景观生态学的理论基础
景观生态学的基本理论和原理
景观生态学的基本理论一、耗散结构理论1. 耗散结构理论概述⏹一个远离平衡态的非线性的开放系统(不管是物理的、化学的、生物的乃至社会的、经济的系统),通过不断地与外界交换物质和能量，在系统内部某个变量的变化达到一定的阈值时，通过涨落，系统可能发生突变，由原来的混沌无序状态转变为一种在时间上、空间上或功能上的有序状态。
⏹由于这种在远离平衡的非线性区形成的有序结构，以能量的耗散来维持自身的稳定性，故称为“耗散结构”(dissipativestructure) 。
⏹耗散结构：位于远离平衡态的复杂系统，在外界能量流或物质流的维持下，通过自组织形成一种新的有序结构。
2. 耗散结构理论的意义⏹耗散结构理论认为：生态系统属于耗散结构系统，在于：1). 生态系统是开放系统；2). 所有生态系统都远离热力学平衡态；3). 生态系统中普遍存在着非线性动力学过程。
二、等级理论（hierarchy theory ）等级理论是关于复杂系统结构、功能和动态的系统理论。
通常，等级是一个由若干个单元组成的有序系统，而复杂性常具有等级形式。
一个复杂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。
所以，等级系统中的每一层次都由不同的亚系统或整体元组成，每一级组成单元相对于低层次表现出整体特性，而对高层次则表现出从属性或制约性。
基于等级理论，复杂系统可视为由具有离散性等级层次组成的等级系统。
解析：高等级层次上的生态过程（如全球植被变化）呈现大尺度、低频率和慢速；而低等级层次的生态过程（如局地植物群落物种组成变化）为小尺度、高频率和快速。
不同等级层次间相互作用，高层次对低层次的制约作用在模型中可表达为常数，而低层次提供机制和功能，其信息常以平均值的形式来表达。
等级系统结构：分垂直和水平两种。
前者指等级系统层次数目、特征及其相互作用关系，后者指同一层次上亚系统的数目、特征和相互作用关系。
层次和整体单元的边界称为界面。
景观生态学的基本理论和原理
景观生态学的基本理论一、耗散结构理论1. 耗散结构理论概述一个远离平衡态的非线性的开放系统(不管是物理的、化学的、生物的乃至社会的、经济的系统),通过不断地与外界交换物质和能量，在系统内部某个变量的变化达到一定的阈值时，通过涨落，系统可能发生突变，由原来的混沌无序状态转变为一种在时间上、空间上或功能上的有序状态。
由于这种在远离平衡的非线性区形成的有序结构，以能量的耗散来维持自身的稳定性，故称为“耗散结构” (dissipative structure) 。
耗散结构：位于远离平衡态的复杂系统，在外界能量流或物质流的维持下，通过自组织形成一种新的有序结构。
2. 耗散结构理论的意义耗散结构理论认为：生态系统属于耗散结构系统，在于：1) . 生态系统是开放系统；2) . 所有生态系统都远离热力学平衡态；3) . 生态系统中普遍存在着非线性动力学过程。
二、等级理论 ( hierarchy theory )等级理论是关于复杂系统结构、功能和动态的系统理论。
通常，等级是一个由若干个单元组成的有序系统，而复杂性常具有等级形式。
一个复杂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。
所以，等级系统中的每一层次都由不同的亚系统或整体元组成，每一级组成单元相对于低层次表现出整体特性，而对高层次则表现出从属性或制约性。
基于等级理论，复杂系统可视为由具有离散性等级层次组成的等级系统。
解析：高等级层次上的生态过程(如全球植被变化)呈现大尺度、低频率和慢速；而低等级层次的生态过程(如局地植物群落物种组成变化)为小尺度、高频率和快速。
不同等级层次间相互作用，高层次对低层次的制约作用在模型中可表达为常数，而低层次提供机制和功能，其信息常以平均值的形式来表达。
等级系统结构：分垂直和水平两种。
前者指等级系统层次数目、特征及其相互作用关系，后者指同一层次上亚系统的数目、特征和相互作用关系。
层次和整体单元的边界称为界面。
简述景观生态学理论
简述景观生态学理论许多学者对景观生态学基础理论的探索己经作出了重要贡献，例如Risser等提出的5 条原则，Forman等提出的7项规则等等。
但从景观生态学理论研究现状來看，目前用理论这一术语表达景观生态学的基础理论，比用原理、定律、定理等方式更适宜些。
相关学科为景观生态学提供的基础理论，槪括起來主要有以下7项。
1•生态进化与生态演替理论达尔文提出了生物进化论，主要强调生物进化;海克尔提出生态学概念，强调生物与环境的相互关系，开始有了生物与环境协调进化的思想萌芽。
应该说，真正的生物与环境共同进化思想属于克里门茨。
他的五段演替理论是大时空尺度的生物群落与生态环境共同进化的生态演替进化论，突出了整体、综合、协调、稳定、保护的大生态学观点。
坦斯里提出生态系统学说以后，生态学研处重点转向对现实系统形态、结构和功能和系统分析，对系统的起源和未來研究则重视不够。
但就在此时，特罗尔却接受和发展了克里门茨的顶极学说而明确提出景观演替概念。
他认为植被的演替，同时也是土壤、土壤水、土壤气候和小气候的演替，这就意味着各种地理因素之间相互作用的连续顺序，换句话说，也就是景观演替。
亳无疑问，特罗尔的景观演替思想和克里门茨演替理论不但一致，而1L综合单顶极和多顶极理论成果发展了生态演替进化理论。
生态演替进化是景观生态学的一个主导性基础理论，现代景观生态学的许多理论原则如景观可变性、景观稳定性与动态平衡性等，其基础思想都起源于生态演替进化理论，如何深化发展这个理论，是景观生态学基础理论研究中的一个重要课题。
2.空间分异性与生物多样性理论空间分异性是一个经典地理学理论，有人称之为地理学第一定律，而生态学也把区域分异作为其三个基本原则之一。
生物多样性理论不但是生物进化论概念，而II也是一个生物分布多样化的生物地理学概念。
二者不但是相关的，而11有综合发展为一条景观生态学理论原则的趋势。
地理空间分异实质是一个表述分异运动的概念。
首先是圈层分异；其次是海陆分异;再次是大陆与大洋的地域分异等。
景观生态学-研究内容与基本原理
景观生态学Landscape ecology二、景观生态学的研究内容与基本原理（一）研究内容景观生态学是研究景观的结构功能和变化及景观的规划管理。
景观结构：指的是不同景观要素之间的空间关系（各种生态系统的性状、大小、数目、种类和构图与能量、物质和物种分配的关系）景观功能：指的是多种景观要素之间的相互作用，即不同生态系统之间的能流、物质流和物种流。
景观变化：指的是景观在结构和功能上随时间的变化。
景观管理：是将景观生态学的基本理论，应用于生产实践。
主要内容是通过综合分析景观特征，提出景观利用管理最优化方案。
包括下述内容：①景观生态分类；②景观生态评价；③景观生态规划设计；④景观生态规划设计的实施。
（二）景观生态学的理论基础与基本原理景观生态学的理论基础是整体论（holism）和系统理论（system theory）。
整体论是1926年由Smuts提出的哲学思想，这一思想说明，客观现实是由一系列的处于不同等级系列的整体所组成，每一整体都是一个系统，即处于一个相对稳定态中的相互关系集合。
稳定态的维持机制称之为内稳定性，它是靠一系列正反馈和负反馈因素使系统处于两种动态平衡之中。
所以从根本上说，景观生态学研究的就是内稳态的机制，也就是研究地表所有作用因素之间的相互关系如何，它们又是如何造成水平和垂直的异质性的。
关于垂直异质性问题，由于欧洲学者对景观和景观生态学的理解，与R．Forman和M．Godron的定义有所区别，比如荷兰学者I.S.Zonneveld指出，应将景观视为一个生态系统，而又认为生态系统的概念不包括范围大小。
景观是在地球表面由所有作用因素形成的开放系统。
这些因素组成三维现象。
水平方面表现在互相联系的要素的水平格局上，垂直方面表现在存在着相互作用的很多“层”上。
景观的每一层成为一门科学的研究对象（如地质学、土壤学、植被学等），而独有景观生态学则将全部土地属性形成的垂直异质性作为一个整体来研究。
第二章 景观生态学的理论基础.
第四节 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。
流域水文状况，地貌过程中的侵蚀－沉积，土壤 －植物系统的生物地球化学循环，养分元素和污 染物质在土壤圈、水圈和生物圈中的运移、物种 迁移等存在源汇问题。
பைடு நூலகம்
2.3尺度对生态学格局和过程的影响
• 景观格局和生态过程在不同尺度上会表现出不同的 特征。当尺度发生改变时，景观格局和生态过程都 随之变化。
• 尺度对空间异质性的影响：
–假设幅度一定，粒度增大通常会降低空间的差异。假设 粒度一定，幅度增大将会包含更多的空间异质性，体现 多样化的景观类型或研究区域内更多的景观要素。
2.2 异质种群持续生存的必要条件
离散的局部繁殖种群。 所有的亚种群均有绝灭的风险。即使是最大
的亚种群也有绝灭的可能。 亚种群有重建的可能。重建率随斑块间距离
的增大而锐减，也与物种的迁移能力有关。 局域动态的非同步性。（P31）
第三节 渗透理论
• 临界阈现象：某一事件或过程在影响因子或环境 条件到达某一阈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。
最根本的作用在于简化复杂系统，以便对其结 构、功能和动态进行理解和预测。
2.尺度效应
2.1尺度定义
–指在所研究的生态系统的面积大小（空间尺度）， 或者指所研究的生态系统动态的时间间隔（即时 间尺度）。
–小尺度表示较小的研究面积，或较短的时间间隔。 大尺度则用于表示较大的研究面积和较长的时间 间隔。
2.（复合）异质种群理论
1.岛屿生物地理学理论
岛屿生物地理学理论的研究对象：岛屿。也被 广泛地应用于所有岛状生境的研究中。
园林技术专业中的景观生态学理论与应用
园林技术专业中的景观生态学理论与应用一、引言园林技术作为一门综合性的学科，涉及到植物学、生态学、设计学等多个学科的知识，其中景观生态学作为园林技术中的重要组成部分，对于园林景观的规划、设计和管理起着至关重要的作用。
本文将探讨景观生态学的理论基础以及其在园林技术中的应用。
二、景观生态学的理论基础1. 生态系统理论景观生态学的理论基础之一是生态系统理论。
生态系统是由生物群落和其所处的非生物环境组成的一个相互作用的整体。
景观生态学通过研究生态系统的结构、功能和演替过程，揭示了景观中不同生物群落之间的相互关系，为园林景观的规划和设计提供了科学依据。
2. 植物群落生态学植物群落生态学是景观生态学的另一个重要理论基础。
植物群落是由多种植物种群组成的一个相互作用的整体。
植物群落生态学研究了植物种群之间的竞争、共生和演替关系，以及它们对环境的适应性和响应能力。
在园林技术中，通过研究植物群落的组成和结构，可以选择合适的植物种类，提高景观的生态效益。
3. 景观格局与过程景观格局与过程是景观生态学的核心概念之一。
景观格局是指景观中各个生境类型的分布、形状和相互关系，而景观过程则是指景观中物质和能量的流动、生物迁移和演替等动态过程。
通过研究景观格局与过程，可以评估景观的连通性、稳定性和适宜性，为园林景观的规划和管理提供科学依据。
三、景观生态学在园林技术中的应用1. 园林景观规划景观生态学在园林景观规划中起到了至关重要的作用。
通过研究景观格局与过程，可以确定园林景观的空间布局和结构，合理划分功能区域，提高景观的生态效益。
同时，景观生态学还可以评估景观的可持续性，为园林景观的长期发展提供科学指导。
2. 植物选择与配置景观生态学在植物选择与配置方面也有着重要的应用价值。
通过研究植物群落的生态特征和适应性，可以选择适合当地环境的植物种类，提高景观的生态适应性。
同时，通过合理配置不同植物种类，可以提高景观的多样性和美观度，增加人们对园林景观的亲近感。
景观生态学的理论基础
距离效应
面积效应 Elarge
迁 入 率 或 灭 绝 率
R’（小岛） R（大岛）
S’e Se
S’e Se
离大陆越远的岛屿上的物种迁入率越小（距离效应）；岛屿的面积越小其绝灭率越大（面积效应）。
M-W模型
对于某一岛屿，MacArthur- Wilson 理论的数学模型，简称M-W模型，用一 阶常微分方程表示：
关于“种—面积”关系的三种假说：生境多样性假说；被动样本假说；动态平衡假说
南太平洋群岛面积与生物多样性间的关系
Fiji islands,裴济群岛 18500Km2 476(被子植物)，54（鸟类）
New Caledonia，新喀里多尼亚岛 22000Km2 655(被子植物)，64（鸟类）
Solomon Islands，索罗门群岛 40000Km2 654(被子植物)，124（鸟类）
小到森林中的林窗甚至植物的叶片
都可以看成是大小形状隔离程度不同的岛屿。
有些陆地生境
也可以看成是岛屿，例如林中的沼泽、被沙漠围绕的高山、被农田包围的林地等
【狭义岛屿】 海洋中与大陆完全隔离的，由岩石和土壤构成的露出水面的部分。 海洋岛 陆桥岛
【广义岛屿】 孤立的岛屿状生境
2.1.2 ―种—面积”曲线 岛屿为自然选择、物种形成与进化，生物地理学和生态学的理论和假设的发展和检验提
2.2.2 复合种群的类型
基于广义的概念，Harrison and Taylor 1997 划分为5 种类型
A 经典型或Levins复合种群 B大陆—岛屿型复合种群 C 缀块性种群 D 非平衡态下降复合种群 E混合型 种群
不同种群空间结构类型之间的相互关系
2.2.3 复合种群模型
Levins 1969 发展空间隐式模式，即著名的Levins模型
景观生态学 第二章 基本理论与原理
1.3 等级系统理论
等级系统理论是由H.H.Pattee和H.A.Simon等在20世 纪60-70年代提出的关于复杂系统结构、功能和动 态的系统理论，即自然界是个具有多水平分层等 级结构的有序整体，在这个有序整体中，每个层 次或水平上的系统都是由低一层次或水平的系统 组成，并产生新的整体属性。
1.2 耗散结构与自组织理论
耗散结构理论是比利时物理学家普利高津（1967） 提出的，在1977年荣获了诺贝尔奖。
该理论指出：“一个远离平衡态的复杂系统，各 元素的作用具有非线性的特点，正是这种非线性 的相关机制，导致了大量离子的协同作用，突变 而产生有序结构。”
普利高津把远离平衡的非线性区形成的新的稳定 的有序结构，称为耗散结构。
信息是指不确定性的量度，系统的组织程度和有序程度，物质能 量时空不均匀性的表现；
平衡是指在一定条件下，系统所处的相对稳定的状态；
涨落是对系统稳定平衡状态的偏离，有称干扰和嗓声；
突变是指外部条件连续变化时系统发生在跃迁临界点上的不连续 性；
自组织是系统自发走向有序结构的性质和能力。
系统论的意义在于体现了整体的基本原则。
远离平衡态的区域不再局限于要素间单一的线性组合， 这是因为在系统内各要素之间存在着复杂的联系与作 用，生态系统有可能发生突变，由原来的状态转到一 个新状态。
（3）要素之间存在着非线性联系
非线性是一个数学名词，是指两个量之间没有像正比 例那样的直线关系。
生态系统的各要素之间存在着复杂的非线性关系。
景观异质性的意义表现在3个方面：
（1）景观异质性是景观尺度上景观要素组成和空间 结上的变异性和复杂性。由于景观生态学特别强 调空间异质性在景观结构、功能及其动态变化过 程中的作用，许多人甚至认为景观生态学的实质 就是对景观异质性的产生、变化、维持和调控进 行研究和实践的科学。因此，景观异质性概念与 其相关的异质共生理论、异质性—稳定性理论等 一起成为景观生态学的基本理论。
- 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)。
景观生态学的理论基础
许多学者对景观生态学基础理论的探索已经作出了重要贡献，例如Risser等提出的5条原则，Forman等提出的7项规则等等。
但从景观生态学理论研究现状来看，目前用理论这一术语表达景观生态学的基础理论，比用原理、定律、定理等方式更适宜些。
相关学科为景观生态学提供的基础理论，概括起来主要有以下7项。
1.生态进化与生态演替理论
达尔文提出了生物进化论，主要强调生物进化；海克尔提出生态学概念，强调生物与环境的相互关系，开始有了生物与环境协调进化的思想萌芽。
应该说，真正的生物与环境共同进化思想属于克里门茨。
他的五段演替理论是大时空尺度的生物群落与生态环境共同进化的生态演替进化论，突出了整体、综合、协调、稳定、保护的大生态学观点。
坦斯里提出生态系统学说以后，生态学研究重点转向对现实系统形态、结构和功能和系统分析，对于系统的起源和未来研究则重视不够。
但就在此时，特罗尔却接受和发展了克里门茨的顶极学说而明确提出景观演替概念。
他认为植被的演替，同时也是土壤、土壤水、土壤气候和小气候的演替，这就意味着各种地理因素之间相互作用的连续顺序，换句话说，也就是景观演替。
毫无疑问，特罗尔的景观演替思想和克里门茨演替理论不但一致，而且综合单顶极和多顶极理论成果发展了生态演替进化理论。
生态演替进化是景观生态学的一个主导性基础理论，现代景观生态学的许多理论原则如景观可变性、景观稳定性与动态平衡性等，其基础思想都起源于生态演替进化理论，如何深化发展这个理论，是景观生态学基础理论研究中的一个重要课题。
2.空间分异性与生物多样性理论
空间分异性是一个经典地理学理论，有人称之为地理学第一定律，而生态学也把区域分异作为其三个基本原则之一。
生物多样性理论不但是生物进化论概念，而且也是一个生物分布多样化的生物地理学概念。
二者不但是相关的，而且有综合发展为一条景观生态学理论原则的趋势。
地理空间分异实质是一个表述分异运动的概念。
首先是圈层分异；其次是海陆分异；再次是大陆与大洋的地域分异等。
地理学通常把地理分异分为地带性、地区性、区域性、地方性、局部性、微域性等若干级别。
生物多样性是适应环境分异性的结果，因此，空间分异性生物多样化是同一运动的不同理论表述。
景观具有空间分异性和生物多样性效应，由此派生出具体的景观生态系统原理，如景观结构功能的相关性，能流、物流和物种流的多样性等。
3.景观异质性与异质共生理论
景观异质性的理论内涵是：景观组分和要素，如基质、镶块体、廊道、动物、植物、生物量、热能、水分、空气、矿质养分等等，在景观中总是不均匀分布的。
由于生物不断进化，物质和能量不断流动，干扰不断，因此景观永远也达不到同质性的要求。
日本学者丸山孙郎从生物共生控制论角度提出了异质共生理论。
这个理论认为增加异质性、负熵和信息的正反馈可以解释生物发展过程中的自组织原理。
在自然界生存最久的并不是最强壮的生物，而是最能与其他生物共生并能与环境协同进化的生物。
因此，异质性和共生性是生态学和社会学整体论的基本原则。
4.岛屿生物地理与空间镶嵌理论
岛屿生物地理理论是研究岛屿物种组成、数量及其他变化过程中形成的。
达尔文考察海岛生物时，就指出海岛物种稀少，成分特殊，变异很大，特化和进化突出。
以后的研究进一步注意岛屿面积与物种组成和种群数量的关系，提出了岛屿面积是决定物种数量的最主要因子的论点。
1962年，Preston最早提出岛屿理论的数学模型。
后来又有不少学者修改和完善了这个模型，并和最小面积概念（空间最小面积、抗性最小面积、繁殖最小面积）结合起来，形成了一个更有方法论意义的理论方法。
所谓景观空间结构，实质上就是镶嵌结构。
生态系统学也承认系统结构的镶嵌性，但因强调系统统一性而忽视了镶嵌结构的异质性。
景观生态学是在强调异质性的基础上表述、解释和应用镶嵌性的。
事实上，景观镶嵌结构概念主要来自孤立岛农业区位论和岛屿生物地理研究。
但对景观镶嵌结构表述更实在、更直观、更有启发意义的还是岛屿生物地理学研究。
5.尺度效应与自然等级组织理论
尺度效应是一种客观存在而用尺度表示的限度效应，只讲逻辑而不管尺度无条件推理和无限度外延，甚至用微观实验结果推论宏观运动和代替宏观规律，这是许多理论悖谬产生的重要哲学根源。
有些学者和文献将景观、系统和生态系统等概念简单混同起来，并且泛化到无穷大或无穷小而完全丧失尺度性，往往造成理论的混乱。
现代科学研究的一个关键环节就是尺度选择。
在科学大综合时代，由于多元多层多次的交叉综合，许多传统学科的边界模糊了；因此，尺度选择对许多学科的再界定具有重要意义。
等级组织是一个尺度科学概念，因此，自然等级组织理论有助于研究自然界的数量思维，对于景观生态学研究的尺度选择和景观生态分类具有重要的意义。
6.生物地球化学与景观地球化学理论
现代化学分支学科中与景观生态学研究关系密切的有环境化学、生物地球化学、景观地球化学和化学生态学等。
B．E．维尔纳茨基创始的生物地球化学主要研究化学元素的生物地球化学循环、平衡、变异以及生物地球化学效应等宏观系统整体化学运动规律。
以后派生出水文地球化学、土壤地球化学、环境地球化学等。
波雷诺夫进而提出景观地球化学、科瓦尔斯基更进一步提出地球化学生态学，这就为景观生态化学的产生奠定了基础。
景观生态化学理应是景观生态学的重要基础学科，在以上相关理论的基础上，综合景观生态学研究实践，景观生态化学日益发挥出自己的影响。
7.生态建设与生态区位理论
景观生态建设具有更明确的含义，它是指通过对原有景观要素的优化组合或引入新的成分，调整或构造新的景观格局，以增加景观的异质性和稳定性，从而创造出优于原有景观生态系统的经济和生态效益，形成新的高效、和谐的人工-自然景观。
生态区位论和区位生态学是生态规划的重要理论基础。
区位本来是一个竞争优势空间或最佳位置的概念，因此区位论乃是一种富有方法论意义的空间竞争选择理论，半个世纪以来一直是占统治地位的经济地理学主流理论。
现代区位论还在向宏观和微观两个方向发展，生态区位论和区位生态学就是特殊区位论发展的两个重要微观方向。
生态区位论是一种以生态学原理为指导而更好地将生态学、地理学、经济学、系统学方法统一起来重点研究生态规划问题的新型区位论，而区位生态学则是具体研究最佳生态区位、最佳生态方法、最佳生态行为、最佳生态效益的经济地理生态学和生态经济规划学。
从生态规划角度看，所谓生态区位，就是景观组分、生态单元、经济要素和生活要求的最佳生态利用配置；生态规划就是要按生态规律和人类利益统一的要求，贯彻因地制宜、适地适用、适地适产、适地适生、合理布局的原则，通过对环境、资源、交通、产业、技术、人口、管理、资金、市场、效益等生态经济要素的严格生态经济区位分析与综合，来合理进行自然资源的开发利用、生产力配置、环境整治和生活安排。
因此，生态规划无疑应该遵守区域原则、生态原则、发展原则、建设原则、优化原则、持续原则、经济原则等7项基本原则。
现在景观生态学的一个重要任务，就是如何深化景观生态系统空间结构分析与设计而发展生态区位论和区位生态学的理论和方法，进而有效地规划、组织和管理区域生态建设。