景观生态学期末复习

景观生态学
第一章景观生态学的概念及发展
•景观生态学的产生和发展来自于人们对大尺度生态环境问题的日益重视。

其理论和方法主要来自于现代生态学和地理科学的发展及其他相关学科领域如系统科学的知识积累。

•狭义景观：是指在几十千米至几百千米范围内，由不同类型生态系统所组成的、具有重复性格局的异质性地理单元。

•广义景观：包括出现在从微观到宏观不同尺度上的，具有异质性或缀块性的空间单元。

•区域：反映气候、地理、生物、经济、社会和文化综合特征的景观复合体相应地称为区域。

几种代表性的景观定义
•Naveh: 景观是自然、生态和地理的综合体，包括所有的自然与人为格局和过程。

•Haber：景观是为生物或人类所综合感知的土地，而不考虑其单个成分。

•Forman:景观是由相互作用的生态系统镶嵌组成，并以类似形式重复出现，具有高度空间异质性的区域。

•景观最新定义：景观是一个由不同土地单元镶嵌组成，具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、生态和文化的多重价值。

•我们可以从以下五个方面来理解景观这个概念：
•①景观由不同空间单元镶嵌组成，具有异质性；
•②景观是具有明显形态特征与功能联系的地理实体，其结构与功能具有相关性和地域性；
•③景观既是生物的栖息地，更是人类的生存环境；
•④景观是处于生态系统之上，区域之下的中间尺度，具有尺度性；
•⑤景观具有经济、生态和文化的多重价值，表现为综合性。

景观分类
•Naveh: 把景观划分为开放景观（包括乡村自然、半自然景观、农业和半农业景观）、建筑景观（包括乡村景观、、城郊景观和城市工业景观）和文化景观。

•Forman:按照景观塑造过程中的人类影响强度划分为：自然景观、经营景观和人工景观。

景观与土地、环境的区别
•景观：具有异质性；存在形式为实体。

概括其特点可为以下七性：空间异质性、地域性、可辩识性、可重复性、功能一致性、尺度性和多功能性。

•土地：侧重于社会经济属性，主要关注土地的肥力、产权关系、经济价值；均质性地块单元。

•环境：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；存在形式有实体和非实体形式。

生态学
•生态学英文是Ecology,直接涵义是有关研究“住所”或“栖息”场所的科学。

•现代生态学的涵义是指研究生态系统（存在于生物与非生物之间的关系形成一个功能单位即可称为生态系统）结构、功能及其发生发展的进化规律与调控生态平衡机理的科学。

•景观生态系统是一个中尺度的宏观系统，是一个以无机环境为基础、生物为主体、人类为主导的复杂系统，具有特定的结构、功能和动态特征。

•景观生态学：研究景观空间结构与形态特征对生物活动与人类活动影响的科学。

•它主要来源于地理学上的景观和生物学中的生态，把地理学对地理现象的空间相互作用的横向研究和生态学对生态系统机能相互作用的纵向研究结合为一体，以景观为对象，通过物质流、能量流、信息流和物种流在地球表层的迁移与交换，研究景观的空间结构、功能及各部分之间的相互关系，研究景观的动态变化及景观优化利用和保护的原理与途径。

其核心主题包括：景观空间格局（从自然到城市），景观格局与生态关系，人类活动对格局、过程与变化的影响，尺度和干扰对景观的作用。

景观生态学广泛应用于各行各业:国土整治、资源开发、自然保护、环境治理、区域规划、城市风景园林设计、自然保护区设计等等.
20世纪80年代初，景观生态学的全面发展
•主要代表学派：美国系统学派（北美派）、欧洲应用学派（欧洲派）
•欧洲应用学派起源：地理学派，代表着景观生态学的传统观点和应用研究。

•景观生态学在欧洲是一门应用性很强的学科，它与规划、管理和政府有着密切的和明确的关系，侧重于人类占优势的景观。

•美国系统学派起源：生态学
•对景观生态学的研究更多在于景观格局和功能等基本问题上，并不是都结合到任何具体的应用方面。

对研究原始状态的景观也有着浓厚的兴趣
•3S技术：是指遥感技术（简称RS）、地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS）。

思考题
•1、什么是景观？景观与土地和环境有什么区别和联系？
•2、景观生态学研究的理论方向和各种流派核心理论如何？
•3、什么叫景观生态学？其基本理论和应用领域如何？
•4、景观生态学研究的主要内容是什么？学习景观生态学有什么重要意义？
第二章景观生态学的理论基础
斑块---廊道---基质模式是景观生态学用来解释景观结构的基本模式，普遍适用于各类景观，包括荒漠、森林、农业、草原、郊区和建成区景观。

这一模式为比较和判别景观结构，分析结构与功能的关系和改变景观提供了一种通俗、简明和可操作的语言。

•异质性：指在一个景观区域中，景观元素类型、组合及属性在空间或时间上的变异程度，是景观区别于其他生命层次的最显著特征。

•景观异质性包括时间异质性和空间异质性，是景观元素间产生能量流、物质流的原因。

•尺度：指对某一研究对象或现象在空间或时间上的量度，分为空间尺度和时间尺度。

常用分辨率与范围来表达，它标志着对所研究对象细节了解的水平。

•生态位：指物种在生物群落或生态系统中的地位和角色。

岛屿生物地理学理论：岛屿是一种假设，被称作重要的自然实验室。

假设条件为：一个相对简化的自然环境；有比较明确的“边界”；有不受人为干扰的“体系”；有内部相对均一的“介质”；有外部差异显著的“邻域”。

岛屿物种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。

离大陆越远的岛屿物种迁入率越小，岛屿的面积越小其灭绝率越大。

意义：1 促进了我们对生物种多样性地理分布与动态格局的认识和理解；2 岛屿生物地理学理论的简单性及其适用领域的普遍性使这一理论长期成为物种保护和自然保护区设计的理论基础。

聚合种群：是由空间上彼此隔离，而在功能上又相互联系的两个或两个以上的亚种群或局部种群组成的种群缀块系统。

一般的来说，聚合种群分为五种类型：
经典型：由许多大小或生态特征相似的生境缀块组成。

主要特点：每个亚种群具有同样的绝灭概率；整个系统的稳定•必须来自缀块间的生物个体或繁殖体交流，并且随生境缀块的数量变大而增加。

大陆---岛屿型聚合种群：由少数很大的和许多很小的生境缀块所组成。

大缀块起到大陆库的作用，基本上不经历局部绝灭现象，小缀块种群频繁消失，来自大缀块的个体或繁殖体不断再定居，使其得以持续。

缀块性种群：指由许多相互之间有频繁个体或繁殖体交流的生境缀块组成的种群系统。

特点是：空间非连续，缀块间的生物个体或繁殖体交流发生在同一生命周期，功能于一体。

非平衡态聚合种群：空间结构上非连续，与经典型或缀块性复合种群相似。

但是，再定居过程不明显或全然没有，从而使系统处于不稳定状态。

中间型或混合型聚合种群：不同空间范围内这些聚合种群表现不同结构特征。

在这5种类型中，从生境斑块之间种群交流强度来看：非平衡态型最弱，斑块型最强；从生境斑块大小分布差异或亚种群稳定性差异来说:大陆---岛屿型高于其他类型。

•景观连接度是指景观空间结构单元之间的连续性程度。

景观连接度可以从结构连接度和功能连接度两个方面来考虑。

•渗透理论：当媒介的密度达到某一临界密度时，渗透物突然能够从媒介材料的一端到达另一端。

临界阀现象：因为影响因子或环境条件到达某一阀值而发生的从一种状态过渡到另一种截然不同状态的过程。

•等级理论是关于复杂系统结构、功能和动态的理论。

等级理论认为，任何系统皆属于一定的等级，并具有一定的时间和空间尺度。

源-汇系统理论：在地球表层系统普遍存在的物质迁移运动中，有的系统单元是作为物质迁出源，而另一些系统组成单元则是作为接纳迁移物质的聚集场所，被称为汇。

源和汇共同组成了一个物质迁移系统。

•源种群：出生率高于死亡率并且迁出率低于迁入率的种群
•汇种群：种群的出生与死亡之间为负平衡，幼体的出生无法补偿成体的死亡。

格局过程关系原理
•景观格局一般是指其空间格局，即大小和形状各异的景观要素在空间上的排列和组合，包括景观组成单元的类型、数目及空间分布与配置等。

景观过程：强调的是事件或现象发生、发展的动态特征。

在景观中，景观格局决定景观生态过程。

尺度分析原理
•尺度分析一般是将小尺度上的斑块格局重新综合而在较大尺度上形成空间格局的过程。

尺度效应表现为：随尺度的增大，景观出现不同类型的最小斑块，最小斑块面积逐步增大，而景观多样性指数随尺度的增大而减小。

景观结构镶嵌性原理
镶嵌：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性（即环境镶嵌性）。

镶嵌的特征是对象被聚集，形成清楚的边界，连续空间发生中断和突变。

作为镶嵌体的景观按其所含的斑块粒度（用斑块平均直径量度），可区分为细粒景观和粗粒景观。

单纯的粗粒或细粒景观都是单调的，只有含有细粒部分的粗粒景观最有利于大型斑块生态效应的获得，为包括人类在内的多生境物种提供了较广的环境资源和条件。

景观演化的人类主导性原理
景观演化的动力包括人为活动影响与自然干扰。

人类可通过对变化方向的改变和速率的调控来实现景观的定向演变和可持续发展。

景观多重价值与文化关联原理
景观兼具经济、生态和美学价值；
•景观的经济价值主要体现在生物生产力和土地资源开发等方面；
•景观的生态价值主要体现为生物多样性与环境功能；
•景观的美学价值较难确定，因为在不同时段、不同人群中可能会有不同的判别标准。

景观生态学研究景观的结构、功能和变化。

•景观结构研究指的是研究景观元素的类型及其空间关系，包括景观元素的种类、大小、形状、轮廓、数目和它们的空间配置；景观功能研究指的是研究景观元素间的相互联系方式与相互作用，即能量、物质、信息和有机体等在各组分之间的流动；而景观变化研究则研究景观结构和功能随时间改变的特征与规律。

思考题
•1 名词解释
•斑块-廊道-基质模式景观结构景观格局景观异质性景观尺度
•2 景观生态学的理论基础主要有哪些？请简述各理论主要内容。

第三章景观结构
斑块：依赖于尺度的，外观上不同于周围环境（基质）的非线性地表区域，具有一定内部均质性的空间实体。

环境资源斑块起源：根本原因是景观内环境资源分布的空间异质性。

特点：由于资源的分布相对持久，所以斑块也相对持久而稳定，抗干扰能力强，而且斑块的周转率相当低，能长期地存在于与基质相异的环境中。

干扰斑块起源：自然干扰和人类干扰。

一般由短期局部性干扰形成；也可由长期持续干扰形成，主要是由人类干扰引起的；有时，长期自然干扰也能够形成干扰斑块。

特点：基质未受干扰，而斑块受到干扰。

具有最高的周转率，持续时间最短，
通常是恢复最快或消失最快的斑块类型。

●残存斑块起源：是由于基质受到广泛干扰后残留下来的部分未受干扰的小面积区域，其成因机制正好与干扰机制相反。

特点：基质受干扰，而斑块未受到干扰。

与干扰斑块在外部形式上似乎有一种反正对应关系。

●种植斑块起源：人们有意或无意地将植物引入某些地区而形成的局部生态系统。

特点：在斑块内，物种动态和斑块周转速率主要取决于人类的管理活动。

●聚居地起源：人类定居，特点：聚居地内的生态结构取决于代替自然生态系统的生物类型，包括人、引进的动物、不慎引入的害虫和从异地迁入的物种。

聚居地高度人文化，其持续性部分取决于人类管理的程度和恒定性。

残存斑块与干扰斑块的相似之处：
①二者都起源于干扰；②二者都具有较高的物种周转率；③斑块内种群大小、迁入和灭绝的速度都在干扰发生之初变化较大，随后进入演替阶段；④当基质和斑块融为一体时，两者都将消失。

斑块的度量指标：斑块大小斑块形状内缘比斑块数量和构型
斑块大小对物质和能量的影响：斑块内的物种、物质、能量与斑块面积呈大小正相关，但这种相关并非是线性的，而是呈曲线状：开始时物种随斑块面积的增大增加很快，但这种增加会越来越慢，最终停滞。

内缘比：指斑块内部与外侧边缘带的面积之比。

廊道是指不同于两侧基质的狭长地带，可以看作是一个线状或带状的斑块。

其两端通常与大型斑块相连；它既可以呈隔离的条状，也可以是与周围基质呈过渡性连续分布。

廊道的作用：双重作用:将景观分离、将景观连接
1.传输通道功能：公路、铁路、运河、输电线等
2.过滤和屏障功能
3.物种栖息地：走廊地带野生动物丰富、植物种类较多(相对于边缘物种)
4.保护：长城、围墙、林带等
5.美学观赏功能：古代曲径通幽、颐和园的长廊、西湖的苏堤
廊道按起源可分为：
●环境资源廊道：由环境资源在空间上的异质性线性分布形成。

如河流廊道。

●干扰廊道：由带状干扰所致,如线性采运作业、铁路和动力线通道等。

●残存廊道：是周围基质受到干扰后的结果,如采伐森林所留下的林带。

●种植廊道：受干扰后人类种植再生形成的区域,如防护林带、绿篱等。

●再生廊道：受干扰后天然再生带状植被,如沿栅栏长成的绿篱等。

廊道按结构可分为：
线状廊道：线状廊道是指全部边缘物种占优势的狭长条带。

一般有：道路、铁路、堤堰、沟渠、输电线、草本或灌木带、树篱等。

特点：人为活动如运输等引起，由边缘种组成，相对于动植物而言无中心地带。

带状廊道：带状廊道是指具有含丰富内部物种的内部环境的较宽条带，其每个侧面都可能存在边缘效应，如较宽的山林防火带、高速公路、宽林带。

特点：廊道较宽，每边均有边缘效应，中心有内环境。

河流廊道：河流廊道是指沿河流分布而不同于周围基质的植被带。

它包括河道本身，以及河道两侧的河漫滩、堤坝和部分高地，宽度随河流大小而变化。

廊道的度量指标：曲度宽度连通性内环境
曲度：即廊道的弯曲程度。

廊道的不同弯曲程度对物流、能流等有重要作用。

常用廊道中两点间的实际距离与他们之间的直线距离之比来表示。

其生态意义：通过曲度来判断生物沿廊道的移动速度。

一般来说，廊道愈直，距离愈短，生物在景观中两点间的移动速度就越快；反之亦反。

宽度：廊道的狭长程度。

廊道的狭长程度对物种沿廊道或穿越廊道的迁移有意义。

宽度大，则物种迁移速度慢。

在设计时，廊道宽度应根据河流宽度和被保护物种来确定。

连通性：指廊道如何连接或在空间上怎样连续的量度。

可简单地用廊道单位长度上间断点的数量表示。

具体单位取决于研究对象的尺度。

内环境:指廊道中的局部小环境，针对对象不同其内环境也不同。

基质是景观中范围广阔、面积最大、相对同质且连接性最强的背景地域，是一种重要的景观元素。

基质的判定标准：
1）相对面积：通常某种景观要素所占面积超过现存的任何其它景观要素类型的总面积，或者说占景观面积的50%以上，那么它就很可能是基质。

2）连接度：基质是景观中连接最好的景观要素，并包围其它景观要素。

但基质通常并不完全连接在一起，而是被分成几块地段。

如果某一空间在延续途中未被其它边界所穿插、隔离，就认为该空间是完全相连的。

3）动态控制：对景观总体动态的控制程度。

面积最大、连接度最好的景观要素类型往往也控制景观中的流。

连接度的作用：
1)可以作为障碍物将其他景观要素分离开；
2)起到廊道的作用，便于物种迁移与基因交换；
3)包围其他景观要素使其形成孤立的生境“岛屿”。

狭窄地带：基质中较窄的部位
边界形状：基质与其他景观结构成分之间边界的形态。

突变边界比渐变边界更能有效的阻止动植物迁移
孔隙度：景观基质中单位面积的斑块数目，即包括在基质内的单位面积的闭合边界（不接触所研究空间或景观的周界）的数目，与研究对象的尺度和分辩率有关。

具有闭合边界的斑块数量越多，基质的孔隙度就越高。

孔隙度的生态意义
1）它提供了一个了解物种隔离程度和植物种群遗传变异的线索。

2）孔隙度是边缘效应总量的指标，是一个对野生生物管理、对能流物流运动具指导意义的因素。

3）人文地理中，研究住宅区或村庄的孔隙度十分重要。

景观边界：是在特定时空尺度下，相对均质的景观之间所存在的异质性过渡区域。

生态交错带：是指相邻生态系统之间的过渡区，往往也是尺度较大的不同景观类型之间的边界地带。

它是景观格局的特殊组分。

景观边界的时空特征
①生物多样性：既有相邻景观共有的生物，还有一些交错区中特有的种类，异质性高；
②动态性：在一定的时间尺度上，景观边界具有脆弱、敏感和不稳定等一系列动态特征；
景观边界的分类
1、水陆交错带：由于液相和固相物质的互相交换，出现了一个既不同于水体又不同于陆地的特殊过渡带，其受力方式和强度，以及频繁的侵蚀和堆积等，使得这一交叉带呈现不稳定的特征。

2、干湿交替带：从比较湿润向比较干燥变化的过渡带
3、农牧交错带：由于生产条件、生产方式以及生产目标的不同，在农业地区以及牧业地区的衔接处，形成一个过渡的交接带。

4、森林边缘带
5、沙漠边缘带
6、城乡交错带：城市向乡村的过渡带
7、梯度联合带：主要由于重力梯度（高度）、浓度梯度、硬度梯度（抗侵蚀能力）等的明显存在，产生了在侵蚀速率、污染程度、坡面形态变化等方面的过渡区。

第六节网络
一景观要素之间的空间联系方式：生态交错带和网络结构
一网络
网络结构包括由廊道相互连接而形成的廊道网络，以及由同质性和异质性景观斑块通过廊道的空间联系形成的斑块网络。

廊道网络由结点和连接廊道构成，分布在基质上。

可分为两种形式：分枝网络和环形网络。

分枝网络是一种树枝状的等级结构；
环形网络是一种封闭环路结构。

廊道网络的结构特征：结点网眼大小网状格局
结点：两个廊道的连接处或一个廊道与斑块的连接处。

结点的功能
（1）结点是廊道的交接地区、运动物体的源和汇
（2）结点往往是中继站而不是最终目的。

中继结点对流施加了3种控制作用：a、使流放大或加速b、降低流的噪声或不相关因素c、提供临时储存地点
网眼大小：即网络线间的平均距离或网线所环绕的景观要素的平均面积。

网状格局：相互连接并含有许多环路的廊道构成一个网状格局。

网络连接度：即一个网络中连接线数与最大可能连接线数之比。

环度：即网络的实际环路数与网络中可能存在的最大环路数之比，表示能流、物流和物种迁移路线的可选择程度。

连接度指数和环度指数的取值范围都在0～1.0之间：
连接度指数为0，即各结点之间互不连接；为1，即每个结点都应与其它结点相连接。

环度指数为0 ，即网络无环路；为1 ，即网络具有最大环路数。

斑块网络：由同质性和异质性景观斑块通过廊道的空间联系形成。

对异质种群的迁移、占据和灭绝有重要影响。

第四章反应景观功能的生态流
生态流：景观中的能量、养分和多数物种，从一种景观要素迁移到另一种景观要素，表现为物质、能量、信息、物种等的流动过程。

通过景观的流有三种：能量流、养分流、物种流。

生态流传播的5种媒介物：风、水、地面动物、飞行动物、人
影响三种流运动的力：扩散、重力和移动
扩散作用：指物体在景观中的随机运动。

主要取决于不同景观斑块间的温度或密度差。

重力作用：由地球引力造成，只要空间上两点之间存在势能梯度，重力作用就可能发生。

移动：是消耗本身能量从一个地方运动到另一个地方。

林带影响到农田的小气候、土壤湿度、动植物和作物产量。

水流携带物质分成两类：1）颗粒物质2）溶解性物质
水流速的决定因素：
1）水的输入量和时间
2）土壤的结构，尤其是孔隙度
3）土壤对水中携带物质的渗滤效果，包括土壤颗粒对物质的吸附作用。

颗粒物质流发生在土壤表面，而溶解物质流发生在土壤内。

雨量大小对于颗粒物质与溶解性物质有很大的差异。

水流侵蚀发生的三个因素：
1 地上植被的伐除
2 枯枝败叶和腐殖质的清除
3 植物根系死亡
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）维持景观稳定性和保持水土2）维持河流生物的能量和生存环境3）维持河流良好的水文状况4）维持河流的良好水质
从高地进入河流廊道的矿质养分有三个途径：
✹a养分直接穿过河岸森林进入河流
✹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。