景观生态学

景观生态学Landscapeecology李荣华资源环境学院生态学系主要内容景观和景观生态学一般概念和理论景观生态学研究方法景观生态学的应用研究对象Cover？Shape？Linkage？景观生态学景观与景观生态学对景观的一般理解：主要关注景观的视觉特性和文化价值，没有明确的空间界限，突出一种综合直观的视觉感受，这时景观等同于“景色”、“风景”、“景致”、“景象”等。景观的科学含义：由相互作用的生态系统镶嵌构成，并以类似形式重复出现，具有高度空间异质性的区域，其主要特征是可辨识性、空间重复性和异质性。景观生态学景观生态学：研究景观单元的类型组成、空间格局及其与生态学过程相互作用的一门综合性学科。强调空间格局、生态学过程与尺度之间的相互作用是景观生态学研究的核心所在。景观生态学是一门新兴的多学科之间交叉的学科，其主体是地理学与生态学之间的交叉；它强调异质性，重视尺度性，高度综合性；具有景观综合、空间结构、宏观动态、区域建设、应用实践等几个主要的特点。景观生态学(landscapeecology)是生态学的一个重要层次，理解景观结构、功能和动态以及它们之间的相互依赖、相互作用关系。景观生态学的应用十分广泛，最突出的包括生境破碎化对生物多样性的影响，自然资源管理与保护，城市与区域规划，自然保护区设计等方面的应用。景观生态学生态学中景观的特征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。景观生态学与生态系统生态学景观是作为一个异质性系统来定义并进行研究的，空间异质性的发展和维持是景观生态学的研究重点之一。景观生态学研究的主要兴趣在于景观镶嵌体的空间格局。景观生态学考虑整个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。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，人类活动对景观的影响是其重要的研究课题。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。景观生态学研究内容景观结构：景观组成单元的多样性及其空间格局；生物控制理论，缀块动态理论等；景观功能：景观空间结构与生态过程的相互作用；空间异质性理论，岛屿生物地理学理论，复合种群理论等；景观动态：景观空间结构与功能随时间的变化。景观连接度理论，生态过渡带理论，渗透理论与阈值理论等。景观生态学的发展简史景观综合思想的萌芽（19世纪初至20世纪30年代）：主要表现为洪堡德和帕萨格的综合景观概念的形成和发展以及海克尔的生态学和坦斯利生态系统概念与思想的形成。景观生态学学科思想的巩固（20世纪30年代后期至60年代中期）：主要表现为Troll景观生态学概念的正式提出以及苏卡乔夫的生物地理群落学说的提出。景观生态学的学科初创（20世纪60年代后期至80年代初）：主要表现为中西欧国家结合自然和环境保护、土地利用及规划等应用实践开展景观生态学理论与应用研究。景观生态学的全面发展（20世纪80年代至今）景观生态学的核心概念景观系统整体性和景观要素异质性景观是由景观要素有机联系组成的复杂系统，含有等级结构，具有独立的功能特性和明显的视觉特征，是具有明确边界、可辨识的地理实体，是一个开放的、远离平衡态的系统。异质性是系统或系统属性的变异程度，在景观尺度上空间异质性包括空间组成、空间构型和空间相关。它与景观系统的抗干扰能力、恢复能力、系统稳定性和生物多样性有密切关系。景观生态学的核心概念景观研究的尺度性景观生态学的研究基本上对应着中尺度范围，即从几平方公里到几百平方公里，从几年到几百年。尺度分析：一般是将小尺度上的斑块格局经过重新组合而在较大尺度上形成空间格局的过程。尺度性与系统稳定性：在小尺度上生态系统常表现出非平衡特征或瞬变特征，而大尺度上仍可体现出与平衡模型相似的结果，景观系统常常可以克服其中的局部生物反馈的不稳定。尺度性与系统持续性：在较高尺度上，混沌可提高景观生态系统的持续性而避免异质种群的灭绝。景观生态学的核心概念格局（空间格局）–缀块和其他组成单元的类型、数目以及空间分布与配置；–景观生态学中的格局有随机型，规则型和聚集型景观生态学的核心概念过程事件或现象发生、发展的程序和动态特征。包括种群动态、种子或生物体的传播、捕食者和猎物的相互作用、群落演替、干扰扩散、养分循环等。镶嵌性：一个系统的组分在空间结构上互相拼接而构成整体。景观生态学的核心概念景观的自然性与文化性按照人类活动对景观的影响程度可将景观分为三种类型，即自然景观、管理景观和人工景观。人工景观是一种自然界中原先不存在的景观，大量的人工建筑物成为景观的基质而完全改变了原有的景观外貌，人类成为景观中主要的生态组分，表现为规则化的空间布局，以高度特化的功能与通过景观的高强度能流、物流为特征。在这里景观多样性体现为景观的文化性。景观生态学的核心概念表现为规则化的空间布局，以高度特化的功能与通过景观的高强度能流、物流为特征。在这里景观多样性体现为景观的文化性。景观生态学的核心概念景观生态学的核心概念术语内涵尺度所研究客体或过程的时间维和空间维，可用分辨率和范围来描述组织水平生物等级中的位置比例尺对空间距离的缩减程度分辨率空间上可能分辨的最小水平，又称粒度范围研究区域的大小和需要考虑的时间长短外推据已知进行推测，把信息从一个尺度转移到另一尺度，或从一个系统转移到另一个系统临界阈值在性质、属性或现象上产生突变的点绝对尺度真实距离、方向、外形相对尺度根据生物的功能联系用作两点间的相对描述尺度分析将小尺度上的斑块格局重新组合为较大尺度上空间格局的过程，通常斑块形状由不规则趋向规则尺度效应景观最小斑块随尺度的增大而发生类型转化与面积增大，景观多样性指数相应减小景观结构影响景观发育的因素斑块廊道基质景观异质性景观空间格局影响景观形成的因素生物间的相互作用非生物环境的变异人类定居和土地利用的历史与现状自然干扰的频率某些动植物对景观的改变和控制影响景观形成的因素影响景观形成的因素人类对景观形成的影响改变了景观中植物的优势度和多样性扩大或缩小了一些动植物物种的分布区人类活动对景观结构改变的同时，也为外来物种的入侵提供了机会改变了土壤的营养状况人类定居和土地利用改变了景观镶嵌格局人类对景观形成的影响斑块斑块是指依赖于尺度的，与周围环境在性质上或外观上不同的，但又具有同质性的非线性空间实体。环境资源斑块干扰斑块残存斑块引进斑块种植斑块聚居地斑块HumansEnvironmentalFragmentsIntroduced斑块斑块斑块化的机制斑块化是指斑块的空间格局及其变异，通常表现在斑块大小、内容、密度、多样性、排列状况、结构和边界特征等方面。图中A和B均为破碎化的森林片断，其中39hm森林片度A全部为边缘生境，47hm的森林片断中含有20hm的内部生境斑块斑块化的生态与进化效应形成异质种群资源分布的斑块化直接控制干扰的扩散斑块化与物种的共同演化影响生物多样性的形成区系廊道廊道：景观中与相邻两边的环境不同的线状或带状结构。–廊道的作用：通道（运输）的作用和阻隔（资源保护）的作用。–廊道的类型：•按起源分：干扰廊道、残存廊道、环境资源廊道、种植廊道、再生廊道•按宽窄分：线状廊道、带状廊道、河流廊道•按高矮分：低位廊道、高位廊道PatchtypeBPatchtypeAPatchtypeBPatchtypeAPatchtypeACorridorCorridorMatrix(PatchtypeC)廊道廊道廊道的结构特征曲度：与生物沿廊道的移动有关宽度：影响物种沿廊道或穿越廊道的迁移连通性：廊道如何连接或在空间上怎样连续的量度内环境：廊道内部的环境变化基质基质：范围最广、连通性最高并且在景观功能上起着优势作用的景观要素。基底的判定方法：•在一个景观中占的相对面积最大；•连通性最大，并把其它景观要素包围；•对景观动态有显著的控制作用。•相对面积、连通性、控制程度三者结合基质Meta-种群理论Meta-种群的定义–由经常局部性绝灭，但又重新定居而再生的种群所组成的种群。（或是在空间上隔离，但具有功能联系的二个或以上的亚种群组成的种群缀块系统）。Meta-种群理论–亚种群频繁地从生境缀块中消失（局部性绝灭）；–亚种群之间存在的生物繁殖体或个体的交流使它们在景观水平上表现出复合稳定性。–该理论可以反映出种群在景观缀块复合体中的运动和消长；–也是关于空间格局和种群生态学过程相互作用的理论。Meta-种群理论局部性灭绝迁入和迁出岛屿生物地理学理论McArthur和Wilson：岛屿生物地理学平衡理论大岛屿的物种数量要多于小岛屿（面积效应）；靠近大陆岛屿物种数量要高于远离大陆的岛屿（距离效应）；年轻的岛屿物种丰度较小，物种周转率（迁入量/灭绝量）高，以后则不断降低，直到二者相等，物种数量达到动态均衡。森林草原（1）遥感–定义•通过任何不接触被测物体的手段来获取信息的过程和方法，包括航空照片、卫星影像、热红外图像等。–遥感能够提供的信息植被类型及其分布；植被类型内部缀块的空间分布；土地利用类型及其面积；生物量分布；土壤类型及其水分特征；群落蒸发蒸腾；叶面积指数；叶绿素含量等。–遥感技术在景观生态学中的应用•植被和土地利用分类；•生态系统和景观特征的定量化；•景观动态以及生态系统管理方面的研究景观生态学的研究方法AerialPhotoVectorCoverage（2）地理信息系统（GIS）景观生态学的研究方法景观镶嵌体的一些可测量特征等级理论等级理论（Hierarchytheory）是二十世纪六十年代以来逐渐发展形成的、关于复杂系统的结构、功能和动态的系统理论。它的发展是基于一般系统论、信息论、非平衡态热力学、数学以及现代哲学的有关理论之上的。一个复杂的系统由相互作用的亚系统组成，亚系统又由各自的亚系统组成，依次类推直到最低的层次。等级系统中每一个层次是由不同的亚系统或整体元（holon）组成的，整体元具有两面性，即对于低层次表现出整体特征，而对于高层次表现出从属和受制约的特性。等级理论根据等级理论，复杂系统具有离散性等级层次（Discretehierarchicallevels），据此，对这些系统的研究可得以简化。处于等级系统中高层次的行为或动态常表现出大尺度、低频率、慢速度特征。低层次行为或过程的行为或动态则表现出小尺度、高频率、快速度的特征。高层次对低层次有制约作用（constraints）低层次则为高层次提供机制和功能智子景观生态学的应用在环境保护和生态学领域的应用–如，对物种的保护，强调了生态系统的多样性和完整性；在自然资源管理中的应用–强调区域性景观的最合理的尺度；在城市规划中的应用–强调人类与自然的协调性；景观生态学与生物多样性保护生物多样性景观多样性景观结构与生物多样性保护景观破碎化与异质种群动态景观生态学与自然保护区设计景观生态学与自然保护区设计自然保护区设计中景观生态学原理–景观结构与功能原理–景观异质性理论–景观格局理论–景观等级尺度理论–干扰理论–景观稳定性原理–岛屿生物地理学理论谢谢大家！