景觀生態(tài)學(xué)教學(xué)內(nèi)容體系構(gòu)建的若干思考

2010-08-04 17:19:26    作者:張明如,溫國勝,侯平,張建國,蔡碧凡     來源:中國林業(yè)教育     瀏覽次數(shù):

  景觀生態(tài)學(xué)屬于一門新興而蓬勃發(fā)展的學(xué)科,學(xué)科研究報(bào)告的數(shù)量逐步增加,相關(guān)專著、教材不斷面世。然而,面對(duì)不同的專業(yè),景觀生態(tài)學(xué)的本科教材在內(nèi)容取舍和深度確定上差異較大。對(duì)篩選景觀生態(tài)學(xué)的知識(shí)點(diǎn)、組合知識(shí)群、構(gòu)建教學(xué)內(nèi)容體系和實(shí)習(xí)內(nèi)容,國內(nèi)學(xué)者進(jìn)行了可喜的探索。徐化成先生率先編寫了我國第一本景觀生態(tài)學(xué)教材,郭晉平教授和周志翔教授于2007年領(lǐng)銜主編了森林資源類本科專業(yè)的景觀生態(tài)學(xué)教材。

  森林資源類本科專業(yè)新版的景觀生態(tài)學(xué)教材體現(xiàn)了學(xué)科發(fā)展的前沿性、科學(xué)性和完整性,進(jìn)一步提高了景觀生態(tài)學(xué)的教學(xué)質(zhì)量。教材的不斷更新是教學(xué)過程延續(xù)和學(xué)科發(fā)展的必然結(jié)果。筆者結(jié)合景觀生態(tài)學(xué)教學(xué)過程的體會(huì)和經(jīng)驗(yàn),圍繞森林資源類本科專業(yè)景觀生態(tài)學(xué)教學(xué)內(nèi)容和實(shí)習(xí)內(nèi)容的取舍,進(jìn)行了深入的思考和探討。

  一、景觀生態(tài)學(xué)教學(xué)的整體目標(biāo)

  依據(jù)北美學(xué)派、歐洲學(xué)派和中國大陸學(xué)派的基本理論,以及森林資源類本科專業(yè)人才培養(yǎng)的特點(diǎn),景觀生態(tài)學(xué)教學(xué)的整體目標(biāo)是圍繞景觀空間理論、景觀規(guī)劃理論和景觀生態(tài)建設(shè)理論,組織理論教學(xué)和完成實(shí)踐教學(xué)過程。具體而言,就是了解景觀空間格局與生態(tài)過程之間的關(guān)系、有序的人類活動(dòng)對(duì)景觀演變的驅(qū)動(dòng)功能與景觀管理的關(guān)系、景觀多重價(jià)值的協(xié)調(diào)表達(dá)與景觀規(guī)劃的關(guān)系。

  二、景觀生態(tài)學(xué)教學(xué)內(nèi)容體系構(gòu)建的基本原則

  景觀生態(tài)學(xué)以中尺度的景觀為研究對(duì)象,其理論體系的建立以普通生態(tài)學(xué)、地理學(xué)和系統(tǒng)科學(xué)為基礎(chǔ),屬于新興學(xué)科。景觀生態(tài)學(xué)教學(xué)內(nèi)容體系的構(gòu)建應(yīng)考慮下列原則:(1)整體觀;(2)基礎(chǔ)性與前沿性;(3)景觀空間構(gòu)型描述模式與景觀功能、動(dòng)態(tài)變化的關(guān)系;(4)景觀演變驅(qū)動(dòng)力與景觀管理的內(nèi)在聯(lián)系;(5)理論與實(shí)踐相結(jié)合,特別是要凸顯景觀多重實(shí)踐的價(jià)值。

  三、景觀生態(tài)學(xué)教學(xué)知識(shí)點(diǎn)的篩選和學(xué)科內(nèi)容體系的構(gòu)建

  基于國內(nèi)外景觀生態(tài)學(xué)教材和相關(guān)專著內(nèi)容的構(gòu)建體系(徐化成,1996;傅伯杰等,2001;Turneret al.,2001;Gergel&Turner,2002;肖篤寧等,2003;余新曉等,2006;郭晉平和周志翔,2007;鄔建國,2007),以及當(dāng)今景觀生態(tài)學(xué)主要學(xué)派的理論體系和聚焦的學(xué)科問題(肖篤寧等,2003;Monica et al.,2006;鄔建國,2007),結(jié)合景觀生態(tài)學(xué)學(xué)科研究的前沿動(dòng)態(tài)和實(shí)施教學(xué)的效果,根據(jù)景觀生態(tài)學(xué)學(xué)科內(nèi)容的4大模塊,即結(jié)構(gòu)、功能、動(dòng)態(tài)和景觀管理,遴選景觀生態(tài)學(xué)教學(xué)的知識(shí)點(diǎn),提出從教學(xué)層次性和教學(xué)內(nèi)容側(cè)重點(diǎn)2個(gè)方面對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行標(biāo)識(shí),構(gòu)建較為完整的學(xué)科內(nèi)容體系。

  (一)緒論

  掌握景觀和景觀要素的概念和特征、景觀生態(tài)學(xué)的定義和內(nèi)涵、景觀生態(tài)學(xué)的研究對(duì)象和內(nèi)容;比較景觀生態(tài)學(xué)中歐洲、北美和中國大陸學(xué)派的基本觀點(diǎn);了解景觀生態(tài)學(xué)的發(fā)展進(jìn)程及其研究和學(xué)習(xí)的方法。

  (二)景觀生態(tài)學(xué)的基本理論框架

  掌握等級(jí)系統(tǒng)理論、空間格局與景觀過程、尺度及其效應(yīng)、空間鑲嵌與邊緣特征、景觀連接度與滲透理論、島嶼生物地理學(xué)與集合種群理論、源?匯系統(tǒng)理論(陳利頂?shù)龋?006);理解景觀生態(tài)學(xué)基本原理,包括景觀系統(tǒng)的整體性與異質(zhì)性、格局過程關(guān)系、尺度分析、景觀結(jié)構(gòu)鑲嵌性、景觀生態(tài)流與空間再分配、景觀演化的人類主導(dǎo)性、景觀的多重價(jià)值與文化的關(guān)聯(lián)。

  (三)景觀格局形成因素的辨識(shí)

  從一系列尺度辨識(shí)非生物的(物理的)和人為的因素對(duì)景觀格局的影響,從小尺度辨識(shí)生物因素(特別是植被)對(duì)景觀的影響。一般認(rèn)為,地質(zhì)地貌和地帶氣候提供了景觀格局形成的物理模板,而人類活動(dòng)、生物生命過程與土壤相互作用則在此基礎(chǔ)上形成各種相適應(yīng)的景觀空間格局(鄔建國,2007)。

  此外,還應(yīng)注意景觀格局的形成原因、機(jī)制隨空間尺度而變化的規(guī)律。一般認(rèn)為,景觀格局的成因應(yīng)理解為地質(zhì)地貌、氣候、土壤、植被和干擾等因素的復(fù)合作用。所以,應(yīng)掌握常見干擾的種類、性質(zhì)和生態(tài)效應(yīng)。

  (四)景觀結(jié)構(gòu)與空間格局

  景觀結(jié)構(gòu)與空間格局是揭示景觀生態(tài)過程和優(yōu)化景觀功能的基礎(chǔ)。景觀結(jié)構(gòu)是指景觀要素類型、多樣性及其空間關(guān)系。而景觀格局則是指景觀要素的空間分布和組合配置。

  通常,以斑塊一廊道一基質(zhì)模型作為認(rèn)識(shí)景觀結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)描述語言;對(duì)河流網(wǎng)絡(luò)、防護(hù)林網(wǎng)絡(luò)和人工景觀如公路鐵路密集網(wǎng)絡(luò)的景觀結(jié)構(gòu),主要借助網(wǎng)絡(luò)一結(jié)點(diǎn)模型加以分析;對(duì)自然保護(hù)區(qū)等地區(qū),以生態(tài)安全格局模型揭示景觀中潛在的由某些關(guān)鍵性的局部、位置和空間聯(lián)系所構(gòu)成的必需的生態(tài)安全格局(俞孔堅(jiān),1999)。據(jù)此,教學(xué)內(nèi)容要求包括掌握斑塊起源、大小、形狀、鑲嵌、斑塊化與斑塊動(dòng)態(tài),廊道起源、廊道結(jié)構(gòu)特征、廊道分類,基質(zhì)的判定、孔隙度和邊界形狀,景觀異質(zhì)性(肖篤寧等,1997)、網(wǎng)絡(luò)等結(jié)構(gòu)特征及其生態(tài)效應(yīng),景觀構(gòu)型的確定方法,以及景觀結(jié)構(gòu)要素的影響因素。此外,在Forman的斑塊?廊道?基質(zhì)模型和生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上,依據(jù)宗躍光等提出的“斑塊?廊道?網(wǎng)絡(luò)?基質(zhì)?景觀體”結(jié)構(gòu)語言模型,從斑塊、網(wǎng)絡(luò)、基質(zhì)和景觀體4個(gè)層面認(rèn)識(shí)現(xiàn)代城市景觀的結(jié)構(gòu)特征。

  景觀格局是景觀異質(zhì)性的重要表現(xiàn),同時(shí)也是各種生態(tài)過程在多種尺度上作用的結(jié)果。因此,教學(xué)內(nèi)容要求包括掌握景觀格局的5種基本類型(Forman,1990),并借助定量分析方法,從單一斑塊特征、單一景觀要素的格局和景觀鑲嵌體的特征等角度,揭示景觀格局形成的原因及其變化的趨勢(shì)。

  (五)景觀過程與景觀功能

  教學(xué)內(nèi)容要求包括:辨析景觀過程與景觀生態(tài)流的聯(lián)系和區(qū)別;掌握景觀過程的基本動(dòng)力和媒介物、景觀生態(tài)流的5種基本形式(空氣流、水流、養(yǎng)分流、植物流和動(dòng)物流)和運(yùn)動(dòng)格局,以及連接度與連通性的概念及生態(tài)學(xué)意義;分析景觀結(jié)構(gòu)(景觀要素類型及其分布格局)對(duì)景觀生態(tài)流、景觀要素間相互作用的影響機(jī)制和生態(tài)效應(yīng);認(rèn)識(shí)景觀結(jié)構(gòu)對(duì)生態(tài)過程的影響,以及景觀中的文化過程,即人類文化與景觀建設(shè)、農(nóng)田景觀、城市景觀、鄉(xiāng)村景觀、城鄉(xiāng)過渡景觀的關(guān)系;了解景觀要素的相互作用與依存,景觀結(jié)構(gòu)與功能的相互影響及其與尺度的聯(lián)系。

  (六)景觀的動(dòng)態(tài)變化

  教學(xué)內(nèi)容要求包括:掌握景觀穩(wěn)定性的概念和影響因素,斑塊動(dòng)態(tài)與景觀變化的驅(qū)動(dòng)力,以及景觀變化的基本類型、空間過程及其變化模式;了解景觀變化的動(dòng)態(tài)模擬方法;認(rèn)識(shí)到景觀變化是人類活動(dòng)和自然過程雙重影響的結(jié)果,理解景觀變化的關(guān)鍵在于認(rèn)識(shí)生態(tài)系統(tǒng)的空間構(gòu)型如何影響轉(zhuǎn)移斑塊。

  景觀碎裂化(亦稱破碎化)是景觀變化的主要表現(xiàn)形式之一。因此,教學(xué)應(yīng)基于景觀組分邊界特征(常禹等,2004),分析景觀碎裂化過程的成因和生態(tài)效應(yīng);應(yīng)從斑塊數(shù)量、形狀和內(nèi)部生境理解景觀碎裂化過程;還可從景觀碎裂化3大過程加以分析(由暢等,2006),包括(1)景觀要素斑塊特征的破碎化,即首先改變組分邊界特征,進(jìn)而由邊緣效應(yīng)改變生境特征,最終影響到生物多樣性的分布格局;(2)景觀異質(zhì)性碎裂化,即斑塊數(shù)量顯著增加和景觀要素類型趨于更加豐富;(3)景觀要素空間相互關(guān)系碎裂化,即在景觀格局中,景觀斑塊要素彼此被隔離,形成孤立島嶼。同時(shí),在景觀碎裂化進(jìn)程中,景觀邊界變化是表征景觀進(jìn)一步退化的主要生態(tài)過程,認(rèn)識(shí)該生態(tài)過程需綜合分析景觀邊界數(shù)量、長度、景觀要素形狀、分維特征、景觀多樣性和復(fù)雜性等指標(biāo)。

  (七)景觀生態(tài)分類與評(píng)價(jià)

  景觀生態(tài)系統(tǒng)分類是研究景觀結(jié)構(gòu)和功能的基礎(chǔ),同時(shí)也是景觀規(guī)劃與管理的前提(王仰麟,1996)。因此,教學(xué)內(nèi)容要求包括了解景觀分類的原則、方法,以及景觀生產(chǎn)力、景觀生境適宜性、景觀生態(tài)服務(wù)和景觀美學(xué)評(píng)價(jià)的要點(diǎn)和一般方法;掌握景觀評(píng)價(jià)的基本內(nèi)涵、評(píng)價(jià)內(nèi)容、指標(biāo)體系、工作步驟和基本方法等。

  (八)景觀生態(tài)規(guī)劃與設(shè)計(jì)

  教學(xué)內(nèi)容要求包括:了解景觀生態(tài)規(guī)劃概念、原則、目的和任務(wù);掌握景觀生態(tài)規(guī)劃與設(shè)計(jì)的類型;熟悉景觀生態(tài)規(guī)劃與設(shè)計(jì)的內(nèi)容、方法和步驟(王軍等,1999);區(qū)分景觀格局優(yōu)化(韓文權(quán)等,2005)與景觀要素規(guī)劃;掌握景觀生態(tài)規(guī)劃的要點(diǎn),其中斑塊規(guī)劃應(yīng)考慮其大小、形狀、類型、位置、邊緣和數(shù)量等指標(biāo),廊道規(guī)劃應(yīng)考慮其數(shù)目、構(gòu)成、寬度和形狀等指標(biāo);明確景觀格局規(guī)劃應(yīng)介紹景觀基本格局的關(guān)鍵、必需組成要素以及Forman提出的“集中與分散相結(jié)合”的最優(yōu)景觀規(guī)劃格局;熟悉自然保護(hù)區(qū)、森林公園、林區(qū)景觀的規(guī)劃內(nèi)容和設(shè)計(jì)方法,了解城市綠地、濕地、鄉(xiāng)村景觀規(guī)劃的途徑、內(nèi)容和設(shè)計(jì)步驟,掌握區(qū)域生態(tài)旅游開發(fā)的基本模式、生態(tài)旅游區(qū)的景觀格局分析內(nèi)容和旅游區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)的途徑。

  景觀數(shù)量分析方法是景觀生態(tài)學(xué)教學(xué)的難點(diǎn)之一。為了分散教學(xué)難點(diǎn),建議將景觀中單一要素特征、單一景觀要素分布和景觀鑲嵌結(jié)構(gòu)(張金屯等,2000),如景觀的斑塊特征、景觀異質(zhì)性、景觀格局等內(nèi)容,放在景觀結(jié)構(gòu)與空間格局這部分講授;將有關(guān)景觀格局動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)特征的主要數(shù)量分析方法以及景觀動(dòng)態(tài)模型的種類和應(yīng)用實(shí)例,放在景觀動(dòng)態(tài)變化的章節(jié)中講授。

  四、景觀生態(tài)學(xué)野外景觀空間格局考察和實(shí)習(xí)內(nèi)容的遴選

  (一)景觀空間格局的野外考察

  1、實(shí)習(xí)目的

  景觀空間格局野外考察的實(shí)習(xí)目的是:識(shí)別景觀結(jié)構(gòu)的組成以及不同的景觀要素;掌握景觀生態(tài)學(xué)實(shí)地調(diào)查的方法和景觀類型圖的編制過程,包括把原始信息如衛(wèi)星影像、航片、地形圖或?qū)I(yè)圖件等編制成景觀圖的方法和技術(shù)要點(diǎn);培養(yǎng)森林資源類本科學(xué)生的綜合分析能力和歸納能力;在此基礎(chǔ)上,要求學(xué)生能夠認(rèn)識(shí)景觀的等級(jí)結(jié)構(gòu)特征,能夠分析人類活動(dòng)與景觀結(jié)構(gòu)、功能的相互關(guān)系,并且掌握景觀異質(zhì)性的維持和管理途徑。

  2、實(shí)習(xí)原理

  景觀生態(tài)學(xué)所有的研究均建立在景觀結(jié)構(gòu)研究的基礎(chǔ)上,一般都是借助景觀要素特征分析景觀結(jié)構(gòu)。(1)斑塊面積是景觀結(jié)構(gòu)最易識(shí)別的特征。斑塊面積影響斑塊內(nèi)部能量和營養(yǎng)物質(zhì)的分配、貯存,還影響生物物種的數(shù)量。通常,一種結(jié)構(gòu)要素如果其面積穩(wěn)定且持續(xù)增加,其就是穩(wěn)定的;否則,就是脆弱的。(2)斑塊形狀亦是重要的結(jié)構(gòu)特征。斑塊形狀愈復(fù)雜,斑塊與外界的接觸愈多,則內(nèi)部環(huán)境愈小,不利于內(nèi)部種的保護(hù)。(3)生境碎裂化是現(xiàn)實(shí)景觀的一個(gè)重要特征。生境碎裂化與自然變化、人類干擾密切相關(guān)。許多瀕危物種、營養(yǎng)級(jí)位序較高或熱帶雨林地區(qū)的物種,均需大面積的自然生境才能持續(xù)生存。而且,景觀碎裂化是景觀異質(zhì)性的一個(gè)重要組成。所以景觀碎裂程度可用斑塊的密度、生境碎裂化指數(shù)等指標(biāo)來說明。

  對(duì)衛(wèi)星影像和航片來說,可以通過灰度不同的斑塊來提取和采集信息;可以通過實(shí)地調(diào)查來辨識(shí)不同斑塊所反映的地表特征,如林地、農(nóng)田、草地、水體和城鎮(zhèn)等。因此,根據(jù)調(diào)查目的,應(yīng)要求學(xué)生在專業(yè)圖件或地形圖上重新勾繪景觀要素的邊界,然后計(jì)算不同景觀要素的組成特征,以加深學(xué)生對(duì)景觀生態(tài)學(xué)課堂講授理論的理解。

  (二)實(shí)習(xí)內(nèi)容的遴選

  實(shí)習(xí)內(nèi)容主要包括景觀結(jié)構(gòu)單元的調(diào)查與分析、景觀空間格局的辨識(shí)、景觀功能的測(cè)定和景觀的分類評(píng)價(jià)等。要求學(xué)生結(jié)合實(shí)地調(diào)查,區(qū)分斑塊、廊道和基質(zhì)3種景觀要素,并在專業(yè)圖上加以勾繪,然后計(jì)算出主要景觀格局的特征指數(shù),如斑塊數(shù)量、周長、面積、形狀指數(shù)、分維數(shù)、分離度指數(shù)、多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)、優(yōu)勢(shì)度指數(shù);結(jié)合景觀要素識(shí)別、判斷實(shí)習(xí)地區(qū)景觀要素的構(gòu)型,并計(jì)算網(wǎng)狀景觀的連通性;區(qū)別不同類型的森林群落,實(shí)測(cè)景觀種子流、熱量流、水分和土壤流的強(qiáng)度和方向,說明景觀生態(tài)流與景觀結(jié)構(gòu)間的生態(tài)關(guān)系;基于地貌類型和植物群落類型或者景觀多樣性指數(shù)和景觀優(yōu)勢(shì)度指數(shù),采用聚類分析等方法,進(jìn)行景觀分類,綜合分析景觀的健康狀況和功能價(jià)值。

  此外,針對(duì)景觀野外調(diào)查或?qū)嶒?yàn)操作面臨的實(shí)際困難(沈澤昊,2004),如實(shí)驗(yàn)難以真正地重復(fù)、無法控制多個(gè)獨(dú)立變量、中尺度景觀導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)操作困難等,可選擇計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn),以輸出不同條件下的景觀變化預(yù)測(cè)結(jié)果。

  (三)基本技能的要求

  1、依據(jù)斑塊、廊道、基質(zhì)的概念和判別標(biāo)準(zhǔn),能區(qū)分和認(rèn)識(shí)一個(gè)區(qū)域或景觀的景觀構(gòu)成要素,能分析景觀空間格局的驅(qū)動(dòng)因素;

  2、掌握景觀數(shù)據(jù)的常規(guī)采集方法、主要景觀要素斑塊的特征、單一景觀格局和景觀異質(zhì)性、景觀動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)的數(shù)量分析法,以及所在地區(qū)景觀結(jié)構(gòu)與空間格局的野外調(diào)查方法和步驟;

  3、了解景觀生態(tài)規(guī)劃與設(shè)計(jì)的主要類型及其規(guī)劃內(nèi)容和具體步驟。

  五、展望

  景觀生態(tài)學(xué)教學(xué)知識(shí)點(diǎn)的篩選和學(xué)科內(nèi)容體系的構(gòu)建,應(yīng)兼顧林學(xué)、森林資源保護(hù)與游憩、園林、水土保持與荒漠化防治等專業(yè)的不同特點(diǎn),既要選擇森林資源類專業(yè)必需的知識(shí)點(diǎn)、知識(shí)群,還要以小字體印刷方式增加景觀生態(tài)學(xué)的一些研究成果、研究方法和案例分析,以滿足不同專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)景觀生態(tài)學(xué)的需求。此外,如何界定清楚本科教育與研究生教育不同層次的景觀生態(tài)學(xué)教學(xué)內(nèi)容,也是一個(gè)需要思考的問題??偠灾?,從景觀尺度培養(yǎng)森林資源類本科學(xué)生的生態(tài)意識(shí),促使學(xué)生自覺地運(yùn)用景觀生態(tài)學(xué)的理論與方法去分析和處理社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中所面臨的具體問題,是景觀生態(tài)學(xué)教學(xué)任重而道遠(yuǎn)的責(zé)任。

 

編輯:水墨清俠

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