在全球环境变化的大背景下,如何有效地保护生物多样性是当今世界所面临的重大挑战之一。建立网络化的栖息地格局、提高栖息地网络在环境变化下的韧性,是应对该挑战的有力抓手。为了实现这一目标,需要对栖息地网络的结构、功能及其生态效应进行定量刻画及评价,从而为科学的栖息地保护规划提供决策依据。本文以环境变化与栖息地网络为主题,研究了栖息地网络在环境变化下的动态过程及其测度方法,探究了栖息地网络的动态变化对生物多样性的效应,并预测了环境变化对栖息地网络的影响。本论文的主体研究内容和主要结论概括如下:本文首先以三峡库区为例分析了土地利用变化对景观功能连通性的影响,并在景观和局部两个尺度上,对比了两种常用的功能连通模型——最小阻力模型和电路理论模型在不同景观阻力设定下的稳健性。结果表明,在景观尺度的功能连通性评估和在局部尺度的重要踏脚石斑块识别上,基于电路理论的评估结果均比基于最小阻力模型的评估结果具有更高的稳健性。预计在2000～2030年间三峡库区的森林覆盖面积将会持续增加,且森林栖息地的功能连通性将稳定提升。尽管如此,一些关键的踏脚石斑块仍面临着较高的被城市扩张侵蚀的风险;并且对扩散能力较弱的物种而言,城市周边的廊道冗余度仍较低。因此本文建议,在城市周边景观中应加强对关键踏脚石斑块的保护并新增生态廊道,以进一步优化区域生态安全格局。本文构建了耦合栖息地斑块在时间和空间双重维度上交互联系的时空连通模型,并将其运用于高度动态化的大西洋沿岸森林景观。结果表明,当景观中的栖息地面积发生净流失时,时空连通模型所得到的评估结果要高于传统的景观连通模型,且该增幅对扩散能力较弱的物种而言尤为显著。值得注意的是,踏脚石效应对栖息地网络的重要意义在传统的景观连通性模型中被严重低估,而由动态斑块带来的时空踏脚石效应正是提升栖息地网络连通格局的主导驱动力。基于时空连通的理念,本文提出了一种关于生物多样性对景观动态响应的新假说——即栖息地斑块面积及其与周边斑块的时空连通度共同塑造了景观的生物多样性格局。通过实地采样的鸟类多样性数据,本文发现相较于其它景观解释变量,斑块面积和斑块从周边景观中接收到的时空扩散流对森林特化鸟类的物种丰度具有最佳的统计解释效力。因此,本文揭示了时空连通性在动态景观中对维系生物多样性的重要意义。在此基础上,本文进一步改进了时空连通模型,提出了结合时空连通模型与生态位模型的方法框架,并运用该框架预测了气候变化对物种分布区和可达生境总量的影响。本文选取了白尾鹿、加拿大猞猁和灰狼这三种分布于北美的典型陆生哺乳动物作为研究物种。结果表明,由于气候变暖导致的降雪量减少和食物资源竞争的加剧,预计加拿大猞猁将会经历极为严重的分布区退缩;而白尾鹿和灰狼的分布区预计将会向北转移,其分布区范围也将大幅度扩张。在气候变化的大背景下,时空连通性对物种存续的重要程度取决于生境数量、质量和空间分布的变化,以及物种的扩散能力。当气候变化导致物种分布区退缩时,时空连通性与时空踏脚石效应能在一定程度上减缓栖息地网络中可达生境总量的下降趋势。因此,时空连通性对气候变化下的脆弱物种具有更加重要的意义。