第六章景观生态学理论与人类对生态系统的利用环境生态学盛连喜详解

第六章景观生态学理论与人类对生态系统的利用环境生态学盛连喜详解演示文稿本文档共42页；当前第1页；编辑于星期六\12点7分优选第六章景观生态学理论与人类对生态系统的利用环境生态学盛连喜本文档共42页；当前第2页；编辑于星期六\12点7分第一节

景观生态学中的基本概念本文档共42页；当前第3页；编辑于星期六\12点7分一、景观及景观生态学美国著名景观生态学家Forman和Godron(1986)将景观定义为：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。肖笃宁（1997）将景观概念表述为：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、生态和美学价值。景观本文档共42页；当前第4页；编辑于星期六\12点7分傅伯杰等（2001）在综合国内外有关景观的概念的基础上，总结了对景观的五个方面的理解：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.一、景观及景观生态学本文档共42页；当前第5页；编辑于星期六\12点7分一、景观及景观生态学景观生态学景观生态学”（LandscapeEcology)一词由德国区域地理学家Troll于1939年首次提出，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科学。Forman(1983)指出，景观生态学集中于以下三方面的研究：①景观单元或生态系统间空间关系的研究。②景观单元间的能量流、物质流和物种流。③景观镶嵌体随时间而变化的生态动态（Turner,etal2001）。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（邬建国，2000）本文档共42页；当前第6页；编辑于星期六\12点7分二、景观生态学研究的对象和内容景观生态学主要是研究景观的结构、功能和动态变化以及景观的规划与管理.景观生态学研究的主要对象、内容及一些基本概念和理论（邬建国，2000）本文档共42页；当前第7页；编辑于星期六\12点7分三、景观生态学中常用基本术语及定义结构（configuration）：即指空间单元的特殊配置，通常与空间结构或斑块结构同义。连接度（connectivity)：一个景观内一种生境或覆盖类型的空间连续性。该术语强调景观中各要素在功能上和生态过程上的联系（傅伯杰，等，2001）。廊道（corridor）：指与其两侧相邻区域有差异的相对呈狭长形的一种特殊景观类型。覆盖类型（covertype）：在一个景观中，根据不同的分类标准划分出的某些生境、生态系统或植被类型中的一类。边缘（edge）：一般指一个生态系统或覆盖类型的周边部分，其内部的环境条件可能与该生态系统的内部区域有一定差异；有时也用于表示在一个景观中不同覆盖类型间邻接宽度的计量。本文档共42页；当前第8页；编辑于星期六\12点7分破碎化（fragmentation）：一个生境或覆盖类型破碎为更小的，不相连的小块。异质性（heterogeneity）：包含不同景观要素的性质或状态，如一个景观中包含的各种生境类型或覆盖类型，与同质性相对，同质性是指一个景观内的要素是相同的。基质（matrix）：在景观中的本底覆盖类型，通常具有高覆盖率和高连接度；并不是所有的景观中都可以划分出确定的基质。斑块（patch）：在性质或外貌上不同于周围单元的块状区域。尺度（scale）：对象或过程的时空维度，具有粒度（分辨率）和幅度（范围）的特征。

三、景观生态学中常用基本术语及定义本文档共42页；当前第9页；编辑于星期六\12点7分四、斑块（一）斑块的起源按照起源，可将斑块分为四类：环境资源斑块、干扰斑块、残余斑块和引入斑块。环境资源斑块环境异质性导致环境资源斑块产生。干扰斑块基质内的各种局部干扰都可形成干扰斑块。残余斑块残余斑块的成因与干扰斑块刚好相反，它是动物群落在受干扰基质内的残留部分。引进斑块当人们把生物引进某一地区时，就随之产生了引进斑块。本文档共42页；当前第10页；编辑于星期六\12点7分（二）斑块大小和形状的生态学意义斑块大小的生态学意义物种丰富度（或种数）＝f（生境多样性，干扰，斑块面积，演替阶段，基质特征，斑块隔离程度）物种多样性与景观斑块的大小密切相关。在进行自然保护区设计时应考虑如何保持：①较高的当地物种多样性。②稀有种和濒危种。③稳定的生态系统。本文档共42页；当前第11页；编辑于星期六\12点7分斑块形状的生态学意义一般来讲，自然过程造成的斑块（如自然生态系统）常表现出不规则的复杂形状，而人为斑块（如农田、居民区、城市等）往往表现出较规则的几何形状。斑块的形状对于生物的散布和觅食具有重要作用。（二）斑块大小和形状的生态学意义本文档共42页；当前第12页；编辑于星期六\12点7分斑块的边缘效应边缘效应是指斑块边缘部分由于受外围影响而表现出与斑块中心部分不同的生态学特征的现象。斑块中心部分在气象条件（如光、温度、湿度、风速），物种组成以及生物地球化学循环方面，都可能与其边缘部分不同。（二）斑块大小和形状的生态学意义本文档共42页；当前第13页；编辑于星期六\12点7分五、廊道（一）廊道结构特征廊道最重要的特征之一是它的弯曲度或通直度，其生态意义与生物沿廊道的移动有关。一般说来，廊道愈直，距离愈短，生物在景观中两点间的移动速度就越快，反之，则需要较长时间。廊道的另一个重要特征是其连通性。景观中的廊道是指与其两侧相邻区域有差异的相对呈狭长形的一种特殊景观类型。本文档共42页；当前第14页；编辑于星期六\12点7分（二）廊道的功能

廊道的主要功能，可以归纳为下列四类：①生境（如河边生态系统、植被条带）。②传输通道（如植物传播体、动物以及其他物质随植被或河流廊道在景观中运动）。③过滤和阻抑作用（如道路、防风林道及其他植物廊道对能量、物质和生物（个体）流在穿越时的阻截作用）。④作为能量、物质和生物的源或汇（如农田中的森林廊道，一方面具有较高的生物量和若干野生动植物种群，为景观中其他组分起到源的作用，而另一方面也可阻截和吸收来自周围农田水土流失的养分与其他物质，从而起到汇的作用）。本文档共42页；当前第15页；编辑于星期六\12点7分（三）廊道的分类

廊道有三种基本类型：线状廊道、带状（窄带）廊道和河流（宽带）廊道。线状廊道带状廊道河流廊道本文档共42页；当前第16页；编辑于星期六\12点7分六、基质（一）基质的判定相对面积连通性控制程度相对面积的大小、连通性和对景观动态的控制作用是判定基质的三个基本标准。基质是面积最大、连通性最好的景观要素类型本文档共42页；当前第17页；编辑于星期六\12点7分（二）基质的孔隙度

孔隙度这个指标的生态意义在于：①它在一定程度上表明本底中不同斑块的隔离程度，而隔离程度影响动物、植物种的基因交换，并进一步影响它们的遗传分化。②它还可说明边缘效应，而边缘多少与动物、植物的分布和生存有一定关系。本文档共42页；当前第18页；编辑于星期六\12点7分第二节本文档共42页；当前第19页；编辑于星期六\12点7分一、岛屿生物地理学理论岛屿生物地理学理论主要阐述岛屿的面积与物种丰富度的关系，并从物种的迁入和灭绝两个方面来解释其机制。岛屿生物地理学理论的正确性，要遵从以下条件：①在一个物种集合中，凡“相对丰度”呈对数正态分布时，即“分布相符参数（物种分布函数与对数正态分布函数一致）”γ＝１时，物种数目n与个体总数N呈规律关系，这对于岛屿生物地理规律的表达有利。②物种个体总数N与“隔离区”（岛屿区）的面积A，有一个相对近似的线性关系。符合此条件时，对岛屿生物地理学理论表达有利。③物种的动态迁移方式，在自然界是很不相同的。当迁移方式与传布距离同“岛屿”空间分布格局具有某种可比关系时，对岛屿生物地理学理论表达有利。④在目标区“汇区”的物种动态演化，是该物种“迁入－保持－迁出（或消失）”关系的平衡结果。本文档共42页；当前第20页；编辑于星期六\12点7分二、复合种群理论复合种群可分为经典型、大陆－岛屿型、斑块型、非平衡态型与混合型五类。岛屿生物地理学理论和复合种群理论既有联系又有区别。其共同的基本过程是生物个体迁入并建立新的局部种群，以及局部种群的灭绝过程，但岛屿生物地理学更注重格局研究，它是从群落水平上研究物种的变化规律，对物种多样性的保护更有意义。而复合种群理论强调过程研究，是从种群水平上研究物种的消亡规律，侧重遗传多样性，因而对濒危物种的保护更有意义。本文档共42页；当前第21页；编辑于星期六\12点7分三、渗透理论渗透理论在景观生态学中主要被用以研究景观格局对景观过程影响的临界阈值问题。渗透理论的基本概念（Green,1994）Ａ表示一个10×10的随机栅格景观，其中灰色栅格代表生境，白色栅格代表非生境；Ｂ和Ｃ畅分别表示连接斑块的平均面积及标准差随生境面积增加的变化趋势。本文档共42页；当前第22页；编辑于星期六\12点7分四、等级理论等级理论的主要概念（邬建国，１９９９）本文档共42页；当前第23页；编辑于星期六\12点7分第三节本文档共42页；当前第24页；编辑于星期六\12点7分一、景观异质性与稳定性（一）景观异质性和景观破碎化景观异质性Risser等（1984）认为，景观生态学的具体研究内容包括：①景观空间异质性的发展和动态。②异质性景观的相互作用和变化。③空间异质性对生物和非生物过程的影响。④空间异质性的管理。景观异质性的研究，侧重于空间异质性、时间异质性和功能异质性（研究景观结构的功能指标，如物质、能量和物种流等空间分布的差异性）三个方面。本文档共42页；当前第25页；编辑于星期六\12点7分（一）景观异质性和景观破碎化

景观破碎化景观破碎化主要表现为斑块数量增加而面积减少，斑块的形状趋于不规则，景观内部生境面积缩小，作为物质、能量和物种交流的廊道被切断，景观斑块彼此被隔离，形成岛屿状。本文档共42页；当前第26页；编辑于星期六\12点7分（二）景观稳定性

景观稳定性可以从两个方面来理解，一是依据景观变化的趋势来分析和判定其稳定性，二是从景观对干扰的反应来认识其稳定性。Forman和Godron(1986)按照下述三个参数来研究景观变化曲线的特点：①曲线总趋势：分为水平趋势、上升趋势和下降趋势三种类型。②围绕总趋势的相对波动大小，分为波动较小和波动较大两类。③波动的节律：分规则和不规则两类。景观稳定性还可以从景观对干扰的不同反应来描述。本文档共42页；当前第27页；编辑于星期六\12点7分二、人类对生态系统的利用及影响农业革命对环境的利用和影响古代狩猎采集社会人类对环境的利用和影响工业革命对环境的影响本文档共42页；当前第28页；编辑于星期六\12点7分 三、景观变化的驱动因子（一）自然驱动因子景观变化的自然驱动因子包括地貌因子、气候因子、生命的定居、土壤因素以及自然干扰等。本文档共42页；当前第29页；编辑于星期六\12点7分（二）人为驱动因子

景观变化的人为驱动因子包括人口因素、技术因素、政经体制及政策因素、文化因素等。本文档共42页；当前第30页；编辑于星期六\12点7分（三）景观变化对生态和环境影响

对区域气候的影响景观变化对区域气候的影响，主要是由于地表土地利用／土地覆被改变后引起了太阳辐射能在地表分配的变化。对土壤的影响景观变化对土壤的影响，主要体现在土壤侵蚀和土壤养分流动方面。对水环境的影响景观变化对水环境的影响，主要体现在对区域水文过程和水循环的影响上，由于城市聚居区的扩大及农业生产的需要等增加的大量用水，另外还包括对水质的影响。本文档共42页；当前第31页；编辑于星期六\12点7分第四节本文档共42页；当前第32页；编辑于星期六\12点7分一、干扰及其特征（一）干扰的定义（1）“显著地改变系统正常格局的事件”Forman和Godron（1986）（2）“一个对个体或个体群产生的不连续的、间断的斩杀、位移或损害”Sousa(1984)（3）“景观基本表现单元的突然变化，并通过种群反映的明显改变而表述出来”。Bazzaz（4）“相对来说非连续的事件，它破坏生态系统、群落或种群的结构，改变资源、养分的有效性或者改变物理环境。”

Pickett和White（1985）本文档共42页；当前第33页；编辑于星期六\12点7分从生态因子角度考虑，干扰的定义是：群落外部不连续存在、间断发生的因子的突然作用或连续存在因子超“正常”范围的波动，这种作用或波动能引起有机体、种群或群落发生全部或部分明显变化，使其结构和功能受到损害或发生改变。干扰的定义本文档共42页；当前第34页；编辑于星期六\12点7分(二)干扰的特性

干扰体干扰的强度、作用频率、范围等特性在某一时间过程的总和被称为干扰体。(1)干扰范围指干扰体作用的空间范围的分布特点，它常与地理、地形和环境梯度有关系。(2)频率和周期指同一空间范围或同一组织水平内，单位时间某一干扰发生的次数。其倒数称为干扰周期，即某一干扰两次发生的时间间隔。本文档共42页；当前第35页；编辑于星期六\12点7分(3)干扰强度干扰发生时，干扰因素所表达出的能力值。由于干扰因素的差异，这一特性的定量分析要视具体干扰类型来确定强度衡量的具体单位。(4)时间尺度指干扰发生的具体时刻及其时间跨度，不同时间的干扰作用，会产生不同的干扰效果。(二)干扰的特性

本文档共42页；当前第36页；编辑于星期六\12点7分不可抗拒的自然力的干扰作用，包括大气干扰、地质干扰和生物干扰等。区别于自然干扰的另一种主要干扰方式，是由于人类生产、生活和其他社会活动形成的