第十三章-景观生态学

第十三章景观生态学landscapeecology生态学的研究对象•器官（organ）•组织（tissue）•细胞（cell）•分子（molecular）现代生态学•宇宙（cosmos）•生物圈（biosphere）•景观（landscape）现代生态学•生态系统（ecosystem）•群落（community）•种群（population）•个体（individual）经典生态学根据研究对象组织水平分子生态学（molecularecology）个体生态学（individualecology）种群生态学（populationecology）群落生态学（communityecology）生态系统生态学（ecosystemecology）景观生态学（landscapeecology）全球生态学（globalecology）第一节景观的概念第二节景观生态学第三节景观生态学的理论基础第四节景观生态学中的几个重要概念第五节景观生态学的应用提纲第一节景观的概念1美学上的意义2地理学上的理解3景观生态学对景观的理解景观(Landscape)一词的使用最早见于希伯来语“圣经”旧约全书，原意是自然风光、地表形态和风景画面。汉语中的“景观”一词涵义丰富，反映“风景、景色、景致”之意。景观没有明确的空间界限，主要突出一种综合直观的视觉感受。1美学上的意义景观的一般理解常见的宏观景观举例A.桂林山水景观；B.位于美国亚利桑那洲大峡谷景观；C.美国威斯康辛大学Curtis草地景观；D.内蒙古草原景观；E.北美的Sonoran荒漠景观；F.亚洲温带荒漠景观一角2地理学上的理解景观作为科学名词被引人地理学，具有地表可见景象的综合与某个限定性区域的双重含义。“自然地域综合体”的代名词景观是由地球表面气候、土壤、地貌、生物各种自然要素以及文化现象组成的地理综合体。20世纪30年代,c．Troll将景观的概念引人生态学，是希望将地理学家采用的表示空间的“水平”分析方法和生态学家使用的表示功能的“垂直”分析方法结合起来研究景观整体的结构、功能和变化。3景观生态学对景观的理解景观的定义：景观是一个由不同土地单元镶嵌组成，具有明显视觉特征的地理实体；它处于生态系统之上，大地理区域之下的中间尺度；兼具经济、生态和文化的多重价值。人类与自然共同作用影响下的不同景观过度利用造成严重退化的草地景观黄土高原梁峁梯田景观第二节景观生态学一、概念景观生态学（LandscapeEcology）是研究景观的结构、功能和变化，以及景观的科学规划和有效管理的一门生态学新分支（属于宏观生态科学）。二、景观生态学的产生与发展第一阶段从19世纪初到20世纪30年代，是学科综合思想的萌芽期。洪堡的综合景观概念与思想的形成，为景观生态学的诞生奠定了基础。1、景观生态学的发展阶段第二阶段由20世纪30年代后期到60年代中期，是学科思想的巩固阶段。1939年，德国地植物学家特罗尔（Troll）通过航空相片研究东非土地利用问题时，首次提出景观生态学的概念。景观生态学是一种综合研究的新观点。第三阶段由20世纪60年代后期到80年代初，是学科的初创时期。1968年在德国召开了“首届景观生态学国际学术讨论会”。荷兰景观生态协会捷克斯洛伐克景观生态学协会第四阶段开始于20世纪80年代初的国际景观生态联合会成立之后，是学科的全面发展时期。1982年10月在捷克斯洛伐克召开的”第六次景观生态学国际学术讨论会”上，正式成立了“国际景观生态学协会”.协会成立后，景观生态学的发展显示出三个特点：一是研究和教学活动普遍化，二是国际学术活动频繁，三是出版物大量涌现。2、我国的景观生态学研究80年代：起步阶段，侧重于国外文献的介绍90年代：迅速发展阶段景观生态学的专著：郭晋平，周志翔主编。《景观生态学》，中国林业出版社，2007许慧、王家骥编著的《景观生态学的理论与应用》董雅文编著的《城市景观生态》宗跃光编著的《城市景观规划的理论与方法》徐化成主编的《景观生态学》教材（1995）傅伯杰,陈利顶,马克明,王仰麟等编著的《景观生态学原理及应用》（2001）邬建国编著的《景观生态学——格局、过程、尺度与等级》（2000）赵羿，李月辉编著的《实用景观生态学》（2001）肖笃宁，李秀珍，高峻等编著。《景观生态学》，科学出版社，2003主要会议1989年10月，首届景观生态学学术讨论会，出版论文集《景观生态学—理论、方法与应用》1996年5月，第二届景观生态学学术讨论会，北京，成立“国际景观生态学会中国分会”1998年，亚洲及太平洋地区景观生态学国际会议沈阳2001年9月23~25日，第二届亚太地区景观生态学国际研讨会兰州2003年12月，全国第四届景观生态学学术研讨会“中国的景观生态学：问题·机遇·发展”北京大学2005年12月，全国城市景观生态学学术研讨会在北京大学深圳研究生院召开2007年11月，第五届全国景观生态学学术研讨会，北京3、景观生态学的发展趋势（1）三个研究方向静态研究：着重对特定景观的结构和在一定结构控制下的功能进行研究。动态研究：对特定景观的动态变化历史过程、趋势及其控制机制进行研究。应用研究：是在静态研究与动态研究的基础上，为人类合理利用、开发、管理与保护和建设景观而制定规划、设计及其实施技术和实践活动。（2）景观生态学的整合3个研究方向的整合时空尺度的匹配多学科的整合三者的结合三、景观生态学的研究对象和内容1、研究对象：作为复合生态系统的景观。把地理学家研究自然现象的空间相互作用的横向研究和生态学家研究一个生态区的机能相互作用的纵向研究结合为一体，通过物质流、能量流、信息流及价值流在地球表层的传输和交换，通过生物与非生物以及人类之间的相互作用与转化，运用生态系统原理和系统方法研究景观结构和功能、景观动态变化以及相互作用的机理、研究景观的美化格局、优化结构、合理利用和保护。2、景观生态学的研究内容1）景观结构：斑块大小、形状、类型、异质性、连接性，斑块间的空间关系2）景观功能：空间要素间的相互作用，如动物移动、水分移动等。4）景观规划与管理：制定景观恢复、保护、建设和管理的计划和规划，确定相应的目标、措施与对策。3）景观变化：结构和功能随时间的改变。3、景观生态学的特点整体观和系统观:强调研究对象的整体特征和系统属性异质性和尺度性:空间复杂性和变异性、研究对象的时间和空间维度（分辨率、范围）综合性和宏观性:宏观尺度问题（高度的空间综合能力）目的性和实践性:来源于现实景观管理中的实际问题，研究成果须在实践中得到应用4、对景观的理解（一）4.1地理学景观是相互作用的生态系统的异质性镶嵌体；景观是地貌、植被、土地利用和人类居住格局的特殊结构；景观是生态系统向上延伸的组织层次；景观是综合人类活动与土地的区域整体系统；景观是一种风景，其美学价值由文化所决定；景观是遥感图像中的像元排列。4、对景观的理解(二)4.2生态学景观是由不同空间单元镶嵌组成，具有异质性；景观是具有明显形态特征与功能联系的地理实体，其结构与功能具有相关性和地域性；景观既是生物的栖息地，更是人类的生存环境；景观是处于生态系统之上，区域之下的中间尺度，具有尺度性；景观具有经济、生态和文化的多重价值，表现为综合性。5、景观与土地、环境的关系（一）景观与土地的关系景观是指土地的具体一部分，与土地不仅有着外延上的从属关系，而且景观更代表了一种较为精细的尺度涵义，强调景观供人类观赏的美学价值和景观作为复杂生命组织整体的生态价值及其带给人类的长期效益，具有更大的内涵；土地则侧重于社会经济属性，主要关注土地的肥力、土地的产权关系、土地的经济价值等。景观与环境的关系环境是指环绕人类周围的客观事物的整体，包括自然因素和社会因素，它们既可以实体形式存在，也可以非实体的形式存在；而景观则指构成我们周围环境的实体部分，它不是环境中所有要素的全部，也不是它们简单相加而组成的整体，而是它们综合作用的产物。5、景观与土地、环境的关系（二）6、景观生态学与生态系统生态学的差异景观生态学是作为一个异质性系统来定义并进行研究生态系统生态学是将系统作为一个相对同质性系统研究景观生态学研究的重点在于景观镶嵌体的空间格局生态系统生态学主要强调垂直格局即物质与能量在生态系统垂直层次的流动与分配。景观生态学研究景观中的所有生态系统以及它们之间的相互作用如能量、养分和物种在景观斑块间的交换。生态系统生态学更注重研究单个生态系统(分散岛状系统景观生态学除研究自然系统外，还更多地考虑经营管理状态下的系统，尤其是人类活动对景观格局和变化的影响。生态系统生态学以自然系统的研究为主.只有在景观生态学中，一些活动范围大的动物种群才能得到合理研究。景观生态学重视地貌过程、干扰以及生态系统之间的相互关系，着重研究地貌过程和干扰对景观空间格局的形成和发展所起的作用。6、景观生态学与生态系统生态学的差异景观生态与生态系统生态(一)景观生态生态系统生态景观生态与生态系统生态(二)景观生态生态系统生态第三节景观生态学的理论基础一、景观要素与景观结构成分三、景观生态学的基本理论二、景观生态学的基本原理一、景观要素与景观结构成分1、景观要素景观是由不同生态系统（空间单元）组成的镶嵌体，其每一个组成单元（生态系统）即为景观要素。景观要素(landscapeelement)是指组成景观最基本的、相对均质的土地要素或单元，也称为景观单元。如景观中的油松林、辽东栎林等每一片森林、每一条河流或者农田。2、景观要素类型将构成景观的不同生态系统类型称为景观组分（landscapeconmposition）或景观要素类型。一般根据景观要素的生态学或自然地理学性质不同可分为不同的类型如森林、灌丛、草地、河流、湖泊、农田、村庄和道路等。3、景观和景观要素的区别景观景观要素同都具有等级结构特征，可在不同的问题或等级尺度上处于不同的地位。异整体景观的组成部分空间实体的整体性组成景观的空间单元的均质性异质性地域单元从属性地域单元4、景观结构成分组成景观的生态系统都具有一定的形态结构和分布特征的空间实体，福尔曼(Forman1995)提出的斑块一廊道一本底模型中，将各类景观要素归结为:斑块(patch)或称为镶嵌体、缀块、嵌块体廊道(corridor)或走廊本底(matrix)或背景、基质、模地三类景观结构成分，是用来描述和分析景观的结构和景观要素的功能性特征。斑块一廊道一本底模型示例人类文明演进与景观结构演变人类文明演进阶段斑块廊道本底（基质）人与自然的关系原始农牧渔猎期零星岛状分布的人类活动区各类自然廊道为主，人工廊道少原始自然植被及其他自然景观依附于自然的原始和谐近现代工农业发展时期破碎化、岛状分布的残存自然景观自然廊道遭到破坏，人工廊道作用明显各种人为及人为管理景观人类沙文主义建立可持续生物圈的生态文明时期包容于生态网络中的城镇活动区域区域、大陆尺度生态网络通过生态网络连接的自然、半自然景观和谐共生的生态理论4.1斑块:是指外貌和属性与周围景观要素有明显区别,且在空间可分辨的非线形景观要素。（1）Levin&Paine(1974):“一个均质背景中具有边界的连续体的非连续性”。（2）Wiens(1976):“一块与周围环境在性质上或外观上不同的表面积”。（3）Roughgarden(1977):“环境中生物或资源多度较高的部分”。（4）Pickeet&White（1985）：“斑块意味着相对离散的空间格局”，其大小、内部均质性及离散程度不同。(5）Forman&Godron（1986）：“强调小面积的空间概念”，为“外观上不同于周围环境的非线性地表区域，它具有同质性”，是构成景观的基本结构和功能单元。（6）Kotliar&Wiens（1990）：“与周围环境不同的表面积”。（7）邬建国等（1992）把斑块定义为：“依赖于尺度的，与周围环境（基底）在性质上或者外观上不同的空间实体”。在自然景观中,斑块可以是一片森林、溪流、湖泊、村