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摘要:生态网络是景观生态学研究的热点问题,同时是环境科学、生态学和地理科学间的一门交叉应用,也是耦合景观结构、生态过程和功能的重要途径。从景观生态网络的应用现状、研究方法模型等进行分析,对其应用前景进行探究,并提出现存问题。
关键词:生态网络;景观连接度
1 景观生态网络的概念
景观生态网络的基本特性为:1)连接性;2)保护物种和生态环境,维持生态系统的结构平衡及其功能;3)廊道的空间结构是线性的;4)规划开场空间中的一个系统整体;5)提高自然资源利用率,最大限度减少人类活动对生物多样性的影响。景观生态网络是基于景观生态学原理,以保护生物的多样性及景观的完整性为目的,在开敞空间内利用各种线性廊道将景观中的资源斑块进行有机的连接,以维持和保护其生态、社会、经济、文化、审美等多种功能的网络体系。近些年,由于景观的破碎化和人为干扰现象日益严重,生态网络逐渐成为景观生态学、地理学、城市规划学等学科的研究热点。
2 方法分析
目前针对景观生态网络方面的研究方法,主要采用基于格局与景观连接度的指数和利用模型对景观生态网络进行模拟,来分析和反应实际景观生态网络的格局、过程或空间关联。
2.1 景观格局与景观连接度指数构建
景观格局指数能够对景观的空间格局信息进行高度概括,并对其组成结构和空间配置等进行简单定量。其中:1)用于描述景观要素的指数,如斑块的周长、形状、面积、密度、最近临近距离等,以及廊道的曲度和长度等。这类指数可以用于刻画生态网络的空间构型,如针对森林生态网络开展研究;2)用来描述景观总体特征的指数,如优势度、蔓延度及分维数等。这些指数可以用于描述景观中不同斑块类型的空间分异、团聚程度、延展趋势、几何形状和复杂程度。优势度与蔓延度以信息论为基础,分维数则以分形几何学为基础,这些指数在描述景观格局时有着各自的特征。分维数与优势度可以在较大尺度上反映景观的格局,而蔓延度则相反。随着科学技术的发展,产生了更为复杂的聚合度、孔隙度等景观指数。景观格局指数有利于理解和评价现有研究区内的景观现状,即通过不同的景观指数的对比,揭示研究区内的生态状况、空间特征和格局演变,了解其内在驱动力及发展趋势,为将来的景观评价和规划管理提供重要的参考价值。
2.2 景观生态网络的模型模拟
景观网络由节点和廊道相互交叉连接形成,而景观要素之间借助网络进行能量流、物质流和信息流的交换。一般来说,图论常把复杂的景观简化为简单的点和线,从网络密度、网络连通性和网络闭合度来计算景观网络的结构和功能,而忽视了点(斑块)之间的实际距离、线性程度、连接线方向和节点的实际空间位置,而這些要素在景观生态学的“流”的研究中则比较重要。在实际对景观生态网络模型的模拟和构建中,通常需考虑节点本身的属性特征及其相互关心,如利用重力模型测量节点之间的相互作用。最重要的是景观生态网络的构建必须考虑物种迁移、扩散等生态过程,考虑基质对这些过程的作用。目前,有很多方法与模型对景观生态网络系统进行研究,较为常见的方法是最小耗费距离方法、图论方法与电流理论,常用的软件包括ConeforSensinode,Circuitscape,Guidos,Zonation,Marxan等软件。
3 景观生态网络的应用前景
3.1 生态网络与景观规划
区域景观规划和生态网络的建设以生态学为基础,开展多学科的协作,注重生态过程和生态恢复,采用多目标规划设计、公众参与等方法进行研究,其目的是为了动植物资源、水资源等的保护,同时也有利于防洪、教育、城市美化、旅游休闲等。
3.2 生态网络与景观连接度
景观连接度是景观生态网络的核心概念,对于景观生态网络的建设具有重要的意义。对于景观连接度的概念,不同学者有不同的认识,但都认为景观连接度是对景观空间结构单元相互之间连续性的度量,侧重对景观功能的反应。
景观连接度对于生态网络的研究,具有广阔的应用前景。因此,如何建立一种基于连接度的方法,来简单快速反映景观的结构和过程,提高景观的连通性和斑块的可达性,将会成为众多学者共同关注的焦点。
3.3 生态网络与景观安全格局
通过提高斑块之间的连通性,以及加强生态网络的建设,将会有利于生态安全格局的构建。生态安全格局以生态学的理论与方法为基础,通过对生态过程的分析与模拟,旨在有限的土地内,以高效的景观格局来维护不同生态过程的安全与健康。
自20世纪末以来蓬勃发展的生态学,为生态安全格局的研究提供了新的理论基础,如“最优景观格局”和“生态安全格局”等。我国的学者也针对生态安全格局的定义、构建方法等方面展开了研究,并广泛应用于城市生态安全、区域生态安全、国土生态安全和土地利用生态安全等不同方面。
4 现存问题
(1)基础理论方面由于景观生态网络概念在我国提出的时间较短,诸多概念在学术界还未达成共识,现有的理论和核心概念无法完全解决我国在生态网络规划与评价中遇到的问题。
(2)研究方法方面应侧重于改善景观生态网络的研究方法,如创新景观生态网络或连接度指数、生态网络模型和基于复杂系统的空间模拟方法等。
(3)应用建设方面景观生态网络的建设缺乏系统性,建设力度不足,没有有效形成大尺度的生态网络系统,也没有与其它规划建设相结合,其管理与保障体制也不完善,缺乏科学支撑,功能没有得到很好的发挥。
参考文献:
[1] 陈小平,陈文波.鄱阳湖生态经济区生态网络构建与评价.应用生态学报,2016(05).
[2] 吴榛,王浩.扬州市绿地生态网络构建与优化.生态学杂志,2015(07).
[3] 张远景,俞滨洋.城市生态网络空间评价及其格局优化.生态学报,2016(21).
[4] 俞孔坚.生物保护与景观生态安全格局.生态学报,1999(01).
[5] 吴健生,张理卿,彭建,冯喆,刘洪萌,赫胜彬.深圳市景观生态安全格局源地综合识别.生态学报, 2013(13).
(作者单位:成都理工大学)
关键词:生态网络;景观连接度
1 景观生态网络的概念
景观生态网络的基本特性为:1)连接性;2)保护物种和生态环境,维持生态系统的结构平衡及其功能;3)廊道的空间结构是线性的;4)规划开场空间中的一个系统整体;5)提高自然资源利用率,最大限度减少人类活动对生物多样性的影响。景观生态网络是基于景观生态学原理,以保护生物的多样性及景观的完整性为目的,在开敞空间内利用各种线性廊道将景观中的资源斑块进行有机的连接,以维持和保护其生态、社会、经济、文化、审美等多种功能的网络体系。近些年,由于景观的破碎化和人为干扰现象日益严重,生态网络逐渐成为景观生态学、地理学、城市规划学等学科的研究热点。
2 方法分析
目前针对景观生态网络方面的研究方法,主要采用基于格局与景观连接度的指数和利用模型对景观生态网络进行模拟,来分析和反应实际景观生态网络的格局、过程或空间关联。
2.1 景观格局与景观连接度指数构建
景观格局指数能够对景观的空间格局信息进行高度概括,并对其组成结构和空间配置等进行简单定量。其中:1)用于描述景观要素的指数,如斑块的周长、形状、面积、密度、最近临近距离等,以及廊道的曲度和长度等。这类指数可以用于刻画生态网络的空间构型,如针对森林生态网络开展研究;2)用来描述景观总体特征的指数,如优势度、蔓延度及分维数等。这些指数可以用于描述景观中不同斑块类型的空间分异、团聚程度、延展趋势、几何形状和复杂程度。优势度与蔓延度以信息论为基础,分维数则以分形几何学为基础,这些指数在描述景观格局时有着各自的特征。分维数与优势度可以在较大尺度上反映景观的格局,而蔓延度则相反。随着科学技术的发展,产生了更为复杂的聚合度、孔隙度等景观指数。景观格局指数有利于理解和评价现有研究区内的景观现状,即通过不同的景观指数的对比,揭示研究区内的生态状况、空间特征和格局演变,了解其内在驱动力及发展趋势,为将来的景观评价和规划管理提供重要的参考价值。
2.2 景观生态网络的模型模拟
景观网络由节点和廊道相互交叉连接形成,而景观要素之间借助网络进行能量流、物质流和信息流的交换。一般来说,图论常把复杂的景观简化为简单的点和线,从网络密度、网络连通性和网络闭合度来计算景观网络的结构和功能,而忽视了点(斑块)之间的实际距离、线性程度、连接线方向和节点的实际空间位置,而這些要素在景观生态学的“流”的研究中则比较重要。在实际对景观生态网络模型的模拟和构建中,通常需考虑节点本身的属性特征及其相互关心,如利用重力模型测量节点之间的相互作用。最重要的是景观生态网络的构建必须考虑物种迁移、扩散等生态过程,考虑基质对这些过程的作用。目前,有很多方法与模型对景观生态网络系统进行研究,较为常见的方法是最小耗费距离方法、图论方法与电流理论,常用的软件包括ConeforSensinode,Circuitscape,Guidos,Zonation,Marxan等软件。
3 景观生态网络的应用前景
3.1 生态网络与景观规划
区域景观规划和生态网络的建设以生态学为基础,开展多学科的协作,注重生态过程和生态恢复,采用多目标规划设计、公众参与等方法进行研究,其目的是为了动植物资源、水资源等的保护,同时也有利于防洪、教育、城市美化、旅游休闲等。
3.2 生态网络与景观连接度
景观连接度是景观生态网络的核心概念,对于景观生态网络的建设具有重要的意义。对于景观连接度的概念,不同学者有不同的认识,但都认为景观连接度是对景观空间结构单元相互之间连续性的度量,侧重对景观功能的反应。
景观连接度对于生态网络的研究,具有广阔的应用前景。因此,如何建立一种基于连接度的方法,来简单快速反映景观的结构和过程,提高景观的连通性和斑块的可达性,将会成为众多学者共同关注的焦点。
3.3 生态网络与景观安全格局
通过提高斑块之间的连通性,以及加强生态网络的建设,将会有利于生态安全格局的构建。生态安全格局以生态学的理论与方法为基础,通过对生态过程的分析与模拟,旨在有限的土地内,以高效的景观格局来维护不同生态过程的安全与健康。
自20世纪末以来蓬勃发展的生态学,为生态安全格局的研究提供了新的理论基础,如“最优景观格局”和“生态安全格局”等。我国的学者也针对生态安全格局的定义、构建方法等方面展开了研究,并广泛应用于城市生态安全、区域生态安全、国土生态安全和土地利用生态安全等不同方面。
4 现存问题
(1)基础理论方面由于景观生态网络概念在我国提出的时间较短,诸多概念在学术界还未达成共识,现有的理论和核心概念无法完全解决我国在生态网络规划与评价中遇到的问题。
(2)研究方法方面应侧重于改善景观生态网络的研究方法,如创新景观生态网络或连接度指数、生态网络模型和基于复杂系统的空间模拟方法等。
(3)应用建设方面景观生态网络的建设缺乏系统性,建设力度不足,没有有效形成大尺度的生态网络系统,也没有与其它规划建设相结合,其管理与保障体制也不完善,缺乏科学支撑,功能没有得到很好的发挥。
参考文献:
[1] 陈小平,陈文波.鄱阳湖生态经济区生态网络构建与评价.应用生态学报,2016(05).
[2] 吴榛,王浩.扬州市绿地生态网络构建与优化.生态学杂志,2015(07).
[3] 张远景,俞滨洋.城市生态网络空间评价及其格局优化.生态学报,2016(21).
[4] 俞孔坚.生物保护与景观生态安全格局.生态学报,1999(01).
[5] 吴健生,张理卿,彭建,冯喆,刘洪萌,赫胜彬.深圳市景观生态安全格局源地综合识别.生态学报, 2013(13).
(作者单位:成都理工大学)