第七章景观生态系统-88页PPT文档资料

第七章景观生态系统李洪远南开大学环境科学与工程学院景观生态学2南开大学示范精品课程课件《生态学基础》2019景观生态系统景观要素2景观和景观生态学31景观生态学的应用6景观结构33景观变化4景观生态学的研究方法35景观生态学3•美学上的意义：视觉美学上的概念，与“风景”同意。例“黄山”、“泰山”、“苏州园林”。在欧洲，“景观”一词最早来源于《圣经》中，用来描述耶路撒冷城美丽的景画。景观作为审美对象，是风景诗、风景画及风景园林学科的对象。•地理学上的理解：将景观作为地球表面气候、土壤、生物各种成分的综合体，是指反映地形地貌景色的图像，诸如草原、森林、山脉、湖泊等。•生态学上的理解：空间上不同生态系统的聚合镶嵌体，通过一定地貌表现出来。•景观作为人类生活的栖息地，这时的景观与人类是合为一体的；景观作为系统，成为我们科学研究的对象。•景观是审美的、是体验的、是科学的、是有含义的。关于景观:英文Landscape在中文中的解释南开大学示范精品课程课件《生态学基础》2019景观生态学4A.桂林山水景观B.美国亚利桑那洲大峡谷景观C.美国威斯康星大学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景观生态学5景观生态学6景观生态学7景观生态学8景观生态学9景观生态学10景观生态学111、景观的定义和特征•景观：是以类似方式重复出现的、相互作用的若干生态系统的聚合所组成的异质性土地地域。（1986，Forman&Godron)例：“秦岭”•Troll(德国1983)：景观是控制某一地区不同空间单元的自然与生物的关系。•Zonneveld（荷兰）：景观是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。•Vink（荷兰）：景观是连同其所有现象（地形、土壤、植被、人为影响）的陆地表面；是具有特有的地形、土壤、植被的陆地表面的一个区域；是相互有关的几片土地的天然配置。南开大学示范精品课程课件《生态学基础》2019景观生态学12将景观作为生态系统来讨论，它是一个有机的系统，是一个自然生态系统和人类生态系统相叠加的复合生态系统景观生态系统图6.1景观：自然与人工叠加的复合生态系统南开大学示范精品课程课件《生态学基础》2019景观生态学13♣生态学中，景观的定义分为狭义和广义两种。♣狭义景观：是指几十km2至几百km2范围内，由不同生态系统类型组成的异质性地理单元。而反映气候、地理、生物、经济、社会和文化综合特征的景观复合体称为区域。狭义景观和区域可统称为宏观景观。♣广义景观：则指出现在从微观到宏观不同尺度上的，具有异质性或缀块性的空间单元。狭义景观与广义景观南开大学示范精品课程课件《生态学基础》2019景观生态学14景观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，全球环境之下的中间尺度，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。景观的特征南开大学示范精品课程课件《生态学基础》2019景观生态学15景观生态学16景观生态学17景观生态学18景观生态学19景观生态学20景观生态学21景观生态学22景观生态学23•1939年德国著名生物地理学家C.Troll最早提出“景观生态学”（landscapeecology）的概念。•C.Troll将景观生态学定义为：研究某一地区不同空间单元的自然与生物关系的学科。•过去的生态学侧重研究“垂直关系”，即在一个相对一致均质性的空间内研究植物、动物、大气、水和土壤之间的关系；而景观生态学的特殊性在于它侧重研究“水平关系”，即空间单元之间的关系。（2）景观生态学南开大学示范精品课程课件《生态学基础》2019景观生态学24DiagramT.M.Burgess和D.M.Sharpe《人类主导的景观中的森林岛动态》美国生态学家R.Formanpatch-corridor-matrix)模式I.Zonneveld、Z..NavehC.Troll首次采用“景观生态学”198180年代初70年代1939年景观生态学的发展简史南开大学示范精品课程课件《生态学基础》2019景观生态学251939年•德国区域地理学家C.Troll于1939年首次采用了“景观生态学”一词（德文）。基于欧洲区域地理学和植被科学研究的传统，Troll将景观生态学定义为研究某一景观中生物群落与主要生物群落之间错综复杂的因果反馈关系的学科。为此，Troll特别强调景观生态学是将航空摄影测量学、地理学和植被生态学结合在一起的综合性研究。•与此同时，前苏联生态学家发展了生物地理群落学（bio-geocoenology），其内容与早期欧洲的景观生态学相似。南开大学示范精品课程课件《生态学基础》2019景观生态学261970年代•荷兰生态学家I.Zonneveld和以色列生态学家Z..Naveh自70年代以来发表了一系列文章和著作，将欧洲景观生态学的起源、背景、历史及其主要论点作了系统的总结和发展。在第一部较为有影响的景观生态学英文教科书中Naveh和D.Lieberman(1984)继承并进一步发展了欧洲景观生态学的概念，提出了“景观生态学是基于系统论、控制论和生态系统学之上的跨学科的生态地理科学，是整体人类生态系统科学的一个分支”。•欧洲景观生态学的一个重要特点是强调整体论（holism）和生物控制论（biocybemetics）观点，并以人类活动频繁的景观系统为主要研究对象。因此，景观生态学在欧洲一直与土地和景观的规划管理、保护和恢复密切相联系。南开大学示范精品课程课件《生态学基础》2019景观生态学271980年代•北美，景观生态学直到20世纪80年代初才开始逐渐兴起。美国生态学家R.Forman通过一系列文章介绍了欧洲景观生态学的一些概念，并强调景观生态学是不同于其他生态学科的、着重于研究较大尺度上不同生态系统的空间格局和相互关系的学科，提出了“缀块—廊道—基底”(patch-corridor-matrix)模式。•同时，T.M.Burgess和D.M.Sharpe（1981）合编的《人类主导的景观中的森林岛动态》（ForestIslandDynamicsinMan-DominatedLandscapes）一书，突出了岛屿生物地理学理论在研究景观镶嵌体中的作用，堪称为北美最早的景观生态学专著之一。南开大学示范精品课程课件《生态学基础》2019景观生态学2880年代后进入景观生态学研究热潮•1981年，在荷兰召开“第一届景观生态学大会”。•1982年，国际景观生态学协会成立（IALE）•1984年，Narch.Z和Lieberman（美国）出版《景观生态学的理论和应用》，第一本景观生态学专著。•1986年，Forman.R&Godron出版《景观生态学》教材，标志景观生态学发展进入了一个全新阶段。•1987年，国际性杂志《景观生态学》出版。南开大学示范精品课程课件《生态学基础》2019景观生态学29♣①景观结构：即景观组成单元的类型、多样性及其空间关系；♣②景观功能：即景观结构与生态学过程的相互作用或景观结构单元之间的相互作用；♣③景观动态：即指景观在结构和功能方面随时间推移发生的变化。景观生态学的研究内容南开大学示范精品课程课件《生态学基础》2019景观生态学30♣空间异质性或格局的形成和动态及其与生态学过程的相互作用♣格局—过程—尺度之间的相互作用♣景观的等级结果和功能特征以及尺度推绎问题♣人类活动与景观结构、功能的相互关系♣景观异质性（或多样性）的维持和管理景观生态学研究的重点南开大学示范精品课程课件《生态学基础》2019景观生态学31空间异质性景观结构景观动态景观功能岛屿生物地理学理论生物控制论观点景观生态学景观连接度生态过渡带理论渗透理论与阈限现象尺度等级理论格局与过程斑块－廊道－基底模式斑块动态理论图6.2景观结构、功能和动态的相互关系以及景观生态学中的基本概念和理论南开大学示范精品课程课件《生态学基础》2019景观生态学32景观生态学与其他生态学科的区别ö与其他生态学学科相比，景观生态学明确强调空间异质性、等级结构（hierarchicalstructure）和尺度（scale）在研究生态学格局和过程中的重要性。而人类活动对生态学系统的影响，也往往是在较大尺度上景观生态学研究的一个重要性方面。ö虽然其他生态学科的研究内容也可笼统地说成是相应的生态学组织单元的结构、功能和动态，但景观生态学尤其突出空间结构和生态过程在多个尺度上的相互作用（图6.3）。因此，无论是从时间和空间上，还是从组织水平上而言，景观生态学研究所涉及到的尺度都比其他学科更广。（2）景观生态学南开大学示范精品课程课件《生态学基础》2019景观生态学33图6.3景观生态学与其他生态学学科的关系以及一些突出特点（邬建国，2019）南开大学示范精品课程课件《生态学基础》2019景观生态学34①斑块－廊道－基底模式（patch－corridor－matrix）▲斑块：在景观的空间比例尺上所能见到的最小异质性单元，即一个具体的生态系统；▲廊道：指不同于两侧基底的狭长地带，可以看作是一个线状或带状斑块。连接度、结点及中断等是反映廊道结构特征的重要指标；▲基底：是景观中范围广阔、相对同质且连通性最强的背景地域，是一种重要的景观元素。它在很大程度上决定着景观的性质，对景观的动态起着主导作用。几个重要的概念南开大学示范精品课程课件《生态学基础》2019景观生态学35•②景观结构与格局•景观结构：是指景观的组分构成及其空间分布形式。•景观结构包括景观的空间特征（如景观元素的大小、形状及空间组合等）和非空间特征（如景观元素的类型、面积比率等）两部分内容。•景观格局：一般是指景观组分的空间分布和组合特征。（2）景观生态学南开大学示范精品课程课件《生态学基础》2019景观生态学36•③异质性（heterogeneity）•异质性是景观生态学的重要概念，指在一个景观区域中，景观元素类型、组合及属性在空间或时间上的变异程度，是景观区别于其他生命层次的最显著特征。•景观异质性包括时间异质性和空间异质性，更确切地说，是时空耦合异质性；空间异质性反映一定空间层次景观的多样性信息，而时间异质性则反映不同时间尺度景观空间异质性的差异。（2）景观生态学南开大学示范精品课程课件《生态学基础》2019景观生态学37•空间异质性是指生态过程和格局在空间分布上的不均匀性及其复杂性。•空间异质性一般可理解为空间斑块性和梯度的总和。•空间异质性表现对尺度的依懒性。图6.4空间异质性南开大学示范精品课程课件《生态学基础》2019景观生态学38不同尺度上的森林格局-中国森林分布南开大学示范精品课程课件《生态学基础》2019景观生态学39不同尺度上的森林格局-安徽森林分布南开大学示范精品课程课件《生态学基础》2019景观生态学40不同尺度上的森林格局-合肥市森林分布南开大学示范精品课程课件《生态学基础》2019景观生态学41•美国生态学家R.Forman和法国生态学家M.Godron（1986）认为，组成景观的结构单元不外有3种：缀块（patche）、廊道（corridor）和基底（matrix）。（1）缀块：又称斑块，泛指与周围环境在外貌或性质上不同，但又具有一定内部均质性的空间部分。这种所谓的内部均质性，是相对于其周围环境而言的。具体地讲，缀块包括植物群落、湖泊、草原、农田、居民区等。2景观要素南开大学示范精品课程课件《生态学基础》2019景观生态学42景观生态学43斑块的特点：A.可感知性•斑块的可感知性特征包括大小、形状、内容、持续时间以及结构和边界特征。B.等级性•斑块具有明显的时空等级性，大尺度上的斑块是小尺度的镶嵌体（mosaic）。（1）斑块南开大学示范精品课程课件《生态学基础》2019景观生态学44C.相对均质性•当研究大尺度现象时，往往把小尺度