景观生态学

读书笔记

09生物一班

本科

景观生态学

景观生态学不是一门新的科学或者学科的新分支，而是综合研究的特殊观点，景观生态学是景观某一地段上生物群落与其环境状况之间全部复杂的综合因果关系的研究，这些相互关系可以在特定的景观格局或不同规模等级的自然区划中表现出来。景观生态学是由两种科学的观点结合产生的，一种是地理学的景观学说，另一种是生态学理论。20世纪50年代末，景观生态学的基本理论与实践由前苏联进入中国，具体包括自然地域分异规律、综合自然区划、土地分类、评价与制图，和自然综合体内部与相邻单元之间的物质与能量转换过程等内容。景观生态学至今已形成了广泛的应用研究领域，包括野生生物及其栖息环境的保护、自然资源管理、生态系统服务功能、生态安全评价、生态景观规划与设计、自然和人为活动带来的生态风险和灾害的评估与预测等。在这些方面，人类活动都是景观的一部分，都涉及人类的价值观和认识景观的角度及从景观中所获得的知识。

异质性是所有尺度上景观格局的基本属性，景观生态学即为对生态系统空间异质性的研究。景观生态学作为一研究景观单元的类型组成、空间配置及其与生态过程相互作用的综合性学科。强调空间格局、生态学过程及尺度之间的相互作用是景观生态学的核心。针对景观生态学对空间异质性的描述、分析和理论解释，R.T.T.Forman提出空间结构分析模式“斑块—廊道—基质”理论。还有景观异质性理论、景观连接度及连通理论等等。格局与过程的相互作用是生态系统结构与功能相互影响在景观水平的体现。景观生态学的学习在保护自然环境、经济发展、资源利用等方面有重要的指导意义。

1.景观生态学的基本原理及其研究方法

（1）景观生态学的基本原理

①景观的结构和功能原理

景观是由若干个不同的生态系统组成的。每个生态系统都可以看作是由具有相当宽度的斑块、狭长的廊道、背景或基质组成，斑块—廊道—基质”模式是景观组成的基本模式。

景观功能是指景观中不同生态系统，由于物质和能量分布不均匀，必然导致不同生态系统之间物质和能量的不断交换和相互作用。

景观的结构和功能相辅相成，实现一定功能需有响应的景观结构来支持，并受景观结构特征的制约，而景观结构的形成和发展又受到景观功能的影响。景观的结构和功能原理揭示了景观结构和功能直接或间接的相互关系。应用这一原理，对景观结构进行调整以改变或促进景观的功能是景观管理的重要内容。

②生态流聚集与扩散原理

生物物种与其他物质、能量在各个空间组分间的流动称为生态流。它们是景观生态过程的具体体现。不同性质的生态流可能有不同的发生机制，但是经常是几种流同时发生。按照系统论能量消耗最小化原理，系统间的物流和信息流将选择最小的能耗路径运行。受景观格局的影响，这些流分别表现为聚集与扩散，夸生态系统的流动，以水平流为主。

景观中生态流，直接导致景观中营养物质、能量和生物有机体的再分配，而这种再分配将直接导致景观结构的变化。景观生态流的发生、流的通量及时空特性，直接受景观结构的影响，如景观异质性影响物种在景观要素间的扩散和收缩，能量流也往往随着景观异质性的增加而增加；而景观结构的不同，生态流受到的景观阻力也可能存在明显的差异。景观结构特征与生态流之间存在相互影响、相互制约的关系。生态流的流向与流速可能通过景观结构的调整加以改变。

③尺度效应与等级理论

尺度一般是指在研究某一物体或现象时所采取的空间单位或时间单位，同时又可指某一现象或过程在空间和时间上所涉及的范围和发生频率。尺度可分为空间尺度和时间尺度，在生态学中，空间尺度是指所研究生态系统面积的大小或最小信息单元的空间分辨率水平，而时间尺度是其动态变化的时间间隔。

在景观生态学中，尺度以粒度和幅度表达。空间粒度是指景观中最小可辨识的单位所具有的特征长度、面积和体积。时间粒度是某一现象或时间发生的频率

或时间间隔。幅度是指研究对象在空间上涉及的范围、时间上持续的长度。具体地说，研究区域的总面积决定该研究的空间幅度，而研究项目持续时间长度，则确定为其时间幅度。

等级理论是20世纪60年代以来发展起来的，它是关于复杂系统的结构、功能和动态的系统理论。一般说来，等级是一个由若干有秩序的层次所组成的有序系统，一个复杂的系统，由相互关联的亚系统组成，亚系统又由各自的亚系统组成，往下类推直到最低层次，具有垂直结构和水平结构，属于同一亚系统的组分之间的相互作用在强度上或频率上要大于与其他亚系统之间的作用。可以说，等级理论是景观总体构架的基础，景观的性质依其所属的等级不同而异。等级理论认为，包括景观在内的任何生物系统，从细胞到生物圈，都具有等级结构。等级理论最根本的作用在于简化复杂系统，以便于复杂系统的结构、功能和行为进行理解和预测。

④空间异质性与景观过程原理

空间异质性是指系统或者系统属性在空间上的变异程度，更具体的说，是景观生态学变量在空间分布上的不均匀性和复杂性，在直观上形成的景观格局。景观生态学中格局多指空间格局，即斑块和其他组成单元的类型、数目以及空间分布于配置。过程就是强调事件或现象发生、发展的过程和特征。景观过程常常涉及许多生态学过程，如种群动态、种子或生物体的传播、干扰扩散、物质循环、能量流动、群落演替等。景观过程既是景观的形成过程，也是景观功能的具体体现。

空间异质性与景观过程互为因果关系。如物种在景观要素之间的传播过程，明显地受到景观异质性的控制，同时也会影响到景观的异质性，这一原理为景观规划与管理提供了理论基础。

⑤景观生物多样性原理

景观异质性增加使内部的稀有种的丰富度下降，使边缘种和要求两个以上景观要素的物种的丰富度增加，因此，景观异质性可提高物种共存的潜在几率。

⑥景观的自燃性与文化性

景观并非完全是自然演替过程的产物，每一种景观都被人类注入了不同的文化色彩。人类活动和人类文明的发展，一方面对自然景观产生了巨大的破坏作用，另一方面人类活动对自然景观有目的改造和修饰，将自然景观改造为有利人类生存的格局。而且人类活动在景观演化过程中的主导地位日益突出，通过控制景观演化的方向和速率而实现了景观的定向演化和发展，人类对景观的感知、认识的判别直接作用于景观，文化习俗强烈滴影响着人工景观和管理景观的空间格局，景观的外貌可反映出不同地区人民的文化价值观。

⑦景观变化与稳定性原理

景观的变化与干扰有关。在不受干扰的条件下景观的异质性逐渐下降，趋向同质。适度的干扰，可提高景观的异质性。严重或过度的干扰，在大多数情况下，使景观异质性下降。在干扰的作用下，景观结构单元的组成成分、多样性、形状和空间格局的变化，导致能量、物质和生物有机体的分布和运动发生变化。景观稳定性是关于景观干扰的抗性及景观受干扰后恢复力的特性。

（2）景观生态学的研究方法

①野外观察比较实验：特征是选取环境梯度上或某一生态过程中的不同点，就实验对象进行对比观测，以检验环境梯度或生态过程对观测指标是否产生显著的效应。无需进行实验操作，环境梯度值或生态过程观测的因子值即是对实验单元的处理水平。关键在于对观测取样的可比性：确保随机重复的取样或测量的时空格局适合要检验的假设，是测量性实验设计中最严格的地方。

②遥感：是指不接触观测物体，利用某种传感器装置，获取观测对象特征信息并对这些信息进行提取、加工、表达和应用的一种科学和技术。

③地理信息系统：是一种采集、处理、传输、储存、管理、查询、检索、分析、表达和应用空间数据的信息系统，具有图形数字化，输入、查找、更新数据，分析、输出信息等功能。

④全球定位系统：是美国研制的导航、授时和定位系统，由空中卫星、地面跟踪监测站、地面卫星数据传输站、地面数据处理中心和数据通信网络等部分组成。