第1章景观生态学的内容与方法

景观生态学的起源及研究内容1、景观生态学(LandscapeEcology)作为一门学科，首先是20世纪60年代在欧洲形成的。是一门相对年轻的、发展相当迅速的，应用非常广泛的生态学分支学科。近20年来，在理论、技术、方法、应用等方面取得了显著的成就，成为指导景观规划与管理、土地利用规划、环境规划与管理、生物多样性保护、生态工程、实现人类社会可持续发展的重要理论基础。承载了生态学走向应用的重要历史使命，也是自然科学与社会科学相结合的典范。景观生态学基本概况2、景观生态学(LandscapeEcology)是生态学、地理学以及系统论、控制论等多个学科相互渗透、交叉形成的综合学科。它的主体来源于地理学上的景观和生物学中的生态。它把地理学对地理现象的空间相互作用的横向研究和生态学对生态系统机能相互作用的纵向研究结合为一体。在景观水平上使生态学研究具有显著的整体观。景观生态学基本概况景观生态学基本概况3、景观生态学(LandscapeEcology)是以景观为主要研究对象，以人类与自然协调思想为指导，研究景观空间格局的形成和动态、空间异质性、生态学过程及各部分之间的相互作用，探讨其发生、发展规律，特别是人类活动与景观结构、功能的反馈关系以及景观异质性的维持和管理。景观生态学与其他生态学科相比，它更强调空间的异质性、等级结构以及尺度的重要性。因此，景观生态学在资源的开发利用、城市发展规划、土地利用规划、自然保护管理和环境保护等方面具有广阔的应用前景。第一章景观生态学的内容与方法内容提要景观和景观生态学的基本概念，并对其基本理论、应用、发展历史与研究现状作简要的介绍，主要目的是明确景观生态学的学科范畴和科学任务。生态学(Ecology)是研究生物与环境之间的相互关系、研究自然生态系统和人类生态系统的结构和功能的一门科学。生物包括动物、植物、微生物及人类，即生物系统，而环境则指生物生活中的无机因素、生物因素和人类社会共同构成的环境系统。基因细胞器官有机体种群群落生物成分+非生物成分=生态系统基因系统细胞系统器官系统有机体系统种群系统生态系统物质能量第一章景观生态学的内容与方法一、景观的概念1、景观(Landscape)的定义景观是一个非常大众化的词汇，同时也是一系列相关学科的研究对象。在不同学科、领域，由于各自学科特点及关注焦点的不同，景观的理解与定义也有一定的差别。目前，对景观的理解主要是从以下3种角度：（1）美学角度（一般的理解）：把景观看作是美学上的概念，与“风景”、“景致”、“景色”的同义语，等同于英语中的scenery，没有确切的空间界限，主要是一种综合直观的视觉感受。如由草原、林地、山脉组成的自然景色。（2）地理学角度：将景观看作为一个地理区域的总体特征，即地球表面上由气候、土壤、地貌、生物各种成分组成的综合体。第一章景观生态学的内容与方法第一章景观生态学的内容与方法（3）生态学角度：特罗尔认为景观是一个区域不同地域单元的自然—生物综合体。佐诺费尔定义：景观是指“……地球表面空间的一部分，是由岩石、水、空气、植物、动物以及人类活动所形成的系统的复合体，并通过其外貌构成一个可识别的实体”。格林等人定义：景观为具有自过程与人文过程的相对一致性的地貌、植被、土地利用与聚居地格局的特定组合。R.Forman等的景观定义为：由一组以类似方式重复出现的，相互作用的生态系统所组成的异质性陆地区域。第一章景观生态学的内容与方法第一章景观生态学的内容与方法Forman等的景观概念明确了景观的组成与结构特征。并实际上从组成与结构特征定义了景观的范围或边界，对景观研究有很强的可操作性。比如：农田景观，就是由村落、农田、道路、沟渠、小片林地、水面等以类似方式重复出现的组合体，当这种组合的组合方式发生变化或出现了明显不同的新的组成成分时，就可能进入了新的景观了。上述几种景观概念，大都是把景观看作是由许多不同性质生态系统镶嵌而成的聚合体（镶嵌体），即一个景观包括空间上彼此相邻，功能上相互有关，发生上有一定特点的若干个生态系统的聚合。为此有人把以上的景观定义归纳为狭义景观，并提出广义景观的概念。第一章景观生态学的内容与方法狭义景观：是指几十km2到几百km2范围内，由不同的生态系统类型组成的异质性地理单元区域：包含有多个景观在内，反映气候、地理、经济、社会和文化综合特征的景观复合体狭义景观和区域统称为宏观景观。广义景观：生态学中的景观包括从微观到宏观不同尺度上，具有异质性或斑块性的空间单元。显然，广义景观概念强调空间异质性，其空间尺度随着研究对象、方法和目的的不同而变化。因此这一概念越来越为生态学家所接受。3种对景观的不同理解有历史渊源，反映了景观的多样性和异质性特点。草地与森林景观（斑块、廊道及村舍等）2、景观的基本特征根据景观的定义，景观具备以下的特征：（1）结构上：景观是由若干个不同的空间单元或生态系统镶嵌组成（镶嵌体），具有异质性。（2）功能上：组成景观的各个生态系统之间不断进行着物质交换、能量流动和物种交换。（3）外貌上：景观具有一定的气候和地貌特征。（4）景观的组成结构及功能特征上：与一定的干扰状况的聚合相对应。（5）价值上：景观具有经济、生态和文化的多重价值，表现为综合性。第一章景观生态学的内容与方法3、景观要素从景观的定义可以知道，景观是由若干个生态系统组成的聚合体，因此：（1）景观要素：即为组成景观的各个要素（各个生态系统），也称为景观成份。（2）有一些人从两个侧面来分析和认识景观结构的组成单元：自然环境或立地条件划分的单元为景观成分，人类活动的影响划分的单位为景观要素。（3）景观和景观要素的关系是相对。景观强调异质性，景观要素强调均质同一单元。当尺度发生变化时，它们的地位发生转换。第一章景观生态学的内容与方法第一章景观生态学的内容与方法二、景观生态学的定义由于景观生态学形成、发展的历史不长，有关于景观生态学的定义也存在多种：（1）景观生态学的创始人C.Troll（特罗尔）1939年最先提出景观生态学一词的，其目的是为协调统一生物学和地理学这两个领域中科学家的研究工作。当时他认为：景观生态学并不是一门新的学科，也不是科学的新分支，而是在综合研究过程中形成的一种特殊的观点。（2）1986年，美国著名的生态学家Forman（福尔曼）和Godron认为：景观生态学是探讨诸如森林、草原、沼泽、廊道和村落等生态系统的异质性组合、相互作用和变化。因此，景观生态学是研究由相互作用生态系统组成的异质地表的结构、功能和动态变化的一门科学。过去的生态学主要研究“垂直关系”，即同质空间内生物与环境之间的关系，景观生态学既研究生物与环境之间的“垂直关系”，也研究“水平关系”，即不同生态系统之间的关系。第一章景观生态学的内容与方法三、景观生态学的主要研究内容景观生态学研究的对象是景观，从景观生态学的定义来看，其研究内容有以下四个方面：1、景观结构：研究景观的组成与空间格局特征，以及各生态系统或景观要素的大小、形状、数量、类型、构型等特征，景观能量、物质和物种分布的状况。例如：城市景观中不同生态系统的类型(或土地利用类型)及面积(大小)，形状(方、圆、无规则)和丰富度（数量），它们在空间上的排列方式以及能量、物质和生物体在各个生态系统的分布特征，均属于景观的结构特征。结构是研究景观功能的基础。第一章景观生态学的内容与方法2、景观功能：主要研究景观要素间的相互作用与机制。即能量、物质和生物有机体在景观中不同生态系统之间的流动过程及其与景观结构、干扰等之间的关系。例如：景观中不同生态系统之间表现为农田中的能量、物质、生物有机体与其它生态系统之间不断进行交换。3、景观动态：景观在结构和功能方面随时间的变化及其机理。具体地讲，景观动态包括景观结构单元的组成成分、多样性、形状和空间格局的变化，以及由此导致的能量、物质和生物有机体在分布和运动方面发生变化。例如：由于人口数量的增多，村落面积不断扩大，农田消失，山脚下开荒成农田耕地，景观中在结构上的变化，引起了景观中能量、物质、生物在分布和运动方面变化。第一章景观生态学的内容与方法4、景观规划与管理(景观生态学的应用)：将景观生态学的基本原理应用景观的开发、管理及规划。具体主要内容通过分析景观特征，加以综合，提出景观利用、管理的最优方案。具体包括：(1)景观生态分类：根据景观要素组成结构以及功能特点，划分景观(生态)类型。(2)景观生态评价：根据景观生态类型，对各种利用方式(如农、林、牧、工矿、城市、道路、建筑等)的适用性进行评价，对景观生产力评价，并根据当地的经济条件，结合投入产出原则，做出生态、经济、社会效益评价。例如，根据某一地区对景观的开发利用情况，来评价其开发利用行为对景观中土壤、植被、动物等的影响程度，以便提出该地区目前的景开发管理方式的合理性和不合理性。第一章景观生态学的内容与方法(3)景观生态规划设计。例如：在某城市景观中需要设计一栋大厦，这时，我们应该考虑大厦的面积、形状、高度、对周围环境的影响。(4)景观规划设计方案的实施。5、景观生态学中不同研究内容之间的关系：景观的结构、功能和动态是相互依赖、相互作用的。在生态学中无论是在哪一个层次上(如种群、群落、生态系统或景观)，结构和功能都是相辅相成的。(1)结构在一定程度上决定功能，结构的变化必然导致功能的变化。例如：一个由不同森林生态系统和湿地生态系统所组成的景观，与一个由草原生态系统和农田组成的景观，在物种组成，生产力以及物质循环等诸方面都存在明显的差异。有时，即使组成景观的生态系统类型相同，数量也相同，但它们在空间上的分布不同，也会对能量流动、养分循环、种群动态等景观功能产生明显的影响，结构的变化必然导致功能的变化。第一章景观生态学的内容与方法(2)功能制约着结构的形成和发展、功能的改变可导致其结构的变化。例如：森林群落中优势植物种群群绝灭对生境结构也会造成影响，养分循环过程受干扰后会导致生态系统结构方向的改变。(3)景观结构和功能都必然地要随时间发生变化，而景观动态反映了多种自然的和人为的，生物的和非生物的因素影响及其作用的综合影响。(4)景观的规划管理是将景观生态学中有结构、功能和动态理论应用实践，反过来，景观规划管理为不断完善景观生态学的基本理论提供依据。第一章景观生态学的内容与方法四、景观生态学基本原理景观生态学中的概念、理论和方法对解决实际的环境、资源和生态学总是都有很大的应用价值。不少学者试图提出有关景观生态学的一般原理，作为景观生态学研究核心内容。然而，必须指出的是，景观生态学尚未成熟，其理论和原理还有待于进一步具体化和验证。例如：Risser等(1984)首先提出了景观生态学的5条基本原理：空间格局和生态学过程；空间和时间尺度；异质性对流和干扰的影响；变化的格局；对自然资源的管理框架。随后又进行修改。