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系统演化遵循从混沌到有序再到混沌的循环式发展。
全球土地形态改变
趋势
1864年,法国著名物理学家克劳修斯提出热力学第二定律:
△S=△Q/T式中:△Q为热量,T为热力学温度(K)。
孤立系统,如果没有外部的热量输入,熵值(△S)总是不断增加,当达到热平衡时,熵值最高。
自然景观之所以发生变化,由初始景观发育成终极景观,本质上取决于熵的累积,即熵的升高过程。景观内物种不断增加,植物群落组成的斑块由大转小,最后均匀分布,变为顶极群落,此时景观熵值最大。
人工建筑景观熵值最低,农业景观较高,自然景观最高,从有序向无序变化。人类为了自身的生存,需要保持城市和农田的结构,不得不向城市和农田输入大量负熵。
熵(entropy)
1.2景观演化的人类主导性
人类活动和人类文明的发展,一方面对自然景观产生了巨大的破坏作用,另一方面人类活动对自然景观进行有目的的改造和修饰,将自然景观改造为利于人类生存的格局。
由于当今世界上人类活动影响的广泛性和深刻性,人类活动在景观演化过程中的主导地位日益突出,通过控制景观演化的方向和速率来实现景观的定向演变和可持续发展。
干扰:通常是指某种人类活动过程对其相邻景观产生影响,这种影响的程度一般是有限的。如道路建设对其相邻生物栖息地的影响,水库建设对其周边地区景观结构的影响。
改造:是指人类为了一定的生存目的,针对某一景观客体,通过增加或减少一些景观要素,对景观格局进行适当的改造,以达到人类生存的目的,与干扰相比,它对景观的影响程度要大,如防护林建设、自然保护区设计与建设。
构建:可以说是一种破坏性的干扰行为,一般是为了人类某种特殊的目的,彻底改变原来的景观结构,在原地重新进行建造,如乡村建设、城市建设等。
人类对自然景观的影响的三种方式
水土保持林
人工景观:城市
深圳地区城市化过程示意图
景观系统演化方式的正负反馈
负反馈有利于系统的自适应和自组织,保持系统的稳定,是自然景观演化的主要方式;而不稳定则与正反馈相联系,由自然景观向人工景观的转化以正反馈居多,如围湖造田、毁林开荒、城市扩张等。
人类活动打破了自然景观中原有的生态平衡,放大了干扰,改变了景观演变的方向,并创造出新的平衡,重新实现景观的有序化。因而,可以将人类活动按其对景观的影响分为有序和无序两类,后者才是我们追求的方向。
人类与自然共同作用影响下的和谐景观
欧洲著名的黑天鹅城堡
非洲的自然保护区内的建筑
中国著名的桃花源
二、景观变化过程模型
干扰和景观的稳定性
景观变化的空间过程
生境破碎化及其效应
2.1干扰和景观稳定性
干扰(disturbance):一种明显改变景观结构、功能和动态变化过程的事件。
干扰具有以下特点:
1)干扰是一种突发性非连续事件;
2)干扰一般对景观格局具有强烈改造作用;
3)干扰可能会中断景观中一些甚至全部生态过程;
4)干扰具有强烈尺度效应;
5)干扰可以是自然的,也可以是人工的。
自然干扰和人为干扰
自然干扰是指无人为活动介入的在自然环境条件下发生的干扰,如火、风暴、火山爆发、地壳运动、洪水泛滥、病虫害等;
人为干扰是在人类有目的的行为指导下,对自然进行的改造或生态建设,如烧荒种地、森林砍伐、放牧、农田施肥、修建大坝、道路、土地利用结构调整等。
从人类活动角度出发,人类活动是一种生产活动,一般不称为干扰,但对于自然生态系统来说,人类的所作所为均是一种干扰。
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