景观生态学基本理论课件

第2章景观生态学基本理论

主要内容1生态学基础理论知识(补充)2景观生态学基本理论3景观生态学基本原理第一节生态学基础理论知识(补充)1种群的概念种群是一定空间中同种个体的集合，也就是说它是在一定空间内在特定时间段一起生活和繁衍的同种个体的总称种群是由同种个体组成的，它通过种内关系构成一个统一的整体第一节生态学基础理论知识(补充)2种群数量增长的基本模式

2.1无限环境中的增长:

生物种群在无限环境条件下，种群数量呈指数(几何级数)增长(J型增长)

2.2有限环境中的增长：生物种群在有限环境条件的限制，种间竟争加剧，生物出生率下降，死亡率上升，种群停止增长(S型增长)2.3自然种群在一个有限空间内，随着种群密度的上升，受资源和空间的限制，种内竟争加剧，影响种群的出生率和死亡率，从而降低种群的增长率，直至种群稳定第一节生态学基础理论知识(补充)3群落概念生物群落是指一定空间内全部动物、植物、微生物的同住结合，它们之间构成一定的相互关系第一节生态学基础理论知识(补充)4群落特征群落中的优势种群落中的物种多样性群落的种间关系群落的地带性群落的稳定性第一节生态学基础理论知识(补充)5生态系统的概念在任何规模的时空单位内，由全部生物和物理环境所组成的统一体

(生态系统是一定空间内生物和非生物成分通过物质的循环、能量的流动、信息的传递，而相互作用、相互依存所构成的一个生态学功能单元)生态系统=生物群落(系统中有生命的生物成分)+自然环境(系统中的非生物成分)池塘水生生态系统森林生态系统生物圈生态系统第一节生态学基础理论知识(补充)6生态系统的组成成分生态系统的组成：两大部分+四个基本成分两大部分：生物、非生物环境四个基本成分：生产者、消费者、还原者、非生物环境第一节生态学基础理论知识(补充)7生产者太阳能等能源+CO2+水+无机盐=>有机物的自养生物。如：绿色植物、光化细菌、化能细菌

第一节生态学基础理论知识(补充)8消费者是生物成分中以其它生物为食的异养生物。如：草食动物(初级消费者)、肉食动物(次级消费者)、杂食动物(杂食性消费者)第一节生态学基础理论知识(补充)9分解者把生态系统中动物、植物的尸体、残体和排泄物分解为简单的无机物归还到环境中，重新提供给生产者利用。分解者又称为还原者。如：细菌、真菌、放线菌、原生动物等第一节生态学基础理论知识(补充)10生态系统的结构生态系统中的生物，通过营养关系彼此联系，构成生态系统中的“食物链”和“食物网”第一节生态学基础理论知识(补充)11生态系统的三个基本功能11.1物质生产和循环物质生产生态系统中的绿色植物通过光合作用把简单无机物转化为复杂的有机物，并贮存在有机体中以供生态系统中各种生命活动的能量需要物质循环生态系统中生命活动所需的各种营养物质通过食物链各营养级的传递和转化第一节生态学基础理论知识(补充)11生态系统的三个基本功能11.2能量流动能量流动是指能量通过食物链和食物网在系统内的传递和耗散过程能量流动的十分之一定律第一节生态学基础理论知识(补充)11生态系统的三个基本功能11.3信息传递信息传递是指生态系统内各生命组分之间的信息交流交换生态系统内的信息传递是保证生物种群生存和繁衍的需要第一节生态学基础理论知识(补充)12生态系统演替生态系统演替是指一个群落被另一个群落(或者说一个生态系统被另一个生态系统)代替的过程生态系统演替的特征①演替是有序的，在特定时段内，它有规律地向一个方向发展，因而可以预见

②演替是由于物理环境因子改变的结果，但演替本身受群落控制

③演替以稳定的生态系统(顶极群落)为发展顶点，顶极群落是最称定(平衡)的生态系统

④顶极群落(生态系统)具有最大的生物量和生物间共生功能第一节生态学基础理论知识(补充)13生物多样性生物多样性指的是地球上生物圈中所有的生物，即动物、植物、微生物，以及它们所拥有的基因和生存环境生物多样性包括：遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性第二节景观生态学基本理论理论1—生态进化与生态演替理论

生态演替进化是景观生态学的一个主导性基础理论现代景观生态学的许多理论原则如景观可变性、景观稳定性与动态平衡性等，其基础思想都起源于生态演替进化理论

第二节景观生态学基本理论理论1—生态进化与生态演替理论

达尔文提出了生物进化论，主要强调生物进化海克尔提出生态学概念，强调生物与环境的相互关系，生物与环境协调进化克里门茨的生物群落与生态环境共同进化的生态演替进化论，突出了整体、综合、协调、稳定、保护的生态学观点特罗尔提出景观演替概念，他认为植被的演替，同时也是土壤、土壤水、土壤气候和小气候的演替，这就意味着各种地理因素之间相互作用的连续顺序

第二节景观生态学基本理论理论2—空间分异性与生物多样性理论1空间分异性：地理学通常把地理分异分为地带性、地区性、区域性、地方性、局部性、微域性等若干级别空间分异性是指生态学过程和格局在空间分布上的不均匀性和复杂性景观的空间异质性可提高景观对干扰的扩散阻力，缓解某些灾害性压力对景观稳定性的威胁，并通过景观系统中多样性的景观要素之间的复杂反馈调节关系，使系统结构和功能的波动幅度控制在系统可调节的范围之内第二节景观生态学基本理论理论2—空间分异性与生物多样性理论2生物多样性生物多样性是生物适应环境分异性的结果景观具有生物多样性效应，并由此派生出景观结构功能的相关性，能流、物流和物种流的多样性等

第二节景观生态学基本理论理论3—景观异质性与异质共生理论景观异质性的理论内涵：景观组分和要素，如基质、斑块、廊道、动物、植物、生物量、热能、水分、空气、矿质养分等，在景观中总是不均匀分布的。由于生物不断进化，物质和能量不断流动，干扰不断，因此景观永远也达不到同质性的要求异质共生理论的核心思想：在自然界生存最久的并不是最强壮的生物，而是最能与其他生物共生并能与环境协同进化的生物第二节景观生态学基本理论理论4—岛屿生物地理学理论理论内涵：当生境斑块看作是被其它非生境景观要素包围而成的孤立“岛屿”时，生境斑块内的物种多样性与斑块面积、隔离程度密切相关表达式：物种丰富度=f（生境多样性，干扰，斑块面积，演替阶段，本底特征，斑块隔离程度）第二节景观生态学基本理论理论5—景观边缘效应理论（生态交错带）概念：景观边缘效应指斑块边缘由于受两侧生态系统的共同影响和交互作用，表现出与斑块内部不同的生态学特征和功能的现象斑块内部的土壤、小气候（如光照、温度、湿度、网速等）、物种组成等，与斑块边缘有明显差异生态交错带（边际带）通常具有较高的生物多样性和初级生产力，物质循环和能量流动速率更快，生态过程更活跃。一些需要稳定而相对单一环境资源的物种，往往集中分布在斑块内部；而另一些需要多种环境资源条件或适应多变环境的物种，主要分布在边缘带，称为边缘物种第二节景观生态学基本理论理论5—景观边缘效应理论（生态交错带）在景观系统中，凡处于两种或两种以上的物质体系、能量体系、功能体系之间所形成的“界面”，以及围绕该界面向外延伸的“过渡带”的空间区域，称为“生态交错带”界面应视为相对均衡要素之间瓣“突发转换”或“异常空间邻接”生态交错带(ecotone)，又译作“生态环境脆弱带”或“生态环境过渡带”第二节景观生态学基本理论理论6—复合种群理论与源-汇模型1复合种群理论概念1：“由经常局部性绝灭，但又能重新定居而再生的种群所组成的种群”称之为复合种群概念2：复合种群是由空间上相互隔离，但又有功能联系（繁殖体或生物个体的交流）的2个或2个以上的亚种群组成的种群系统概念理解要点：亚种群频繁地从生境斑块中消失（斑块水平的局部性绝灭）亚种群之间有繁殖体或个体的交流，从而使复合种群在景观水平上表现出复合稳定性斑块尺度：生物个体通过日常采食和繁殖活动，发生非常频繁的相互作用，从而形成局部范围的亚种群单元景观尺度：不同亚种群之间通过植物种子和其它繁殖体传播，或通过动物运动交换。依靠外来繁殖体或个体维持生存的亚种群所在的斑块称为“汇斑块”；为汇斑块提供生物繁殖体或个体的斑块称之为“源斑块”第二节景观生态学基本理论理论6—复合种群理论与源-汇模型2源-汇模型源种群：出生率高于死亡率，迁入率高于迁出率的种群称之为源种群汇群群：出生率低于死亡率，迁入率低于迁出率的种群称之为汇种群源斑块：含源种群的生境，为汇斑块提供生物繁殖体或个体的斑块汇斑块：汇种群占据的生境，依靠外来繁殖体或个体维持生存的斑块概念理解要点：源-汇模型描述破碎化景观汇种群如果没有足够的繁殖体或个体迁入，则面临灭绝第二节景观生态学基本理论理论7—等级系统理论1概念和内涵：自然界是一个具有多水平分层等级结构的有序整体，在这个有序整体中，每一个层次或水平上的系统都是由低一级层次或水平的系统组成，并产生新的整体属性等级系统中的任何一个子系统，都有自己的上一级归属关系，它既是上一级系统的组成部分，又是若干个下一级系统的系统整体等级系统中的每一层次系统，都有其整体结构和行为特征，并具有自我调节和控制机制一定层次上系统的整体属性取决于各子系统的组成和结构，也取决于同一层次上各相关系统之间的相互影响，并受控于上一级系统的整体特征，并很难与更低级层次或更高级层次上的系统的属性或行为建立直接联系等级系统结构，呈树状分枝结构第二节景观生态学基本理论理论7—等级系统理论2等级系统理论的意义：在等级系统中，不同等级层次上的系统，都具有相应的结构、功能、过程，需要研究解决的问题也不同。特定问题既需要在一定的时间和空间尺度上解决景观是复杂的等级组织结构系统，选择最佳时空尺度，才能认识和把握复杂系统的整体属性和过程特征第二节景观生态学基本理论理论8—耗散结构与自组织理论耗散（耗散原文字意为消散）结构理论：耗散结构理论是研究远离平衡态的开放系统从无序到有序的演化规律的一种理论耗散结构：耗散结构是指处在远离平衡态的复杂系统在外界能量流或物质流的维持下，通过自组织形成的一种新的有序结构。“耗散”在这里强调与外界有能量和物质交流这一特性

自组织：在非线性相互作用的条件下，系统从无序进入有序的过程称之为自组织它是系统与外部环境相互作用达到某一临界值时出现的有序结构，它是形成是一个由量变到质变，由无序到有序的过程，所以，被看作为一个自组织过程自组织具有自创生,自生长,自进化,自复制等特征第二节景观生态学基本理论理论8—耗散结构与自组织理论“熵”（熵原文字意是转变）：熵表示任何一种能量在空间中分布的均匀程度熵表达式ds=dsi+dse其中:ds系统总熵;dsi系统内部熵;dse系统与外界环境物质、能量交换而产生的熵熵随时间而增大。能量差总是倾向于消除的。系统中能量完全均匀地分布，则系统的熵值最大在生态系统中，接近热力学平衡态，意味着生命活动的终止，Dsi总是≧0当：dse＞0时，系统总熵增加，系统加速达到热力学平衡态，系统的初始结构破坏，有序性下降，系统丧失原有功能当：dse=0时，系统总熵增加，或保持不变，但不可能减少。系统保持热力学平衡态当：dse＜0时，系统负熵增加，总熵减小。系统加速从外部环境中吸收负熵，系统远离热力学平衡态第二节景观生态学基本理论理论8—耗散结构与自组织理论的意义耗散结构的研究揭示了一种重要的自然现象，并对复杂系统的研究提出了新的方向自组织理论很好地说明生命体及地球等自然物体，是如何保持有序（活的生物体是一个开放系统,通过与外界不停地交换物质和能量,从外界汲取取负熵,保持着它自组织的有序,保持着它旺盛的生命活力）第三节景观生态学基本原理基本原理1—景观的系统整体性原理概念：一个健康的景观具有结构的完整性，功能的整体性，空间的连续性，动态变化的相对稳定性概念理解要点：整体性（整体、稳定、可识别）：景观具有明确边界，在地理空间上具有整体性，并且可辨识系统性（结构、功能、价值、稳定）：景观是由景观要素有机联系组成的复杂系统，具有独立完整的结构，相应的生态学、经济学、社会学功能，具有明显的视觉特征和美学价值第三节景观生态学基本原理基本原理2—尺度原理特定的问题，对应着特定的时间和空间尺度。在一定时间和空间尺度上得出的结果，不能简单地推广到其他尺度在更小尺度上，揭示成因机制；在更大的尺度综合变化，并确定控制途径第三节景观生态学基本原理基本原理3—景观生态流在景观空间内各组分之间物质、能量、物种、信息流动的现象，称之为景观生态流景观生态流是景观生态过程的外在表现形式景观格局的变化，必然伴随着物种、养分、能量、信息的流动和空间再分配，亦景观再生产过程第三节景观生态学基本原理基本原理4—景观的文化性原理概念：景观（人类文明景观、文化景观）带有明显不同的文化色彩概念理解要点：一方水土养一方人：人们的生活方式、土地利用方式、宗教、自然观、生态