景观生态学chapter 2.景观生态学的一般概念和理论基础

具有不协调性
干扰的生态学意义
干扰与景观异质性： 低强度的干扰可以增加景观的异质
性，而中高度干扰则会降低景观的异质性。这主要取决于
①干扰的类型与尺度；②斑块的空间分布格局；③景观元 素的性质和对干扰的传播能力；④相邻斑块的相似程度
干扰与景观的破碎化：小规模的干扰可以导致景观破碎
化，反之可以导致景观的均质化。但是干扰小不会影响有
生态过程：各种景观成分发生发展的变化程序及其动态特征
如种群动态、群落演替、干扰扩散、养分循环、种、地化循环、生态控制及相互关系
格 局 与 过 程
影响基本生态过程的格局参数
斑块的大小：影响单位面积的生物量、生产力、养分
储存、物种多样性等
生态系统和景观等)组成的等级系统中的相对位臵
景观的空间尺度越大，其分辨率越低
同一景观，随观察高度
增加，其分辨率降低，
最小可辨单元增大
10米分辩率的SPOT数据
5米SPOT图像
1米分辩率的 IKONOS影像
Quickbird 图像（0.7米）
高分辨率数据（0.2米）
高分辨率数据（0.1米）
姜广顺等人. 黑龙江省完达山地区马鹿生境破碎化及其影响因子
Angela Herná ndez Landscape, et al. Landscape dynamics and their effect on the functional connectivity of a Mediterranean landscape in Chile Jesus Rodriguez Gonzaleza, et al. Assessing functional landscape connectivity
for disturbance propagation on regional scales—A cost-surface model approach applied to surface fire spread
景观连接度是抽象的，它不能仅仅通过景观结构的空间得到 反映，必须在研究景观结构的基础上，通过观测生物的生态行
为和对生物迁徙、生存的影响，测定景观连接度，它表达了生
物种群在景观种活动、生存的能力和景观元素对它的抑制程度
六、干扰(disturbance)
干扰：一种明显改变景观结构、功能和动态变化过 程的事件。干扰具有以下特点： 1）干扰是一种突发性非连续事件 2）干扰一般对景观格局具有强烈改造作用 3）干扰可能会中断景观中一些甚至全部生态过程
4）干扰具有强烈尺度效应
5）干扰可以是自然的，也可以是人工的
干扰的类型
产生来源划分：自然干扰、人为干扰
功能划分：内部干扰(自然过程的一部分)、外部干扰
(打破自然生态系统的演替过程) 干扰机制划分：物理干扰、化学干扰、生物干扰 干扰传播途径划分：局部干扰、跨边界干扰
常见干扰类型
火干扰 放牧 土壤物理干扰 土壤施肥 践踏 外来物种入侵
Peri-urban vegetated landscape pattern changes in relation to socioeconomic development
五、景观连接度
景观连接度：是对景观空间结构单元之间连通性的
生物学度量，包括结构连接度与功能连接度两个方面
结构连接度：指景观单元在空间上表现出的连续程度，
离散性干扰：是指造成有明显边界斑块的干扰。如火灾、放
牧、森林砍伐等 扩散性干扰：是指在某一尺度上增加系统整体性的异质性，
但不产生明显边界斑块的干扰。如飓风、早雪、干旱等
宝 霞
七、景观的特征
① 结构特征：一个景观由若干异质性的生态系统镶嵌组成
如山区景观，由林地、农田、村庄、河流和公路等组成
② 功能特征：景观成分间有物质和能量的交换而相互作用 如水流、气流、热流、养分流；种子花粉扩散、动物迁移 ③ 形成特征：景观是气候地貌因素和干扰因素等影响的产物 景观的形成和变化受两类因素的影响： A. 气候地貌因素：对其他自然条件有决定性影响 B. 干扰：指能引起景观结构等发生重大变化的离散性事件 自然干扰如火灾、洪水、地震、火山爆发、病虫灾等
一、尺 度
①空间尺度：指研究对象的空间范围大小或面积大小
空间尺度越大，分辨率越低，测量上的比例尺越小
同一景观，随观察高度增加，分辨率降低，最小可辨单元增大， 物体细微的差异逐渐难以分辩，最终异质性物体变为均质性
②时间尺度：指研究对象动态变化的时间间隔长度
宏观时空尺度：生物进化、群落演替 微观：植物生长、种群爆发 ② 组织尺度：指在由生态学组织层次(如个体、种群、群落、
关的稳定性
干扰与生物物种多样性： 适度干扰使生态系统具有较 高的多样性，较低和较高频率的干扰其物种均有趋于下降 的趋势
生态学干扰
概念：是指发生在一定地理位臵上，对生态系统结构造 成直接损伤的、非连续性的物理作用或事件 胁迫：概念源于生理学，指不利环境条件下对生物体新 陈代谢或其他生理过程的直接影响 生态学胁迫：是指生态系统在结构未受到直接损伤时， 其功能被影响的情形 因此，干扰直接改变生态学系统结构，而胁迫则直接 改变生态学系统功能
特征的多样性和复杂性。主要考虑下列内容： 即景观的完整性和破碎化 B. 斑块中能量与矿质养分的总量与其面积成正比，物种 多样性和生产力水平也随斑块面积的增加而增加，大致的规 律是面积增加10倍，物种增加两倍
A. 景观中的斑块总数和单位面积上的斑块数目 (斑块密度)，
C. 斑块形状对生物的扩散和动物的觅食及物质和能量的
若把森林作为一个景观，森林是异质的，而组成森林的杨 树林、桦树林等是均质的
均质性 空间异质性主要包括：
空间组成(生态系统的类型、种类、数量、面积比例)
空间结构(生态系统的空间分布、斑块大小、形状、
对比度、连接度)
空间相关(生态系统空间的关联程度、整体或参数的
关联程度、空间梯度和趋势度)—景观要素的不确定
而景观多样性指数随尺度的增大而减小时空尺度的对应性协调性和规律性是一重要特征通常研究的地区愈大相关的时间尺度就愈长尺度性与持续性有着重要的联系细尺度生态过程可能会寻致个别生态系统出现激烈波动而粗尺度的自然调节过程可提供较大的稳定性自然界普遍存在着镶嵌性即一个系统的组分在空间结构上互相拼接而成为一个整体通常可分为生物镶嵌性和非生物镶嵌件盾者即环境镶嵌件景观和区域的空间异质性有两种表现形式即梯度与镶嵌景观结构即斑块廊道基质的组合或空间格局是景观功能流的主要决定因素镶嵌体的景观按其所含的斑块粒度用斑块平均直径量度可区分为粗粒和细粒景观生物物种与营养物质和其他物质能量在各个空间组分间的流动被称为生态流景观中的能量养分和物种都可以从一种景观要素迁移到另一种景观要素这些运动或流动取决于5种主要媒介物或传输机制
干扰的性质
具有多重性和相对性 具有明显的尺度性：如病虫害的发生
干扰与扰动：扰动一般是指系统在正常范围内的波动；而 干扰则是指系统中发生的一些不可预知的突发事件，它对 生态系统的影响可能是大范围的或局部的，但其影响超出
了系统正常波动范围，无法恢复到原有的景观面貌
可以看作是对生态演替过程的再调节
时 间 尺 度
年 月 日
秒
叶片生理
微米 毫米 米
而火干扰事件的时空尺度都小
公里 千公里 万公里
空间尺度
二、异质性与均质性
异质性：由不相关或不相似的组分构成的系统(绝对)
均质性：由相关或性质相同的组分构成的系统(相对)
空间异质性的维持和发展是景观生态学研究的核心内容 多姿多彩的景观源于空间的异质性；均质空间构不成风景 某事物是异质的还是同质的，取决于考察尺度的大小 说某系统为均质时，仅指该系统在给定观察尺度上，系统 组分间的差异可以忽略不计 如：某一景观由森林、农田、村庄等不同的生态系统组成 是把森林本身看成是均质的；森林与农田之间是异质的
人为干扰如森林采伐、草原放牧、农业耕作和城建等
城市景观就是人类干扰产生的特殊景观
二、基本理论
景观生态学的相关理论 景观生态学的基本原理
(一) 景观生态学的相关理论
系统性原理
等级理论和景观复杂性
岛屿生物地理学和复合种群理论
渗透理论和景观连接度 源-汇系统理论
1 系统论原理
系统论 (L.V.Bertalanff 在二战前提出 ) 是从系统的角度 来揭示事物内在联系和变化规律的科学 ① 基本概念
有的路径有利于生物的通行，而有的路径可能妨碍生物
的运动
景观连接度要通过斑块之间物种迁移的难易程度和其他
生态过程的顺利程度来反映，因而不能简单地将景观连接 度等同于景观的连通性 景观观连接度研究的通常常与景观破碎化联系在一起
景观连接度用途
景观连接度研究
张文广等人. 大相岭北坡大熊猫生境适宜性评价
性—出现频率—正态分布曲线解释
研究景观空间异质性的意义
空间异质性 (spatial heterogeneity) ：某种生态学过程和
格局在空间分布上的不均匀性及复杂性程度
满足物种不同生态位的需要——物种共存 影响群落的生产力和生物量 异致物种群落内物种组成结构的小尺度差异 控制群落物种动态和生物多样性的基本因子 对生态稳定性有重要作用
3.格局多样性
格 局 多样 性 ： 是指 景 观 类型空间分布的多样性及
景观空间格局 (如林地、草
地、农田和棵地的不同配 臵 ) 。它对对径流、侵蚀和 元素迁移的影响不同
Tiaoxi watershed within the urban– rural interaction zone of Hangzhou City and Huzhou City
Chapter 2 一般概念和基本理论
四川农业大学 ——土地资源管理系
主要内容 一般基本概念
基本理论
第一节 一般基本概念
尺度 异质性与均质性 格局和过程 景观多样性 景观连接度 干扰 景观边界与边缘效应
一、尺 度
尺度(scale)：是指研究对象的空间范围和时间变化间
隔(对象特征上)；是研究某对象时所采用的空间和时 间单位(研究者角度) 常用范围(幅度)或分辨率(粒度)表示，尺度反映对 事物细节的了解水平；大尺度意味着低分辨率。研究 大尺度对象时必须忽略细微差异；即在小尺度上可辨 的异质性结构，在大尺度上作为细节被忽视
迁移也有重要的影响
Bird communities were surveyed during the breeding season
2.类型多样性
2. 类型多样性：是指景观 类型中的丰富度和复杂性，
常用多样性指数、丰富度、
优势度等指标来测定。它
与物种多样性的关系不是
简单的正比关系，而往往 呈现正态分布的规律
生态学干扰的构成
③
生态学干扰
事 件
①系 统
②尺度域
怎样判断干扰
依据：依赖尺度、事件强度、系统的本质
① 考虑系统的结构和边界，这可判断事件是否来自外部，
是否改变系统的结构 ② 多尺度性：一个尺度的干扰并非是所有尺度的干扰 ③ 特定尺度上：有离散性干扰 (discrete disturbance) 和扩 散性干扰(diffuse disturbance)
可通过卫片、航片或视觉器官来直接观察确定
功能连接度：是以所研究的生态学对象或过程的特征尺 度来确定，如：种子传播距离、动物取食和繁殖活动的 范围，以及养分循环的空间幅度等
因此，景观连接度同样具有尺度性，依赖于观察尺 度和所研究对象的特征尺度
景观连接度用途
景观连接度测定景观组分在空间上的功能联系特征，它 不仅取决于景观单元的空间分布特征，斑块之间的距离， 而且还与生物通过斑块间路径的行为特征密切相关
空间异质性和空间格局对尺度的依赖
镶嵌性：指各种景观要素在空间 上相互拚接形成的结构方式 特征：景观要素间形成边界，连 续空间被中断
三、格局与过程
空间格局：是指各种景观要素在空间的排列组合及配臵方式
如各种斑块在景观中可呈随机、均匀、聚集和线状等分布 更详细的景观结构特征和空间关系可通过景观指数等表示 格局与结构的概念相似，但结构含义较广，格局特指空间配臵
尺度不同研究内容也就不同
尺度可进一步划分为：微观、中观、宏观、超级尺度域
不同等级系统的时空尺度
万年 千年 世纪 10年
景观动态 斑块动态 林窗动态
区域动态
森林演替 树木生长
树木生理
事物或过程的时空尺度是相互 联系的： 在时间上属于宏观尺度的事件 在空间上也属宏观尺度 如气候变迁的时空尺度都较大；
斑块形状：影响生物种的发育、扩展、收缩、迁移等 斑块密度：影响通过机关的“流”的速率
斑块的分布构型：影响扩散和传播
四、景观的多样性
景观多样性通常是指景观单元结构和功能方向的多
样性，反映景观的复杂程度。主要包括斑块多样性、
类型多样性和格局多样性
1. 斑块多样性
斑块多样性：是指景观中斑块的数量、大小、形状等方面
研究景观空间异质性的意义
空间异质性可以理解为斑块性和梯度的总和
斑块性主要强调斑块的种类组成特征及其空间分布
域配臵关系，比异质性概念更具体
梯度是指沿某一方向景观特征有规律地逐渐变化的
空间特性
因此，异质性、斑块性和空间格局是一组相互关系、 强调非均质性及其对尺度的依赖性
意义接近而又略有区别的常用概念，其主要的共同点：