景观生态学-景观生态过程-课件

景观生态过程景观生态过程1第一节：景观过程动力及运行机制第二节：景观生态流第一节：景观过程动力及运行机制2景观生态过程概述景观生态过程的本质：是景观流的发生发展及相关影响因素的作用。景观过程的复杂性体现：不仅表现为景观流的载体和动力的不同，而且其源汇关系和运动方式既受景观要素特性的影响，又与景观要素之间的空间关系密切相关。与景观格局有关的景观过程：景观破碎化过程、连通过程、地球化学过程、迁移过程、土地废弃过程、景观人文干扰过程等等景观生态过程概述景观生态过程的本质：是景观流的发生发展及相关3景观生态过程的概念对景观生态过程的认识目前尚未统一：有人把干扰作为景观生态过程（Farina,1998)；有人把景观格局的变化当作生态过程（赵，2001）多数学者认为景观生态过程与景观功能有着密切关系（傅伯杰，2001）

本书作者认为：物质和能量在景观要素内部及其之间的流动称为景观生态过程。景观生态过程的概念对景观生态过程的认识目前尚未统一：4第一节景观过程的动力与运动机制一、景观过程的基本动力景观水平上推动景观生态流的基本动力是扩散、质量流（重力）和运动。

1、扩散（diffusion

）扩散是溶解物质或悬浮物质由高浓度区向低浓度区的移动，通过无规则的布朗运动完成。扩散是与空间异质性相联系的具有普遍性的作用力，是一种低能耗过程。基本动力之一。第一节景观过程的动力与运动机制一、景观过程的基本动力5景观生态学——景观生态过程-课件6景观生态学——景观生态过程-课件7

2、质量流(重力)

质量流：物质沿能量梯度的移动过程。

重力：是物质沿重力梯度移动的基本作用力。

陆地水流就是重力作用下水由高处向低处的运动过程；滑坡、山崩、塌岸、融冻土溜和土层蠕动等都是岩屑或块体在重力作用下的移动。2、质量流(重力)8

3、运动

运动是飞行动物、地面动物和人(包括车辆)等物体通过消耗自身能量从一处向另一处的移动。

不同的景观过程动力与物体的分布格局有关，运动易形成聚集格局景观，质量流次之，扩散很难形成这种格局。3、运动9

扩散：使物体在景观中的随机运动。

驱动力下,生态流的流动表现出三种最基本的形式：

扩散、物质流、运动。

扩散：使物体在景观中的随机运动。

驱动力下,生态流的流动10物质流：是物质在重力和扩散力作用影响下沿能量梯度的运动物质流：是物质在重力和扩散力作用影响下沿能量梯度的运动11景观生态学——景观生态过程-课件12

运动：是物体消耗本身能量从一个地方移动到另一个地方。

运动：是物体消耗本身能量从一个地方移动到另一个地方。

13扩散：最少的聚集格局；

物质流：居中；

运动：最明显的聚集格局扩散：最少的聚集格局；

物质流：居中；

运动：最明显的聚14二、媒介物(vector)

景观生态流在景观中的流动，主要依靠风、水、地面动物、飞翔动物和人等5种媒介物。

风可以携带热能、水分、尘埃、烟、污染物、雪、种子、孢子和很多小昆虫。植物种子传播的主要途径。

水可以运输矿质养分、种子、昆虫、污泥、肥料和有毒物质。飞翔动物通过体表和体内远距离携带种子、孢子、昆虫等；

地面动物也可通过体表和内脏传播种子。

人对物质、能量和物种在景观中的传播作用更强，常有意识地造成景观过程的改变。二、媒介物(vector)15景观生态学——景观生态过程-课件16红翅槭红翅槭17三、运动格局与空间扩散

动植物的运动是生命现象，水流和空气流是物理现象，运动格局更多的是指动、植物的运动。

1、连续运动和间歇运动物质和能量在景观中的流动可概括为：连续运动和间歇运动两种运动格局。

连续运动是指某一客体在两点之间运动时，尽管运动速度有时快有时慢，但速度不降到零。

间歇运动是指客体在两点之间运动时，要出现一次或几次的停顿。三、运动格局与空间扩散18连续运动

流的主体在从源到汇移动的过程中，不存在运动速度为0的状况，既为连续运动。连续运动19

间歇运动

流的主体从源到汇移动的过程中，其间出现过运动速度为0的状况，即流的主体在某地出现过停歇，既为间歇运动。

间歇运动又可以分为两种：①休息站式：即该物种在某地做短暂停留后再继续运动；②暂住站式：指该物种不仅在某地停留休息，而且在该地成功地生长和繁殖，从而为物种的进一步扩散提供了新的种源。

间歇运动流的主体从源到汇移动的过程中，其间出现过运动速20综合运动流的主体在移动过程中，可以是连续的，也可以是间歇的。出现连续运动和间歇运动的原因：景观结构的异质性。景观结构的异质性作用：生态流运动由连续运动变为跳跃运动；运动中的停顿点增强，流的物质与流程环境间的关系越密切；流的速度降低。综合运动流的主体在移动过程中，可以是连续的，也可以是间歇的。212、两种运动对景观的影响连续运动的动物对景观影响较小，间歇运动的动物在其停留点与该点环境发生显著的相互作用。3、休息点与长歇点为间歇运动的两种停留点，休息点为短暂停留后还将继续前进，而长歇点为长期停留，并成长和繁殖后代。

长歇点的意义：长歇点有利于物种的扩散和为进一步扩散提供新种源和机会。2、两种运动对景观的影响22

4、空间扩散空间扩散是指物体在继续占据原有位置的基础上扩大其分布面积。如：大型停车场的热能向周围地区的散布，树种在母树周围萌生时植物物种的扩张性生长。

等级扩散：物种从一个结点跳跃式地迁移到周围多个结点，并在新结点周围作局部传播，当结点明晰可见时，该过程称为等级扩散。（网络结点）

膨胀扩散：物质和能量在继续占据原位置的基础上扩大其分布面积的扩散方式。

移位扩散：物质和能量离开某一地区移到另一地区的扩散。（景观内的斑块之间，或者景观之间）4、空间扩散23四、运动方向与距离

1、运动方向斑块形状对景观的若干生态特征和现有物种均存在影响，这种影响与物流方向和景观空间方向有关，这种相关称为相互作用角。物流方向与斑块长轴平行则对运动个体的阻截小，相反则阻截大。P129图。

2、距离运动效率与距离有关，考虑效率时不仅要考虑直线距离，还要考虑时间距离。人类正日益依靠大量化石能源来使景观“线性化”，以缩短时间距离。四、运动方向与距离24景观生态学——景观生态过程-课件25第二节景观生态流第二节景观生态流26景观生态学——景观生态过程-课件27一、概述景观的功能就是景观元素之间的相互作用，即能量流、养分流和物种流以一种景观元素迁移到另外一个景观元素。通过大量的“流”，一种景观元素对另外一种景观元素施加控制作用。景观生态流的运动机制：半透膜观点、源和汇的观点。一、概述28与景观生态流有关的两个重要概念景观边界：在特定时空尺度下，相对均质的景观之间所存在的异质性过渡区域。类似半透膜，能对进入和要离开景观要素的生态流进行过滤

成熟度：在相邻景观要素成熟度不同的地方，幼年期和老年期要素，在不同的场合，可以分别起源或汇的作用。（如成熟林地可为周围空地提供种源）

与景观生态流有关的两个重要概念29景观生态流的概念：

是指物质、能量、物种及其它信息在景观空间各空间组分间的流。景观生态流的表现形式即为景观过程。通过景观的流主要有三种：1)能量流

2)养分流

3)物种流（动、植物）。景观流的媒介物：1)风2)水3)飞行动物

4)地面动物5)人。影响三种流运动的力：最主要的驱动力有扩散作用、重力作用和行为作用。景观生态流的概念：30媒介物和力媒介物和力31二、景观要素间的无机流

合理的景观结构有利于流的循环，从而提高生物的生产力和改善区域生态环境。

1、空气流温差导致气压差，气压差导致空气流。风的格局：层流（平行状态）、湍流（或上或下）。山风（夜晚）、谷风（白天）。大尺度的空气环流起到输送水分和热量的功能。二、景观要素间的无机流32最佳防护林(带)

密实的防护林屏障产生严重湍流；孔隙多的防护林屏障可让大量气流通过，而防止湍流发生，这种气流原理广泛地应用在景观规划、设计之中。最佳防护林(带)密实的防护林屏障产生严重湍流；33景观生态学——景观生态过程-课件34

2、水流

水流是在重力作用下以物质流的形式流动，同时携带一些物质。主要表现为水平和垂直运动，且方向是固定的。

水流方式：地表水流、地下水流、潮汐和海流。

水流速度主要取决于：①水输入量及其时间；②土壤结构，特别是土壤空隙度；③土壤对水携带物质的过滤作用，包括土粒对物质的物理吸附和化学吸附。2、水流35景观生态学——景观生态过程-课件363、养分流

景观中的养分流动通常伴随着水流和土壤侵蚀而发生的。

1）水流携带的养分流

一种颗粒物质，如细菌、孢子、腐烂的泥沙树叶等；二种溶解性物质，如腐殖质、尿素、硝酸盐、可溶性盐等3、养分流37

雨量大小对于颗粒物质与溶解性物质有很大的差异颗粒物质流和溶解物质流还有一个不同：颗粒物质流发生在土壤表面，而溶解物质流发生在土壤内可溶性物质物质浓度

雨量颗粒性物质雨量大小对于颗粒物质与溶解性物质有很大的差异可溶性38

2）土壤侵蚀

侵蚀发生的三个因素：

1地表失去植被覆盖，更多的雨水冲刷

2失去腐殖质后，矿质土壤暴露在降雨中，形成冲沟

3植物根系死亡，土壤颗粒凝聚力低。

A=f（R、K、L、S、C、P）

A-土壤侵蚀R-降水程度K-土壤侵蚀因子

L-坡长S-坡度C-植被覆盖P-防止措施2）土壤侵蚀39景观生态学——景观生态过程-课件40养分流养分流41土壤侵蚀的主要后果表现在3个方面：

a．使土壤变薄、生产力严重下降，甚至成为毫无生产力的不毛之地；

b．在地势低洼的地方形成堆积地貌，并使这些汇区景观要素的土壤更加深厚肥沃；

c．侵蚀沉积物导致河床淤积、河流水位增高、水库淤积使水库库容减少，进而降低水库的调洪机能，增加洪水的潜在危险。土壤侵蚀的主要后果表现在3个方面：42不同景观元素对养分流的影响

合理组合和设计景观结构可以起到对养分的过滤作用，这对生态环境的保护具有重要意义水平运动不同景观元素对养分流的影响合理组合和设计景观结构43三、物种流—动植物在景观中的运动

影响运动的两个因素

1)取决于廊道、障碍和斑块等结构因素同质地区，物种流稳定、连续物种从一景观进入另一景观时会发生变速或停顿例：大草原上的牛羊，沙漠上的狼群

2)取决于运动方向：分析物种运动—景观元素是有利于运动还是障碍运动？需要分析景观的异质性程度和景观中的对比度三、物种流—动植物在景观中的运动影响运动的两个因素44景观生态学——景观生态过程-课件45

运动方式：动物有三种运动方式

1）巢区内运动动物在窝的周围进行觅食和其他日常活动。巢区面积、形状受季节变化而变化。

2）疏散运动动物个体离开出生的巢区到达一个新的巢区的运动，新巢区距老巢一般很远，近成年动物离开父母到新巢区筑巢。疏散运动可扩展某一物种的分布范围。例如：鸟1、动物流臭鼬运动方式：动物有三种运动方式1、动物流臭鼬463）迁徙

动物在不同季节利用的不同地域之间进行的周期性运动。

典型例子：鸟类在冷暖地区的运动，避开不利环境。

垂直迁徙：动物在山地高海拔和低海拔间的迁徙，例：鸟类夏季在高海拔地区繁殖，冬季到低海拔越冬；欧洲山羊夏季在高山植被觅食，冬季到低海拔草地越冬

3）迁徙47景观结构对动物的影响1、臭鼬随季节变化的巢区运动

在北美分布很广的臭鼬，其巢穴多沿树篱构筑：

积雪期：只有极少数臭鼬的活动范围超过巢穴附近1000m。说明它们的穴区一般在1km2之内。

春天繁殖季节之后：雄臭鼬跑得更远，主要吃树篱上的小动物；

夏季：在窝附近活动，可能此时食物丰富不需远行；

秋季降雪之前：主要沿树篱运动。景观结构对动物的影响1、臭鼬随季节变化的巢区运动48玉米地玉米地

草地玉米地玉米地玉米地燕麦地

一个冬夜林地内臭鼬的活动

只有两次离开树篱，穿行在玉米地中，而避开燕麦地、草地。由于玉米地有较高的层次和完全荫蔽的地面，可以预防空中和地面的天敌，而且还有丰富的食物。通过树篱中臭鼬和林地内臭鼬的比较表明，它们喜欢生活在少数树木的开阔景观地区，多是林地边缘和树篱玉米地玉米地草地玉米地玉米地玉米地燕麦地一个冬夜林49

2赤狐的运动

研究表明赤狐的窝几乎都筑在高地生境中，如林地等；与建筑物的距离是其巢穴分布的主要限制因素，巢区一般4km、2~4km，长方形。快成年和成年狐狸离开巢穴，原因不明，目标也不能预测，运动的平均直线距离雄性为31km(最远211km)，雌性为11km(最远为108km)，赤狐的扩散为不规则扩散。分析发现，有建筑物地区是它们穿越景观的障碍，在距农家场院92m以内极少发现这种动物。河宽成为赤狐的障碍，赤狐的运动是跳跃的，不是连续的。2赤狐的运动50动物在景观中分布格局1动物回避对它不利的景观元素，许多动物生存要求一种以上的生境。

2廊道有时是障碍，有时却是通道。

3巢区的形状通常是扁长的，有时是线条状的。

4景观异质性特征有特别重要的作用。动物在景观中分布格局1动物回避对它不利的景观元素，许51

植物的传播以散布为主

1）散播的媒介物：水、风、动物重力等。不同繁殖体，媒介物不同，散布的距离也不一样。比如：蒲公英靠风传播而且距离较远。杨树靠重力传播距离较近。2）靠风散布的种子一般都有种翅比如：糖槭飞散距离取决于种粒大小、风速、地形等因素。3）种子散布方式和距离与该种在演替中的地位和生活史对策有关。先锋树种（r对策）多靠风或水散布，距离远。比如：杨树顶级群落种（k对策）一般种子重，多靠动物、重力散布，散布距离近例如：红松2、植物流植物的传播以散布为主2、植物流52

植物在景观中的散布存在三种模式：

1)植物分布区边界发生变化。

由于环境条件的周期性变化引起。如：降雨

2)长期环境条件变化，使物种灭绝、适应或迁移。

如：自最近的冰川期以来，许多树种适应了气候变化，越过温带地区存活下来。

3)非本地种成功地移植到新的地区，广泛繁殖和传播。

如：仙人掌的入侵毁灭了澳大利亚的主要地区。植物在景观中的散布存在三种模式：534.景观元素的相互作用1)斑块-本底的相互作用景观元素之间的相互作用是通过景观的流来实现以农田(空地)与森林的作用为例本底-农田斑块-森林(人工林)4.景观元素的相互作用1)斑块-本底的相互作用景观元素之间的54A能量、动物、花粉、果实水平热流C物种动植物移植觅食者授粉风传播种子植物B地表径流大气水分在动物花粉、果实中D栖息地（斑块）—本底（森林）灰尘沉积雪的积累烟雾影响淤积引进的植物移植驯养的动物移植人捕获原生物种人阻止自生干扰风、动物风是主要驱动力风、水、动物主要以斑块流向本底驱动机制、人、和非原生物种A能量、动物、花粉、果实水平热流C物种动植物移植觅食55

2)斑块之间的相互作用

斑块之间的相互作用主要是由生物动力所致，风的作用很小，一般说来，能量和养分传输不重要而物种的迁移很重要，尤其是动物中的特有种，可以从一个斑块中到另一个斑块中觅食，斑块中发生物种的局部灭绝时，可以由相邻斑块得到补充。3)斑块—廊道的相互作用

类似于斑块之间的相互作用，主要的流是物种流。廊道有利于伴随着斑块内部种局部灭绝后的再迁移。斑块是廊道的物种源。2)斑块之间的相互作用斑块之间的相互作用56

线状廊道、带状廊道和河流廊道，不但结构与功能不同，而且与围绕本底的相互作用也不同本底气候对线状廊道具有主导性影响，此外，大多数作用的方向都是从廊道到本底。比如：灰尘、车辆污染会从公路进入农田。廊道对本底的另一个重要作用是隔离种群，从而限制流动。带状廊道与本底之间的流数量众多，是互相依赖的，过是由于宽度效应使带状廊道可以具备许多开阔区的物种。4)廊道与本底的相互作用线状廊道、带状廊道和河流廊道，不但结构与功575)河流廊道与周围土地的相互作用

大量试验表明,河水的质量与周围土地密切相关,河流廊道的植被将周围土地与河流分隔,植被对河流有许多影响.例如：蔽荫阻隔了一定的热能流动，枯枝败叶、种子以及节肢动物的粪便进入河流之中，倒下的树阻挡水流，形成小池塘物质从土地向河流廊道运动，河流廊道起过滤作用5)河流廊道与周围土地的相互作用大量试验表明,586)山地森林和河岸森林与河流的相互作用1河流对河岸森林的作用河流创造了一种特殊生境，使河岸植被成为一中特殊的类型。（1）能为河岸植被供给充足的水分（2）提供充足的空气湿度（3）养分丰富、耐淹、植被变化湿生-旱生2河岸森林对河流的作用1）维持经管稳定性和保持水土山地-河流之间的侵蚀以及水流作用力为主，免受侵蚀取决于植被对土壤的保护作用。例如：黄河、长江

6)山地森林和河岸森林与河流的相互作用1河流对河岸森林的592）维持河流生物的能量和生存环境河流中的有机物99%是外面引入的，比如：落叶林冠影响水温，防止水温过热，不利于氧气的存留河岸森林对溶解性的矿物营养和固体、颗粒进入河流有过滤和调节作用。养分进入溪流有三个途径：a养分直接穿过河岸森林进入溪河b养分积累在河岸森林中的土壤中，通地下流或通过土壤进入河流c养分随植物生长而进入生物是成为木材的一部分2）维持河流生物的能量和生存环境60

3）维持河流良好的水文状况流量、流速、不会变干4）维持河流的良好水质

a泥沙含量比如：黄河、长江

b营养物质3）维持河流良好的水文状况616)林带与毗邻景观要素的相互作用1林带对农田的影响农田防护林的形式：（1）带状地在农田四周营造，并且交积成网，又称农田防护林网（2）林农间作，农田内间种树木（3）片林6)林带与毗邻景观要素的相互作用1林带对农田的影响62

林带影响到农田的小气候、土壤湿度、动植物和作物产量。（1）小气候a风速降低30%-40%b减弱湍流交换，降低农田蒸发，保持水分c保持积雪，防止沙尘暴d避免干热风e温度白天略增加，夜间略降低土湿（2）水分状况除上述作用（降风速、减蒸发、保水分、增加空气湿度），还有降低地下水位，减轻土壤含盐量，吸收地表径流，减少土壤侵蚀.林带影响到农田的小气候、土壤湿度、动植物和作物产量。63（3）动、植物增加农田生态系统生物多样性：原因：a林带中的物种向农田流动比如：林带中的鸟类等

b农田小气候的改善使其他物种有了存活的可能后果：a使害虫、害兽和有害的病害增加比如兔鼠到农田中去b使有害生物的天敌增加比如：蛇等（4）作物生产力增产作用，尤其是灾年减产边缘。一般小麦增产10%-30%玉米10%-20%水稻增产6%棉花13%（3）动、植物642农田对林带的影响（1）农田物质向林带流动如：雪、灰尘、农田中的肥料、杀虫剂等（2）动物破坏林带如：猪、牛、马等（3）人对林带如：烧、伐等2农田对林带的影响654.景观生态过程原理1.景观生态过程与空间再分配原理景观生态流是景观生态过程的外在表现形式，受到景观格局的影响和控制。景观格局的变化必然伴随着物种、养分和能量的流动和空间再分配，也就是景观在生产的过程。4.景观生态过程原理1.景观生态过程与空间再分配原理662.格局与过程关系原理过程产生格局，格局作用于过程。景观格局是各种景观生态演变过程中的暂时表现。知识链接8-5.2.格局与过程关系原理67成都活水公园成都活水公园68成都活水公园成都活水公园69一、活水公园简介二、人工湿地水循环系统三、景观植物四、生态设计特点一、活水公园简介70一：活水公园简介一：活水公园简介711.设计师：贝西·达蒙(BetsyDamon)(美）现74岁，景观艺术家。1996年向成都提出活水公园的创意被采纳，1998年建成的活水公园。

2.公园简介：

成都活水园，占地24000多平方米，坐落于成都市中心府南河畔，是一个具国际知名度的环境治理的成功案例，是世界上第一座以“水保护”为主题，展示国际先进的“人工湿地系统处理污水”的城市生态环保公园，被看作“中国环境教育的典范”。园中庞大的水处理工程，大大改善了府南河的水质，也因此让市民亲眼目睹水由污变清的自然进程。每天有200立方水从河中抽出，然后除去细菌、重金属后再回到河中。1.设计师：贝西·达蒙(BetsyDamon)(美）现74723.设计理念：

活水公园以表现水为主题，以东方“天人合一”的理念，追求“精心的自然式”的设计。取鱼水难分的象征意义，将鱼形剖面图融入公园的总体造型，喻示人类，水和自然的依存关系，“鱼水难分”。这条大鱼长525m，宽75m，每一处设计都妙趣天成。“水—环境—生命”这个永恒的主题始终贯穿于其中，并展现得淋漓尽致。

景观生态学——景观生态过程-课件73平面图平面图74成都活水公园位于锦江府河畔，占地约2.4万平方米，于1998年落成；整体设计为鱼形，寓意人与水、人与自然的关系鱼水难分；主要由“人工湿地生物净水系统”、“模拟自然森林群落”和环保教育馆等部分构成。国际上曾获“国际水岸奖最高奖”和“环境地域设计奖”。

成都活水公园位于锦江府河畔，占地约2.4万平方米75二、人工湿地水循环系统景观生态学——景观生态过程-课件76净化系统它展示了一个水的净化过程：先抽取府南河水，注入400立方米的厌氧沉淀池，经过沉淀后的水依次流经水流雕塑、厌氧沉淀池、植物塘、植物床、养鱼塘、氧化沟等水净化系统，使之由浊变清，最终重返府南河。公园的生态净水系统流程清晰。整个净水系统和带状公园用地紧密结合，主题鲜明。净化系统它展示了一个水的净化过程：先抽取府南河水，注入4077府南河水400m³的厌氧沉淀池水流雕塑厌氧沉淀池植物塘植物床养鱼塘氧化沟死水活水浊水清水人工湿地系统府南河水府南河水400m³的厌氧沉淀池水流雕塑厌氧沉淀池植物塘植物床78公园起始的鱼嘴部分，用石材砌筑台阶式浅滩，栽种大量天竺葵、桢楠、黑壳楠、桫椤等植物，植物配置参照峨眉山自然植物群落。两架川西水车，将府河水泵入全园最高处的鱼眼蓄水池。公园起始的鱼嘴部分，用石材砌筑台阶式浅79河水继续流入水流雕塑群代表的“肺区”，这里利用气旋，使水流如山涧溪流般回旋跳跃，生动的体现“活水”的意义。河水继续流入水流雕塑群代表的“肺区”，80

鱼鳞状的人造湿地系统，是一组水生植物塘净化工艺设计，错落有致的种植了芦苇、菖蒲、凤眼莲、水竹、浮萍等水生植物，对吸收、过滤或降解水中的污染物，各有功能上的侧重。鱼鳞状的人造湿地系统，是一组水生81经过湿地植物初步净化的河水，接着流向由多个鱼塘和一段竹林小溪组成的“鱼腹”，在那里通过鱼类的取食（浮游动植物），沙子和砾石的过滤（鱼类的排泄物）。经过湿地植物初步净化的河水