地景生態多樣性

1. 地景生態多樣性 陳朝圳 國立屏東科技大學 森林系 教授 中華民國九十三年六月十七日

2. 壹、前言 森林生態系經營體系中之長期生態學研究( Long-term ecological research, LTER )，近年來已成為重要的生態研究課題。 利用同一種標準的方法，紀錄各種生態系現象及其變化，結果將有助於探討生態系的長程變遷過程。

3. 於是，研究生態系結構、相互作用之機制與干擾變遷的地景生態學( landscape ecology ) 便日漸受到重視。

4. Hobbs ( 1997 ) --未來不論是土地使用計畫或生物多樣性保存皆要考慮到地景生態的觀點。

5. Antrop ( 1998 )--提出生態系的變遷有其方向性，唯有透過監測地景變遷的時間序列，才能瞭解其變化的自然機制。

6. 貳、長期生態與地景生態學 長期生態研究 長期生態研究是1970年代由美國所倡導的，在國家科學基金會( National Science Foundation, NSF )的主持下，於1980年選定六個研究站正式展開研究，至今已有21個長期生態研究站。

7. 行政院國家科學委員會於1990年前後始重視全球變遷的研究，1992年成立了「台灣生態研究網( Taiwan Ecological Research Network, TERN )」，並於1993年加入ILTER。 HTTP://lter.npust.edu.tw

8. 地景生態學 1939年由德國植物地理學家Troll所提出，結合了生態學與地理學的概念，將空間視為許多重複出現的地景要素( element )所形成之異質嵌塊體( patch )。

9. 美國南方Davy Crocktt國有林的航空照片與地景要素劃分圖 ( Coulson et.al., 1999 )

10. 森林地景要素的結構、功能和動態特徵，是受到地貌過程、生物過程及人類活動等影響，因此在進行森林地景要素的劃分時通常需要考慮到綜合性原則與地景變化原則以及主要因子原則( Forman and Godron, 1986; Naveh and Lieberman, 1993 )。 太平山雪景

11. 地景生態學十分重視生態系統空間屬性的研究，認為地景空間格局( pattern )是生態系統中空間變異程度的具體表現，它包括空間異質性、空間相關性、空間規律性。 淡水河 南橫河階景觀

12. 參、地景生態學的研究 火炎山地質 地景生態學是研究由相互作用的生態系統所組成之異質地表的結構、功能與變化。 清水溪Ｖ型谷

13. 地景生態學的研究包含了三個主題 地景結構 嵌塊體間的空間關聯 地景功能 空間要素間的相互影響 嵌塊體大小、形狀、類別 緩衝帶 異質性 相關性 動物遷移 水、能量流動 族群動態 嵌塊體動態 地景變遷 地景結構與功能 隨時間的變化 干擾方式 分裂 氣候變遷 生物力量

14. N+1時期之地圖 變遷之GIS圖層 N時期之地圖 地景結構 地景結構之研究，是為了瞭解不同嵌塊體間的空間關聯性。更確切的說，是探討生態系統的大小、形狀、類別及其相互所構成的分布特性。

15. 地景功能 地景功能是研究空間要素間的相互影響，即生態系統組成分間的能量、物質和物種的流動。

16. 廣義的生態客體如動物、植物、生物量、熱能、礦質養分等，在空間要素上呈異質性的分布，並且在其間不斷的移動、流動著，因而確定及預報這些地景要素間的流動或相互影響，便能瞭解地景功能。廣義的生態客體如動物、植物、生物量、熱能、礦質養分等，在空間要素上呈異質性的分布，並且在其間不斷的移動、流動著，因而確定及預報這些地景要素間的流動或相互影響，便能瞭解地景功能。 花東縱谷 蘇花公路

17. 地景變遷 地景變遷是指地景結構與功能隨著時間的變化，其變化的原因在於地景要素的干擾，這些干擾是綜合性的，它來自自然環境、生態客體以及人類活動之間複雜的相互作用。 燕巢月世界

18. 棲息地之相關理論 棲息地評估的空間尺度 以地景尺度進行棲息地監測 地景破碎度對生物多樣性之影響 地景多樣性對生物多樣性之影響 地景變遷對生物多樣性的影響 肆、以地景生態為基礎之棲息地監測

19. 棲息地之相關理論 烏山頂泥火山 棲息環境的改變，導致物種的出生率、死亡率、生殖行為、活動範圍等都會因此而受到影響。 (Newell, 1999; Ings and Hartley, 1999; Sturtevant et al., 1996; Tabarelli et al., 1999; Pasimelli, 2000) 嫦娥谷

20. 動物多以環境中最接近其身邊的資訊，做為判斷環境品質是否適合的線索，從而選擇其棲息地。因此我們可以針對棲息地的物理環境進行調查，並聯結物種的分布型式，建立預測模式，來預測最適合物種生存的棲息環境。動物多以環境中最接近其身邊的資訊，做為判斷環境品質是否適合的線索，從而選擇其棲息地。因此我們可以針對棲息地的物理環境進行調查，並聯結物種的分布型式，建立預測模式，來預測最適合物種生存的棲息環境。

21. 棲息地評估的空間尺度

22. 地景中可利用棲息地與周邊環境的關係及其空間排列型式，對於大多數動植物的數量與分布會產生強烈的影響 ( Short and Turner, 1994; Flather et al., 1992)。 且人為的棲息地切割所造成地景結構的破碎化為生物多樣性與單一物種衰退的主因 (Collinge, 1996; Lindenmayer et al., 1999 ) 。 大鵬灣

23. 棲息地評估的空間尺度 棲息地的空間排列型式會影響動植物的數量與分布，而地景的組成及結構可表現棲息地的空間排列型式。 地景特徵值有二項： 地景結構的特徵 地景的特徵指標 大油坑

24. 邊緣生育地 內部生育地 a b c a：1公頃生育地，具有100 % 的邊緣生育地。 b：10公頃生育地，具有53 % 的邊緣生育地及47 % 的內部生育地。 c：100公頃生育地，具有19 % 的邊緣生育地及81 % 的內部生育地。

25. 邊緣生育地 內部生育地 a b a：嵌塊體正方形，具有19 % 的邊緣生育地及81 % 的內部生育地。 b：嵌塊體長方形，具有32 % 的邊緣生育地及68 % 的內部生育地。

26. 隔離 邊緣生育地 內部生育地 連接 走廊 嵌塊體連接性 (Collinge, 1996)

27. 以物種野外調查之基本資料配合空間資料，建立動植物之適宜棲息地模式，將可藉由地景組成及結構的變化監測棲息地空間變化情形，進一步瞭解物種所受到的影響。以物種野外調查之基本資料配合空間資料，建立動植物之適宜棲息地模式，將可藉由地景組成及結構的變化監測棲息地空間變化情形，進一步瞭解物種所受到的影響。 東北角海岸

28. 地景破碎度對生物多樣性之影響 Reed（1996）等人曾針對美國落磯山地區森林的地景破碎度做過研究，該地區自1950年至1993年地景的破碎度呈現逐漸增加的趨勢。

29. 嵌塊體大小是影響單位面積生物量、生產力和養分貯存，以及物種組成和多樣性的主要變量。 生物量 生產力 養分貯存 (a)嵌塊體數量 (b)嵌塊體大小 (c)平均每一嵌塊體邊長 (d)嵌塊體總邊長的影響

30. 嵌塊體內的能量或養分總量與嵌塊體的面積成正比。嵌塊體內的能量或養分總量與嵌塊體的面積成正比。 大嵌塊體的能量和礦質養分含量較小嵌塊體多，能提供較多的生物生存的空間及所需的養分，因此嵌塊體的面積越大，生物多樣性就越高。

31. 嵌塊體隔離程度 嵌塊體大小 種數 嵌塊體大小、嵌塊體隔離程度與野生動物種數的關係 Freemark (1995)

32. 邊緣效應的大小 嵌塊體的形狀 地景的破碎除了降低嵌塊體面積之外，另一個顯著的影響就是邊緣效應的增加，而邊緣效應的大小又和嵌塊體的形狀有關。 相關

33. 嵌塊體邊緣 嵌塊體內部 小 中等 大 等徑形嵌塊體 扁長形嵌塊體 狹長形嵌塊體 尺寸 形狀 圓形嵌塊體及長方形嵌塊體其內部－外側邊緣帶面積的比例（張啟德等，1994）

34. 內部－外側邊緣帶面積的比例對某些生態特徵的影響內部－外側邊緣帶面積的比例對某些生態特徵的影響 （張啟德等，1994）

35. 由上表可知圓形嵌塊體邊緣帶所佔比例較小，因此與基質的相互作用較小，其內部所占的面積比例較大，除了邊緣種外，尚能提供非邊緣種之生存條件，所以增加了生物的多樣性，而長條形嵌塊體則對邊緣種較為有利。由上表可知圓形嵌塊體邊緣帶所佔比例較小，因此與基質的相互作用較小，其內部所占的面積比例較大，除了邊緣種外，尚能提供非邊緣種之生存條件，所以增加了生物的多樣性，而長條形嵌塊體則對邊緣種較為有利。 阿里山

36. 地景多樣性對生物多樣性之影響 地景多樣性是表示嵌塊體多寡的方法，而嵌塊體的種類亦會影響生物多樣性，因此當地景多樣性較高時，嵌塊體的種類越多。 因此種類繁複的地景遠比種類單純的地景能供較多的物種生存。 雪山

37. Biodiversity a per total area b per mosaic unit faunistic exchange c Landscape diversity 地景多樣性與生物多樣性之關係(Duelli, 1997) 註：在實際的狀況下，地景變化與生物多樣性並不是一個直線關係

38. Biodiversity b c Landscape diversity a per total area 當地景由單 一變得多變化型 時，總面積內的生物多樣性有增加的趨勢（如a），而每一鑲嵌體內生物多樣性的變化則隨著其內物種遷移的能力而有增加或減少的趨勢（如b、c），若物種遷移能力高則生物多樣性有增加的趨勢（如b）。 當地景由單 一變得多變化型 時，總面積內的生物多樣性有增加的趨勢（如a） per mosaic unit faunistic exchange 每一鑲嵌體內生物多樣性的變化則隨著其內物種遷移的能力而有增加或減少的趨勢（如b、c） 物種遷移能力高則生物多樣性有增加的趨勢（如b）。

39. 地景變遷對生物多樣性的影響 地景變遷的研究是探討地景的結構及功能隨著時間所產生的變化，而變化的原因通常是由於自然或人為的力量對地景要素的干擾所致，而造成了地景破碎度及多樣性發生改變。 九九峰

40. 利用嵌塊體數量、大小、形狀及破碎度評估干擾程度(Roy and Tomar, 2000)

41. 扁長形嵌塊體 由上圖可知Gror hills地區其嵌塊體數目、嵌塊體形狀指數及破碎度最大，而嵌塊體面積最小，表示其內部有許多小而較接近長條形的嵌塊體。 風穴

42. 干擾指數與生物多樣性的關係 (Roy and Tomar, 2000)

43. 由上表可知該地區的干擾指數最大且生物多樣性最小。由此可證明干擾會增加地景的破碎化，造成嵌塊體大小、邊界效應、物種豐富度及基質的連接度降低，會影響物種的授粉、遷移、繁殖及活動，而降低物種多樣性。 順向坡

44. SHANNON INDEX 森林砍伐對地景多樣性的影響(Trani and Giles, 1999) 種植檳榔 FOREST　COVER LOSS（ ﹪）

45. 地景多樣性 生物多樣性 由上圖可知適度的疏開樹冠可以增加地景多樣性，以及生物多樣性的增加，但若過度的伐採或皆伐，則會降低地景多樣性及生物多樣性。 適度的疏開樹冠 過度的伐採

46. 伍、結論 長期生態研究的目的在於長期監測生態現象與過程，以了解生態系統隨時間、空間的變遷所產生的變化，進而評估及緩和自然干擾與人類活動所造成的衝擊。

47. 由於棲息地的空間排列型式會影響動植物的數量與分布，而地景的組成及結構可表現棲息地的空間排列型式，因此透過地景尺度進行棲息地監測將是可行的方法。

48. The End