第三讲 景观结构

干扰是引起生态系统格局显著偏离其常态的事件。
干扰类型有： 风、火、冰雹、山崩、虫害等。 例如常见的干扰现象：采伐后的森林、草原烧荒、 地表煤矿等。 如森林中火烧迹地、冰暴袭击的田地、洪水掩没区、 大型哺乳动物践踏过的现场，都有形成干扰斑块的 可能。



干扰
内、外因（如火）
短期、长期 短期特点：具有最高的周转率、持续时间 最短，是消失最快的斑块类型。

残存斑块同样是在干扰情形下形成的。不过干扰 的强度大、范围广，整个基质都受到改造，只有 某些局部区域，由于种种原因，受到干扰较轻或 没有受到干扰的影响而保留了下来，形成斑块。
类型举例：如一场洪水淹没了大片土地，冲毁了 村庄和农田，惟独一处高地上的农田没有受到破 坏，而完整如初、形成残存斑块；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。
1、斑块的起源


斑块根据起源可分为四类： 环境资源斑块 干扰斑块 残存斑块 引入斑块 影响斑块起源的主要因素有： 环境异质性 自然干扰 人类活动
（1）环境资源斑块
(environmental patch)

由于环境资源条件（土壤类型、水分、养分、地形 因素等）在空间分布的不均匀性造成的斑块。
3、斑块的形状


定性：方形、圆形、长条形、环形、半岛形等。 但大多边界不规整，难以准确用几何形状说明。 定量：用形状系数指标:
其中：D是形状系数。说明某一斑块周长L与面 积比与同该斑块面积相等的圆的圆周长之比。 比值为1时，说明该斑块为圆形。 比值越大说明该斑块周边越发达。 L为斑块周边长度、 A为斑块面积

森林岛与海岛的比较：



相似点： 与周围其它系统不同的一片土地单元（隔离） 环境变异和大小关系 区别： 隔离类型不同（水、陆地）、隔离的相对性 形成时间长短、与周围系统的相互作用关系 森林破碎化及其生态后果 物种变化、树木生长变异、生态功能变化
自然保护区设计应考虑的问题


要如何保持： 较高的当地物种多样性 稀有种和濒危种 稳定的生态系统 面积设计应考虑的问题： Jared Diamond（1975）提出的6条设 计原理。
（2）边缘效应



边缘效应(edge effect )即指缀块的边缘部分由 于受到外围影响而表现出与缀块中心部分不同的 生态学特征的现象。 缀块中心部分在气象条件(如光照、温度、湿度、 风速)，物种的组成，以及生物地球化学循环方面， 都可能与其边缘部分不同。 许多研究表明，缀块周界部分常常具有较高的物 种丰富度和第一性生产力。有些物种需要较稳定 的生物条件，往往集中分布在缀块中心部分, 故 称为内部种。而另一些物种则适应多变的环境条 件，主要分布在缀块边缘部分，称为边缘种。
但该斑块具有可恢复性，如果人类重新投入，又会复 活，恢复生机。


引入斑块的类型：
①种植斑块(planted patch) ：由人种植植物而产 生的特点：人维护、存留时间长。如农田、人工 林、高尔夫球场等，都是在基质上形成的。
②聚居地(homes habitation)：人类聚居地是当今 地球上最明显而又最普遍存在的景观成分之一， 包括房屋、庭院、场院、毗邻的周围景观。


由局部性干扰（如森林死亡、小范围火灾等）造成 的小面积斑块。 特点：
①起源：起源于自然或人为干扰； ②关系：斑块与本底间过渡比较突然，生态交错带较窄； ③变化：周转率最高，持续时间最短，消失的最快，恢复 较容易； ④形成：也可由长期持续的干扰形成。如一个重复放牧的 牧场，演替过程持续不断地重复进行或重新开始； ⑤物种：形成初期物种、种群等变化剧烈，随后进入平稳 演替阶段，与周围基质保持平衡。



斑块泛指与周围环境在外貌或性质上不同, 但 又具有一定的内部均质性的空间部分。 内部均质性，是相对于其周围环境而言的。具 体地讲，斑块包括植物群落、湖泊、草原、农 田、居民区等。因而其大小、类型、形状、边 界以及内部均质程度都会显现出很大的不同。 以上概念强调了空间非连续性和内部均质性。 广义的斑块可以是有生命的和无生命的；而狭 义的理解认为，斑块是指动植物群落。

未干扰 在斑块内干扰 在本底中干扰
斑 块 持 久 性 时 间
长期干扰
单一干扰 （短期）
环境资源斑块
干扰斑块
残存斑块
引进斑块
斑块的持久性与稳定性
（4）引入斑块(introduced

patch)


由于人们有意或无意地将动植物引入某些地区而形 成的局部性生态系统（如种植园、作物地、高尔夫 球场、居民区等）。 特点：
D L/2 A

（1）生态学意义


形状与面积同等重要。例如:鸟、昆虫觅食，巢域一 般为长方形 形状分析可了解物种动态（物种分布是稳定、扩展、 收缩、还是迁移甚至以了解迁移路线） 斑块的形状对生物的散布和觅食具有重要作用 斑块的形状与环境变化及更新过程有关 在园林设计中，采取不同的斑块形状，可收到 不同的艺术效果

引入斑块内部可能包括有四类物种：人、 引进的动植物种、不慎引进的有害物种、 本地种。 关于有害种入侵问题应引起重视。

2、斑块的大小

斑块最容易识别的外貌是大小和面积
一是影响到物质和能量的分布及流动（如 面积大小与边缘比有关） 二是影响到物种的分布、类型和数量。不 同物种对斑块面积有不同的反映（如树木、 鸟类）

a 太阳角向赤道方向超过向极地方向的
宽度。 b 温带超过热带 c 主风超过其他风向 d 斑块与本底垂直结构差异越大，边缘 宽度差异越大。



根据对边缘或内部的反应将生物分为： 边缘种(edge species) 内部种(interior species)

根据边缘种和内部种原理将动物分成三类： a 对两个生态系统均有要求 b 对边缘的特殊生境有特殊的要求 c 主要与一种生态系统有关系，但可扩 展到边缘


特点： ①起源：起源于环境异质性； ②关系：斑块与本底间有较宽的生态交错带，过渡 缓慢； ③变化：相当稳定，周转率很低；该类型斑块一般 较稳定，抗干扰能力强，能长期地存在于与基质相 异的环境中； ④物种：虽斑块内部存在物种运动，但物种变化水 平极低。

沙漠中的绿洲、森林中的湖泊、海洋中的岛屿等






一个大的自然保护区要比小的自然保护区保存的 物种多。 基于同样理由，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。 如果必须设计多个小保护区，应使它们尽量靠得 近一些。 使几个保护区成簇状配置，要比线状配置为好。 将几个保护区用走廊连接起来，可便于很多物种 的扩散。 应尽可能使保护区成圆形。
第 三 讲
景
观
结
构
主要内容:

一、景观要素的基本类型 二、景观结构
三、景观的空间格局 四、生态交错带



一、景观要素的基本类型



Forman等认为，组成景观的结构单元不 外有三种: 斑块、廊道、基底 景观结构是指不同生态系统或景观单元 的空间关系。即指与生态系统的大小、 形状、数量、类型及空间配置相关的能 量、物质和物种分布。 即景观的基本组成要素斑块、廊道和基 底的时空配置及镶嵌格局。



然而，有许多物种的分布是介乎这二者之 间的。 当缀块的面积很小时，内部—边缘环境分 异不复存在，因此整个缀块便会全部为边 缘种或对生境不敏感的物种占据。 显然，边缘效应是与缀块的大小以及相邻 缀系统的生产力、养分循环 和水土流失等过程都有重要影响。 由于边缘效应，生态系统光合作用效率以及养分 循环和收支平衡特点，都会受到缀块大小及有关 结构特征的影响。 缀块边缘常常是风蚀或水土流失的起始或程度严 重之处。一般而言，缀块越小，越易受到外围环 境或基底中各种干扰的影响。而这些影响的大小 不仅与缀块的面积有关，同时也与缀块的形状及 其边界特征有关。


面积对能量和养分的影响：

一般的情况总是大斑块要比小斑块含的能量和养分 丰富。也有不同，比如，一个小斑块（麦田）从边 缘到内部我们会发现边缘产生的产量高于内部。
原因：充分利用光、温度、水、且竞争少。 动物的分布也会因边缘内部的喜爱程度而有所不同。 许多野兔、野鸡等喜欢在边缘地带活动，食草与食 肉动物也经常在边缘地带活动，边缘单位的生物量 也高于内部。

斑块(嵌块体或缀块)指在外观上不同于周围环 境的非线性地表区域；例：天空的云、嵌花路 面的石子。 廊道(走廊)指不同于两侧土地的狭长地带, 可 以看作是一个线状或带状的斑块； 基底(基质或本底)指景观中的背景地域, 是景 观中面积最大、连通性最好、在景观功能上起 着重要作用的景观要素类型。


（一）斑块



固有边缘（inherent edge）：环境资源上的差异 造成的边缘 特点：过渡缓慢、连续性强、变化很小 举例：森林和沼泽之间的边缘 诱导边缘（induced edge）：天然或人为干扰造 成的边缘 特点：过渡显著、存在时间短 举例：森林与火烧迹地之间的边缘
边缘宽度的影响因子：

形状影响生物的散布和觅食 边缘：二个生态系统相邻处形成的一个过 渡带，为生态交错区。其环境和物种都具 有过渡性和组合性，甚至特殊性。 边缘的形成：固有边缘、诱导边缘 边缘的宽度：有宽有窄 边缘的物种：边缘种、内部种

斑块的边缘部分有不同于内部的物种组成和 过渡。 特点：由一种环境条件组合、过渡为另一种 环境条件组合，由一类动植物组合过渡为另 一类动植物组合，不仅包括两个生态系统内 部的成分并且有其特有的成分。
（3）残余斑块(remant patch)



由大面积干扰（如森林或草原大火、大范围的森林 砍伐、农业活动、城市化等）造成的、局部范围内 幸存的自然或半自然生态系统或其片段（由包围着 一小块未受干扰地区的大范围干扰造成的）。 特点：
①起源：起源于自然或人为干扰； ②关系：斑块与本底间过渡比较突然，生态交错带较窄； ③变化：具较高的周转率，当干扰消失后，在自然界同化 的作用下能很快地融合在基质内； ④物种：形成初期物种、种群等变化剧烈，随后进入平稳 演替阶段。（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。）
边缘效应的主要特征可归纳为：

①食物链长，生物多样性增加，种群密度提高； ②系统内部物种与群落之间竞争激烈，彼此消长频 率高，幅度大； ③抗干扰能差，界面易发生变异，且系统恢复的周 期长； ④自然波动与人为干扰相互迭加，易使系统承载能 力超过临界阈值，导致系统紊乱，乃至崩溃。

面积对物种的影响：

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。 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。
景观内环境资源分布的不均匀性，是环境资源斑 块形成的根本原因。该类型的斑块在自然界中随 处可见。


如沙漠中的绿洲、沼泽湿地中大面积生长着芦苇 等湿生植物群落、森林内裸露的基岩、平原上出 现的湖泊、海洋内的岛屿等都是典型的环境资源 斑块。
（2）干扰斑块(disturbance patch)

①起源：起源于人为活动原因：人类将生物引进一个地区， 就产生了引进斑块。 ②物种：物种和生产力都依赖于人工输入和维持； ③变化：周转率取决于人类管理，如果不进行管理，那么基 质的物种就会侵入斑块，并发生演替，最终该斑块消失； ④时期：引入物种可能长期占优势，延缓自然演替过程。



人类出现后，能动地改造自然的能力日益加强，在自 然基质内引人人工斑块。如水库、农田、城镇等。 这种班块是在人类投入作用下存在的，受人类的影响 很大，其动态也受人类的控制。而一旦投入停止，该 斑块就失去了存在的能量基础，很快也会被自然界同 化，消失在自然界中成为古迹。




无论是否为岛，面积越大，记录到的种 越多。 面积越大，遇到稀有种的机会越多。 小岛一般地说支持的种群较小，易近亲 繁殖，易受突发事件而灭绝。 隔离是影响物种多样性的第二个主要原 因，隔离度越高，支持的种越少。

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）