景观生态学课件 1

1、康峰峰 资源与环境学院 林业楼418 Tel：62336054（办） Email：,景观生态学,Landscape Ecology,学习本课程的目的： 认识景观，了解景观生态学的形成和发展； 熟知景观生态学基本原理和新理论 掌握课程基本分析方法，奠定专业基础,参考数目：,余新晓 景观生态学 高等教育出版社 2006 刘茂松等 景观生态学原理与方法 化学工业出版社2004 傅伯杰, 陈利顶, 马克明, 王仰麟等. 2001. 景观生态学原理及应用. 北京: 科学出版社 肖笃宁，李秀珍，高峻等. 2003. 景观生态学. 北京：科学出版社 徐化成. 景观生态学. 1995. 北京：中国林业出版社,

2、景观与景观生态学 景观生态学的基本理论和原理 景观结构与格局 景观过程与功能 景观尺度、稳定性与变化 景观多样性及其保护 景观生态规划、设计与管理 景观生态学数量方法 景观生态建设工程 景观信息与3S技术,课程主要内容,1 景观生态学的概念与发展,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，而通常我们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。 景观生态学自1939年由特罗尔提出后，发展十分迅速，已成为生态学一重要分支，并且已形成一套自己的理论，

3、为生态学的发展提供了一个全新的空间。,景观生态学是现代生态学年轻分支 大尺度生态环境问题的逐步重视 地理学家、生态学家、土地规划设计和管理人员在试图协调人类社会发展过程中对土地和相关资源开发利用，与保护自然生态环境和生态过程之间的矛盾中，建立和发展。,第一章 景观与景观生态学,第一节 景 观（landscape） 希伯来语圣经旧约全书 描述耶鲁撒冷包括所罗门王的教堂、城堡和宫殿在内的优美风光。,一、景观的概念 （一）景观的美学概念 （二）景观的地理学概念 （三）景观的生态学概念,（一）景观的美学概念,最初的含义是指一片或一块乡村土地（俞孔坚，Turner，1987） 16世纪末,“景观”主要被

4、用做绘画艺术的一个专门术语，泛指陆地上的自然景色。 园林设计师们所采用，景观成为描述自然、人文以及它们共同构成的整体景象的一个总称，包括自然和人为作用的任何地表形态 ，与英语中的风景（scenery）一词相当（Naveh and Lieberman，1994） 景观的美学概念就是从景观的外在形态特征方面对景观的认识，着重于从外部形态特征上去把握地域客体的整体属性，是风景的同义语,（二）景观的地理学概念,德国现代地植物学和自然地理学的伟大先驱、近代地理学的创始人洪堡德景观（1andschaft）作为一个科学概念引入地理学科， 用来描述和代表“地球表面一个特定区域的总体特征”,逐渐被广泛应用于地貌

5、学中，表示在形态、大小和成因等方面具有特殊性的一定地段或地域 强调景观地域整体性的同时,更强调景观的综合性，认为景观是由气候、水、土壤、植被等自然要素以及文化现象组成的地理综合体，整体空间典型地重复在地表的一定地带内，反映了地理学研究中对整体上把握地理实体综合特征的客观要求。 景观涵义形成作为“自然地域综合体”代名词。,两种对景观的理解类型方向和区域方向 类型方向把景观抽象为类似地貌、气候、土壤、植被等的一般概念，可用于任何等级的分类单位，如林中旷地景观、科拉半岛景观、大陆架景观等，并基于此将整个地球表面称作景观壳； 区域方向则把景观理解为一定分类等级的单位，如区或区的一部分，它在地带性和非地

6、带性两方面都是同质的，并且是由地方性地理系统的复杂综合体在其范围内形成有规律的、相互联系的区域组合。,对景观理解不仅指地形形态，而且包括地表其他对象和现象有规律地重复着的群聚，其中地形、气候、水、土壤、植被和动物的特征，以及一定程度上人类活动的特征，汇合为一个统一和谐的整体，典型地重复出现在地球上的一定地带范围内（马克耶夫著，李世玢等译，1965）,对景观概念的上述理解接近于生态系统或苏卡乔夫的生物地理群落的概念（徐化成，1996）。植物地理学家.苏卡乔夫（1941，1949）认为景观是生物地理群落（景观单元）的地域综合体。 差别是明显的。景观是一个具有明确边界的地域，而生态系统如果不特指某一

7、具体对象时，不具有空间客体有形边界的含义。这正反映出生态系统概念强调系统组分的垂直空间结构及功能，而景观概念则从一开始就具有水平空间结构的意义。（马克耶夫著，李世玢等译，1965）,（三）景观的生态学概念,德国著名生物学和地理学家特罗尔（Carl Troll）被认为是景观生态学的创始人，他把景观定义为将地圈、生物圈和智能圈的人类建筑和制造物综合在一起、供人类生存的总体空间可见实体（Naveh and Lieberman，1994），认为景观代表生态系统之上的一种尺度单元，并代表一个区域整体,荷兰景观生态学家普遍认为景观是由生物、非生物和人类活动的相互作用产生和维持的，作为地球表面可识别的一部分

8、，包括其外部形态与功能关系综合体，强调人类活动在景观的形成、转化、维持等方面的作用,景观是指由一组以类似方式重复出现的相互作用的生态系统所组成的异质性陆地区域，其空间尺度在数公里到数十公里范围（Forman）。 空间上镶嵌出现和紧密联系的生态系统的组合，在更大尺度的区域中，景观是互不重复且对比性强的基本结构单元。 忽视景观原义中的景观的视觉特性,即景观是一个由不同土地单元镶嵌组成，且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，兼具经济价值、生态价值和美学价值。（肖笃宁）,学术界基本上从两个角度理解景观的概念，即狭义的景观和广义的景观 狭义的景观是指一般在几平方公里到

9、数百平方公里范围内，由不同类型的生态系统以某种空间组织方式组成的异质性地理空间单元。,广义的景观概念应用景观生态学方法进行研究和管理，强调研究对象的空间异质性、尺度效应和多尺度耦合以及等级结构特征，具体空间尺度则可根据研究对象、研究方法和研究目的的不同而相对灵活地确定。 从近几年的文献看，景观生态学突破了空间范围的限制，广义景观为多数生态学家所接受。,景观特征,1 生态系统的聚合。 2 各生态系统之间的物质能量流动和相互影响。 3 具有一定的气候和地貌特征。 4 与一定的干扰状况的聚合相对应。,生态系统的聚合,各生态系统之间的物质能量流动和相互影响,具有一定的气候和地貌特征,与一定的干扰状况的

10、聚合相对应,“景观”与“土地”、“环境”,都有“地域综合体”的含义 景观原义是指“一片土地”，即指土地的具体一部分，二者有着外延上的从属关系，但景观更代表了一种较为精细的尺度涵义，强调景观供人类观赏的美学价值和景观作为复杂生命组织整体的生态价值及其带给人类的长期效益；而土地则侧重于其社会经济属性， 景观具有更大的内涵。另外，现代景观的异质性原理，既是对传统景观概念的突破，也是其与以均质性地块单元为基础的土地概念相区别的本质所在,环境指的是环绕于人类周围的客观事物的整体，包括自然因素和社会因素，它们既可以实体形式存在，也可以非实体形式存在。而景观则指构成我们周围环境的实体部分，二者不可混淆，景观

11、既不是环境中所有要素的全部，也不是它们简单相加而组成的整体，而是它们综合作用的阶段性产物。,二、景观要素和景观结构成分,从不同角度对组成景观的生态系统进行划分和归类时， 景观要素 景观结构成分,（一）景观要素,景观是由异质生态系统组成的陆地空间镶嵌体，这些相互作用的、性质不同的生态系统称为景观要素（landscape element） 根据其生态学或自然地理学性质分为不同的类型，如森林、草地、灌丛、河流、湖泊、农田、村庄、道路等。,景观和景观要素本身的等级结构特征也很明显，两者既有本质区别，同时也是相对的。 景观强调空间实体的整体性和异质性，而景观要素强调组成景观的空间单元的从属性和均质性。景

12、观和景观要素都可以在不同的问题或等级尺度上处于不同的地位。,例,在一个林区景观中，包括成片的森林、高地牧场、河谷农田、湿地、河流、村庄、城镇、道路等，可以研究森林面积减少和破碎化、森林转化对流域生态过程的影响、与村庄、城镇和道路发展的关系等， 如果研究森林景观格局与森林植被类型演化和空间替代关系问题，就可以把流域内的一大片森林作为景观整体，而将每一个森林类型斑块或林分作为景观要素，研究其空间关系和演替关系等。,（二）景观结构成分,组成景观的生态系统都是具有一定形态特征和分布特征的空间实体，由于生态系统在景观中的空间形态特征和分布特征对它们在景观中的作用有明显影响，与其他景观要素的相互作用也有差

13、异，Forman将它们分为斑块（patch）、廊道（corridor）和基质（matrix），称其为景观结构成分 目的更好地分析、研究和理解景观要素在景观中的地位和作用。,景观结构成分是生态学和自然地理学性质各异，而形态特征和空间分布特征相似的景观要素，是对景观要素从空间结构的角度进行分析和考察时的重新划分。 斑块是外貌和属性与周围景观要素有明显区别且空间上可分辨的非线性景观要素。 廊道是景观中外貌和属性与周围景观要素有明显区别且空间上可分辨的带状景观要素，也可以说廊道就是带状斑块 基质是景观中分布范围最广、连接度最高、优势度最大，从而对景观结构、功能和动态变化特征起主要作用的景观要素,第二节

14、 景观生态学,景观生态学的提出 德国地理学家C. Troll 在利用航片研究东非土地利用和开发问题时形成景观生态学的概念 景观生态学是“生物学和地理学的结合”、“是由于科学家在我们这个科学专门化的时代重新鼓励或者使人们更注意自然现象的综合观点的努力而产生的”,一、景观生态学的概念,景观生态学 景观生态学的研究对象是景观，研究重点是景观的结构、功能和变化。简言之，景观生态学是以景观为对象，研究其结构、功能及变化的生态学科（Forman and Godron，1986） 突出了美国生态学研究注重基础理论和生态学过程研究的特点，但在一定程度上却忽视了景观作为人类活动空间的意义和人类对景观影响的双重意

15、义。,景观生态学的研究内容不仅包括景观的结构、功能和变化，还包括景观的规划和管理（徐化成，1996） 景观生态学是以景观为研究对象，重点研究景观的结构、功能和变化以及景观的科学规划和有效管理的一门宏观生态学科。,研究内容包括四个方面： （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朴拓作用或景观结构单元之间的朴拓作用； （3） 景观动态：即景观在结构和功能方面随时间推移发生的变化； （4） 景观规划与管理：即根据景观结构、功能和动态及其相互制约和影响机制，制定景观恢复、保护、建设和管理的计划和规划，确定相应的目标、措施和对策。,二、景观

16、生态学的特点,1.整体观和系统观 2.异质性和尺度性 3.综合性和宏观性 4.目的性和实践性,三、景观生态学的学科地位,（一）一门横断学科 更高的水平上各相关分支学科的发展与整合 （二）景观水平上的生态学,四、景观生态学的发展及现状,景观生态学从19世纪末开始，经历了其萌芽阶段（19世纪80年代至20世纪30年代）和形成阶段（20世纪40年代至20世纪70年代），到20世纪80年代初，以1982年国际景观生态学会（International Association for Landscape Ecology，即IALE）的成立为标志进入其发展阶段。目前仍处于学科迅速发展的初期（林超，1991；

17、陈昌笃和崔海亭，1991）。,（一）景观生态学发展简史,1. 萌芽阶段（酝酿阶段、史前阶段） 地理学的景观学与生物学的生态学从各自独立发展逐步走向结合的时期,2. 形成阶段,德国著名地理学家特罗尔1939年首先将景观学与生态学概念结合起来，并明确提出景观生态学概念，标志着景观生态学开始逐步形成,3. 发展阶段,一般以1982年大会和1995年大会为标志，将其发展过程分为两个阶段，即80年代景观生态学的基础理论研究逐步深入阶段及90年代后以积极采用新技术与新方法进行景观生态学的应用研究阶段。,90年代国际景观生态学研究重点,（1）生态空间理论与景观异质性研究 （2）景观变化模型与未来景观的规划

18、（3）景观系统分析与应用,（二）景观生态学的主要流派,1. 欧洲的景观规划设计研究 以荷兰著名景观生态学家佐讷维尔德和温克、德国的哈伯、原捷克斯洛伐克的马卓尔（Mazure E）和鲁瑞卡为主要代表的欧洲流派，从土地评价和土地合理利用规划、设计以及自然保护区和国家公园的景观规划设计工作出发，发展了以人为中心的景观生态规划设计思想，重点对以人类经营的生态系统（managed ecosystem）为主的景观，如农业景观、城郊景观的最优规划与设计进行研究。,2. 俄罗斯的景观地球化学研究,俄罗斯在继承和发展贝尔格的景观学说、苏卡乔夫的生物地理群落学说、维尔纳茨基的生物地球化学和生物圈学说，以及索恰瓦在

19、地理系统学说的基础上，在景观区划与景观地球化学方面突出了自己的特色。,3. 加拿大和澳大利亚的土地生态分类研究,加拿大和澳大利亚各自都从土地生态分类和土地利用规划方向上发展了景观生态学的应用研究。在强调土地的生态属性和功能的基础上，建立了较为完整的土地分类利用原则、方法和分类体系，其研究规模和面向实践的特色，代表了当前景观生态研究的一个重要方向。,4. 美国的景观结构与功能研究,侧重研究景观生态学过程、功能及变化的研究特色，将系统生态学和景观综合整体思想作为景观生态研究的基础，致力于建立和完善景观生态学的基本理论和概念框架 。在景观空间结构分析、景观生态功能研究、景观动态分析、乃至景观控制与景

20、观资源管理等方面的研究上，正逐渐形成较为完整的体系。 特别是在森林景观结构、功能及其动态，森林破碎化及其生态效应，生物多样性和濒危（或受威胁）物种保护的景观管理途径，森林景观管理与水文质量控制，高地景观与低地环境质量及生产力的相互关系等方面都开展了研究工作,5. 中国的景观生态建设,在大型防护林体系建设、各植被区森林生态系统结构和功能研究、农林复合经营系统、水土流失和荒漠化治理、生态农业等方面有较为雄厚的研究基础,五、景观生态学的研究范畴,景观生态学是以景观为研究对象，重点研究景观的结构、功能和变化以及景观的科学规划和有效管理的一门宏观生态学科。,（一）景观生态学研究的对象和内容,景观生态学的

21、研究对象和内容可概括为3个基本方面 ： 景观结构：即景观组成单元的类型、多样性及其空间关系。例如，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，它们的空间格局以及能量、物质和生物体的空间分布等，均属于景观结构特征。 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中。 景观动态：即指景观在结构和功能方面随时间的变化。具体地讲，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。,景观生态学研究的重点,空间异质性或格局的形成和动

22、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关系； 景观的等级结构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。,六、 景观生态学的发展趋势与展望,（一）三个研究方向 许多景观生态学家也不同意将景观生态学人为地分为基础研究和应用研究两部分（Naveh and Lieberman，1994；Weins，1999），但为了叙述方便，在坚持景观生态学综合整体性原则的前提下，我们仍将目前的景观生态学研究分为静态研究、动态研究和应用研究三个大的方向，尽管这三个方向是密切联系的有机整体，许多研究成果本身就是这三方面研究工作的结合。,1.

23、静态研究,静态研究着重对特定景观的结构和在一定结构控制下的功能进行研究，描述景观的特定状态，揭示景观格局与景观生态功能之间的关系，阐明不同景观要素之间的相互影响和制约关系。具体包括景观生态分类与制图、景观特征与格局分析、景观要素之间的相互作用、景观干扰状况及干扰扩散与传播、景观中人类或其他物种的活动方式、景观格局对物种行为的影响、景观的文化含义和文化的景观背景、景观多功能和多重价值评价、景观生产力和承载力等。,2. 动态研究,景观动态研究重点对特定景观的动态变化历史过程、趋势及其控制机制进行研究，揭示景观演化和基本过程及规律，阐明景观变化的基本控制因素和控制机制，建立景观动态模型，预测景观动态

24、变化趋势，为制定景观管理与控制技术途径提供理论基础。主要包括关键性景观生态过程研究、景观格局动态演化过程和规律的研究、景观动态模型的建立和景观动态预测、景观再生产过程及调控机制研究、景观稳定性与可持续性研究、景观生态安全格局研究等。,3. 应用研究,景观生态学应用研究是景观生态研究的出发点和落脚点，是景观生态学体现面向实践和面向问题的特色的关键内容，是在景观生态学静态研究和动态研究的基础上，为人类合理开发、利用、管理、保护和建设景观而制定规划、设计及其实施技术和实践活动。主要包括景观生态保护、景观生态恢复、景观生态管理、景观生态建设、景观动态监测和预警等。,（二）整合的景观生态学,1. 景观生

25、态学发展趋势概述 从认识论的角度来看，景观生态学的学科发展已经经历了基本建设阶段、问题与交流阶段，目前正进入整合与发展阶段。,（1）基本建设阶段。在基本建设阶段，景观生态学的发展以基本概念、基本理论和方法论体系的建立为主要任务。通过从母体学科和相关学科中引用和发展，通过研究补充和完善以及与相关学科的结合和交叉等途径，逐步建立了景观生态学的基本概念框架体系和基本理论体系。,（2）问题与交流阶段。在问题与交流阶段，许多由景观生态学家提出的问题，如什么是研究景观格局与过程的合适尺度？景观格局如何制约生态过程？为哪个或哪些物种规划景观？如何测度和评价干扰状况及其效应？人类如何包含于景观的生态过程中？等

26、等,（3）整合与发展阶段。在整合与发展阶段，景观生态学将在原有基础上进一步推进研究与应用的整合，并相应地推进时空尺度匹配、多学科的整合，以及研究者、决策者和景观利用者三者的整合。,2. 景观生态学的学科整合,（1）三个研究方向的整合。 景观生态学三个研究方向的整合主要表现为：对任何景观的动态研究要想取得突破，必须有深厚的静态研究基础，而静态研究的目的也正在于提高对景观变化的预测能力，减少不确定性；静态和动态研究成果所提供的知识为景观规划设计提供理论指导，应用研究中遇到的深层次问题和应用研究成果又为静态和动态研究指明方向；对景观实施更加科学合理的、符合可持续发展要求的保护、恢复、改善、建设和管理

27、，既是景观生态学产生和发展的社会经济基础和出发点，也是景观生态学的归宿。,（2）时空尺度匹配。景观生态学强调生态学过程的时间和空间尺度性。不同的生态过程有不同的时空尺度；不同的时空尺度上发生着不同性质和不同形式的生态过程；某些生态过程是跨尺度的，但在不同的时空尺度上有不同的表现或特征。随着景观生态研究水平的提高，走向整合的景观生态学必然进一步要求时空尺度的匹配，才能真正认识景观生态过程与景观格局之间的关系，掌握景观功能的影响因素和调控机制。景观生态学研究中的时空尺度匹配无疑还包括景观生态研究与社会经营管理时空尺度的匹配、不同时空尺度上生态过程之间的关系、相关知识的尺度外推、社会经济发展决策中不

28、同时空尺度之间的协调等。,（3）多学科的整合。景观生态学是一门新兴的横断学科，多学科的整合是景观生态学学科性质和研究对象的综合性和复杂性所决定的。多学科的整合不仅要求生态学和地理学的更加紧密的结合，也要求恢复景观生态学与景观美学和景观建筑设计的结合，更需要景观生态学与经济、社会、规划设计和管理决策科学的整合。,（4）三者的整合。三者的整合是指景观生态学研究者、景观管理决策者和景观利用者三者之间的整合。景观是开放系统，景观生态学研究的目的是促进对景观的可持续开发利用，景观生态学研究者应当使自己的研究成果能够促进景观管理决策水平的提高，并被景观利用者所接受，就必然要求景观生态学研究者在对相关问题的

29、研究中，不仅要把决策者和决策过程作为重要影响因素，更应当研究景观利用者的需求和行为特征，避免专心于枝节问题，通过与公众和政策决策者之间的双向交流，真正发挥景观生态研究面向现实问题的优势。,3. 景观生态学研究热点,由于景观生态学的学科优势和特色，面对气候变化、人口压力、环境恶化、土地退化和沙漠化、资源枯竭和生物多样性丧失等景观和区域尺度的社会经济和生态环境问题，景观生态学近年来逐步形成了一些热点问题和热点研究地区。,（1） 热点问题。,干扰对景观格局和过程的影响和干扰在景观中的传播和扩散； 景观格局与景观过程的关系或者说景观格局的生态学和环境效应； 小尺度实验研究及其尺度外推； 景观动态模拟预