景观生态学研究进展

国际景观生态学的新进展中国科学院生态环境研究中心ResearchCenterforEco-EnvironmentalSciences报告提纲一、国际景观生态研究发展状况二、主要新的学科生长点三、中国景观生态学：挑战和机遇中国科学院生态环境研究中心ResearchCenterforEco-EnvironmentalSciences一、国际景观生态学发展状况中国科学院生态环境研究中心ResearchCenterforEco-EnvironmentalSciences国际景观生态学研究的总体态势1939年，C.Troll提出了景观生态学概念，标志着景观生态学研究在欧洲的兴起。欧洲的景观生态学研究起源于土地利用评价与规划并逐渐扩展到资源开发与管理、生物多样性保护等领域，在理论上强调景观的多功能性、综合整体性、景观与文化的协同，并提出了整体性景观生态学的概念框架。北美的景观生态学也是在欧洲的影响下，从20世纪80年代初开始发展的，并逐渐形成了自己的特色，以景观生态过程、数量化和模拟研究以及自然景观研究见长。欧洲和北美的景观生态学研究基本上引领了国际景观生态学发展的主要方向，并走向统一景观生态学。中国科学院生态环境研究中心ResearchCenterforEco-EnvironmentalSciences近10年的国际景观生态学研究近十年来，景观生态学研究日趋活跃在研究主题上，景观评价、规划和模拟仍居主导地位景观生态学的理论、方法在生物多样性保护和生态恢复中的应用得到蓬勃发展景观生态学理论研究对学科发展发挥着重要作用剑桥文摘数据库1997-2007以landscapeecology为关键词共检索到国际同行评审期刊论文459篇0102030405060主题文章比例%景观评价,规划和模拟景观生态保护与生态恢复水域景观研究微观对象的景观生态景观生态理论探讨中国科学院生态环境研究中心ResearchCenterforEco-EnvironmentalSciencesISI数据库1997-2007以landscapeecology为关键词共检索到SCI论文3292篇，发文章量从97年的150篇到2007年的近500篇，引用达近万次。中国科学院生态环境研究中心ResearchCenterforEco-EnvironmentalSciences从景观格局的定量描述到景观格局变化及其驱动机制和环境效应格局指数的生态学意义引起了热烈讨论和高度重视生态过程发展将微观过程与宏观过程相结合空间异质性与生态过程的耦合景观格局、过程与尺度效应的相互作用研究不断深入主导论题-景观格局、过程与尺度的进展特征近10年的国际景观生态学研究中国科学院生态环境研究中心ResearchCenterforEco-EnvironmentalSciences在景观评价中越来越多地考虑人类活动和社会经济因素的作用景观规划和设计的科学基础引起了一定关注景观模拟模型的研究中越来越注重格局与过程的综合主导论题-景观评价、规划和模拟的进展特征近10年的国际景观生态学研究中国科学院生态环境研究中心ResearchCenterforEco-EnvironmentalSciences二、主要新的学科生长点中国科学院生态环境研究中心ResearchCenterforEco-EnvironmentalSciences水域景观生态学景观遗传学多功能景观研究综合格局-过程的景观模型研究景观生态学与可持续性科学中国科学院生态环境研究中心ResearchCenterforEco-EnvironmentalSciences水域景观生态学水域景观是一个等级缀块系统，水域景观生态学定量地描述水域景观中结构与功能的关系，比如异质性、等级性、方向性或不同空间尺度上的过程反馈水域景观生态学中的一些主要理论有：河流连续体理论、洪水脉动理论、水域廊道理论等水文学地理学生物地理学流体地貌学生物学溪流生态学水域景观生态学空间方法和建模编程技术为水域景观生态学提供了功能强大的量化模型设计，定量化地描述水域景观生态系统的功能与结构的关系，及景观特征对其影响引自FreshwaterEcology,2002.47:641-660中国科学院生态环境研究中心ResearchCenterforEco-EnvironmentalSciences水域景观生态学是景观中一类空间单元（a）是景观中一类功能单元（b）是一种异质性景观（c）—水域景观生态学的对象河流在景观中的认识有三个层次：引自FreshwaterEcology,2002.47:501-515中国科学院生态环境研究中心ResearchCenterforEco-EnvironmentalSciences格局的定量辨识，如海草和河床的空间异质性格局对过程的影响，如河道结构和水流特征对鱼类洄游和繁殖的影响、对污染物迁移转化的影响等水体中的生境评价、生物多样性保护和生态恢复水生生物资源的利用和管理景观生态学理论在水体景观中的检验，如尺度效应水域景观生态学的应用水域景观生态学开始在淡水水体和海域得到了应用中国科学院生态环境研究中心ResearchCenterforEco-EnvironmentalSciences景观遗传学—整合微观与宏观的方向景观遗传学是景观生态学和种群遗传学相结合而成的研究领域，其核心是景观空间异质性与种群空间遗传结构及种群进化的关系景观遗传学的研究的问题可概括为两个方面，五个类别：两方面•一是探测种群遗传的不连续•二是检测这种不连续性与景观或环境不连续性的关系五大类•(1)定量研究景观配置对遗传变异的影响•(2)确定基因流中障碍•(3)确定源－汇机理和运动廊道•(4)理解生态过程时空尺度•(5)验证种群生态假说中国科学院生态环境研究中心ResearchCenterforEco-EnvironmentalSciences景观遗传学—整合微观与宏观的方向选择适宜尺度：能够反映并且量化生态过程的尺度合理集成数据：景观空间数据与遗传信息数据抽样方法的选择：基于个体或者基于种群的遗传信息获取景观遗传学的研究设计据Heredity，2007.98:128-142中国科学院生态环境研究中心ResearchCenterforEco-EnvironmentalSciences动植物流行病调查和风险评估生物多样性变化的微观机理和管理策略的规划设计，例如大熊猫基因分化的亚种群发展研究及空间管理和行动单元的确定（Electrophoresis.2003，24:1353-9）景观遗传学—整合微观与宏观的方向景观遗传学的应用景观遗传学的发展对我们理解景观和环境对基因流、种群结构和适应有很大的帮助，但它本身不是目的，我们可以借助景观遗传学更好地描述空间遗传格局，并探索造成这种格局的过程和为基因和物种等的宏观管理提供科学依据中国科学院生态环境研究中心ResearchCenterforEco-EnvironmentalSciences多功能景观：理论与应用景观是综合整体的异质性土地单元，其多功能性包括三个层面与独立的土地单元相关的不同功能的空间组合(空间独立)某一阶段不同时间同一土地单元的多功能性(时间独立)同一或不同时间，同一或不同土地单元，不同功能整合的多功能性(时空整合或“真多功能性”)多功能景观研究包括生物多样性和景观多样性多功能景观监测与评价多功能景观管理、决策及规划等中国科学院生态环境研究中心ResearchCenterforEco-EnvironmentalSciences多功能景观：理论与应用多功能功景观的研究中需要充分考虑与人相关的因素：社会经济、文化感知、政策决策等人文因素现实景观景观要素多功能综合中国科学院生态环境研究中心ResearchCenterforEco-EnvironmentalSciences空间和非空间模型动态和静态模型描述性和寻优决策性模型演绎式模型和启发式模型基于行为者和基于栅格的模型全球模型和区域模型综合格局-过程的景观模型研究景观格局/土地利用动态模型种类众多景观格局/土地利用变化模型和生态过程模型的发展推动了景观综合模拟研究一种建模框架中国科学院生态环境研究中心ResearchCenterforEco-EnvironmentalSciences需要解决的理论或现实需求问题的性质数据的可获得性综合格局-过程的景观模型研究景观格局/土地利用动态模型的选择主要受两大因素影响动态模型研究的发展还需要面对和解决的问题模型的验证（Validation）把基于格局和过程的方法相结合尺度效应和尺度推绎定性信息的精确化，如知识经验社会经济和自然环境反馈机制空间相互作用中国科学院生态环境研究中心ResearchCenterforEco-EnvironmentalSciences通用生态系统模型（GeneralEcosystemModel）农作物生长模型（EPIC,Cropsyst,DSSAT等）植物-土壤系统模拟模型（如CENTURY、DNDC等）森林生态系统及其干扰与管理模型物种的竞争和共生模型……综合格局-过程的景观模型研究生态过程因具体关注对象不同而多样生态过程模型通常需要大量的实测数据支撑，模型开发的原型尺度相对较小，而且对空间异质性考虑不足，因而一定程度上限制了模型的尺度扩展和推广应用。中国科学院生态环境研究中心ResearchCenterforEco-EnvironmentalSciences综合格局-过程的景观模型研究按照一定的等级组织和模块化的方式将多种模型进行综合集成是景观综合模型的一个重要发展方向，这一方向的研究刚刚起步，但是已经表现出了良好势头，将会在未来占据重要地位典型案例-美国Patuxent流域景观综合模型景观格局生态过程Ecol.Monogr.,2002.72:203-231生态过程模拟采用改进的通用生态系统模型（GEM），在栅格化景观的像元上重复进行不同生境和土地利用类型被翻译成参数集，作为GEM的输入不同像元之间以主要为水文过程驱动的水平方向物质流和信息流所连接模型系统的不同模块间存在一定的信息反馈中国科学院生态环境研究中心ResearchCenterforEco-EnvironmentalSciences可持续性源于生态学，被定义为生态系统的弹性，也就是生态系统抵制各种压力的能力。后来被引申为支持人类长期发展的生态与环境条件，提醒人们关注不可避免的、与经济发展密切相关的可持续性限制，如环境限制、资源承载力等。为研究一系列可持续性限制，人们重新重视科学和技术在可持续发展中的作用，促进了可持续性科学发展的萌芽。景观生态学与可持续性科学可持续发展思想在过去近20年中已深入人心，不仅改变了大众的思想观念，也有许多付诸实践的行动，成为了21世纪的发展战略纲领。为进一步提升可持续发展的研究水平，2001年由23名世界著名可持续发展研究者在美国《科学》上发表了“可持续性科学”的论文，希冀在业已形成的可持续发展思想基础上，促进可持续性科学的发展。中国科学院生态环境研究中心ResearchCenterforEco-EnvironmentalSciences景观生态学与可持续性科学可持续性科学的基本科学问题：如何将自然与社会的动态相互作用（包括其时滞和惯性）更好地纳入到现有的综合地球系统、人文发展和可持续性的研究模型与概念性框架中？环境和发展的长期趋势是如何影响着自然和社会的相互作用？是什么在特定地方、特定生态系统类型和人类生活中决定自然—社会系统的脆弱性和弹性？中国科学院生态环境研究中心ResearchCenterforEco-EnvironmentalSciences景观生态学与可持续性科学科学上意义重大﹑能提供有效警告的“限制”或“界限”能被确定吗？哪一类系统的激励结构能促进社会能力，将自然和社会相互作用导向更持续的轨迹？今天的监测与环境状况和社会操作系统如何能被集成或扩展，并为可持续