景观生态学课件

葛之葳南京林业大学森林资源与环境学院景观生态学1景观生态学2引言1.生态学主要研究生物与环境的关系，是一门多分支的学科地球上生物和人的生存与发展是所处的环境密切相联系的。研究对象包括个体、种群、群落、生态系统、景观等层次。发展动力来自20世纪60年代后出现的人口资源环境等问题。2.可持续发展成为世界关注的课题，人们广泛追求“生态的”重要问题：如何解决经济发展与环境保护的矛盾？观点1：加大环境保护力度会影响当地经济发展观点2：协调发展，既要金山银山又要绿水青山建立和谐社会既要人之间的和谐，基础是人与自然的和谐。3引言3.景观生态学是一门应用性很强的生态学分支学科景观生态学研究大尺度地域内各种生态系统之间的相互关系。景观的组成、结构、功能、动态、分类、评价、规划、管理。其原理方法对促进景观的优化和可持续发展有直接指导作用，是人们从宏观方面认识自然并调节人与自然关系的有力手段。应用领域：农业、林业、城市规划、园林设计、自然保护、旅游景区规划设计、环境治理、资源开发利用等。4.景观生态学是一门发展历史不足百年的年轻学科产生和发展来自人们对大尺度生态环境问题的日益重视；其理论和方法主要来源于现代生态学和地理科学的发展。景观生态学中的一些概念和理论还不成熟有争议待完善。4景观生态学的主要内容1.景观生态学概述2.景观要素的类型3.景观的空间结构4.景观的形成因素5.人类对景观影响6.景观的基本功能7.景观的变化动态8.景观分类与评价9.景观生态学应用5一、景观生态学及发展进程（2）二、景观组分（3）三、景观整体结构（1）四、景观生态学的一些基本法则（1）五、景观生态学中的一些重要理论（2）六、景观生态学数量分析方法（6）景观生态学授课结构安排61.FormanRTT等，景观生态学，肖笃宁等译，科学出版社，19902.傅伯杰等编注，景观生态学原理及应用，科学出版社，20013.邬建国，景观生态学—格局、过程、尺度与等级，高等教育出版社，20004.ZevNaveh等，景观生态学—理论与应用，李团胜等译，西安地图出版社，2001参考书目7*Forman:景观是指一组以相似方式重复出现的相互作用的生态系统所组成的异质性地表区域。关键词：相似方式，重复出现，生态系统，异质性，地表区域景观组分（landscapeelement）：景观内部的不同生态系统类型被称为景观组分。*Naveh:景观是地理圈与生物圈和人类圈综合为一体，是人类生存空间内可见的客体。关键词：地理圈，生物圈，人类圈，人类生存空间*Wiens：从微观到宏观不同尺度上具有异质性或镶嵌性的空间单元。关键词：尺度，异质性，镶嵌性，空间单元第一讲景观生态学：概念及研究范畴1.景观（Landscape）8*Forman:景观生态学是以景观结构、功能和动态特征为主要研究对象的一门新兴宏观生态学分支学科。关键词：结构，功能，动态，宏观生态学*Naveh:景观生态学是地理学与生态学之间的一门中间学科，是对人类生态系统进行整体论研究的新兴学科。关键词：地理学，生态学，中间学科，人类生态系统，整体论2.景观生态学(LandscapeEcology)9*景观结构(landscapestructure)：景观组分的数量构成及空间组合与分布特征，其中景观组分的空间结构特征又被称为景观格局（landscapepattern）*景观功能(landscapefunction)：景观对自身内部及其他相关生命系统生存和发展所能提供的支撑作用；*景观动态(landscapedynamic)：景观在各种内外部驱动因素作用下其结构和功能的时间变化过程与特征。*景观组分(landscapeelements)：构成景观的不同生态系统类型被称为景观组分*斑块（patch）：一个与周围环境不同的相对均质性非线性区域。*廊道（corridor）：不同与两侧相邻土地的一种特殊的带状要素类型。*基质（matrix）：景观镶嵌内的背景生态系统或土地利用类型*网络（network）：是指一个相互连接的廊道系统。几个有关概念10个体→种群→群落→生态系统→景观→区域→生物圈（全球）*主要研究层次：生态系统、景观和区域。*学科特色：宏观生态学研究*认识论特点：整体论途径*问题切入点：格局与过程*传统学科的涉及范畴：生态学、地理学、社会学、人类学、资源学等*问题解析角度选择：时间+空间3.景观生态学的学科特点1）宏观学科特色11强调异质性研究是景观生态学的显著学科特色，特别是关于空间异质性研究，是所有生态学分支学科中，景观生态学所特有的。*异质性(heterogeneity)：景观内部事物或者其属性在时间或空间分布上的不均匀性或非随机性特征。与异质性相反的景观特征被称为均质性（homogeneity）Risser甚至认为景观生态学主要研究景观的空间异质性：1）景观空间异质性的发展和动态；2）异质性景观的相互作用和变化；3）空间异质性对生物和非生物过程的影响；4）空间异质性的管理。2）异质性12景观生态学是生态学学科群中唯一将时空分异特征作为自身研究重点的分支学科，涉及的重点研究领域包括：异质性、等级特征、景观格局、尺度效应、干扰扩散等。*尺度(scale)：在观察景观现象或过程时一个特定的空间分辨率或标准时间单元。*尺度效应(scaleeffect)：优势景观现象或过程特征随尺度变化而变化的现象。3）强调时空分异13景观的宏观性特征使其成为很容易与人为活动研究进行衔接的生态学分支学科（城市景观、人为景观、干扰等），Naveh认为景观生态学是生态学和人类生态学研究的桥梁。（以下是最初国际景观生态学大会的一些讨论题目）1）研究和规划的方法论（地域尺度上的应用研究）2）土地利用格局对景观功能的影响3）生态理论及其管理涵义4）景观生态学中的联结度5）海岸沙丘管理6）城市生态问题7）景观的空间格局和功能关系8）景观利用的生态原则9）景观生态学和空间信息系统10）景观结构和生态过程之关系11）自然保护：廊道的作用12）气候变化的景观生态评价4）注重人为活动141）景观是一组生态系统的聚合体；2）各生态系统之间通过相互之间的生态流密切联系在一起（相互影响）；3）具有特定的气候和地貌类型特征；4）具有特定的干扰和动态驱动机制。4）景观的界定原则15*干扰（disturbance）：一种明显改变景观结构、功能和动态变化过程的事件。干扰具有以下特点：1）干扰是一种突发性非连续事件；2）干扰一般对景观格局具有强烈改造作用；3）干扰可能会中断景观中一些甚至全部生态过程；4）干扰具有强烈尺度效应；5）干扰可以是自然的，也可以是人工的。干扰16第二讲：景观生态学历史与现状1国际景观生态学发展历程简介1）景观生态学最初起源与上世纪三十年代的中欧地区，1939年德国学者特罗尔（C.Troll）提出景观生态学这一研究方向。2）欧洲为适应土地利用及城市规划的需要，一直延续这方面的理论研究与应用探索3）70年代末到80年代初，欧美生态学家们同时意识到了景观这一重要研究层次的重要性。景观生态学进入快速发展时期。4）新发展方向得到生态学界的普遍认同（特别是资源学、林学、生物保护学等），学科进入蓬勃发展时期。172国内学科发展简介1）中国的景观生态学研究始于1980’s年代初期；2）地理学家门杂器寻求新的学科定位过程中率先注意到欧洲的经管生态学研究思路；3）八十年代初期北美景观生态学的蓬勃发展引起了国内一批学者的关注；4）国内有诸多科研单位面临业务重新定位的发展需求；5）从八十年代中后期开始，国内景观生态学进入蓬勃发展阶段；6）目前，该学科已经成为最为活跃的分支学科。183景观生态学的发展现状1）理论和方法论呈现蓬勃发展态势；2）相关学科的全面介入，为景观生态学拓展了更为广阔的发展空间；3）理论、方法论和应用研究出现了明显的破碎化倾向；针对近年来景观生态学理论和应用研究逐渐出现的破碎化倾向，一批有远见的景观生态学家提出了以实际应用问题为导向进行生态学研究的整和，这从IALE第五次大会上可以明显的反映出来：*碎裂化（fragmentation）：一种生境、生态系统或土地利用类型被分割成更小单元的现象或过程。19IALE第五次年会研讨专题主题：科学与行动（22专题）1）碎裂化效应：概念、实验设计及一般结论2）生态网络和绿色通道：自然与人文规划的新理念3）不同农业系统的景观效应4）空间分析的理论与方法5）流域与河岸过程6）从人类的综合行为了解景观水平的生态过程7）景观生态学用于景观规划与设计的障碍、机会、策略及模型20IALE第五次年会研讨专题主题：科学与行动8）空间格局与生态过程9）变化景观政策和规划工具的案例研究10）生物多样性保护的工具11）景观保护规划的地区性途径12）景观生态学用于森林管理的进展与问题13）景观生态学的实验模型系统14）景观异质性：模型及区域化的尺度及层次性问题15）可持续河流管理的恢复与规划21IALE第五次年会研讨专题主题：科学与行动16）城市景观与城市梯度17）景观的长时限动力学与历史变化18）自然干扰效应19）农业景观问题20）自然与农业景观中的生物多样性21）土地利用规划22）遥感数据应用22总结（基于conf.5）1.方法论问题2.格局与过程3.生物多样性保护4.规划与设计5.景观管理23第三讲景观组分：斑快（patch）一、斑块的起源干扰斑块（disturbancepatch）：源于小面积干扰活动而形成的斑块类型；残遗斑块（remnantpatch）：景观中一个小面积区域逃逸出周围地区干扰而形成的斑块；环境资源斑块（environmentalpatch）：由于环境条件的局部差异性而形成的斑块类型；更新斑块（regeneratedpatch）：在大面积受干扰地区通过植被恢复而的斑块类型；引入斑块（introducedpatch）：由于人类的种植和建筑活动而形成的斑块类型。★斑块除起源方面表现出显著差异外，其它重要形状特征还包括斑块面积、边界和形状等，这些性状均具有重要的理论和应用价值。24二、斑块的规模效应（1）大斑块：保护水质、发育河流网络、内部生境、核心生境、种源、小生境、保持自然干扰、缓冲能力强。小斑块：中继站、边缘生境、降低捕食几率、提供特定小生境、保护小型物种与生境★我们可以推断，一个优化的景观，应当有一些大的斑块，周围还有一些小的斑块，一同散布在基质中。25二、斑块的规模效应（2）此外斑块大小还将影响景观中的许多生态过程的空间分异，主要包括：1）生产率和生物量分布2）侵蚀和营养元素流动3）水分流动和循环等不过上述问题的研究目前尚无完整的规律性总结，但是许多现象已引起了生态学家们的注意。★在涉及为了物种生存和自然保护目的而考虑斑块面积的时候，通常需要关注以下几个参数：1）斑块内的基因流；2）最小生存种群；3）大斑块的安全数量。26三、边界与边缘（1）*边界（boundary）：构成相邻生态系统边界的区域。*边缘（edge）：一个生态系统周边的附近地区，该区域将缓解环境对生态系统内部的影响。景观中的边界具有不同的功能（生态流障碍、管理界限、环境变化的急变区等）人类是边缘种，并且经常通过各种活动创造更多的边界（景观碎裂化）。边界问题研究通常包括：边界结构、调控机制、边界功能以及边界动态。27三、边界与边缘（2）：1类型与突变程度★边界的形成机制：1）自然环境的镶嵌性特增，如土壤类型或地形等；2）自然扰动；3）人为活动。★边界突变程度：硬边界：通常指那些直线型具有高对比度的边界软边界：指那些有一定过渡性质并带有一条或两条边缘的边界区域。*边缘效应（edgeeffect）：通常指与生态系统内部生境相比，边缘地区特有的与众不同的物种组成和丰度★边界的尺度差异：精尺度边界：道路和相邻局部生态系统之间的边界；中尺度边界：中尺度地形及长期土地利用方式之间的边界（如流域边界或大面积农田及果园之间的边界）；粗尺度边界：景观、气候区、生物区边界。28三、边界与边缘（3）：2边缘发育及调控机制边缘的结构一般受到四类动力学机制的塑造作用，既小气候、土壤、动物