景观生态学的起源发展历程及理论体系构建情况介绍

2025-06-30
来源:万象资讯

前 言

景观生态学这一研究领域发端于20世纪50至60年代的欧洲地区,包括德国、荷兰、捷克斯洛伐克等国家;进入20世纪80年代,该学科在全球范围内迎来了迅猛的发展势头。1981年,荷兰举办了首届国际景观生态学讨论大会;翌年,在捷克斯洛伐克成立了国际景观生态学会,简称IALE;1987年,该学会推出了国际杂志《景观生态学》。在此期间,R和M共同撰写的《景观生态学》一书(1986年出版)标志着景观生态学迈入了一个全新的发展阶段。截至目前,景观生态学已得到学术界的广泛认可,并且已经逐步建立起一套独特的理论框架,它已成为生态学领域内一个关键的、备受瞩目的研究方向。

我国在20世纪80年代初期便开始推广景观生态学的相关理念、理论及实践技术。1981年,黄锡畴与刘安国分别在《地理科学》期刊上发表了《德意志联邦共和国生态环境现状和保护》及《捷克斯洛伐克的景观生态学研究》两篇文章,标志着景观生态学这一领域在我国正式期刊上的首次亮相;到了1984年,黄锡畴等人于《地理学报》上刊发了《长白山高山苔原的景观生态学分析》,这成为了国内景观生态学研究领域的首篇报告。景观生态学在我国落地生根,迅速引发了广泛的学术关注,特别是在1989年10月,沈阳举办的首届全国景观生态学研讨会,这一事件标志着我国景观生态学领域的一个重要进展;进入20世纪90年代,我国在这一领域的学术研究更是迎来了迅猛的发展势头。1996年及1999年,我国分别在首都北京和春城昆明成功举办了第二、三届全国景观生态学会议。此外,1998年,在沈阳,我们还举办了亚洲及太平洋地区景观生态学国际会议。自那时起,我国景观生态学的研究一直保持着蓬勃发展的态势,备受关注,且正逐步形成与我国实际情况相契合的景观生态学理论体系。

1 景观生态学的基本理论

德国知名生物地理学家C在1939年首次提出了“景观生态学”这一术语,旨在促进生态学与地理学两个学科领域内科学家研究活动的协调与整合。此后,众多学者围绕这一概念进行了广泛的探讨与交流。在明确了“景观”的确切定义之后,(1986)将其视为一门专注于景观结构、功能及其变迁的研究学科;而Xiao等人(1992)则提出,景观生态学的研究应当以关注的生态过程和目标为核心,否则对景观结构的描述将带有主观性,缺乏足够的科学价值。我国景观生态学研究者普遍认同这一观点,并对其有深入的理解,即景观生态学是一门新兴的生态学分支,专注于研究广阔区域内由众多不同生态系统构成的复合体(即景观)的空间布局、相互影响、协同作用以及其动态演变的规律。景观生态学的研究涉及三个核心领域:首先,是景观结构,这包括景观构成单元的种类、丰富度以及它们在空间上的相互联系;其次,是景观功能,它指的是景观结构与生态过程之间的相互影响,以及不同景观结构单元之间的相互影响;最后,是景观动态,它描述了景观在结构和功能方面随着时间的推移所发生的演变。我国著名林学家徐化成在1996年提出,景观生态学的研究领域不仅涵盖先前提及的三个方面,还应当纳入景观规划与管理的范畴。这涉及依据景观的结构、功能、动态特征及其相互之间的制约和影响机制,来制定恢复、保护、建设及管理的具体计划和方案,并确立相应的目标、措施及应对策略。陈吉泉在1995年对景观生态学的研究进行了深入细化,将其内容划分为九个主要方面:首先,探讨了景观格局与过程之间的关联;其次,分析了等级结构与尺度变化的相互作用;再者,研究了景观破碎化以及边缘效应的影响;此外,还考察了景观积累效应;同时,探讨了保护生物学和生物多样性在景观生态学中的应用;接着,分析了景观基质与景观连接性的关系;再者,涉及了文化、经济、社会、政治等多个学科在景观生态学中的参与;此外,还讨论了景观或生态系统的经营管理;最后,提出了景观数量方法的研究。相较于其他学科,景观生态学特别突出了空间差异性的关键作用、等级体系的显著影响以及研究尺度的重大意义,其研究核心在于生态系统的时空差异性。

景观生态学的根基建立在整体论之上,同时系统论也是其核心理论,然而,对于这一理论体系的理解却存在着不小的分歧。通常而言,景观生态学的基础理论涵盖了以下数个关键领域:首先是时空的考量;其次是等级体系的相关理论;接着是耗散结构与自组织原理;然后是空间异质性和景观结构的分析;还有缀块、廊道与基底的模式构建;岛屿生物地理学的理论框架;边缘效应及其在生态交错带的作用;复合种群的研究;以及景观连接度和渗透性的理论探讨。

中国景观生态学研究现状_景观生态学发展历程_景观设计技术标

景观生态学的研究方法融合了众多学科特性,伴随着科学技术,特别是遥感技术(RS)与地理信息系统(GIS)的进步,现代景观生态学在探讨景观在宏观尺度上的结构、功能及其动态变化等方面,相较于早期方法,已产生了显著的不同。总结而言,主要包括以下几方面:一是遥感技术(RS)与地理信息系统(GIS);二是各类景观指数,例如镶嵌度、聚集度、分维度、间隙度等;三是空间统计学与地统计学的方法,比如自相关分析、空间插值法、波谱分析、尺度方差、小波分析、趋势面分析等;四是计算机模拟以及景观模型的构建。自然,存在众多景观生态学的研究途径,而在此处所介绍的无非是其中一些主要、普遍且颇具代表性的方法。

2 我国景观生态学的研究现状

我国景观生态学领域的研究虽然起步较晚,但发展势头迅猛。自20世纪80年代初期引入景观生态学的相关概念、理论及方法后,我国地理学、生态学、林学以及农学等多个学科的研究者们对景观生态学表现出了浓厚的兴趣,他们不仅积极投身于景观生态学的探讨和研究中,还推动了这一领域成为多个学科共同关注的焦点。这不仅加速了景观生态学领域的学科融合,而且还极大地促进了这一学科的整体观念在我国范围内的广泛传播。具体来说,我国景观生态学的研究进展可以从基础理论、研究方法和实际应用三个维度进行详细阐述。

2.1 基础理论研究方面

自20世纪80年代初期起,我国知名的地理学者林超、黄锡畴、董雅文等人,陆续在各类地理学术期刊上发表了多篇论文和译作,内容涉及国外景观生态学的核心概念、基本原理、研究技术以及取得的学术成果,从而让公众得以一窥这一新兴研究领域的风采。景观生态学发展的根基在于其基础理论,这一理论不仅是其成长的先导,也是其稳固的支柱。它对于揭示景观生态学的起源与演变过程、深入理解其中的核心概念、原理及研究方法,起到了至关重要的指导作用。鉴于此,在景观生态学的研究领域,对基础理论的研究显得尤为关键。据数据表明,在我国景观生态学的研究文献中,探讨基础理论的文章占据了大约40%的比重。俞孔坚在1987年、李哈滨等人于1998年、邬建国在2000年对景观及其生态学概念进行了深入剖析;牛文元在1990年、邬建国在1991年、肖笃宋等人于1997年、傅伯杰等人于1996年、陈利顶等人于1996年以及邱扬等人于2000年对景观生态学的基本理论进行了阐释;贺红士等人于1990年对景观生态学的综合理念进行了阐述;陈昌笃在1996年、李晓文等人于1999年、古新仁等人于2001年对景观生态学与生物多样性保护之间的联系进行了研究。这些研究成果均是我国景观生态学基础理论领域中的典范。肖笃宁及其团队在1988年和1997年,以及郭晋平在2001年,对国内外景观生态学的研究与发展状况进行了详尽的阐述。其中,由肖笃宁主编的《景观生态学的理论、方法及应用》一书,更是汇集了众多景观生态学科研人员的智慧与成果。这些研究成果为我国景观生态学的进步奠定了坚实的学术基础,并且点燃了众多学者如Wu等(1995年)的灵感火花,他们在前人缀块动态理论的基础上,构建了等级缀块动态的新模式;俞孔坚(1999年)则揭示了流动表面模型中点与线的特性,以及这些特性与景观生态学及保护生物学中景观结构之间的联系,进而提出了生物保护的景观生态安全格局概念,并提供了实际案例,这些都无疑为我国景观生态学基础理论的拓展与创新提供了新的研究方向。

2.2 应用研究方面

景观生态学发展历程_中国景观生态学研究现状_景观设计技术标

我国于20世纪90年代真正开启了景观生态学应用研究的大门,这一标志性事件便是肖笃宁在1990年发表的《沈阳西郊景观结构变化的研究》一文。然而,观察近10年的研究动态,可以发现景观生态学的应用研究在我国景观生态学研究领域中所占比重已相当显著。而且鉴于景观生态学融合了众多学科特性,加之我国生态系统类型繁多,景观生态学的应用研究因此呈现出百花齐放的局面,并在众多研究领域中取得了一系列成果。根据文献数据的统计,我国在景观生态学应用研究方面的重点主要集中在以下数个领域。

城郊地区与农业风貌,涵盖城乡接合部和农林业结合的景观系统,这些景观由于人类活动的频繁干预,已转变为较为显著的人工或半人工景观形态。随着城市化进程的加快,成为社会发展的一个明显趋势,人类活动对景观造成的干扰以及随之而来的土地利用模式转变,已成为景观生态学研究领域的焦点议题。肖笃宁等人于1991年、徐岗等人于1993年、谢志霄等人于1996年对沈阳市东陵区1959年至1988年这30年的景观格局变化、土地利用格局的变化趋势、土地生产力的现状及生产潜力进行了深入研究,并成功构建了景观动态预测模型;傅伯杰在1995年选取陕北米脂县泉家沟流域作为研究对象,首次对农业景观的格局进行了系统研究;陈利顶等人于1996年利用现状图对山东省东营市土地利用格局进行了探讨,并通过多种景观格局指数分析了人类活动对景观结构的影响;曾辉等人于1999年运用信息熵法和空隙度指数法对改革开放前沿的珠江三角洲东部常平地区的景观异质性进行了研究;同年,他们还通过构建人为影响指数,采用网格采样法和地统计学分析方法对人工改造活动的空间特征进行了成因分析;张金屯等人于1999年通过设置长达140公里的生态样带,对“城区—郊区—农业”的环境变化进行了探讨。这种“生态样带”的研究模式,对于未来城乡接合部、农业与牧业交错区以及水域与陆地过渡地带的研究,提供了宝贵的启示和借鉴。

森林景观的研究涉及多个方面,包括其结构、空间格局分析、动态变化、群落生态效应、边际效应及其动态变化,以及与生物多样性的关系。作为我国景观生态学研究较早的领域之一,森林景观生态研究取得了显著成果。彭小麟在1991年便对森林景观边缘效应的影响进行了探讨;随后,徐化成于1994年以及刘先银等人也在同年,作为林业领域的先驱,他们开始将景观生态学的原理与方法引入到森林景观生态的研究领域。随后,由郭晋平等学者领衔的研究团队着手进行了一项国家自然科学基金资助的项目,即《森林景观动态及其群落生态效应的研究》,这标志着我国对森林景观生态的研究迈出了全面、系统且深入的一步。该团队的研究成果——《森林景观生态研究》一书,作为我国森林景观生态领域的首部专著,赢得了专家们的高度赞誉;与此同时,臧润国等学者在1999年则专注于探讨森林斑块动态、物种共存机制以及森林生物多样性等议题。此外,马克明等人在1999至2000年间,对北京东灵山地区的森林景观格局、生物多样性以及景观多样性进行了深入研究;与此同时,刘灿然等人也对北京地区的植被景观斑块特征进行了有价值的探讨。

干旱地区的景观研究主要聚焦于沙地景观结构和荒漠绿洲景观结构的探讨。沙地景观结构在时间和空间尺度上均显示出显著的差异性,其形成受到自然演变和人类活动的显著作用。深入分析沙地景观结构在沙漠化进程中的特征,这将为传统的沙漠化机制研究提供新的补充视角。绿洲属于干旱地区独特的地貌形态,在干旱区域的生态系统中扮演着极为脆弱的角色,并且作为区域范围内干旱区中人工干预最为显著的地区。干旱地区绿洲的分布格局变化,除了受到自然条件(例如水资源状况)的影响之外,更主要的是受到人为活动的决定性影响。对沙漠中绿洲景观结构的探究,能够阐明沙漠化发生的内在规律,这对人类采取有效措施遏制沙漠的蔓延,以及维护荒漠地带的绿洲生态,均具有极其重大的价值。常学礼等人(1998年)的研究发现,沙漠化进程中,景观结构逐渐趋于单一;而在沙漠化逆转阶段,景观结构则趋向于复杂化。吴波等人(2001年)在分析了20世纪50至90年代毛乌素沙地的景观动态变化及其格局特征后,提出不合理的人类活动是导致荒漠化蔓延和景观格局显著变化的关键因素;贾宝全等人(2001年)运用九个景观格局指数对新疆石河子莫索湾垦区的绿洲景观格局进行了研究,结果表明,绿洲景观的多样性和均匀性随干扰时间的增加而降低,而优势度和聚集度指数则呈现相反趋势。在此基础上,他们进一步对绿洲景观的动态变化进行了深入分析。王根绪等人(2000年)在研究干旱荒漠绿洲景观格局的同时,还深入探讨了水资源对绿洲景观格局的影响,他们认为水资源的减少是导致整个景观结构和空间格局发生改变,并成为景观过程主要驱动力的重要原因。

湿地景观,它位于陆地和水生环境之间,是一个过渡区域,融合了两种生态系统的部分特性,被某些科学家誉为“自然之窗”。这样的湿地通常是珍贵鸟类和水禽繁殖和栖息的理想场所,因而,它们在生物保护方面扮演着至关重要的角色。在我国湿地生态研究领域,辽河三角洲湿地景观的研究尤为突出,这涵盖了湿地景观结构的研究、景观结构对养分净化能力的作用,以及通过景观生态决策评价支持系统,深入探讨景观规划方案对丹顶鹤、黑嘴鸭等珍稀水鸟栖息环境适宜性和生态承载力的潜在影响。

2.3 方法研究方面

中国景观生态学研究现状_景观设计技术标_景观生态学发展历程

景观生态学的研究方法对于推动景观生态学理论的进步及确保其有效应用至关重要。故而在景观生态学领域,对研究方法进行深入探究是一项既具挑战性又充满活力的工作,受到了国内外学者的广泛关注与重视。我国在该领域的研究相对较弱,总体来看,在进行景观生态学研究时,我们主要借鉴了国外,尤其是美国的景观生态学理论和方法;在景观格局分析方面,我们通常使用景观指数或国外开发的软件包,例如Le、LSPA等,其中功能最为强大且应用最为广泛。与此同时,我国学者在各自的研究领域内,也提出了一系列新颖的观点,例如肖笃宁等人在1990年构建了城市化指数来评估区域的城市化发展态势;赵景柱在1990年设立了包含13个指标的景观生态格局动态评估体系;曾辉等人在1996年提出了人为影响度指数;郭晋平等人在1999年开发了两种适用于GIS技术进行数据库管理和空间分析的样方取值技术,分别是基准面积法和样方斑块数法,并且还提出了景观要素空间关联度指数;傅伯杰在1995年实现了景观多样性的空间绘制;杨学军等人在2001年基于生态系统和物种两个层面的条件性研究,尝试运用W和Z两个指标对森林景观的生物多样性进行评估;江源在2001年将测定温度的转化糖方法引入到了景观生态学的研究领域。尽管这些方法、手段以及基础理念尚存在不足,然而它们已经充分体现了我国学者在学术研究上的积极进取精神。在景观生态学的研究领域,遥感技术(RS)和地理信息系统(GIS)的研究尤为引人注目,它们的发展前景广阔。遥感技术能够为景观生态学提供不可或缺的基础数据,包括空间位置、植被种类、土地利用状况以及土壤类型等关键特征,这些是景观生态学研究不可或缺的技术基础;同时,地理信息系统在空间数据的管理、分析以及展示方面具有强大的功能,对于景观格局分析、景观动态过程模拟等方面具有极其重要的价值。若缺乏遥感技术与地理信息系统的推广与进步,景观生态学在广泛景观结构、功能及其变化的研究上恐怕难以实现高效。所幸的是,我国众多学者不仅已深刻意识到这一关键问题,而且正积极深入挖掘遥感与地理信息系统在景观生态领域内的创新应用。邵国凡在1991年和1995年间,运用GIS技术对森林景观的动态变化进行了模拟;彭少麟团队于2000年,以及马荣华团队在2001年,通过遥感(RS)与GIS技术,探讨了广东植被的光能利用率和海南植被的变化趋势;常禹等人在2001年,对个体空间直观模型的发展历程进行了总结,并深入分析了在栅格GIS中构建此类模型的过程及其相关问题;赵光等人同样在2001年,首次采用RS和GIS技术对中国东北部的原始针阔混交林的破碎化过程进行了研究,这些研究成果显著地揭示了遥感与GIS在景观生态学研究领域的巨大发展潜力和广阔应用前景。我国遥感技术及地理信息系统的发展,因受限于客观条件,长期处于缓慢状态,这进而影响了我国景观生态学研究在范围和深度上的拓展。

3 我国景观生态学研究存在的问题及其展望

3.1 存在的问题

在过去的二十年里,我国景观生态学领域的研究进展迅猛,成果显著,充分彰显了该学科在我国的发展潜力。然而,相较于国际水平,我国在景观生态学的研究上仍存在不小的差距,具体表现在以下几方面:研究根基较为薄弱,技术手段相对滞后。对群落与生态系统的探究根基薄弱,加之基础资料的累积不足,导致在阐述景观结构与功能相互关系时显得力不从心;同时,遥感技术和地理信息系统应用的普及程度不高,进一步限制了景观生态学研究的深入发展;此外,研究手段单一且不够完善,我国尚未构建起一套完整的景观生态学理论体系。研究主要集中于对各种景观指数的计算与剖析,在方法上并未实现根本性的突破,我国尚未建立起景观生态学的理论框架和学派;研究主题较为单一,缺少不同尺度间的连贯性。当前,我国景观生态学的研究多聚焦于中、小尺度层面,而在较大尺度、大尺度以及跨尺度方面的系统性研究尚显不足;研究在深度和广度上均有待加强。研究多聚焦于景观的结构与布局,却较少探讨景观布局与生态过程之间的相互作用;同时,在人才培养方面投入不足,尚未建立起一支具有一定规模的景观生态学研究团队。在我国,从事景观生态学研究的人员数量有限,且主要分布在少数研究机构,全国范围内尚未形成景观生态学人才和研究机构的网络体系。该问题反映出我国景观生态学尚处于起步阶段,众多课题亟待大家携手合作去解决并不断完善,这同样充分表明我国景观生态学是一个充满希望且充满挑战的研究领域。

3.2 未来发展趋势——景观生态建设

景观生态建设涉及对景观及其所在区域的研究,旨在深入探讨景观格局与过程之间的相互影响及制约机制,以及人类活动对景观再生产过程的影响。在此基础上,通过景观规划和设计,对景观结构进行积极的、科学的调整、控制和提出建议,以实现景观功能的优化和可持续管理。这一过程是景观生态学与生态建设理念相结合的产物。我国幅员辽阔,人口众多,经济基础相对较弱,属于发展中国家。五千年的悠久历史孕育了灿烂的文化,然而,这也导致了我国自然景观的减少。如今,人工景观和人类经营景观占据了主导地位。众多景观因过度开发和不当利用而退化或消失。因此,要在保障我国经济持续增长的同时,有效提升生态环境质量、强化并构建可持续的景观体系,这是构建“人与自然和谐共生”机制的核心要求,也是实现我国可持续发展的关键环节,同时,这也将是我国景观生态学未来研究的重点方向。总体而言,我国在未来的景观生态学研究上,需以我国的基本国情为出发点,强化基础理论的研究力度,并将景观生态学的研究与生态建设紧密融合,致力于构建具有中国特色的景观生态学——即景观生态建设。

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