基于Patch-Dynamics模式的土地覆被变化预测——以北京市为例

利用北京市土地利用变化数据建立了Patch-dynamics动力模型。模拟结果表明了在不同的时间尺度上耕地所占比例都持续下降,城镇建设用地、林地所占比例继续上升。由于该模式考虑了模拟对象的变化过程以及不同土地利用类型之间的相互影响,其模拟结果比一般的简单动力模型模拟效果好。通过与实际情况的比较检验,用1996年数据对2001年的模拟结果与实际差别不大,误差在0~0.05之间,对于面积较小地类的模拟误差较小,说明这个方法可以用来对未来的土地利用变化状况进行模拟、预测。然而,这个模型只适应于十年尺度的预测,模拟时间越长,误差越大。在此基础上,提出协调土地利用矛盾,维持一定规模的城市绿色空间,实现首都城市定位目标的建议。

土地覆被及生态服务价值变化的多时间尺度模拟——以四川省渔子溪流域为例

根据渔子溪流域1986年和1994年的遥感影像土地覆被解译资料为基础,建立了模拟渔子溪流域生态环境变化的MarkovChain模型和Patch-dynamics模型,并以2002年遥感影像资料作为验证数据对模型进行了误差分析。以此为基础,分别以1年和8年的时间尺度对渔子溪流域土地覆被及其生态服务价值的变化进行了模拟,结果表明,时间尺度对模拟结果具有显著影响:在1年和8年的模拟尺度下,以MarkovChain模型得到的流域生态服务价值在1986￣2018年间变化的相对误差为20%;不同土地覆被类型在不同步长下模拟结果的相对误差不一样,表明不同土地覆被类型变化的特征时间尺度不一样,以Patch-dynamics模型的模拟结果为例,步长为1年比步长为8年的相对误差大的土地覆被类型为耕地(-8.2%/-5.6%)、有林地(-0.5%/-0.4%)、草地(0.7%/0.4%)和居民建设用地(-29.9%/-16.4%),它们的年际变化较大,其变化趋势不稳定,受到人为偶然因素的影响明显;而相对误差较小的土地覆被类型为灌木林(-1.5%/-1.7%)和永久冰雪覆盖(27.3%/41.9%),它们的变化趋势较为稳定,主要受比较稳定的自然因素的影响。研究还表明,采用MarkovChain模型的模拟结果与采用Patch-dynamics模型的模拟结果总体上是一致的,但后者的模拟结果更稳定、更可靠。

基于BRT_DC_Pd模型的土地利用模拟研究

通过对Dyna-CLUE模型进行改进,嵌入BRT模型和Patch-dynamics模型,形成BRT_Dyna-CLUE_Patchdynamics模型。以生态脆弱区典型县域磴口县为研究区,基于2006年磴口县土地利用情况,应用BRT_Dyna-CLUE_Patch-dynamics模型,对磴口县2016年的土地利用状况进行模拟预测,并与目前应用较多的Logistic_CA_Markov模型进行对比验证。结果表明,Logistic_CA_Markov模型模拟结果的Kappa系数为0.721 4,BRT_Dyna-CLUE_Patchdynamics模型模拟结果的Kappa系数为0.782 6,2个组合模型的模拟结果精度较高,均与真实解译结果具有高度一致性,但BRT_Dyna-CLUE_Patch-dynamics模型模拟精度更高,结果更优。因此,将BRT_Dyna-CLUE_Patchdynamics模型应用于当地土地利用变化模拟预测,具有一定可行性,可为当地生态治理以及相关政策的实施提供一定的参考。

Colonization–competition dynamics of basal species shape food web complexity in island metacommunities

Exploring how food web complexity emerges and evolves in island ecosystems remains a major challenge in ecology.Food webs assembled from multiple islands are commonly recognized as highly complex trophic networks that are dynamic in both space and time.In the context of global climate change,it remains unclear whether food web complexity will decrease in a monotonic fashion when undergoing habitat destruction(e.g.,the inundation of islands due to sea-level rise).Here,we develop a simple yet comprehensive patch-dynamic framework for complex food web metacommunities subject to the competition-colonization tradeof between basal species.We found that oscillations in food web topological complexity(characterized by species diversity,mean food chain length and the degree of omnivory)emerge along the habitat destruction gradient.This outcome is robust to changing parameters or relaxing the assumption of a strict competitive hierarchy.Having oscillations in food web complexity indicates that small habitat changes could have disproportionate negative efects on species diversity,thus the success of conservation actions should be evaluated not only on changes in biodiversity,but also on system robustness to habitat alteration.Overall,this study provides a parsimonious mechanistic explanation for the emergence of food web complexity in island ecosystems,further enriching our understanding of metacommunity assembly.