第二章 景观要素1-斑块
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• ③加大基质异质性以减少传输距离和侵蚀，为食肉动 物提供逃避区；
• ④为只适应小斑块环境而不适应大板块环境的物种提 供生境；
• ⑤保护零星分布的小生境和稀有物种。
4.讨论与思考
• 在面积相等的情况下，比较下列三种 斑块的生态价值？
o 1. 一个大斑块 o 2. 几个相距不远的小斑块 o 3. 几个距离较远的小斑块
▪ 2.幂函数：
▪ logSs=logc+z logA
▪ 3.岛屿生物地理学理论：面积影响
▪ Si=cAz
• Si=一个岛上的种数 • Ss=一个群落的样本中的种类数量； • A=样本面积；c=垂直轴上的截距；z=斜率；
▪ 4．岛屿生物学理论：两个关键变量：面积与隔 离
▪ Si= f [area（+）, isolation（-）]
例：天空的云、嵌花路面的石子。
实际上，所有定义都是在强调斑块的空间非连续性和内 部均质性。广义上，斑块可以是有生命的和无生命的；而狭义 的理解则认为，斑块是指动植物群落。
将斑块定义为一种可直接感观的空间实体便于实际测量， 利于比较研究。
斑块的属性有：①斑块面积的大小和数量（patch size and number）；②斑块的边界和边缘（boundaries and edges）；③ 斑块的形状（shape）。斑块的属性对生产力、生物多样性、 土壤、水分有着重要的影响。
forest island and island） ▪ 4.森林破碎化及其生态后果 ▪ 5.斑块与自然保护区
1.种—面积曲线（Species-area-curves）
S=CAZ
S-多样性 A-面积 C-比例常数 Z-一般为0.18~0.35
S=f（+生境的多样性，-干扰，+面积，-隔离程度， +年龄）
（三）种的丰富度方程 （Equations for species richness）
▪ 1.指数或对数分布：
▪ Ss=c+z logA
• Ss=一个群落的样本中的种类数量； • A=样本面积；c=垂直轴上的截距；z=斜率； • 在对数纸上，以A得对数标出Ss。 • 对数的系列概念与指数分布相关。
• 6）应尽可能使保护区成圆形
设计保护区时，面积比较关键。 主要保护：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
▪ 在确定自然保护区的面积时还要考虑的问题是：
• 1）在考虑各种动物的要求时，要把大型哺乳动物和 鸟类置于首位，而不能对所有种平等对待。
• 2）必须使保护区达到一定面积才能使其与干扰状况 相适应
• ①水和开旷地是两种很不相同的障碍物，隔离作用 不同；
• ②海岛的隔离是相对大陆而言的，而大陆是具有无 限迁入者的一个大库；
• ③海岛和森林到形成的时间差异很大，海岛需要几 千年，而森林岛只有几十年或几百年；
• ④森林岛群落的成员与周围其他陆地群落成员之间 相互作用的程度要大于海岛和周围水域之间的作用。
2.岛屿生物地理学理论（Island biogeographic theory）
➢大岛屿物种多 ➢稀有种多 ➢小岛近亲繁殖
陆地景观与岛屿有所不同，斑块的边界并不明确， 并且隔离程度的重要性降低。
S=f（+生物多样性，-（+）干扰，+面积，+年 龄，+本底异质性，-隔离程度，-边界不连续性）
区别： ➢障碍物不同 ➢海岛的隔离是与大陆相对而言 ➢岛屿与陆地景观的形成时间大相径庭 ➢与边缘的作用
▪ 5．景观镶嵌体中的斑块：
▪ Sp= f [habitat diversity（+）, disturbance
2）干扰后的变化
• ① 演替在本底中发生； • ② 是物种的避难所 • ③ 环境也有所改变，灭
绝率增加
举 例: 寒冷过后阳坡上留下的鸟巢、火灾大火过 后残留的一片森林 松弛期：某些种群灭绝速率升高的时期。 调整期：物种变动速率增高的时期。
3.环境资源斑块（environmental patch ）
• ⑦提供一些近似自然的干扰，许多种与干扰相关或需要 干扰；
• ⑧在环境改变期间，对种的灭绝起着缓冲的作用。
▪ 3.小斑块的生态价值（ecological values of small patch）
• ①为物种的散布和内部种在本地灭绝后的移植提供生 境和阶梯（过渡）环境；
• ②为边缘种提供高种群密度和高种群数量；
1一个大的自然保护区要比小的自然保护区保存的物种多2一个单一的大的自然保护区要比总面积与其相等的几个小保护区为好3如果必须设计多个小保护区应使它们尽量靠得近一些以减少隔离程度5将几个保护区用走廊连接起来可便于很多物种的扩散1在考虑各种动物的要求时要把大型哺乳动物和鸟类置于首位而不能对所有种平等对待
第二章 景观要素类型
o 风、水、地形
• 3）水分和水生系统（water and aquatic system）
o 溪流的保护、水源涵养、水质
▪ 2.大斑块的生态价值（ecological values of large patch）
• ①水域和湖泊的水质保护； • ②低级河流网络的连接，为鱼类在陆地上的移动； • ③维持斑块内部种种群的生境； • ④为大居住范围的脊椎动物提供核心生境和活动范围； • ⑤成为散布通过本底的种源； • ⑥为多生境种提供近似的微生境；
景观是由景观元素组成，景观元素是地面上相对同 质的生态要素或单元。
景观元素主要有三种类型： 1 斑块(patch) 2 走廊(corridor) 3 基质(matrix)
思考下面的景观要素类型，它们的成因与特点？
第一节 斑块(patch)
定义：斑块是一个在外观上与周围环境明显不同的非线性 地表区域。
例高于大斑块。加上其它因素的综合，具体表现在： • 1）生产力和生物量（productivity and biomass）
o ①生态系统：植被高度、草食动物、肉食动物 o ②自然条件：气候（风）、地形 o ③人类活动：运输、种植、收获等
• 2）侵蚀和矿质养分（erosion and mineral nutrients）
变化速度较快
（二）斑块的动态与持久性 （ dynamics and persistence）
▪ 依赖于斑块的起源、干扰的频度、面积的大小等 方面。
起源类型
disturbance patch remnant patch
environmental patch regenerated patch introduced patch
（一）斑块的起源与类型
▪ （一）起源 ▪ 由于不同斑块的质性以及边界特性变化较大，因而对 物质、能量和物种的分布和流动产生不同的作用。 ▪ 根据起源将斑块划分为五类：
• 干扰斑块（disturbance patch） • 残余斑块（remnant patch） • 环境斑块（environmental patch） • 更新斑块（regenerated patch） • 引入斑块（introduced patch）
4.森林破碎化及其生态后果
▪ 1）造成物种生存环境的危 机（内部种），metapopulation的形成
▪ 2）使树木的死亡率增加 （迎风侧、干热风）
▪ 3）大型动物消失 ▪ 4）鸟类数量下降 ▪ 5）昆虫：蜜蜂下降；蝴蝶
增加
5. 斑块与自然保护区
▪ 1975年，Jared Diamond将岛屿生物地理学的理 论应用于保护区设计，提出了6条设计原理：
1.干扰斑块（disturbance patch）
1）成因
o干扰斑块的形成来自于基质内的各种局部干扰。 2）干扰因素：可分为自然干扰和人为干扰两大类。
o自然干扰：火灾、风倒风折、洪水、侵蚀、沉积、地滑、 山崩、雪崩、冰川、火山活动、动物危害、病虫害等。 o人为干扰：采伐、更新、用火等。
3）干扰后的变化速度快，持续时间短
①种群的变化 ②引发植被的演替过程； ③干扰斑块的变化速度取决于单一还是重复干扰。
内、外因（如火灾） 干扰
短期、长期 短期特点：具有最高的周转率、持续时间最短、 消失最快的斑块类型。
4）具体类型 ①单一干扰 ②长期干扰
2.残余斑块（remnant patch）
1）成因：由包围着一小块
未受干扰地区的大范围干扰 造成的.
▪ 3.农林交错景观（rural-forest landscape）
• 森林、草地、农田、果园、村落等
▪ 4.城郊景观（suburban landscape）
• 城镇、农田、果园、村庄
▪ 5.城市景观（urban landscape）
• 住宅区、商业区、工厂、公园、绿地、广场等
二、 斑块的大小
（一）斑块面积的大小对生态系统的影响 （Size effect on ecosystem） （二）斑块面积的大小对生物多样性的影响
• 1）一个大的自然保护区要比小的自然保护区保存 的物种多
• 2）一个单一的大的自然保护区要比总面积与其相 等的几个小保护区为好
• 3）如果必须设计多个小保护区，应使它们尽量靠 得近一些，以减少隔离程度
• 4）使几个保护区成簇状配置，要比线状配置好 • 5）将几个保护区用走廊连接起来，可便于很多物
种的扩散
（二）斑块面积的大小对生物多样性的影响 （Size effect on biodiversity）
▪ 1.种—面积曲线（Species-area-curves） ▪ 2.岛屿生物地理学理论（Island
biogeographic theory） ▪ 3.森林岛与海岛的比较（comparison between
成因
干扰 干扰 环境的异质性 天然更新 人工引入
自然演替方向
进展演替 退化—恢复
稳定 进展 不定
变化速度
快 快 慢 快 较快
斑块的持久性与稳定性
（三）斑块类型（Patch Types）
▪ 在不同的景观中，依据研究的需要，斑块类 型有不同的划分方法。
▪ 斑块划分的依据：
o 斑块的面积 o 群落类型 o 地形特征 o 斑块的外貌特征 o 景观的类型
原因：由于环境资源的空间异质性 或镶嵌分布而引起。
例如：长白山植物垂直分布、森 林中的沼泽 特点：存留时间长、周转率低、稳 定性强：沼泽、樟子松、白桦林
4 引进斑块(introduced patch) 原因：人类将生物引进一个地区，就产生了引进斑块。
（1）种植斑块(planted patch)
原因：由人种植植物而产生的。如人工林、农田、果 园、高尔夫球场等 特点：人维护、存留时间长
▪ 1.森林景观（forest landscape）
• 研究原始林的变化，可划分为：原始林斑块、次生 林斑块、采伐迹地、火烧迹地等
• 研究森林类型之间的影响，可划分为：侧柏林斑块、 麻栎林斑块、油松林斑块、刺槐林斑块、灌木林斑 块等
▪ 2.农村景观（rural landscape）
• 农田斑块、水库斑块、果园斑块、村庄等
4. 引进斑块(introduced patch)
（2）聚居地(homes habitation) 特点：受人干扰的景观中最显著并无处不在的景观成分
之一。 物种：人、引进的动植物、不慎引入的害虫、从异地移
入的本地种 例如：村落、城镇
5.更新斑块（regenerated patch）
是在以前干扰的生境上已经更新起 来，但还没有恢复到原来的植被， 与原植被相似，多为天然更新而成。
分析表明，大致的规律是面积增加10倍，物种增加2 倍；面积增加100倍，物种增加4倍；即面积每增加10倍， 所含的物种数量成2的幂函数增加，2是个平均值，通常在 1.4~3.0之间。这种关系的另一层含义表明，如果原生生态 系统保存10%的面积，将有50%的物种保存下来。如果保
存1%的面积，则会有25%保存物种被保存。 1967年麦克阿瑟和威尔逊创立岛屿生物地理学理论。 他们认为岛屿钟的多样性取决于物种的迁入率和灭绝率，而 迁入率和灭绝率与岛屿的面积、隔离程度及年龄等有关。
（Size effect on biodiversity） （三）种的丰富度方程（Equations for species richness）
（一）斑块面积的大小对生态系统的影响 （Size effect on ecosystem）
▪ 1.生态系统过程（Ecosystem processes）
• 主要是对能量和物质的影响。 • 斑块内部和边缘带的能量和养分存在差异，小斑块的边缘比
3.森林岛与海岛的比较
（comparison between forest island and island）
▪ 1） 森林岛和海岛的类似之处
• ①都是一个被隔离开来的具有动植物的 土地单元
• ②因为生境的变异和大小受到限制，可 以预期岛上的一些种将灭绝
3.森林岛与海岛的比较
▪ 2）森林岛和海岛的区别
• ④为只适应小斑块环境而不适应大板块环境的物种提 供生境；
• ⑤保护零星分布的小生境和稀有物种。
4.讨论与思考
• 在面积相等的情况下，比较下列三种 斑块的生态价值？
o 1. 一个大斑块 o 2. 几个相距不远的小斑块 o 3. 几个距离较远的小斑块
▪ 2.幂函数：
▪ logSs=logc+z logA
▪ 3.岛屿生物地理学理论：面积影响
▪ Si=cAz
• Si=一个岛上的种数 • Ss=一个群落的样本中的种类数量； • A=样本面积；c=垂直轴上的截距；z=斜率；
▪ 4．岛屿生物学理论：两个关键变量：面积与隔 离
▪ Si= f [area（+）, isolation（-）]
例：天空的云、嵌花路面的石子。
实际上，所有定义都是在强调斑块的空间非连续性和内 部均质性。广义上，斑块可以是有生命的和无生命的；而狭义 的理解则认为，斑块是指动植物群落。
将斑块定义为一种可直接感观的空间实体便于实际测量， 利于比较研究。
斑块的属性有：①斑块面积的大小和数量（patch size and number）；②斑块的边界和边缘（boundaries and edges）；③ 斑块的形状（shape）。斑块的属性对生产力、生物多样性、 土壤、水分有着重要的影响。
forest island and island） ▪ 4.森林破碎化及其生态后果 ▪ 5.斑块与自然保护区
1.种—面积曲线（Species-area-curves）
S=CAZ
S-多样性 A-面积 C-比例常数 Z-一般为0.18~0.35
S=f（+生境的多样性，-干扰，+面积，-隔离程度， +年龄）
（三）种的丰富度方程 （Equations for species richness）
▪ 1.指数或对数分布：
▪ Ss=c+z logA
• Ss=一个群落的样本中的种类数量； • A=样本面积；c=垂直轴上的截距；z=斜率； • 在对数纸上，以A得对数标出Ss。 • 对数的系列概念与指数分布相关。
• 6）应尽可能使保护区成圆形
设计保护区时，面积比较关键。 主要保护：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
▪ 在确定自然保护区的面积时还要考虑的问题是：
• 1）在考虑各种动物的要求时，要把大型哺乳动物和 鸟类置于首位，而不能对所有种平等对待。
• 2）必须使保护区达到一定面积才能使其与干扰状况 相适应
• ①水和开旷地是两种很不相同的障碍物，隔离作用 不同；
• ②海岛的隔离是相对大陆而言的，而大陆是具有无 限迁入者的一个大库；
• ③海岛和森林到形成的时间差异很大，海岛需要几 千年，而森林岛只有几十年或几百年；
• ④森林岛群落的成员与周围其他陆地群落成员之间 相互作用的程度要大于海岛和周围水域之间的作用。
2.岛屿生物地理学理论（Island biogeographic theory）
➢大岛屿物种多 ➢稀有种多 ➢小岛近亲繁殖
陆地景观与岛屿有所不同，斑块的边界并不明确， 并且隔离程度的重要性降低。
S=f（+生物多样性，-（+）干扰，+面积，+年 龄，+本底异质性，-隔离程度，-边界不连续性）
区别： ➢障碍物不同 ➢海岛的隔离是与大陆相对而言 ➢岛屿与陆地景观的形成时间大相径庭 ➢与边缘的作用
▪ 5．景观镶嵌体中的斑块：
▪ Sp= f [habitat diversity（+）, disturbance
2）干扰后的变化
• ① 演替在本底中发生； • ② 是物种的避难所 • ③ 环境也有所改变，灭
绝率增加
举 例: 寒冷过后阳坡上留下的鸟巢、火灾大火过 后残留的一片森林 松弛期：某些种群灭绝速率升高的时期。 调整期：物种变动速率增高的时期。
3.环境资源斑块（environmental patch ）
• ⑦提供一些近似自然的干扰，许多种与干扰相关或需要 干扰；
• ⑧在环境改变期间，对种的灭绝起着缓冲的作用。
▪ 3.小斑块的生态价值（ecological values of small patch）
• ①为物种的散布和内部种在本地灭绝后的移植提供生 境和阶梯（过渡）环境；
• ②为边缘种提供高种群密度和高种群数量；
1一个大的自然保护区要比小的自然保护区保存的物种多2一个单一的大的自然保护区要比总面积与其相等的几个小保护区为好3如果必须设计多个小保护区应使它们尽量靠得近一些以减少隔离程度5将几个保护区用走廊连接起来可便于很多物种的扩散1在考虑各种动物的要求时要把大型哺乳动物和鸟类置于首位而不能对所有种平等对待
第二章 景观要素类型
o 风、水、地形
• 3）水分和水生系统（water and aquatic system）
o 溪流的保护、水源涵养、水质
▪ 2.大斑块的生态价值（ecological values of large patch）
• ①水域和湖泊的水质保护； • ②低级河流网络的连接，为鱼类在陆地上的移动； • ③维持斑块内部种种群的生境； • ④为大居住范围的脊椎动物提供核心生境和活动范围； • ⑤成为散布通过本底的种源； • ⑥为多生境种提供近似的微生境；
景观是由景观元素组成，景观元素是地面上相对同 质的生态要素或单元。
景观元素主要有三种类型： 1 斑块(patch) 2 走廊(corridor) 3 基质(matrix)
思考下面的景观要素类型，它们的成因与特点？
第一节 斑块(patch)
定义：斑块是一个在外观上与周围环境明显不同的非线性 地表区域。
例高于大斑块。加上其它因素的综合，具体表现在： • 1）生产力和生物量（productivity and biomass）
o ①生态系统：植被高度、草食动物、肉食动物 o ②自然条件：气候（风）、地形 o ③人类活动：运输、种植、收获等
• 2）侵蚀和矿质养分（erosion and mineral nutrients）
变化速度较快
（二）斑块的动态与持久性 （ dynamics and persistence）
▪ 依赖于斑块的起源、干扰的频度、面积的大小等 方面。
起源类型
disturbance patch remnant patch
environmental patch regenerated patch introduced patch
（一）斑块的起源与类型
▪ （一）起源 ▪ 由于不同斑块的质性以及边界特性变化较大，因而对 物质、能量和物种的分布和流动产生不同的作用。 ▪ 根据起源将斑块划分为五类：
• 干扰斑块（disturbance patch） • 残余斑块（remnant patch） • 环境斑块（environmental patch） • 更新斑块（regenerated patch） • 引入斑块（introduced patch）
4.森林破碎化及其生态后果
▪ 1）造成物种生存环境的危 机（内部种），metapopulation的形成
▪ 2）使树木的死亡率增加 （迎风侧、干热风）
▪ 3）大型动物消失 ▪ 4）鸟类数量下降 ▪ 5）昆虫：蜜蜂下降；蝴蝶
增加
5. 斑块与自然保护区
▪ 1975年，Jared Diamond将岛屿生物地理学的理 论应用于保护区设计，提出了6条设计原理：
1.干扰斑块（disturbance patch）
1）成因
o干扰斑块的形成来自于基质内的各种局部干扰。 2）干扰因素：可分为自然干扰和人为干扰两大类。
o自然干扰：火灾、风倒风折、洪水、侵蚀、沉积、地滑、 山崩、雪崩、冰川、火山活动、动物危害、病虫害等。 o人为干扰：采伐、更新、用火等。
3）干扰后的变化速度快，持续时间短
①种群的变化 ②引发植被的演替过程； ③干扰斑块的变化速度取决于单一还是重复干扰。
内、外因（如火灾） 干扰
短期、长期 短期特点：具有最高的周转率、持续时间最短、 消失最快的斑块类型。
4）具体类型 ①单一干扰 ②长期干扰
2.残余斑块（remnant patch）
1）成因：由包围着一小块
未受干扰地区的大范围干扰 造成的.
▪ 3.农林交错景观（rural-forest landscape）
• 森林、草地、农田、果园、村落等
▪ 4.城郊景观（suburban landscape）
• 城镇、农田、果园、村庄
▪ 5.城市景观（urban landscape）
• 住宅区、商业区、工厂、公园、绿地、广场等
二、 斑块的大小
（一）斑块面积的大小对生态系统的影响 （Size effect on ecosystem） （二）斑块面积的大小对生物多样性的影响
• 1）一个大的自然保护区要比小的自然保护区保存 的物种多
• 2）一个单一的大的自然保护区要比总面积与其相 等的几个小保护区为好
• 3）如果必须设计多个小保护区，应使它们尽量靠 得近一些，以减少隔离程度
• 4）使几个保护区成簇状配置，要比线状配置好 • 5）将几个保护区用走廊连接起来，可便于很多物
种的扩散
（二）斑块面积的大小对生物多样性的影响 （Size effect on biodiversity）
▪ 1.种—面积曲线（Species-area-curves） ▪ 2.岛屿生物地理学理论（Island
biogeographic theory） ▪ 3.森林岛与海岛的比较（comparison between
成因
干扰 干扰 环境的异质性 天然更新 人工引入
自然演替方向
进展演替 退化—恢复
稳定 进展 不定
变化速度
快 快 慢 快 较快
斑块的持久性与稳定性
（三）斑块类型（Patch Types）
▪ 在不同的景观中，依据研究的需要，斑块类 型有不同的划分方法。
▪ 斑块划分的依据：
o 斑块的面积 o 群落类型 o 地形特征 o 斑块的外貌特征 o 景观的类型
原因：由于环境资源的空间异质性 或镶嵌分布而引起。
例如：长白山植物垂直分布、森 林中的沼泽 特点：存留时间长、周转率低、稳 定性强：沼泽、樟子松、白桦林
4 引进斑块(introduced patch) 原因：人类将生物引进一个地区，就产生了引进斑块。
（1）种植斑块(planted patch)
原因：由人种植植物而产生的。如人工林、农田、果 园、高尔夫球场等 特点：人维护、存留时间长
▪ 1.森林景观（forest landscape）
• 研究原始林的变化，可划分为：原始林斑块、次生 林斑块、采伐迹地、火烧迹地等
• 研究森林类型之间的影响，可划分为：侧柏林斑块、 麻栎林斑块、油松林斑块、刺槐林斑块、灌木林斑 块等
▪ 2.农村景观（rural landscape）
• 农田斑块、水库斑块、果园斑块、村庄等
4. 引进斑块(introduced patch)
（2）聚居地(homes habitation) 特点：受人干扰的景观中最显著并无处不在的景观成分
之一。 物种：人、引进的动植物、不慎引入的害虫、从异地移
入的本地种 例如：村落、城镇
5.更新斑块（regenerated patch）
是在以前干扰的生境上已经更新起 来，但还没有恢复到原来的植被， 与原植被相似，多为天然更新而成。
分析表明，大致的规律是面积增加10倍，物种增加2 倍；面积增加100倍，物种增加4倍；即面积每增加10倍， 所含的物种数量成2的幂函数增加，2是个平均值，通常在 1.4~3.0之间。这种关系的另一层含义表明，如果原生生态 系统保存10%的面积，将有50%的物种保存下来。如果保
存1%的面积，则会有25%保存物种被保存。 1967年麦克阿瑟和威尔逊创立岛屿生物地理学理论。 他们认为岛屿钟的多样性取决于物种的迁入率和灭绝率，而 迁入率和灭绝率与岛屿的面积、隔离程度及年龄等有关。
（Size effect on biodiversity） （三）种的丰富度方程（Equations for species richness）
（一）斑块面积的大小对生态系统的影响 （Size effect on ecosystem）
▪ 1.生态系统过程（Ecosystem processes）
• 主要是对能量和物质的影响。 • 斑块内部和边缘带的能量和养分存在差异，小斑块的边缘比
3.森林岛与海岛的比较
（comparison between forest island and island）
▪ 1） 森林岛和海岛的类似之处
• ①都是一个被隔离开来的具有动植物的 土地单元
• ②因为生境的变异和大小受到限制，可 以预期岛上的一些种将灭绝
3.森林岛与海岛的比较
▪ 2）森林岛和海岛的区别