



生态系统是一种整体性、系统性的概念。在实际应用中景观生态系统(Landscape Ecosystem),或者国土生态系统,就是把生态系统跟空间维度联系起来。或者说,有了景观,生态系统就有了载体或基底。某一个空间单元的生态系统,统称某一景观生态系统。比如天津市蓟州区的景观生态系统(国土生态系统),就有具体的空间实体、研究目标和研究范围。蓟州区景观生态系统可以细分为森林生态系统、草地生态系统、水流域生态系统、农田生态系统、城市生态系统等。我们说消化系统是以功能为分类,当我们说肠胃系统,就是具体的实体,这一肠胃系统可以再分为胃系统、肠系统,肠系统又可进一步分为大肠系统、小肠系统等。同理,景观生态系统可以包含森林生态系统、植被生态系统、国土生态系统。景观生态系统的引入,对国土空间生态保护、国土生态系统研究有了可实施空间(景观空间、国土空间)的意义。由此,我们引入景观生态系统最重要的空间尺度概念(图 2.1)。
国土空间生态系统要求生态系统问题识别诊断,应该也是空间生态过程的研究。但是,诊断也许用得太武断,能诊断是很高水平的识别了,也许人类还达不到这个程度,用生态系统问题识别就很好。可以说,景观生态系统问题识别需要明确:一是生态系统内部的生态关系;二是生态系统是连续的,而划分为不同生态系统是人为的;三是生态系统与生态系统之间也存在生态关系,既相互联系又相互作用,形成不同的景观生态系统特征。比如,每个人的消化系统、血液系统、神经系统、表皮系统,系统内和系统间的相互作用的差异形成每个人的特性。理解这三点,就理解了景观生态系统。比如,美国佛罗理达州的艾维格莱湿地景观生态系统中的莎草景观生态系统和沼泽景观生态系统的镶嵌融合的空间格局关系,是水动力、泥沼、莎草长期相互作用的结果(图 2.2)。国土空间生态系统问题识别,就是要研究国土生态系统的景观空间格局,以及这些空间格局形成的机制和生态关系(伍业钢,2016)。
图 2.1 景观生态系统的生态尺度概念
图 2.2 美国佛罗里达州的艾维格莱湿地景观生态系统鸟瞰
国土空间生态系统的生态保护要求划分生态保护单元,应该指的是景观空间单元,称之为景观生态系统保护单元;或者说,景观生态系统保护最小面积,小于这个面积,景观生态系统就不可持续了。在国土空间尺度上,景观生态系统可持续性对应的保护单元也可以是具有代表性的自然景观生态系统。比如,重要的栖息地、遗迹遗址、重要公园、水源地等,可划分为景观生态系统保护单元;还可以更进一步划分项目类型或景观生态系统类型。这样在实际操作中,就应该把握好不同景观生态系统的尺度问题。
景观生态学(Landscape Ecology)研究生态系统在空间的镶嵌格局(Mosaic Pattern)和斑块动态(Patch Dynamics)。景观在构成上是多样的,在空间上是异质的。景观生态学的一般定义是在多个生态尺度和组织层面上研究和改进景观空间格局与景观生态过程之间关系的科学和艺术。景观生态学不仅是一个研究领域,而且代表了与一系列生态、地球物理和社会科学相关的新科学观点或范式。因为景观被定义为“地理上、功能上和历史上相互关联的生态系统的空间复合体”,因此,景观生态系统(Landscape Ecosystem)即是眼睛可以在单一视图中理解的土地或领土的一部分,包括它所包含的所有对象,并由生态群落及其环境形成的系统,其空间构成景观的一个单位或单元。
景观生态系统具有生态尺度的性质,即在不同生态尺度上,景观生态系统的斑块动态、生态廊道(Eco-Corridor)和镶嵌格局的生态关系不同。斑块的概念是基于对景观生态系统空间异质性的表述,即在同一生态尺度上,景观生态系统包含多种且分布不均匀的生物、资源和生境生态子系统,表现为在时间和空间尺度上的异质性,而这种异质性在其生态关系上是镶嵌的和动态的。对其研究,也称之为景观格局研究或景观空间格局研究。比如,图 2.3 显示了美国佛罗里达州的艾维格莱湿地景观生态系统中树岛景观生态系统和莎草景观生态系统的 18 种空间格局,其代表了景观空间格局的相互作用与演化的结果(Wu et al.,2006)。景观格局也即是景观空间的生态关系。比如,相对于高个、矮个、胖人、瘦人,是景观生态系统空间格局和空间生态关系的概念;而相对于男人、女人、白人、黑人,是生态系统生态关系的概念。景观生态系统和景观格局定义的特定对象、场景、语意,对于景观、土地、国土空间规划和管理,地貌、水文和气候条件的测绘,以及对于了解景观的生态模式至关重要。
图 2.3 美国佛罗里达州的艾维格莱湿地景观生态系统中的 18 种空间格局
(黄色斑块是树岛景观生态系统,绿色斑块是莎草景观生态系统,4 km×6 km)
生态廊道的第一个含义也可以认为是景观格局的一种线性斑块。它是景观空间格局生态关系中重要的功能组成部分,它在保护自然景观生态系统之间相互作用的完整性上具有关键的意义。生态廊道还是保护生物多样性和生态系统正常运作的基本要素。如果没有它们的边界性、缓冲性、过渡性和连通性,大量物种将无法进入其生命周期(繁殖、生长、发育等)所需的栖息地和资源。生态廊道的第二个含义是生态走廊。比如,尽管高速公路几乎是不可渗透的障碍物,但它必须允许动植物在高速公路两边的两个区域之间循环和交流。这就是为什么需要人行天桥,或被称为野生动物走廊,也称为廊桥。生态廊道是保护生物多样性和生态系统正常运作的基本要素。在湿地设计中,生态廊道可能是凸出的,比周围的矩阵高,就像麦田之间的防护林;或是凹形,低于周围的植被,例如两个湿地之间的草带和地下水管,以保持生物、资源、水的交流和连通。在许多不同类型的生态廊道设计中都可以找到线形或条形结构。