析两种思路,形成了具有自身特色的研究范式,可以从景观异质性(复杂性)、尺度变异、格局-过程关系、自然与人为的复合影响等多个侧面全方位剖析景观结构(格局)、功能及其动态特征,显著地提高了人类对社会-经济-自然复合生态系统演变规律的认识;为应对复杂问题研究的需要,景观生态学大规模运用现代科学技术(如3S技术、模型技术),并合理吸收相关学科的理论和方法论成果,发展了一系列具有自身特色的分析工具,如景观格局指数和动态预测模型等。

就起源而言,景观生态学具有生态学与地理学两个传统学科之间的交叉学科特色。自1939年C.特罗尔提出景观生态学概念以来,代表地理学特色的欧洲景观生态学派及代表生态学特色的北美景观生态学派通过长时间的学科融合,将地理学的空间研究思路与生态学的时序研究模式有效地整合起来,进而发展出一系列关于景观时空异质性表达、结构与功能分析及动态演化特征研究的理论和方法,奠定了景观生态学作为一门独立的生态学分支学科的基础。在生态学学科体系内部,景观生态学是高于生态系统生态学研究层次的一门宏观生态学分支学科,因为无论是从时间和空间维度,还是从组织水平上看,景观生态学研究的尺度域都比生态系统以下生命系统层次的传统生态学分支学科更宽泛。此外,由于景观生态问题的宏观性和复杂性,景观生态学还不断地借鉴环境科学、资源科学、遥感技术等相关学科的理论和方法,完善基础理论和方法论体系,推动自身的学科发展。

景观生态学研究的热点问题和热点领域,主要体现在三个方面。

理论研究方面,注重发挥景观生态学交叉学科和应用研究的优势,寻找新的学科生长点;提炼和总结成熟的研究范式,为景观生态学理论体系的构建提供蓝本;注重一般性的规律总结,完善景观生态学的理论体系。

方法论研究方面,创造具有景观生态学学科特色的新型野外观测和实验方法;继续构建更多生态学内涵清晰、科学问题针对性明确的新格局或功能分析指数;在景观模型的创新研究中,将模型检验和评价作为模型研究的重要组成部分,发展新的检验手段与实效性测试技术,提高模型的仿真和预测能力。

应用研究方面,加强生态过程及其服务的耦合,生态系统服务之间的相互作用,区域集成及优化调控研究;提高景观生态学应用研究的深度和广度,发掘新的学科生长点,提升应用研究水平;运用景观生态学的理念,推进生态文明建设,构建可持续的城乡景观生态体系;应用景观生态学的基本理论和成果,发展和总结适宜的应用模式和方法体系。

  • FARINA A.Principles and Methods in Landscape Ecology.Landon:Chapman and Hall,1998.
  • FORMAN R T T.Land Mosaics: The Ecology of Landscape and Regions.Cambridge:Cambridge University press,1995.
  • WU J G.Thirty years ofLandscape Ecology(1987-2017): retrospects and prospects.Landscape Ecology,2017,32:2225-2239.

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