第1章-景观生态学的一般概念

景观生态学1教材与参考书目教材：景观生态学.肖笃宁等编著.科学出版社，2010参考书目：景观生态学原理及应用.傅伯杰等.科学出版社景观生态学—格局.过程.尺度与等级.邬建国等.高教出版社景观生态学.徐化成.中国林业出版社景观生态学理论、方法及应用.肖笃宁.中国林业出版社课程性质：专业必修课考核方式：笔试成绩计算：平时成绩×30%＋考试成绩×70%2景观生态学是地理学、生态学以及系统论、控制论等多学科交叉、渗透而形成的一门新的综合学科。主要研究空间格局和生态过程的相互作用。作为一门学科，景观生态学20世纪60年代在欧洲形成，土地利用规划和评价一直是其主要的研究内容。直到20世纪80年代初，景观生态学在北美才受到重视，迅速发展成为一门很有朝气的学科，引起了越来越多的学者的重视与参与。景观生态学给生态学和地理学带来了新的思想和新的方法，已成为生态学和地理学和前沿学科之一。3授课内容第一章景观生态学的一般概念第二章景观生态学的理论框架第三章景观空间结构与景观异质性第四章反映景观功能的生态流第五章景观变化第六章景观生态分类与评价第七章景观数量化研究方法与手段第八章景观生态规划第九章景观生态学应用第十章景观与文化4第一章景观生态学的一般概念第一节景观生态学的源流发展与学科特色第二节景观生态学的主要概念5一、景观在19世纪中期由Haeckel提出生态学一词，随着时间的推移，生态学已成为一个既古老而又现代的学科，它研究的主要内容就是生物或生物群体与其环境的关系，通常又将它分为几个层次：个体、种群、群落和生态系统，而景观是比生态系统更高一层次的生物层次。6“景观”的三种理解：视觉美学：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。与“风景”同意。例“黄山”、“泰山”、“苏州园林”。地理学：景观作为地球表面气候、土壤、地貌、生物各种成分的综合体，类似于生物群落。景观生态学：空间上相邻、功能上相关、发生上有一定特点的生态系统的聚合。7A.桂林山水景观B.美国亚利桑那州大峡谷景观C.美国威斯康星大学草地景观D.内蒙古草原景观E.北美的荒漠景观F.亚洲温带荒漠景观一角8人类与自然共同作用影响下的不同景观910不同学者理解1、Troll(1983)德国景观是控制某一地区不同空间单元的自然与生物的关系。2、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。3、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。111、广义定义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。强调异质性，景观的绝对尺度随研究对象（具体物种和生态学对象）、方法、目的的变化而变化，不同物种（老鹰、蝴蝶）对空间异质性的感官尺度不同，研究蝴蝶的景观异质性尺度比老鹰小得多，可以体现生态系统中尺度和等级结构特征。2、狭义定义：在几千米到几百千米范围内，由不同类型生态系统所组成的具有重要性格局的异质性地理单元，是自然与人文的综合体。12景观最新定义（肖笃宁）：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。综合起来，对景观可以作如下理解：①景观由不同空间单元镶嵌组成，具有异质性；②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；③景观既是生物的栖息地，更是人类的生存环境；④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；⑤景观具有经济、生态和文化的多重价值，表现为综合性。133、景观的特征①生态系统的聚合：景观是由若干生态系统组成的镶嵌体。②各生态系统间的物质能量流动和相互影响；组成景观的各种生态系统相互作用（如村庄、道路、河流、农田、果园、森林）。表现在两方面：一是由许多环境因子如热、风、声、水以及矿物营养在相邻的生态系统间流动；另一是动物和植物的种子、孢子、花粉等也会在生态系统间流动。③具有一定气候和地貌特征；景观的形成受两方面的影响：一是地貌的气候条件，地貌的气候条件会对一个地区的自然条件的综合起作决定性的作用，所以一定的景观必须具有一定的气候地貌特征；二是干扰因素。（自然干扰或者人为的干扰）干扰是引起景观或生态系统的结构、基质发生重大变化的离散性事件。④与一定的干扰状况的聚合相对应。1415161718194、景观要素景观是一个由不同生态系统组成的镶嵌体，组成单元（各生态系统或亚系统）为景观要素。也可从两个侧面来分析和认识景观结构的组成单元：按自然环境或立地条件划分的单元称为景观成分；按人类活动的影响（如土地利用方式）划分的单元称为景观要素。按照各种景观要素在景观中的地位和形状，景观要素可以分为三类：斑块（嵌块体）、廊道、基质。20景观要素是景观中相对均质的空间单元，单元内部存在相对一致性，这种相对一致性不仅指外貌特征，也包括其内部的主要生态过程，如对物质能量流动、物种的影响。当所研究的目的发生变化时，研究者所关注的生态过程可能不同，而所关注生态过程的生态异质性的发生水平，往往成为决定景观要素尺度的重要依据。景观和景观要素是相对的（城市景观中居住小区为要素，但居住小区在小尺度上也为景观），景观强调异质，景观要素强调均质。景观现象具有尺度效应。21二、景观生态学1939年由特罗尔提出，发展十分迅速，已成为生态学一重要分支，且已形成较完整理论，为生态学的发展提供了一个全新的空间。景观生态学是地理学、生态学以及系统论、控制论等多学科交叉、渗透而形成的一门综合学科。主要来源于地理学上的景观和生物学中的生态，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。以景观为对象，通过物质流、能量流、信息流和物种流在地球表层的迁移与交换，研究景观的空间结构、功能及各部分之间的相互关系，研究景观的动态变化及景观优化利用和保护的原理与途径。22景观生态学是研究景观单元的类型组成、空间配置及其与生态学过程相互作用的综合性学科。简单表述为：研究景观的结构、功能和变化的学科。核心主题包括：景观空间格局（从自然到城市），景观格局与生态关系，人类活动对格局、过程与变化的影响，尺度和干扰对景观的作用。23物种流：动植物在景观要素或景观间的流动。流动可改变生物栖息空间、取食或获取营养的空间，逃避危险或逆境，促使生命延续，也改变景观结构。能量流：即生态系统中的能量流动，景观中的能量流包含在物质流中完成。能量流动始于绿色植物的光合作用和绿色植物对太阳能的固定，并通过一系列取食和被取食的关系在生态系统中传递。信息流：信息传递，某一个体发送信号，另一个体接受信号，并引起后者反应的过程。信息流动是景观中的一种生态过程，包括自然信息和人工信息。突发信息的流动往往标志着景观中巨大变化的到来。例如：国家决策、市场信息等往往会影响到景观内种植斑块的变化。24三、景观生态学发展历史1、国外（起源于中欧、东欧）①萌芽（19世纪初-20世纪30年代）首先生态学的出现，19世纪中期Haeckel，把研究生物和环境关系的科学称之为生态学。其后，从个体生态学发展到群落生态学。1935年，英国生态学家坦斯利提出了生态系统的术语。25②巩固（20世纪30年代后期-60年代中期）1939年，德国植物学家特罗尔，利用航片研究东非土地利用问题，提出了景观生态学一词。他将景观生态学定义为研究某一景观中生物群落之间错综复杂的因果反馈关系的学科，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学科。之后一些科学家将景观生态学作为生态学一分支进行研究。二战中，景观生态学几处于停滞状态。二战后，人口、粮食、环境问题，使景观生态学飞速发展，中欧是景观生态学研究的主要地区。美国70年代开始景观生态学研究，发展很快。26③发展(20世纪60年代后期—80年代初，初步发展；20世纪80年代，全面发展)80年代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。27④提高(20世纪90年代，学科的全面提高时期)90年代，景观生态学全球化普遍提高，技术、手段更为先进。（GIS、遥感等）282、国内80年代：起步阶段，侧重于国外文献的介绍80年代初期，黄锡畴、林超在国内介绍景观生态学的文献。发表国内景观生态学的第一篇研究报告。对景观生态学理论问题的探讨。景观生态规划与设计文献。1989年，北大城市与环境系设立景观生态研究室。90年代迅速发展，大量论文书籍出现。肖笃宁、景贵和、伍业钢、李哈滨、傅伯杰等多有论文及论著。29四、景观生态学研究的对象和内容1、景观结构：即景观组成单元的类型、多样性及其空间关系。景观中不同生态系统（或土地利用类型）的面积、形状和丰富度，它们的空间格局及能量、物质和生物体的空间分布等，均属于景观结构类型。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。这些作用主要体现在能量、物质和生物有机体在景观镶嵌体中的运动过程。3、景观动态：即景观在结构和功能方面随时间的变化。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、物质和生物在分布与运动方面的差异。30关系：景观的结构、功能和动态时相互依赖、相互作用。任何生态学组织层次上（种群、群落、生态系统和景观），结构和功能都是相辅相成的。结构在一定程度上决定功能，而结构的形成和发展又受到功能的影响。一个由不同森林生态系统和湿地系统所组成的景观，在物种组成、生产力以及物质循环诸方面都会显著不同于另一个以草原群落和农田为主体的景观。即使是组成景观的生态系统类型相同，数量也相当，在空间上的差别也会对能量流动、养分循环、种群动态等景观功能产生明显的影响。31景观结构和功能随时间发生变化，景观动态反映了多种自然和人为的、生物的和非生物的因素及其作用的综合影响。同时景观功能的改变可导致其结构的变化（优势植物种群绝灭对生境结构会造成影响，养分循环过程受干扰后会导致生态系统结构方面的改变）。最引人注目的景观动态，往往是像森林砍伐、农田开垦、过度放牧、城市扩展等，以及由此造成的生物多样性减少、植被破坏、水土流失、土地沙化和其他生态景观功能方面的破坏。32景观生态学研究的主要对象、内容及基本理论33景观生态学斑块-廊道-基底模式岛屿生物地理学理论景观结构景观连接度空间异质性和斑块性临界阈理论和渗透理论复合种群理论地域分异理论景观功能景观动态等级理论斑块动态人类活动和影响格局-过程-尺度五、景观生态学研究重点1、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；2、格局—过程—尺度之间的相互关系；3、景观的等级结构和功能特征以及尺度推绎问题；4、人类活动与景观结构、功能的相互关系；5、景观异质性（或多样性）的维持和管理。34六、景观生态学的学科性质景观生态学是生态学中的一个分支学科。欧洲：地理学自然地理学人文地理学景观生态学北美洲：生物学生态学景观生态学35生态学是研究生物与环境关系的生物学分支学科。生态学是二十世纪初形成的年轻的、迅速发展的、体系庞大的学科，其研究尺度从分子水平到全球水平。与其他生态学科相比，景观生态学明显强调空间异质性、等级结构和尺度在研究生态学格局和过程中的重要性。无论是从时间和空间上，还是从组织水平上看，景观生态学研究所跨越的尺度较其他学科更广。36七、景观生态学重要学派1、美国的景观格局与景观功能研究(Forman,Risser,Turner)2、荷兰和德国的土地生态设计(Zorr