现代地理学理论与方法：第七讲——重要理论

现代地理学理论与方法

推荐书目（自然地理部分）：

黄秉维等现代自然地理 1999年科学出版社

牛文元持续发展导论 1997年科学出版社

牛文元理论地理学商务印书馆

钱学森发展地理科学的建议 .论地理科学浙江教育出版社，1994斯特拉勒(A.N Strahler) 现代自然地理学（中译本）科学出版社

目录：

一、现代地理学的渊源及发展历程

（一）古代地理学的萌芽与发展

（二）近代地理学的产生与发展特点

（三）现代地理学的形成与发展

二、现代地理学的研究任务、范畴及科学体系

三、现代地理学研究承继的主要理论、流派及发展方向

（一）现代地理研究承继的主要传统理论、流派（学派）

（二）现代地理学的若干重要理论

（三）现代地理学理论研究的发展方向

四、现代地理学的主要研究领域、热点及前沿

（一）主要研究领域

（二）热点与前沿

五、现代地理研究的进展与趋势

（一）进展

（二）趋势

六、先进技术在现代地理学研究中的应用

现代地理学理论与方法：第六讲：现代地理学研究的若干重要理论

8、岛屿生物地理平衡理论与生物多样性理论

8.1、关于岛屿生物群落的地貌生态平衡理论

1967年月日R.H.麦克阿瑟(MacArthur)和E.D威尔逊(Wilson)提出

核心内容：岛屿上生物种数取决于岛屿面积、位置、年龄、生境多样性，拓殖者从来源地进入岛屿的可能性和来源丰富性，以及新种拓殖的速度和现存种绝灭速度的平衡状况。

S=CAZ

S——生物钟的树木，A——面积

C——生物种的密度，

Z——适当的参数（与岛屿隔离程度和海拔高度有关，一般0.05---0.37，就全球陆生植物而言为0.22）

这种理论对孤立岛屿地理环境演变有重要意义，还可预测任何隔离环境中的种或种群流动的可能速度；对保护生物群落，特有生物种有重要意义，如澳大利亚，有袋类是现存的具有最原始方式、最古老的哺乳动物。

资料：夏威夷群岛物种来源及多样性：（水、鸟、风等）

岛屿物种入侵与反制：

在世界上很多国家，都存在生物入侵现象。为了保障生态环境和人类安全，各国绞尽脑汁，采取了各种各样的手段。作为长期隔离的一个大陆，澳大利亚一直容易受到外来物种的侵害。

在20世纪初期，有人把一株有很多刺的仙人掌带到了澳大利亚，谁知道繁殖速度太快，后来仙人掌总共占领了大约2400万公顷的土地。在澳大利亚殖民者拓荒的时代，人们把兔子、猫等动物带到了澳大利亚，在繁衍了100多年之后，它们都成了澳大利亚头痛的大问题。兔子在澳大利亚已经达到了40亿只，这个数量相当于澳大利亚人口的200倍。

这些外来物种入侵不仅造成生态的不平衡，也令老百姓的生活不堪其扰。澳大利亚政府号召民众捕猎、食用这些过度繁殖的动物。

每一年澳大利亚都会在政府的控制之下，对狐狸、兔子、野猪等进行捕猎，人民经常会去超市购买野兔子吃，但是由于兔子的数量实在太多，人们吃兔子的速度没有办法赶上繁殖的速度。

另一个办法是引入天敌，这个听起来很有道理的办法，在澳大利亚实践起来却适得其反。

为了解决兔子灾难，澳大利亚曾经引入了狐狸，但是当这些狐狸来到澳大利亚之后，它们发现原来澳大利亚有很多“天然呆”的小动物，小动物见到狐狸不知道躲避，只会在那儿发呆，于是狐狸开始大

肆捕捉澳大利亚原生态的小动物，这样一来兔子的数量并没有减少，小动物的数量反倒锐减。而更糟糕的是，狐狸也变成了一种新的外来物种灾害。

而在美国，生物入侵被认为是仅次于生态环境破坏的第二大破坏生物多样性的原因，美国政府的重视程度也就可想而知。

旅美华人李扬：在夏威夷群岛，热带和亚热带野草入侵到岛上以后，造成本地区物种大量死亡，而外来的杂草则迅速繁殖。美国加利福尼亚州曾经只有3种外来植物，但是过了一个世纪，外来植物就达到了91种，欧洲植物占到植被数量的一半。

1996年，美国第104届国会通过了国家物种入侵法，这部法律补充并再一次认可了外来有害水生生物预防与控制法，通过对船只压舱水的管理，防止外来物种在美国水域传播。

8.2生物多样性理论

生物多样性提供人类赖以生存的食物，是生命支撑系统最重要的组成部分。生物多样性包括了三个层次及其它们之间相互关系的多样性。是所有生物有机体的总和。

8.2.1层次性：遗传（基因）多样性、物种多样性、生态系统多样性；此外还有人认为有更高层次的景观多样性。

多样性表达方式，以景观多样性为例：

（1）景观多样性指数（H ）。H 值的大小反映农业景观要素的多少和各农业景观所占比例的变化。其计算公式为：

()()

p k m

k p k H ln 1∑

=-=

式中：p k 是k 种景观类型占总面积的比，m 是研究区域中景观类型的总数。

（2）分离度（S ）。描述斑块在空间分布上的分散程度，值越大表明该类型分布越分散。其计算公式为：

A B S /=, TA P A A i /=,TA B n i /5

.0= 式中：Pai 为第i 类景观类型的斑块总面积，TA 为景观类型总面积，ni 为i

类景观类型的斑块个数。 （3）优势度指数（D ）。优势度指数表示农业景观多样性对最大多样性的偏离程度，或描述农业景观由少数几个主要的景观类型控制的程度。其计算公式为：

()()()p k ln m

1k p k m ln D ∑=+=

式中：()m ln 为研究区各类型景观所占比例相等时，景观拥有的最大多样性指数，用最大可能多样性的离差来表示优势度。此外还有相对优势度指数。

（4）景观均匀度指数（E ）。均匀度是描述农业景观里不同景观类型的分配程度。其计算公式为：

()%100]ln /]ln[[12

???

?

??-=∑=m E m k k p 式中：p k 是k 种景观类型占总面积的比，m 是研究区域中景观类型的总数。

（5）景观破碎度指数（FN1）。其计算公式如下：

()MPA n FN i /1=,n a i i MPA /=

式中：n i 为i 类景观类型的斑块个数，a i 为i 类景观类型的斑块总面积。

资料：从景观生态学的角度简述景观破碎化的生态后果。（1）景观的破碎化过程是降低生物多样性最重要的过程之一；（2）植被的破碎化能形成不同的景观格局，给景观生态过程带来不同的影响；（3）景观的破碎化使斑块对外部干扰表现得更加脆弱； (4)破碎化对许多生物物种和生态过程均有负面影响。

（6）斑块分维数（FD ）。农业景观斑块的分维数计算采用周长与面积的关系进行计算，公式如下：

()()C s k l +?=ln 4/ln ,k FD 2=

式中， K 为直线斜率； C 为截距； L 为斑块的边长； S 为相应斑块面积。

（7）斑块个数（NP ）。表示各类斑块的个数。n NP i =

（8）斑块面积（PA ）和平均斑块面积（MPA ）a PA i =

资料：研究斑块或者生态建设、景观布局时研究斑块有什么意义：

从斑块形状的生态学意义理解，为什么在景观规划设计中，要求配置多种形状的斑块？（生态学与美学的统一观点）答：圆形或正方形斑块与相同面积的矩形斑块相比,具有较多的内部面积和较少的边缘,与本底相互作用较小,斑块内部最大直线距离较短,内部障碍小,生境异质性也较小；而狭长斑块可能全是边缘带,其总边界较长,内缘比率低,内部种稀少。斑块形状对生物多样性的影响很大,相同面积的生境斑块,形状规则的斑块,其内缘比高,内部生境面积大.

资料：12个生物高度多样性国家分别为：巴西、哥伦比亚、厄瓜多尔、秘鲁、墨西哥、扎伊尔、马达加斯加、澳大利亚、中国、印度、印度尼西亚和马来西亚。这12个国家的生物种类占全世界总数的60～70%。

8.2.2理论研究内容 提供食物或产品

a 、生物多样性的生态系统结构功能 物质价值

生态服务功能

b 、生物多样性的起源与演化

c 、生物多样性的监制，生物多样性的维护

d、生物多样性的丧失（西部大开发对生物多样性的）

8.2.3生物多样性的主要问题

——生态系统遭到破坏，如热带雨林垦荒、火灾等，我国水力、风力侵蚀面积367万平方公里；草场退化面积87万平方公里等

——生物物种减少，近50年来，我国约有50种植物灭绝，高等植物受到威胁的达到4000-5000种

——遗传（基因）种质资源锐减，遗传多样性急剧丧失。全世界已经有约500种不同种群正在陷于危机，遗传（基因）多样阳性的丧失会降低动植物多样性的免疫能力，加重病虫害，导致动植物品种退化。

8.2.4生物多样性公约

生物多样性公约

生物多样性公约是国际社会所达成的有关自然保护方面的最重要公约之一。该公约于1992年6月5日在联合国所召开的里约热内卢世界环境与发展大会上通过的正式通过，并于1993年12月29日起生效（因此每年的12月29日被定为国际生物多样性日），2001年根据第55届联合国大会第201号决议，国际生物多样性日由原来的每年12月29日改为5月22日。到目前为止，已有 100多个国家加入了这个公约。该公约的秘书处设在瑞士的日内瓦，最高管理机构为缔约方会议（CoP）。CoP由各国政府代表组成。其职责为：按照公约所规定的程序通过生物多样性公约的修正案、附件及议定书等。

生物多样性公约的目标

⑴保护生物多样性及对资源的持续利用；

⑵促进公平合理地分享由自然资源而产生的利益。

生物多样性公约的主要内容

⑴各缔约方应该编制有关生物多样性保护及持续利用的国家战略、计划或方案，或按此目的修改现有的战略、计划或方案。

⑵尽可能并酌情将生物多样性的保护及其持续利用纳入到各部门和跨部门的计划、方案或政策之中。

⑶酌情采取立法、行政或政策措施，让提供遗传资源用于生物技术研究的缔约方，尤其是发展中国家，切实参与有关的研究。

⑷采取一切可行措施促进并推动提供遗传资源的缔约方，尤其是发展中国家，在公平的基础上优先取得基于其提供资源的生物技术所产生的成果和收益。

⑸发达国家缔约方应提供新的额外资金，以使发展中国家缔约方能够支付因履行公约所增加的费用。

⑹发展中国家应该切实履行公约中的各项义务，采取措施保护本国的生物多样性。

8.3生物入侵及危害

中国地域辽阔，栖息地类型繁多，生态系统多样，大多数外来物种都很容易在中国找到适宜的生长繁殖地，这也使得中国较容易遭受外来物种的入侵。

据初步统计，目前中国已知的外来入侵物种至少包括300种入侵植物，40种入侵动物，11种入侵微生物。其中水葫芦、水花生、紫茎泽兰、大米草、薇甘菊等8种入侵植物给农林业带来了严重危害，而危害最严重的害虫则有14种，包括美国白蛾、松材线虫、马铃薯甲虫等。国家环保总局公布的16种有害外来物种分别为：紫茎泽兰，薇甘菊、空心莲子草、豚草、毒麦、互花米草、飞机草、凤眼莲（水葫芦）、假高粱、蔗扁蛾、湿地松粉蚧、强大小蠹、美国白蛾、非洲大蜗牛、福寿螺、牛蛙。

中国最具危险性的20种外来入侵物种及其分布与危害：物种分布寄主植物/危害

烟粉虱（B型与Q型）广东、广西、海南、福建、云南等蔬菜、花卉、烟草和棉花等600多种

稻水象甲河北、山西、陕西、山东、北京等水稻

苹果蠹蛾新疆、甘肃苹果、沙果、库尔勒香梨、桃、梨等

马铃薯甲虫新疆马铃薯、番茄、茄子、辣椒、烟草、龙葵

桔小实蝇广东、广西、云南、四川、贵州等水果、蔬菜等250多种

松突圆蚧台湾、香港、澳门、广东、福建、广西松属树种

椰心叶甲海南、云南、广东、广西、台湾、香港棕榈科植物

红脂大小蠹山西、河北、河南、陕西油松、华山松、白皮松

红火蚁台湾、广东、广西、福建、香港、澳门叮咬村民，危害公共设施

克氏原螯虾除西藏、青海、内蒙古外的20多个省、市、自治区危害土著种，毁坏堤坝等松材线虫云南、四川、广东、广西、贵州、福建松属树种

香蕉穿孔线虫曾在福建、广东发现，但已将疫情扑灭经济、观赏植物等350种以上

福寿螺海南、福建、广东、广西、四川危害稻田、农田，传播人类疾病

紫茎泽兰云南、贵州、广西、四川、重庆危害农、林、畜牧业，使生态系统单一化

普通豚草湖南、湖北、四川、重庆、福建等破坏农业生产，影响生态平衡、人类健康

水葫芦浙江、福建、台湾、云南、广东、广西等堵塞河道，造成水体富营养化，单一成片，降低生物多样性

空心莲子草湖南、湖北、四川、重庆、福建等堵塞河道，影响排涝泄洪，降低作物产量，传播家畜疾病

互花米草除海南、台湾外的全部沿海省份破坏海洋生态系统、水产养殖

薇甘菊广东、云南、海南、香港、澳门危害天然次生林、人工林等

加拿大一枝黄花河南、辽宁、四川、重庆、湖南等使物种单一化，侵入农田，影响植被的自然恢复过程

这些外来入侵生物，目前已然成为中国农业、林业、牧业生产和生物多样性保护的头号敌人。

一方面它给中国农业、林业、牧业造成巨大的经济损失。据估算，仅几种主要外来入侵种每年给中国造成的直接经济损失就多达500亿元人民币。

另一方面，它使得中国维护生物多样性的任务更加艰巨。据调查，国际自然资源保护联盟公布的100种破坏力最强的外来入侵物种中，约有一半侵入了中国。与此相一致的是在《濒危野生动植物国际公约》列出的640种世界濒危物种中，有156个均在中国。因此，维护生物多样性，全力抵御外来物种的入侵的工作已刻不容缓。