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[关键词]景观;景观生态学;景观生态规划;可持续发展
[作者简介]孙永萍,供职于广西建筑综合设计研究院城乡规划与发展研究中心,硕士研究生,广西南宁530011
[中图分类号]F062.2;F123.8
[文献标识码]A
[文章编号]1672―2728(2006)12―0089―04
生态学理论认为,人类和其他任何生物一样,都必须以一定的生态环境、特定的生态系统作为其生存繁衍的基础,在整个地球生物圈这个最基本、最重要的生态系统中,人类在整个生物界中扮演着特殊的角色并无时无刻不对自然生态环境进行所谓的“改造”和“征服”。所以,在一个人为影响占主要地位的景观中,特别是城市和城郊,自然景观和自然过程已被人类分隔得四分五裂,自然生态过程和环境的可持续性已受到严重威胁,最终将威胁到人类及其文化的可持续性。另一方面,人类自从诞生之日起又无时无刻不依赖于其他生物和自然生态环境。因此,在做景观规划时,必须有机融入生态学原理,进行景观生态规划,以修复受损的自然生态环境,创造与自然平衡的、可持续发展的人居环境。
一、城市景观概念及其研究发展过程
景观(landscape)概念及景观研究的进展,是人类对人与自然关系的认识不断深化的过程。作为地理学名词,景观泛指地表自然景色;城市景观则是涵盖城市地表自然和人造的景色,也就是人工景观和自然景观的综合,其中这里所表述的自然景观很大一部分是人造自然景观,亦指恩格斯所说的第二自然。表1是对景观概念及有关研究学科的概要总结。
二、景观生态规划与景观生态学
1.景观生态学
景观生态学是以地理学和生态学为基础的多学科综合交叉的产物,它以景观生态系统为研究对象,通过能量流、物质流、物种流以及信息流在景观结构中的转换与传输,研究景观生态系统的空间结构、生态功能、时间与空间相互关系以及时空模型的构建等。总之,景观生态学是以景观结构、景观功能和景观动态为研究对象和内容的,而这三者的外在表现形式就是景观的异质性。异质性是景观生态学研究的重要概念,指在一个景观区域中,景观元素类型、组合及属性在空间和时间上的变异程度,包括空间异质性(即空间分布的不均匀性)和时间异质性(即时间分布的不均匀性),是景观区别于其他生命层次的最显著特征。
景观生态学的特点在于综合了地理学的水平空间(景观)和生物学的生态垂直关联两种观点,其中岛屿生物地理学理论、复合种群理论、渗透理论、自然等级理论等景观生态学的基本理论就来自于景观、生态及综合系统3个方面。
2.景观生态规划
现代景观生态规划理论强调规划的基点以人为本,在更高的层次上能动地协调人与环境的关系和不同土地利用之间的关系,以维护人和其他生命的健康与持续。具体地说,就是强调水平生态过程与景观格局之间的相互关系,研究多个生态系统之间的空间格局及相互之间的生态系统,包括物质流动、物种流、干扰的扩散等,并用一个基本的模式“斑块一廊道一基质”来分析和改变景观,以此为基础,发展了景观生态规划模式。
由此可见,景观生态规划是运用景观生态学原理解决景观水平上生态问题的实践活动,是景观管理的重要手段,集中体现了景观生态学的应用价值。景观规划涉及景观结构和景观功能两方面,其焦点在于景观空间组织异质性的维持和发展。在景观规划设计中.始终把景观作为一个整体单位来考虑,协调人与环境、社会经济发展与资源环境、生物与生物、生物与非生物及生态系统之间的关系。尽管景观规划脱胎于早期的风景园林设计,但随着景观生态学的发展,其应用范围已扩展到多种多样的景观类型。
三、景观生态理论在景观规划中的应用
1.岛屿生物地理学理论
岛屿生物地理学强调自然保护区设计中的面积和临近关系。这一理论假设一个岛上的物种数目最终将趋于一种动态平衡。导致平衡的两种过程是物种的迁人和灭绝。达到平衡状态的物种数主要取决于岛屿的大小和岛屿离种源的距离,即面积效应(Area Effect)和距离效应(Distance Effect)。也就是说,一个小的保护区不但最终将只能允许少数物种的生存,并在一开始就使物种迅速消亡。而远离种源的保护地,则很难使物种再迁入来取代消亡的个体。因此,面积较大而距离较近的岛屿比面积较小而距离较远的岛屿的平衡物种数目要大,面积较小和距离较近的岛屿分别比大而遥远的岛屿的平衡态物种周转率要高。
将岛屿生物地理学理论在景观规划中发挥的淋漓尽致的一个最典型的例子就是美国波士顿的“蓝宝石项链”。早在100多年前,美国的波士顿还是个小镇,城市的决策者们在土地还没有大规模开发前,先廉价地购得郊外大片的土地。这片土地上有沼泽、荒地、林荫道以及查尔斯河谷,他们没有将这片宝贵的土地大规模开发,也没有将其分成一个个不连续的公园或者保护区,而是将他们作为一个连续的岛屿群保留了下来,并且立法保护它作为永久的绿地系统。如今100多年过去了,城市扩大了好几倍,昔日的郊外已变为市中心。而这块宝贵的绿地使不同的景观类型连成了一体,大大增加了景观的异质性,这里不仅具有丰富的生物多样性,而且成为市民身心再生的场所,成为波士顿人最为骄傲的“蓝宝石项链”。
2.复合种群理论
狭义的复合种群是由空间上彼此隔离、而在功能上又相互联系的两个或两个以上的亚种群或局部种群组成的种群斑块系统。广义的复合种群指所有占据空间上非连续生境斑块的种群集合体,它可分为经典型、大陆一岛屿型复合种群、斑块型种群、非平衡态复合种群和混合型复合种群五种类型。复合种群理论有两个基本要点:一是亚种群频繁地从生境斑块中消失(斑块水平的局部性绝灭);二是亚种群之间存在生物繁殖体或个体的交流(斑块间和区域性定居过程),从而使复合种群在景观水平上表现出复合稳定性。
城市由于用地紧张,城市内的园林绿地面积很有限,而且随着城市建设的发展还在不断减少。为此,可以开发利用城郊自然景观特别是城郊大型森林斑块,建设城郊森林公园和环城绿化带。这样,一方面可以净化空气、提供野生生物栖息地;另一方面,城市生物种群与城郊森林生物种群构成复合种群,城郊森林可作为城市园林物种的源泉和增加生物多样的良性生态库,增加城市物种与野生物种间物种交流和基因交换,使得生物对环境的适应性增强,从而提高城市生物多样性。
3.渗透理论
景观连接度对生态学过程(如种群动态、水土流失过程、干扰蔓延等)的影响,具有临界阈限特征(critical threshold characteristics)。渗透理论最初是用以描述胶体和玻璃类物质的物理特性的,并逐渐成为研究流体在聚合材料媒介中运动的理论基础。渗透理论最突出的要点,就是当媒介的密度达到一临界值(critical density)时,渗透物突然能够从媒介的一端到达另一端。生态学过程中的能量、物质和生物在景观镶嵌体中的运动,同样也存在某种景观连接度临界值,从而产生类似于渗透过程的突变或阈限现象。比如说,生境面积占有整个景观面积的多少时某一物种才能幸免于生境破碎化作用而长期生存,这就存在一个临界阈限值。另外,流行病的爆发与感染率、潜在被传染者和传播媒介之间的关系,大火蔓延与森林中燃烧物质积累量及空间连续性之间的关系,害虫种群爆发和外来种侵入等,都在不同程度上表现出临界阈限特征。
景观结构和功能之间的关系是每个景观规划师在做规划之前首先要了解和掌握的内容,而渗透理论对于研究景观结构(特别是连接度)和功能之间的关系,颇具启发性和指导意义。将渗透理论融入到景观生态规赳中,就是要在规划设计中充分考虑各景观节点的适宜面积以及各节点之间的连接程度;既要从美学的角度考虑景观的布置,还要从生态的角度考虑适合生物生存与发展的空间形态。这样,不仅可以避免因生境破碎而导致生物多样性减少,而且还可以避免各种疾病和灾害的发生,与此同时,人们在充分享受自然恩赐的同时,也可以得到视觉上美好的感受。
4.等级理论
等级理论最根本的作用在于简化复杂系统,以便达到对其结构、功能和行为的理解和预测。许多复杂系统,包括景观系统在内,大多可视为等级结构。将这些系统中繁多相互作用的组分按照某一标准进行组合,赋之于层次结构,是等级理论的关键一步。基于等级理论,在研究复杂系统时一般至少需要同时考虑3个相邻层次:即核心层次、其上一层次和其下一层次(见图1)。
景观生态规划并不是基于对单一物种的深入研究来做景观规划,而是把生物空间等级系统作为一个整体来对待,全面分析现存景观元素及相互间的空间联系(水平联系和垂直联系)或障碍。集中针对景观的整体特征如景观的连续性、异质性和景观的动态变化来进行规划设计。因为现实的生态过程是发生在一个时空嵌合体中的,包含生物等级系统的各个层次,即包括_个绝对保护的核心区和周围缓冲区,沿核心区向外人类活动强度逐渐增加。核心区是生物多样性等级系统中任一层次上的某一节点。一个全面的规划应该以生物等级系统的各个层次的受协成分或节点(Node)作为保护对象。强调节点的多样性,这些节点小到一棵孤树或一个森林斑块,大到国家公园和自然保护区。
5.“斑块―廊道―基质”模式
斑块(patch)、廊道(corridor)和基质(matrix)是景观生态学用来解释景观结构的基本模式,普遍适用于各类景观,包括荒漠、森林、农业,草原、郊区和建成区景观,景观中任意一点或是落在某一斑块内,或是落在廊道内,或是在作为背景的基质内。然而必须指出,在实际研究中,要确切地区分斑块、廊道和基质有时是很困难的,也是不必要的。广义而言,把所谓基质看作是景观中占绝对主导地位的斑块亦未尝不可。另外,因为景观结构单元的划分总是与观察尺度相联系的,所以斑块、廊道和基质的区分往往是相对的。例如,某一尺度上的斑块可能成为较小尺度上的基质,或许又是较大尺度上廊道的一部分。
“斑块一廊道一基质”模式为人们提供了一种描述生态学系统的“空间语言”,使得对景观结构、功能和动态的表述更为具体、形象。而且,这一模式还有利于考虑景观结构与功能之间的相互关系,比较它们在时间上的变化。景观生态学应用于城市及景观规划别强调维持和恢复景观生态过程及格局的连续性和完整性。具体地讲,在城市和郊区景观中要维护自然残遗斑块之间的联系,如残遗山林斑块、湿地等自然斑块之间的空间联系,维持城内残遗斑块与作为城市景观背景的自然山地或水系之间的联系。这些空间联系的主要结构是廊道,如水系廊道、防护林廊道、道路绿地廊道。具体来说,就是通过集中使用土地,保持大型植被斑块的完整性,在建成区保留一些小的自然植被和廊道,同时在人类活动区沿自然植被和廊道周围地带设计一些小的人为斑块,如居住区和农业小斑块等,建成集中与分散相结合的景观格局。这种格局既有大型植被斑块也有小的人为斑块,提高了景观多样性,达到生物多样性的保护,被认为是生态学意义上最优的景观格局。
四、结 语
在较大范围内,为某种使用目的安排最合适的地方和在特定地方安排最合适的利用,这便是景观规划。景观生态学与景观规划有许多共同关心的问题,如对自然资源的保护和可持续利用,但生态学更关心分析问题,而景观规划则是更关心解决问题。两者的结合使景观规划走上可持续发展的必由之路。
关键词:景观生态学 理论 思路
Analysis of landscape ecology in research ideas
LI Qi-cai
(Institute of Geographic Science and Tourism of Xinjiang Normal University,Urumqi,830054)
Abstract:Landscape ecology originated in the 1950s and 1960s in Europe, landscape ecology has developed rapidly worldwide, in the 1980s. Landscape ecology started late in China, domestic scholars have done a lot of research, but the popularity of the course at the university, many students have many questions. This paper briefly introduces the concept of landscape ecology and basic theory, put forward research ideas of landscape ecology on the basis of academic, provide some help for college students, who learning and the application of theory and method of landscape ecology.
Key words:landscape ecology; theory; thinking
1、景观生态学
1.1景观生态学的概念
“景观生态学”(Landscape Ecology)一词首先由德国著名的生物地理学家Troll于1939年在利用航片解译研究东非土地利用时提出来的,用来表示对支配一个区域单位的自然—生物综合体的相互关系的分析。之后,许多学者开始了大量的研究。Vink(1983)在讨论景观生态学在农业利用中的作用时强调,景观作为生态系统的载体,是一个控制系统。基于此,他将景观生态学定义为:把土地属性作为客体和变量进行研究,包括对人类要控制关键变量的特殊研究[3];Forman和Godron(1986)在给出确切“景观”定义的基础上,认为景观生态学是研究景观结构、功能和变迁的一门学科[4];傅伯杰(1991)把景观生态学定义为:它是以整个景观为对象,通过物质流、能量流、信息流价值流在地球表层的传输和交换,通过生物与非生物以及人类之间的相互作用与转化,运用生态系统原理和系统方法研究景观结构和功能、景观动态变化以及相互作用机理、研究景观的美化格局、优化结构、合理利用和保护。
综上所述,景观生态学是一个多学科交叉的学科,它兼有生态学、地理学、环境科学、资源科学、规划科学、管理科学等许多现代大学科群系的多功能优点,适宜于组织协调跨学科多专业的区域生态综合研究,因而在现代生态学分类体系中处于应用基础生态学的地位。
1.2景观生态学的理论基础
景观生态学作为一门正在发展的综合叉学科,其理论的直接源泉是生态学与地理学,同时从许多学科的诸多相关理论中也汲取了丰富的营养。景观生态学的理论基础为开放系统的自然等级有序理论,以及综合性和组织性理论;它的自然生态系统与人类系统之间生物控制共生理论是以控制论为基础的。但对景观生态学理论体系认识却并不完全一致。一般说来,景观生态学的基本理论至少包含以下几个方面:时空尺度;等级理论;耗散结构与自组织理论;空间异质性与景观格局;缀块一廊道—基底模式;岛屿生物地理学理论;边缘效应与生态交错带;复合种群理论;景观连接度与渗透理论。
2、国际景观生态学的研究现状
2.1国外景观生态学研究现状
20世纪90年代中期以来,国际景观生态学发展迅速。景观生态学研究最为活跃的地区集中在北美、欧洲、大洋洲(澳大利亚)、东亚(中国),表明了景观生态学理论、方法和应用的广泛性以及学科的认知度越来越高。从研究内容上看,景观生态评价、规划和模拟一直占居主导地位,其次是景观生态保护与生态恢复、景观生态学的理论探讨[4]。
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的发展方向。景观生态学关注的重点从土地利用规划和设计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,并提出了整体景观生态学的概念框架。北美的景观生态学在欧洲的影响下,从20世纪80年代初开始发展,并逐渐形成注重数量化和模型建设以及自然景观研究的特色。尽管欧洲和北美两大学派在发展过程中由于所关注的对象、解决问题的方法等方面的差异而表现出鲜明的个性,但是二者也在不断地相互影响、相互渗透,推动着景观生态学学科体系的不断发展和完善。
2.2我国景观生态学研究现状
我国景观生态学研究虽起步较晚,但发展迅速。自从20世纪80年代初介绍景观生态学的概念、理论和方法以来,我国地理学、生态学、林学、农学、植物学等领域的研究人员极大的关注着景观生态学得发展,并积极开展了景观生态学的讨论与研究,使景观生态学成为不同学科的共同研究热点。
我国学者主要关注的重点是景观生态学的理论基础、方法及应用这三个方面。首先,景观生态学的基础理论是景观生态学发展的前提和基石,它对人们了解景观生态学的产生背景与发展历程,理解景观生态学中的概念、原理与方法具有重要的指导作用。我国学者在理论基础上做出了大量的工作,并且提出了许多新的理论思路,例如:WU[5]等(1995)在总结前人缀块动态理论基础上,创立了等级缀块动态范式;俞孔坚(1999)提出了生物保护的景观生态安全格局,并给出了案例,这些无疑为我国景观生态学基础理论的拓展和创新提供新的思路。其次,在应用方面,我国真正开展景观生态学的应用研究是在20世纪90年代,其标志是肖笃宁(1990)发表的《沈阳西郊景观结构变化的研究》。从近30年的研究情况看,景观生态学的应用研究在我国景观生态学研究中已占相当大的比重。由于景观生态学具有多学科的特点,再加上我国类型丰富的生态系统,使景观生态学的应用研究呈现出百家争鸣的景象,主要的研究领域是城市与农业景观及其交错景观、森林资源的保护、土地利用、干旱区景观、湿地景观等。
3、景观生态学的研究思路
景观生态学是一门新兴的学科,经历国内外学者30多年的研究与探讨,已经初步有了自己的研究方法与思路。在学习景观生态学的过程中首先要对景观生态学的产生和理论基础经行概括性的总结,在此基础上进行研究区域的景观分类、实地的野外调研,做出该区域的景观格局图,再根据研究目的来选择适当的指数来检验,最后结合选定区域的景观特色进行景观生态的分析,讨论、评价或给出设计规划的方案。
3.1景观的分类
景观生态学的研究是针对选定区域进行的,学者们进行研究时,首先是在确定自己的研究目的或需要解决的问题后,再对该区域进行景观结构的划分。在景观生态学的区域研究中,一般情况下学者们主要是在土地利用、植被、生地貌态、生态保护以及其他方面的需求几个方面的问题进行研究的。
学者在选择需要解决的问题或阐述的问题后,对目标区域景观结构的分类。景观结构基本组成要素包括斑块、廊道和基质,斑块—廊道—基质模型的提出被多数学者所接受,班一廊—基模式关系给出了一种普遍适用于各种景观分析、设计、规划的语言[6]。在景观生态研究中三者的时空配置形成的镶嵌格局即为景观结构。
3.2景观格局图的制作
景观格局图的制作是在景观分类确认的基础上,并且需要结合实际卫星航片的判读与野外工作的调研后,最终制作成一幅由各种斑块、廊道以及整个区域的基本基质的景观格局图。具体的方法是如表1。
表1 由作者整理而得
3.3景观空间格局指数
景观空间格局指数包括两本分,即景观单元特征指数和景观异质性指数。应用这些指数主要是对景观格局的定量的描述,对不同的景观进行比较,研究它们的结构、功能和过程的异同,从而对景观的空间格局进行分析,而分析的目的主要有五个方面:(1)确定产生和控制景观格局的因子及其作用机制;(2)比较不同景观相前提的特征和他们的变化;(3)探讨不同景观格局的尺度性质;(4)确定景观格局和功能与过程的相互关系;(5)为景观的合理管理提供有价值的资料。
3.4研究结果的判读
研究结果的判读主要是为了确定我们的研究是否有实际的意义,是为了达到我们的研究目的。研究结果是根据研究目的选择几部分指数,通过我们对研究区域景观格局指数的计算,得出各部分的指数。然后,根据这些指数的特征对研究区域的景观生态效应进行多方面的分析,最后找到景观生境破碎化的程度或驱动因素,进而对研究区域的景观生态效应进行定性与定量的评价,得出该区域尽管生态效应的优劣,然后讨论研究区域景观格局在近几十年内的变化趋势,从而设计研究区域景观格局的规划方案。
然而在实际的研究过程中,我们通常不必要做出这么多的研究结果,而是根据我们的研究出发点,在对区域的景观生态效应的分析、评价、变化趋势的谈论、规划方案的设计这些方面进行选择性的研究。我们对研究结果在每一个方面的判读,都具有重要意思,从而对应我们的研究意义与目的。
4、结论
景观生态学是一门新兴的、发展迅速的学科,它亦是当今生态学研究核心之一。由于景观生态学多学科交叉的学科性质,所以在学习景观生态学时,首先应该了解景观生态学的学科性质、相关概念、基础理论以及研究方法,然后再进行实地的研究与理论探讨。本文就是通过阐述景观生态学的概念与基础理论,简要的介绍国内外景观生态学的发展现状,而为学习景观生态学的大学生提出了景观生态学的研究思路,期望他们在景观生态学的学习历程中抓住景观生态学学习的关键问题,提高自身的认知能力和科研能力,为学科的发展做出一定的贡献。
参考文献:
[1]何东进等.景观生态学的基本理论及中国景观生态学的研究进展[J].江西农业大学学报,2003.4:276-282
[2]曹宇,肖笃宁等.近十年来中国景观生态学文献分析[J].应用生态学报,2001,12:474-477
[3]傅伯杰等.景观生态学原理及应用[M].科学出版社,2001.7
[4]傅伯杰等.国际景观生态学研究新进展[J].生态学报,2008.2:798-804
[5]Wu J.Loucks O L From balance of nature to hierarchical patch dynamics:aparadigm shift in ecology, [外文期刊] 1995(04)
[6]楚新正.景观生态学基本理论及在绿洲研究中的应用. 新疆师范大学学报,2000,12:56-62
[7]陈昌笃.景观生态学的理论发展和实际作用[M].北京:中国经济出版社,1990
[8] 邬建国.景观生态学—概念与理论[J].生态学杂志,2000:42-52
[9] 肖笃宁.景观生态学的理论、方法及应用[M].北京:中国林业出版社,1991
关键词:高中生物;生殖隔离;骡子
人教版高中生物必修2第七章中讲述了“隔离与物种的形成”,作为生殖隔离的特例,对骡子进行了简单的介绍,引起了许多学生的好奇心。学生们提出了许多有趣且有价值的问题,本文就此展开做一个简单的解答。
生殖隔离是指由于各方面的原因,使亲缘关系接近的类群之间在自然条件下不,或者即使能也不能产生后代或不能产生可育性后代的隔离机制。若隔离发生在受精以前,就称为受精前的生殖隔离,其中包括生态隔离、季节隔离、生理隔离、形态隔离和行为隔离等;若隔离发生在受精以后,就称为受精后的生殖隔离,其中包括杂种不活、杂种不育和杂种衰败等。生殖隔离的实质是种群间由于基因频率的明显改变而导致基因库的巨大差异,这就使得种群间的基因无法正常交流。骡子就是生殖隔离中比较常见且有意思的实例之一。
骡子是马和驴发生种间杂交而产生的种间杂种,具有劲头大,耐力强,身体健,不易病,耐粗饲的优点,是“杂种优势”的典型实例。骡子可以分为马骡和驴骡:主要取决于母本。公驴和母马的基因更容易结合,所以大部分骡都是马骡。公马和母驴基因结合的几率很小:有的马用了6年时间才成功地并使母驴怀孕。
由于骡子的体细胞来自马和驴的受精卵,即每个体细胞中染色体组成为一个马的染色体组和一个驴的染色体组,因此,骡子是异源二倍体生物。马的体细胞中含有32对同源染色体,驴的体细胞中含有31对同源染色体,因而骡子的体内含有的染色体数为63条(32+31)。一般来说,骡子没有生殖能力就是因为染色体不成对,生殖细胞进行减数第一次分裂时联会紊乱,无法形成正常的生殖细胞。从理论上来说,骡子也存在产生正常生殖细胞的几率,但数值太小。所以,极偶然的时候也会有骡子产仔的传闻。我们可以进行简单的计算,推算一下骡子生出小牲口的概率。在减数分裂时,由于没有同源染色体,所以每一条染色体都没有相对应的同源染色体进行联会,这样,每一条染色体分到哪个配子里都是随机的,趋向于随机分离自由组合。在形成的众多配子中,只有完全且只含有马的染色体组或者驴的染色体组的配子才具有生育能力。骡子产生完全含有却仅含有马的染色体组的生殖细胞的概率是1/263,产生完全含有且仅含有驴的染色体组的生殖细胞的概率也是1/263,所以骡子产生可育配子的概率仅为1/262(1/263+1/263)。当骡与马或者骡与驴回交时,有1/263的概率产生马或者驴(马或者驴均能产生正常的配子),还有1/263的概率产生一头小骡子(骡子含有且仅含有马或者驴的染色体组的生殖细胞与马或者驴产生的正常的生殖细胞受精);当雌性骡子与雄性骡子杂交时,产生后代的概率为1/262×1/262=1/2124,其中生出驴的概率为1/263×1/263=1/2126,生出马的概率为1/263×1/263=1/2126,而生出骡子的概率为2×1/263×1/263=
景观学本科专业是桂林理工大学2007年新设置专业,目的是为广西培养高层次的生态规划、景观设计和旅游规划方面的人才。因而,在景观生态学教学过程中,要特别强调培养学生的基本理论、基本知识和实践技能方法,要求把生态学的理念贯穿于实践设计中去,提高综合分析和解决实际问题的能力。但是,景观生态学课程由于其理论性较强,专业术语晦涩难懂,学生往往感到吃力,兴趣不高,亟需在教学内容体系建设、教学方法的改进及考核方法的变通等方面加以改革。
一构建完善的教学内容体系
景观生态学课程是运用系统性原理、尺度性原理、生态流与空间再分配原理、镶嵌性原理、人类主导性原理及多重价值原理等对景观的结构、功能和动态进行研究。根据上述教学目的,需要构建完善的学科内容体系。
(一)景观生态学的学科地位和历史沿革
要求学生着重掌握景观的概念和特征、景观生态学的定义和内涵、景观生态学的研究对象和内容;了解景观生态学的学科地位;通晓欧洲学派、北美学派和中国大陆学派的基本景观生态学观点;了解景观生态学的历史沿革及其研究和学习的方法。
(二)景观生态学的主要教学内容
景观生态学学科内容包括4大模块,即景观结构、景观功能、景观动态和景观管理。首先要求学生深入理解景观生态学课程的基础理论,包括等级理论、生态系统理论、岛屿生物地理学理论、地域分异理论、人地相互作用理论、生物控制论、源—汇系统理论、尺度及其效应、空间镶嵌与边缘特征、景观连接度与渗透理论等,这对宏观把握景观生态学理论框架,具有重要的作用。
景观结构包括景观要素类型、景观多样性及其空间关系。景观格局则是指景观要素的空间分布和组合配置。该模块要求学生掌握包括斑块起源、大小、形状、镶嵌、斑块化、斑块动态,廊道起源、廊道结构特征、廊道分类,基质的判定、孔隙度和边界形状、景观异质性、网络等结构特征、景观构型的确定方法以及景观结构要素的影响因素。景观过程与景观功能主要包括:辨析景观过程与景观生态流的联系和区别;掌握景观过程的基本动力和媒介物、景观生态流的基本形式和运动格局,以及连接度与连通性的概念及生态学意义;分析景观结构对景观生态流、景观要素间相互作用的影响机制和生态效应;认识景观结构对生态过程的影响及景观中的文化过程,如人类文化与景观建设、农田景观、城市景观、乡村景观、城乡过渡景观的关系;了解景观要素的相互作用与依存,景观结构与功能的相互影响及其与尺度的联系。景观的结构功能和动态这部分内容需要学生掌握景观稳定性、景观变化驱动椅子、景观变化对生态环境的影响、景观的动态变化与模拟、景观变化与人类干扰的关系等知识点。
(三)景观生态规划与设计
理论研究的目的是为了更好地应用,是为指导景观生态规划与设计。因而,这部分教学内容要求学生了解景观生态规划概念、原则、目的和任务;熟悉景观生态规划与设计的内容、方法和步骤;掌握景观生态规划的要点;区分景观格局优化与景观要素规划;熟悉自然保护区、森林公园、林区景观的规划内容和设计方法,了解城市绿地、湿地、乡村景观规划的途径、内容和设计步骤;掌握区域生态旅游开发的基本模式、生态旅游区的景观格局分析内容和旅游区规划设计的途径。同时,需要及时跟踪具有科学性、前瞻性和动态性的教学内容,包括景观生态安全、土地可持续利用、生态风险评价、景观异质性研究等理论。
二加强实践观摩教学
(一)多媒体辅助计算机教学
景观生态学是一门理论性和应用性都较强的学科,存在着理论上抽象、应用上具体的情况。为有效地培养学生的实践和创新能力,提高教学质量,必须采用多媒体辅助计算机教学方法。从景观学专业的培养目标出发,在教学方法和手段上,应尽可能选择多种教学传媒,将图片、图表、录像、报刊杂志、光盘或科研过程形象地介绍给学生,全方位地传递各种知识、信息,激发学生的学习兴趣。目前,最经济实惠的网络空间资源是Google公司开发的Google Earth软件,它把卫星影像、航空照相和GIS布置在一个地球的三维模型上,有效分辨率至少为30 m,对大城市、著名风景区、建筑物区域、部分公众关注区域,有效分辨率为1 m或更小,能够获取高精度影像。操作Google Earth可以查阅地球上任何地方近期的地图、地形、田园、森林、荒地、建筑物等地表覆盖,内容十分丰富,展示生动,对提高学生学习兴趣具有重要作用。
在采用图文并茂的多媒体课堂教学方式进行讲授的同时,还可以以课堂讨论、辩论、启发谈话等多种方式,带动学生积极思考、开拓思路。如讲授景观生态学中有关基本概念如“斑块、廊道、基质”时,其概念相当抽象。这时就应以野外实拍的图片资料进行讲解、分析,使学生对这些概念有更客观、具体的认识。
(二)加强实践性教学环节,注重能力培养
实践教学是培养学生动手能力、观察能力、分析和解决问题能力的教学过程。只有经过实践性教学,才能使学生对课本上的抽象概念产生直观的、感性的了解。实践教学内容主要包括景观结构单元的调查与分析、景观空间格局的辨识、景观功能的测定和景观的分类评价等。要求学生结合实地调查区分斑块、廊道和基质三种景观要素,并在专业图上加以勾绘,分析计算主要景观格局的特征指数,如斑块数量、周长、面积、形状指数、分维数、分离度指数、多样性指数、均匀度指数、优势度指数;结合景观要素识别、判断实习地区景观要素的构型,并计算网状景观的连通性;区别不同类型的森林群落,实测景观种子流、热量流、水分和土壤流的强度和方向,说明景观生态流与景观结构间的生态关系;基于地貌类型和植物群落类型,采用聚类分析等方法,进行景观分类,综合分析景观的健康状况和功能价值。
此外,可以利用科研项目配合实践性教学,让学生参与相关科研项目的各个环节,有利于培养学生的素质,提高他们分析和解决生产实际问题的能力。还可以结合大学生毕业论文和大学生训练计划设立有关大地景观的立题,培养学生的科研素质,提高他们分析和解决生产实际问题的能力。
三变通教学考核方法
变通考核方式,科学评价学生。现行教学考核方式往往以考试作为评价的主要手段,不能够全面考核一个学生的真实水平,因而必须改革现行考试方法。要求以考核技能与能力水平为主,平时的成绩考核与期末的总结性、鉴定性考试并重,确立全面的考试模式,建立试卷库,实行教考分离,不断完善考试考核内容及办法;适当增加平时考核比重,加强对学生的出勤、课堂表现及作业的分值。
景观生态学课程通过一系列教学改革,可以丰富课堂内容,活跃本专业学生的思维,提高教学水平,使教学效果明显提高。在连续三年的教学考核中,关于景观生态学课程教学方法及效果的学生满意度达到95%以上。课程考试通过率由先前的81%,提高到90%。学生对该课程的认同由原来的75%达到如今的96%。从近两年的本科毕业设计来看,大多数学生的生态理念和生态设计水平有了显著的提高,得到了专业老师的一致认可。但是,教学改革是一个动态的课题,教学内容与实践课程体系不断变化,其教学方法与教学手段也应及时改革与调整,必须大胆地改革,不断充实与完善,才能不断提高教学质量,培养适合社会发展的专业技术人才。
参考文献
[1]卢杰,郑维列.景观生态学课程教学方法探讨[J].科技, 2008,3:52-54.
[2]黄义雄.地理理科基地班景观生态学课程教学工作的探讨[J].福建地理,2002,17(2):25-26.
[3]陶波兰,郁书君,齐家祥,等.景观设计类专业景观生态学教学探讨[J].教书育人,2010,10(6):86-87.
[4]吴兆录.景观生态学教学的短期户外观摩———云南大学的实践[J].云南地理环境研究,2011,23(1):1-4.
[5]张明如,温国胜,侯平,等.景观生态学教学内容体系构建的若干思考[J].中国林业教育,2008,5:60-63.
传统的生物保护战略被动地强调现存濒危物种和景观元素的保护,如果将物种运动和生态过程作为一个能动的景观控制过程来对待,我们将会有一种全新的景观规划途径。其中有三个方面的概念对这种新的景观规划途径有启发意义:即景观的空间构型对生态过程的作用,生物进化空间轨迹与景观格局设计及景观阻力与潜在的生态基础设施的设计。景观生态安全格局正是在这些方向上的一个新的探索。
关键词:生物多样性,生物保护,景观生态,景观规划。
1.生物多样性保护的景观规划途径
景观规划设计在生物多样性保护中的意义已引起生物学家的高度重视,用wilson(1992,p317)的话说"作为一个发展中的专业,景观设计(landscape design)将在(生物多样性)保护中起着决定性的作用,在环境日益人工化的情况下,仍然可以通过林地、绿带、水系、水库和人工池塘及湖泊的巧妙布置来使生物多样性保持在很高的程度。总体规划不但考虑经济效益和美,同时考虑生物种类的保护"。
生物多样性(biodiversity)包含三个层次的含意:(i)遗传多样性,即指所有遗传信息的总和,它包含在动植物和微生物个体的基因内;(ii)物种多样性,即生命机体的变化和多样化;(iii)生态系统的多样性,而栖息地、生物群落和生物圈内生态过程的多样化(见 mcneely等1990;soule1991;nas1992)。相应的生物多样性保护也分别在环环相扣的多个生物空间等级层次(biospatial hierarchy)上进行,即(i)景观或生态系统综合体层次,(ii)群落层次,(iii)物种层次,(iv)种群层次和(v) 基因层次。生物多样性的空间等级层次与空间位置和格局紧密相关, 这也正是本文关于生物保护景观规划讨论的出发点。
总起来讲,生物多样性保护可分为两种途径:以物种为中心的途径和以生态系统为中心的途径。前者强调濒危物种本身的保护,而后者则强调景观系统和自然地的整体保护,力图通过保护景观的多样性来实现生物多样性的保护。保护战略上的两种不同途径也体现在以生物保护为目的的景观规划设计中:以物种为出发点的的规划途径和以景观元素为出发点的的规划途径。尽管两者都考虑物种和生态基础设施的保护,但前者的规划过程是从物种到景观格局,而后者是从景观元素到景观格局。
1.1以物种为出发点的景观规划途径
该规划方法强调,使景观生态规划具有意义的充分必要条件是选准保护对象,并对其习性、运动规律和所有相关信息有充分的了解。以此为基础来设计针对特定物种的景观保护格局。一个整体优化的生物保护景观格局是由多个以单一物种保护为对象的景观最佳格局的叠加与谐调(amstel等1988;selm 1988)。这一途径一般可分为下列五个步骤:
(i)根据物种的重要性,选择目前的或潜在的保护对象。
(ii)收集关于保护对象的信息,包括查阅文献,明确适合于每一保护对象的最佳景观结构。
(iii)汇总和比较所有保护对象对景观的需要。
(iv)修改保护物种清单以取得保护的谐调与一致性。
(v)综合以单一物种保护为目的的景观规划来获得某一地域的总体生物保护景观规划。
如果有足够详尽的关于物种及其相关联系的信息的话, 以物种为中心的景观规划途径可以说是,最有效和科学的生物保护途径。但是,这一途径一开始就将可能遇到规划师和生物学家都无法解决的问题,即什么物种应优先保护的问题。人们一般从三个方面的标准来选择优先保护的物种:
(i)目前的稀有、特有性,受协状态及其实用性,大型哺乳动物和那些被列入国际濒危物种名单之列的物种显然应作为首选的保护对象。往往被作为首选对象。
(ii)物种在生态系统及群落中的地位。保护对象应对维护整体生态平衡有关键作用。
(iii)物种的进化意义。一种杂草可能本身很不起眼,在群落内也表现不出重要意义,但却有可能对进化史及未来生物多样性的发展有重要价值。用进化的观点来进行生物多样性保护比被动地保护现存的濒危物种更具有意义(edwin 1991)。
1.2以景观元素保护为出发点的途径
这一途径并不基于对单一物种的深入研究来作景观规划,而是把生物空间等级系统作为一个整体来对待。集中针对景观的整体特征如景观的连续性,异质性和景观的动态变化来进行规划设计。该途径认为,现实的生态过程发生在一个时空嵌合体中,包含生物等级系统的各个层次。而批评以物种或群落保护为对象的规划只是偏面地解决了一个连续的复杂系列的局部和片段(noss and harris,1986)。因此,以景观元素为核心的整体规划途径强调以下的步骤(harris 1984, noss and harris 1986; noss1991):
(i)生态过程和生物多样性成份包含在一个广泛的时空尺度上,因此,一个全面的规划应该以生物等级系统的各个层次的受协成分或节点(node)作为保护对象。强调节点的多样性,这些节点小到一棵孤树或一个森林斑块,大到国家公园和自然保护区。而对单一物种本身则不作深入考察。
(ii)因为景观的破碎和分割被认为是危胁生物多样性的一个最重要因素,所以,规划强调景观的连结关系和格局设计。规划的目标是将每一景观中各种大小的节点连接成为整体的保护网络,并在区域和大陆尺度上建立景观保护体系。
(iii)景观及其保护必须从时空系统和动态的、飘移的嵌合体(shifting mosaic)角度来认识和理解。所以,生物多样性保护的景观规划旨在维护嵌合体的稳定性,综合考虑保护及发展规划,以实现景观的可持续性。
与以物种为核心的规划不同,以景观元素为核心的规划的第一步不是确定单一物种作为保护对象与研究其特性,而是首先分析现存景观元素及相互间的空间联系或障碍,然后提出方案来利用和改进现存的格局,建立景观保护基础设施(conservation infrastruture)。包括在现有景观格局基础上,加宽景观元素间的联接廊道、增加景观的多样性、引入新的景观斑块和调整土地利用格局。此景观元素为核心的规划途径的理论指导包括岛屿生物地理学(island biogeography)和景观生态学。景观的连续性、异质性、动态和飘移等是规划着重考虑的景观特性。
这一规划途径的一个典型代表是所谓的景观群岛模式(archipelago model),或称为综合利用模式(multiple-use model,简称mums)(harris,1984;noss and harris 1986)。这一模式包括一个绝对保护的核心区和周围缓冲区。沿核心区向外人类活动强度逐渐增加。核心区是生物多样性等级系统中任一层次上的某一节点。
一个关于整体景观保护的类似的概念是所谓的景观补偿区网络(network of landscape compensative areas),这一概念强调景观规划和管理的一个最重要原则是景观的多样性和最优格局。而这样一种最优格局表现为地域内多层次的景观补偿系统和生态基础设施(mander等1988)。这一理想的景观格局实际上是一个等边六角形。在这样一个六角形中,景观的生态多样性和稳定性通过多层次的生态过渡带和补偿区网络来实现。
以景观元素为导向的规划避免了上述的以特定物种为核心的规划途径的缺点,而从整体上来设计全面的、包容的景观格局。对于景观这一复杂的系统来说,这似乎是合理的。问题是,这种从形式出发的景观格局设计是否能满足内容即物种的保护需要?景观格局是为谁而设计的?
2.多样性保护的空间战略
生物多样性的丧失主要有以下六方面的原因: