河流景觀生態(tài)與時(shí)空尺度研究

張耀　曹羽喬

摘要：20世紀(jì)以來，由于人口的急劇增長和社會(huì)經(jīng)濟(jì)大規(guī)模的擴(kuò)增，導(dǎo)致破壞了地球生態(tài)環(huán)境，尤其是對(duì)河流的生態(tài)系統(tǒng)造成史無前例的壓力。這一現(xiàn)象也逐漸被全球重視，盡管有很多生態(tài)學(xué)家、人文學(xué)家、地理學(xué)家、景觀設(shè)計(jì)師等提出可行性方案并得以證實(shí)，但至今并沒有一套完整的較為全面的河流景觀生態(tài)修復(fù)的理論體系。本文就河流景觀生態(tài)學(xué)中河流時(shí)空尺度進(jìn)行簡要概述，并闡述其在河流景觀的保護(hù)、生態(tài)重建與管理的針對(duì)性、目的性、可操控性，為河流生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)提出個(gè)人觀點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：河流；景觀異質(zhì)性；景觀格局；尺度；干擾

1河流景觀生態(tài)學(xué)的概念及應(yīng)用

1.1河流景觀

河流景觀是一個(gè)等級(jí)的斑塊系統(tǒng)，由河漫灘、深槽、淺灘、灘涂和河岸線等所組成的完整的河流地貌，水文的連通性塑造出河流景觀異質(zhì)性時(shí)空格局，并且由于河流水文形式變化呈動(dòng)態(tài)特征，河流景觀是一個(gè)相對(duì)開放的生態(tài)系統(tǒng)，外界的影響和自身的反饋相互聯(lián)系。由于河流景觀包含了流域內(nèi)廣泛的時(shí)空尺度，因此建立一個(gè)具有河流生態(tài)系統(tǒng)模型是具有非常重要的意義的。

1.2景觀生態(tài)學(xué)在河流中的應(yīng)用

“河流景觀”的首次提出是由20世紀(jì)70年代的Leopold和Marchand用于描述河流生物、物理及美學(xué)特性。將景觀生態(tài)學(xué)中的各種理論方法運(yùn)用在河流景觀的研究之中，例如空間尺度、景觀格局、異質(zhì)性、基質(zhì)、斑塊、干擾等，并且隨著GIS的不斷發(fā)展，地理信息系統(tǒng)采集技術(shù)不斷完善，河流景觀的研究也就更加綜合化、尺度化。

2河流景觀時(shí)空尺度

2.1尺度的基本特征

由于生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，它是由社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、自然等組合而成的，與外界的物質(zhì)能量交換有著密不可分的關(guān)系。由于各生態(tài)單元的組成、結(jié)構(gòu)與功能復(fù)雜，自適應(yīng)與進(jìn)化的能力多變，動(dòng)能一與性能具有更明顯的特征，因此也就增加了研究景觀生態(tài)系統(tǒng)的工作難度。尺度在這里成為了研究的重要且有效的手段，并且對(duì)整合生態(tài)學(xué)知識(shí)和研究成果有著至關(guān)重要的幫助。不僅如此，尺度還是實(shí)現(xiàn)我們生態(tài)管理系統(tǒng)的有效途徑，不管是生物多樣性與自然資源的保護(hù)和利用，還是評(píng)價(jià)與管理生態(tài)系統(tǒng)，尺度都能保證其科學(xué)性與時(shí)效性。

尺度的選擇至關(guān)重要。不同尺度的選擇會(huì)導(dǎo)致生態(tài)格局的變化，同時(shí)還會(huì)影響我們研究成果的科學(xué)性與實(shí)用性。例如在研究生物地球化學(xué)循環(huán)、陸地生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力、空氣污染等問題上，一般研究尺度采用幾十平方米到幾百平米的空間尺度，時(shí)間尺度為幾年到幾十年；對(duì)于景觀生態(tài)學(xué)的研究，一般采用幾百平米至幾萬平米的空間尺度，時(shí)間尺度為幾年到幾百年；而對(duì)于研究區(qū)域生態(tài)景觀、溫室效應(yīng)、臭氧污染、海平面上升等全球性問題時(shí)，空間上一般采用大尺度范圍，研究對(duì)象擴(kuò)展到全球乃至周圍圈層，研究的時(shí)間尺度也會(huì)追溯到更加久遠(yuǎn)的年代。（圖1）

2.2河流生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)的時(shí)空尺度

要想更好地完成修復(fù)作業(yè)，其中最重要的決定因素就是河流景觀生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。穩(wěn)定性越強(qiáng)，河流景觀生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)工程就越曲折。然而穩(wěn)定性又取決于生態(tài)系統(tǒng)對(duì)干擾的敏感程度，敏感性越強(qiáng)，系統(tǒng)穩(wěn)定性就越差。河流景觀生態(tài)系統(tǒng)在不同時(shí)空尺度下的穩(wěn)定性是不同的，不能一概而論。比如說受較小人為干擾影響的河流景觀生態(tài)系統(tǒng)，它的敏感性是逐步降低的，從所處流域到河段，再到微生態(tài)區(qū)等不同層次區(qū)域內(nèi)都容易遭受不同程度的破壞，但也由于穩(wěn)定性較差，因此需要的修復(fù)時(shí)間也就越短。如果是在較小尺度河流景觀生態(tài)區(qū)內(nèi)，進(jìn)行較短時(shí)間尺度的人為干擾，就會(huì)引起棲息地的功能、結(jié)構(gòu)以及棲息地類群變化，從而進(jìn)一步改變河流地貌，甚至造成地質(zhì)結(jié)構(gòu)變遷。例如污染排放等，這種具有長時(shí)間與大空間尺度上的穩(wěn)定性一旦形成，破壞后就難以再修復(fù)。

2.3河流景觀的保護(hù)、管理與生態(tài)修復(fù)

綜上所述，在河流景觀的保護(hù)、管理與生態(tài)修復(fù)的過程中，應(yīng)當(dāng)基于河流景觀生態(tài)系統(tǒng)、生物多樣性保護(hù)、水流的連續(xù)性以及水文的連通性，選擇一個(gè)合適的時(shí)空尺度進(jìn)行參照研究，從河流景觀空間尺度出發(fā)，用于對(duì)當(dāng)前城市的河流景觀生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)估和維持、利用河流水利水電規(guī)劃計(jì)算生態(tài)需水量，有著重要指導(dǎo)意義和理論依據(jù)。

3結(jié)論

從生態(tài)學(xué)的首次提出到相對(duì)成熟的景觀生態(tài)學(xué)這一理論，再細(xì)分到河流景觀生態(tài)學(xué)，幾十年以來其研究不斷深入發(fā)展。河流景觀異質(zhì)性與時(shí)空尺度和干擾仍然是河流景觀生態(tài)系統(tǒng)的重要研究點(diǎn)。另外筆者認(rèn)為還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)河流景觀制圖、河流景觀生態(tài)系統(tǒng)功能與健康評(píng)估，以及河流景觀生態(tài)修復(fù)與管理等的研究。

（收稿：2017-04-27）