Transcript 要從地景看到社會
Landscape Ecology 地景生態學 1 地景生態學：研究地景結構及 其演變過程的科學 在16 、17 世紀，景觀這個字英文的意 思是自然的大地風景畫， 有別於一般的海洋風景畫和肖像畫 。在 18 世紀，景觀的意思擴展 到「鄉村的景象」特別是指「內陸景色 或視野，例如可以瀏覽的觀 景點」。到了19世紀則意味著「景色或 地表獨特的大片土地，特別 是指那些經過塑造或改變的產物」。 2 Landscape (地景) •由數個生態系組成的異質區。 •地景中的各生態系往往形成視覺上明顯 可辨別的鑲嵌區塊 (patch)。 •Landscape element：地景要素 •Landscape structure：地景結構 （由一地 景內各生態系的面積、形狀、組成、數 量及地理位置所構成） 3 天然的森林地景與人類形成的農業人工地景對比極大 4 美國Virginia顯現的相嵌式地景 5 1.2 Environmental Progresses Create a Variety of Patches in the Landscape 環境的發展過程製造各種的地景區塊 依據不同的觀點來使用景觀這個字。 可以確認的觀點有四:景觀就是風景;景觀 指某特定場所;景觀是某 種文化的表達; 以及景觀是整體的本質 6 景觀指「某特定場所」是地理的問題。Landschaft 事實上和歐洲 的Landschaftsgeographie 學校有闕，一個世紀之前源自德圈。該校首 次定義「景觀科學」( landscape science) ( Johnston 等人， 1986) , 主要定義在實質的和地理的層面，例如某區域景觀的形式。所以景觀 在此被視為是「地理的場所」。此外，對某一墓地實質過程的理解與 美的鑑賞也有閱(Ruskin ， 1988) 。[美]事實上在哲學領域中曾經 被廣泛的討論過，而討論的結果也構成了景觀美學的基礎。除了美學 的詮釋之外，景觀也可以被視為景觀、場所、文化和社會之間的關係 因此，景觀不單純只是美學的特徵'而是「陳述和決定文化態度與活 動條件的背景。這項定義勾畫出景觀中的「場所感」也暗示著重大的 景觀改變也會造成社會觀點的改變。 7 「人們的場所」 景觀也被考慮為是某種「文化的表達」。事實上，景觀也意味著 人類如何將自然的環境改變成人造的狀態。就區域的尺度而言，景觀 可以被定義為「由相關的獨特形式，在實質的和文化的層面構成的地 區」(Sauer, 1963 )。於是為了表達「人們的場所」 （環境 和地 區）最近取代了景觀這個字。景觀於是也被考慮為「人類居住的場所 和構成機能形式與場所的系統。Jackson ( 1986) 更擴大範團主張「景 觀不是環境的自然特色，而是綜合性的場所，非依據自然法則作用逐 漸形成的人造系統，是有益於社會大眾的人造系統」。 8 景觀視為是整體自然環境的研究，包含所有 牽涉在自然科學、土地使用、都市化和社會的因子(cf.1. 7 )。尤其 是Thomas，他已經觀察到景觀似乎可以用來結合不同的領域，雖然 彼此間不同的層面(例如科學的與生態的、社會的與文化的)有脫離 的傾向，以及彼此問研究議題的定義也非常不一樣。但是很清楚地， 所有實質上土地使用所產生的文化意義都與「景觀」有閱( Cosgrove, 1984 )。因此，景觀是一種暗示某種看待土地方式的概念，同時，景 觀也能符合經濟和社會演進的歷史。 9 我們所見到的景觀 在古代傳統的鄉村裡，土地的塑造來自自然和人類的作用，而產 生的結果稱之為文化景觀 。如同Selman (1994) 所指出的，長 久以來文化景觀已經養成獨特的價值和特質，保持需要當地 複雜環境平衡的維持。 文化景觀不僅和自然科學有關，同時也陳 述土地使用對人類產生影響的社會-文化科學有關( Langer, 1973 )。 因此文化景觀在此被定義為長期以來自然與人類影響土地塑造的 產物 10 19.10 The Landscape Represents a Shifting Mosaic of Changing Communities 地景是改變中群聚的相嵌變動 11 12 地理學可以再細分為自然環境與人文是眾所週知的事。 自然地理學涉及地球空間中自然現象的特色、過程和分佈的研究，而 人文地理學則是關於地球空間中直接與人類活動或組織相關的研究( Clark,1985)。 自然地理學已被認知與景觀和環境有關。這個學科被視為是自然景 觀中旅行者所見的，或者因著人類的福利著想所做的環境改變以及 所涉及的可視外觀的研究(Goudie， 1991)。這樣的理解在某種程度 上彌補了自然和人類地理學之間的差距。 較接近自然地理學的自然景觀和較接近人類地理學的文化景觀。前 者具有英國地理學的特色，偏向以地形學為實質的基礎( Johnston 等人， 1986) 。後者比較受美國學校的歡迎，尤其受到Sauer 在柏克 萊大學開授的歷史地理學的推崇 13 生態學的範圍：經歷過相當大的轉變:促成自然保存、激發環境運動 和持續發展成科學學門。生態科學，即生態學與景觀生態學，有它歷 史性的發展路線。生態學也被視為是現代科學「主要在於直接研究一 些人類與自然的古老問題」 。和景觀一樣，就其本身而論，生態學可 以因為使用的角度和目的不同，有提供不同詮釋的可能性和不同的 作用。 生態學因而變得多層面「科學」 生態學被認為是科學之前的發展，加上本世紀隨後發生的事件， 已經使得生態學的觀點成為證明「推論的彈性讓世界建構的方式多 樣化」。 生態學的第二層面是「自然J 暗示著自然是人類存在和人類文 化限制的物質因素和物質基礎。，結合自然的神靈觀點和地球生態的 覺悟產生自然是生物圈的觀點，例如Lovelock ( 1979) 的蓋亞假說( Gaia hypothesis) 14 生態學的第3層面是「思想」 包括人類存在的既定觀點。生態 學經常與現代人對道德崇敬的渴望和尋求現代更寬廣的世界 次序有關。根據Orr (1992) 的看法，這樣的關聯並非意外，而 是「宗教」和「生態學」感覺的反映。深奧的生態學起源自Arne Naess (1973)定義人類與自然界間新的倫理關係。 生態學的第四層面是「運動」 意味著企圖改變社會去同意生 態觀點的政治活動。1960 年代和1970 年代的環境運動便是 首次利用生態科學造成社會、經濟和政治事件 15 生態學發展史 Ernst Haeckle 的<生態學>視<生態學>為研究有機體和外部 世界與其棲息地問關係的科學。Haeckel 認為地球上的有機 體構成單一的經濟體系象徵著住家或家庭單位，彼此間密切 地相衝突、相互的協助。而轉形成作用科學。 植物地理學家Eugenius Warming ( 1909 )提出的概念， 他看見自然最終的目標是提供多樣化的、安定的、平衡的、和 可永遠繼續的社會來滿足不同生物的需求，他把它稱為「社 區」的概念影響到當時的生物學家，產生未受干擾的自然就 是「好的」和「自然平衡」 的維持是必要的觀念。 16 Frederic Clements ( 1904) 和Henry Cow les ( 1909) 的發展。雖然各自發展，他們的貢獻後來成為 眾所週知的「動態生態學」 動態生態學最初是關於植 物社區中「繼承發展的」 現象研究。 ，這種改變在目前的基地和氣候條件下最後會到達最 高潮，呈穩定和自我供養的狀態(Miles ， 1979) 。後來 美國生態學家Odum (1969)發展了生態繼承法，被視 為是生態系統發展的策略。新生態學產生了某種以熱 電學和現代經濟學為基礎的環境模式。這項成就來自 三位生態學家努力的結果 Charles Elton ( 1930) ，他所著重的功能分析完全取 代的世紀的進化史的重要性。Elton 的生態系統組織 原則，例如食物鏈、食物大小和食物鏈結構上物種數 量效應和合適性，到現在仍然是重要的。 17 第二位貢獻者是Tansley (1935) ，他提議新的組織模式，也就是 包含有機一複合體的生態系統，實質的元素組成了它們的環境， 而彼此之間的相互作用組成了系統 這個生態系統的概念 將自然的一切帶入一個有次序的物質資源，以及宣示了附屬於自 然科學領域的生態學時代的來臨。第三位貢獻者是Raymond Lindman (1942) ，他部分合併了Elton 和Tansley 的想法成為完 整的以能源為基礎的自然經濟學。Lindman 的主要目的是量化食 物鏈組成闊的能量損耗。 環境的能量一經濟模式開始於1920 年代，差不多完成於1940 年代中葉，在今天的生態學仍然是支配性的模式。從Elton 、 Tansley和Lindman 拓荒式的成就至今，新一代數學性的生態學 家將這個主題往前推向「艱深的科學J 領域。他們的努力受到了「 系統分析J 快速成長的支持，以作為表達像生物、電和機器問相 互作用的方法(Aber and MeliHo, 1991) 18 生態系統正好是生態學定義的例子，因為它涉及有機體及 其環境關係的研究。生態系統這個「生物組織的單元」 是「由某特定地區(例如社區)裡所有的生物和自然環境的 相互作用構成，如此一來，某種能量潮會在這個系統中產 生特定的營養結構和物質循環 (Odum,1969) 。生態系統 功能和生態系統結構的互補概念與生態系統的定義有密切 的關係，藉此，結構是生物社區、無生命物質的數量與分 佈和 存在條件的範圍與成分所組成的。另一方面，功能包含生 物能量潮在生態系統中的比例、物質或營養循環的比率、 以及環境和有機體的生物或生態的相互調整。這個系統關 係的強調在於區分生態學和其他處理自然現象的學科，例 如生物學和地理學。 19 景觀生態學的整體研究法 接下來20 世紀生態學的領域越來越狹窄，已經無法呈現其 處理自然界特有的全部觀點。生態學的領域縮小為生態系 統能量學和環境的營養動力分析之後，已經失去了早先發 展的感情與道德動力( Worster， 1992 )。 景觀生態學是現代生態學的分支，在於處理人類與其開放 和人造景觀間的關係。景觀生態學的主題是景觀，包括它 的形式、功能和起源( Zonneveld and Forman, 1990) 。景 觀生態學以整合的方式探討與人類相關的、社會一經濟的 和生態的過程導致更實際更複雜的研究方式 20 景觀生態學不同於傳統生態學的地方何在？ 景觀生態學專注在土地或景觀，利用空間和生態系統在一定 的範圍內達成某種美學效果。再者，景觀生態學是在完整的 架構內操作，並且在不需要完全知道外在的細部之下理解整 體或所有的系統。這種整體和跨領域的研究方式克服了傳統 上郊區和都市景觀的差異性，並且提供了一個相互關聯的整 體o 最後，景觀生態學確認人類是景觀構成中的主要動力。 依此，它反映了以前景觀的整合概念，也就是展現當地郊區 社會的特色。 德國地理學家Alexander von Humboldt 是首位將景觀視為 「整體區域特色」的人。這種綜合式的景觀生態學因而在 1930 年晚期被Carl Troll (1971) 提出。Troll 深知生態 系統是擴散在空間中的無形概念，因此不適用於大尺度的景 觀。二者擇一地，他視景觀為實質的有形體，這使得他為景 觀下了一個定義: 「所有自然與人類生活的空間」。 Troll 的目的是主張景觀生態學應該整合地理學家對空間的 「水平」研究和對功能上的「垂直」研究，景觀生態學家主 21 景觀生態學的等級分類系統？ 等級分類是景觀生態學的基本方法，有助於不同空悶和時間 尺度上分佈與過程的探討(Forman ， 1998) 。這樣的分級 方式是以三個不同的尺度組成三種分類。首先是生物園( biosphere) ，被視為是有機體所佔據最大的自然或接近自 然的系統o 生物圈依次組成生物系統( biosystems ) ，它 可以是自然或半自然的景觀。群落區(biotope)是最小的生 物系統。 第二類是生態層( ecosphere) ，象徵著全球的系統，包含 所有的生命及其支持系統。生態層是由生態系統( ecosystems )組成，象徵著某一特定棲息地有機體的相互作 用。最小的系統是群落區(ecotope) ，在景觀生態學中被用 來表示某一土地中最小的族群，該土地地形、土壤或植物至 少有一項是同質的，即使在視覺的結構上植物有些異質性 (Naveh and Lieberman, 1990; Zonneveld, 1989;Zonneveld and Forman, 1990) 。 22 所以在空閉上可以以群落作為生態定義的單元，而它的構成 可以自當地無生命的、有生命的和人類的狀況來決定。 第三類包括科技層(techno-sphere) ，人類所創造的科技系 統(technosystem) 23 24 地區性的地質差異、地形差 異、土壤差異、氣候差異、 生物作用差異等因素會造成 不同形態的地景區塊 25 1.2 Transition Zones Offer Diverse Conditions and Habitats 生態系過渡帶提供各種不同的環境 條件與棲地 26 各種類型的邊界（border） 27 名詞解釋 • Border: The place where the edge of one patch meets the edge of another. • Ecotone: Wide borders form a transition zone often called an ecotone between the adjoining patches. （兩個結構不同群聚之間的過渡帶， 相鄰兩patches間形成的寬闊邊界。） 28 溫度、光線與濕度在橡樹林與草地及叢林過渡帶的變化29 Edge species: 只棲息在edge environment的物種 30 Edge effect（邊緣效應） • The diverse conditions enable boundaries to support plant and animal species from adjacent patches, as well as those species adapted to the edge environment. As a result, borders are often populated by a rich diversity of life. • 生態過渡帶（因具有兩相連生態系物 種及邊緣物種）具有的高生物多樣性 情形。 31 兩個不同生態系邊界隨 時間變化的情形 32 19.3 Patch Size and Shape Are Crucial to Species Diversity 區塊的大小與形狀對物種多樣性高低 的影響很大 33 棲地面積對發現不同類型物種的影響 34 棲地面積大小與 鳥類總物種數目 之關係(a)樹林(b) 草地 35 棲地區塊大小與形狀對核心面積（interior)與邊緣地區( Edge)面積的影響 36 19.4 The Theory of Island Biogeography Applies to Landscape Patches 島嶼生物地理學理論 應用在地景補片上 37 生物地理學 Biogeography 38 http://www.ndpteachers.org/perit/Wallace,%20Alfred%20Russel.gif 39 東南亞地區（http://www.geographicguide.net/asia/maps/southeast-asia.jpg） 40 東南亞地區（http://www.geographicguide.net/asia/maps/southeast-asia.jpg） 41 The Theory of Island Biogeography Robert H. MacArthur Edward O. Wilson (1967) 42 http://jchemed.chem.wisc.edu/jcewww/features/halspicks/HalspicksCovers/naturalist.jpg 43 Robert H. MacArthur http://uts.cc.utexas.edu/~varanus/MacA.jpg 44 45 東南亞地區（http://www.geographicguide.net/asia/maps/southeast-asia.jpg） 46 East Indies 地區島嶼面積與鳥類種類數目的關係 47 Krakatau （http://www.swisseduc.ch/stromboli/perm/krakatau/icons-towards/krakatau-mf8621.jpg） 48 Krakatau火山之地理位置 http://www.crisp.nus.edu.sg/coverages/Anak_Krakatau/images/map.jpg 49 http://www.bom.gov.au/info/vaac/eruptions/Krakatau/krakatau270699.jpg 50 http://fohn.net/biggest-tsunami/1883_krakatau.jpg 51 http://www.drgeorgepc.com/tsu1883KrakatauMapAfter.jpg 52 「島嶼生物地理學理論」一書於1967年出版 http://press.princeton.edu/images/k7051.gif 53 島嶼物種與面積的關係 • • • • • S ＝ CAZ S：島嶼的物種數目。 C：常數，與物種所屬的分類群有關。 A：島嶼的面積大小。 Z：介於0.20-0.35之間的常數。 54 島嶼物種遷入與滅絕的關係 • X = 1.16Ŝ/t0.90 • X：平衡時的滅絕率或遷移率。 • Ŝ：平衡時某一類生物的平均物種數。 • t0.90：島嶼達到平衡值時90％的物種 數所需要的時間。 55 「島嶼生物地理學理論」一書中使用了大量的數學 56 島嶼生物地理學的研究 • 麥克阿瑟及威爾森的「島嶼生物 地理學理論」的書問世之後，島 嶼研究開始呈現爆炸性的發展。 57 The Theory of Island Biogeography • The number of species established on an island represents a dynamic equilibrium between the immigration of new colonizing species and the extinction of previously established ones. 一個島嶼的物種數目是新遷入物種與 滅絕物種的動態平衡結果。 58 East Indies 地區島嶼面積與鳥類種類數目的關係 59 島嶼生物地理學的物種遷入與滅絕速率與島嶼物種數 之關係 60 (A) 島嶼距離大陸塊的遠近會影響其物種的遷入速率 (B) 島嶼的面積大小會影響物種的滅絕速率 61 19.5 In Fragmented Landscapes, Corridors Permit Movement Between Patches 在破碎的棲地，走廊提供物種 在各破碎棲地間遷移的機會 62 63 19.6 Metapopulation Is a Central Concept in the Study of Landscape Dynamics Metapopulation是研究地景動態 變化的中心概念 64 19.7 Frequency, Intensity, and Scale Determine the Impact of Disturbances 頻度、強度與尺度決定擾動的影響 65 北美洲不同生態體系的火災頻率 66 19.8 Various Natural Processes Function as Disturbances 擾動包括各種不同的自然過程 67 68 69 70 71 72 73 19.9 Human Disturbance Creates Some of the Most Long-Lasting Effects 人類的干擾產生某些最持久的 效應 74 75 76 19.10 The Landscape Represents a Shifting Mosaic of Changing Communities 地景是改變中群聚的相嵌變動 77 78