景觀系統突變的級聯效應研究

《景觀系統突變的級聯效應研究》是依託南京大學，由徐馳擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：景觀系統突變的級聯效應研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：徐馳
• 依託單位：南京大學

項目摘要

突變現象普遍存在於生態、環境和社會系統中，並對人類福祉產生深遠影響。由於系統相互作用的複雜性，突變的觸發機制和預警信號成為研究難點。景觀作為複雜等級系統，其組成、結構和功能都可能表現突變特徵；特定景觀格局參量發生的突變可能在景觀系統內和不同景觀系統間發生作用傳遞，並最終影響到景觀過程和功能，可稱之為景觀系統突變的級聯效應。本項目以長江三角洲內典型景觀為對象，利用3S技術、空間分析和時序分析等方法檢測景觀格局狀態參量的突變現象，並通過對水生態系統的定位觀測，研究陸源物質向水體的運移輸入過程對格局參量突變的回響；在此基礎上對不同狀態參量的變化過程進行耦合分析，旨在揭示突變在景觀系統內/間的作用傳遞路徑、傳遞方式及其空間異質性和尺度效應，尋找景觀系統突變的預警信號，闡明突變發生和傳遞的動力學機制，建立景觀系統突變級聯反應模型，以期深入理解景觀演化規律，為景觀管理和土地利用最佳化配置提供決策支持。

結題摘要

突變現象普遍存在於生態、環境和社會系統中，並對人類福祉產生深遠影響。景觀作為複雜等級系統也可能表現突變特徵，但關於景觀系統突變的理解尚非常有限。本項目以植被景觀、城市化景觀等多種景觀系統為對象，利用3S技術、格局分析以及過程模型等方法檢測景觀系統中的突變現象，旨在揭示景觀系統突變的表現形式及其空間異質性和尺度效應，闡明突變發生和傳遞的動力學機制。研究發現植被垂直結構的多眾數特徵可以作為植被景觀系統多穩態與突變的新證據，為景觀系統多穩態的探測和機理研究提供了新的線索；發現寒帶系統的多穩態為“草原—寒帶森林—疏林地—凍原”，修正了近期PNAS論文的結果，對於預測全球變化的生態回響具有重要意義；發現了生物個體間的小尺度正反饋作用可以成為整個植被景觀系統多穩態與系統突變的一般性機制，表明植被景觀突變的發生可能在局部的微生境尺度上級聯放大到整個景觀水平；提出了全面反映圖靈格局、不規則格局的植被格局特徵的機制，為退化植被的修復實踐提供了重要參考；利用基於拓撲的城市增長模式識別方法揭示了增長模式周期性節律以及城市景觀結構突變的規律，並定量揭示了影響城市增長模式的景觀驅動機制，為實現城市的精明增長提供了重要的理論支持；發現了局部尺度景觀格局特徵對巨觀生物地理尺度上物種多樣性格局的顯著影響，為經典生物多樣性地理格局理論提供了新的關注點。本項目研究成果對於理解景觀系統非線性動態機理具有重要理論價值，特別是在植被景觀多穩態和突變機制、城市景觀相變的刻畫等方面獲得了創新性的研究成果。