第六章-景观生态学的基本理论PPT课件
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景观生态学 ppt课件(共28张PPT)
生态系统类型越多，景观多样性指数越大。
▪ Shannon-Weiner指数
S
H' (Pi)(lo2Pgi ) i1
H’-香农指数，S-生态系统总数，Pi-每一生态系统所占 面积百分比。 根据信息论的理论而来，它的指标H’代表一个景观“信 息〞的不确定性，其组成成分变化越大，其不确定性 也越大。
景观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性。
植物和动物种的过度利用
法正林思想
优势度(dominance)
优势度=1-均匀度
只有多种生态系统的共存，才能保证物种多样性和遗传多样性。
均匀性(evenness)
E=H’/H’(max)
例如：爬山
尺度是指在研究某一物体或现象时所采用的空间或 时间单位，同时又可指某一现象或过程在空间上和时间上所涉及到的范围和发生频率.
倒完木全在 调林整分林中、具广有义重法它要正意林必义 须具备法正龄级分配、法正林分排列和法正生长量。
中央核心不伐，中圈长轮伐期，外圈短轮伐期
法正龄级分配：要具备从小到各个龄级的林分，并且各龄 优势度(dominance)
优势度=1-均匀度
尺度是指在研究某一物体或现象时所采用的空间或 时间单位，同时又可指某一现象或过程在空间上和时间上所涉及到的范围和发生频率.
P-分块性，N-相邻生态系统边界数，Di-相邻生态系统
相异性指数
5 景观多样性普遍存在的原因 因为立地条件不同而形成不同的生态系统
由于干扰作用的结果
2.4.2 森林景观异质性 景观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性。
1 森林年龄结构
森林景观的年龄结构指的是林分间的年龄构成状态
▪ Shannon-Weiner指数
S
H' (Pi)(lo2Pgi ) i1
H’-香农指数，S-生态系统总数，Pi-每一生态系统所占 面积百分比。 根据信息论的理论而来，它的指标H’代表一个景观“信 息〞的不确定性，其组成成分变化越大，其不确定性 也越大。
景观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性。
植物和动物种的过度利用
法正林思想
优势度(dominance)
优势度=1-均匀度
只有多种生态系统的共存，才能保证物种多样性和遗传多样性。
均匀性(evenness)
E=H’/H’(max)
例如：爬山
尺度是指在研究某一物体或现象时所采用的空间或 时间单位，同时又可指某一现象或过程在空间上和时间上所涉及到的范围和发生频率.
倒完木全在 调林整分林中、具广有义重法它要正意林必义 须具备法正龄级分配、法正林分排列和法正生长量。
中央核心不伐，中圈长轮伐期，外圈短轮伐期
法正龄级分配：要具备从小到各个龄级的林分，并且各龄 优势度(dominance)
优势度=1-均匀度
尺度是指在研究某一物体或现象时所采用的空间或 时间单位，同时又可指某一现象或过程在空间上和时间上所涉及到的范围和发生频率.
P-分块性，N-相邻生态系统边界数，Di-相邻生态系统
相异性指数
5 景观多样性普遍存在的原因 因为立地条件不同而形成不同的生态系统
由于干扰作用的结果
2.4.2 森林景观异质性 景观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性。
1 森林年龄结构
森林景观的年龄结构指的是林分间的年龄构成状态
景观生态学的基本原理和方法 PPT
展望
汶川地震
Weihua Xu et al、, Front Ecol Environ 2009
感谢您的聆听！
Forman (1995):空间上镶嵌出现的紧密联系的生态系统组合。在区域尺度上,景观是不重复的且对比 性强的结构单元。它具有可辨识性、空间重复性和异质性。 ▪ (全球、区域、景观、生态系统、群落、种群、个体、生理)
Farina (1998):景观至少存在三种不同的视角:人的视角、动物的视角和植物的视角。
应用研究
景观规划
➢ 1)基础调查:组分类型及分布、数量统计; ➢ 2)评价:依照规划目标,基于遥感数据特性进行相关方法论建设和应用实践; ➢ 3)预测研究:多时段数据构建预测基础; ➢ 4)决策支持:专用系统构建,结合GIS技术组合使用。
展望
汶川地震
Dajun Wang et al、, Conserv Biol 2008
邬建国 (2000):狭义景观和广义景观 狭义景观:以Forman 为代表的将空间范围限定在几公里到几百公里的景观。(暗含着人类视角的观点) 广义景观:以Wiens和Risser为代表的,没有空间范围限制的,只强调空间异质性的景观。(暗含生物感知 的观点) 从近几年的文献看,景观生态学突破了空间范围的限制,广义景观为多数生态学家所接受。
景观生态学的基本原理和方法
景观(Landscape)
Zonneveld (1979): 地球表面的一部分,由空气、水、植物、动物和人组成的系统的复合体,并可通过 外貌特征进行辨识。
Naveh (1984): 自然、生态、地理之综合体
Haber (1990): 生物或者人类综合感知的土地的若干生态系统组构成的异质性土地地域。并建议 将其空间范围限定在几公里到几百公里(中尺度)。
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。
景观生态学 - 幻灯片(共5张PPT)
景观生态学
第1页，共5页。
景观生态学的基本概念
景观
格局
尺度
空间异质性和缀块性
生态学干扰
缀块—廊道—基底
第2页，共5页。
景观生态学的基本理论
岛屿生物地理学理论
景观生态学与生物多样性保护 景观生态学与生物多样性保护
异质种群理论 景观生态学与生物多样性保护
数量研究方法－－景观指数 景观生态学与生物多样性保护 数量研究方法－－景观指数 数量研究方法－－景观指数 景观生态学与生物多样性保护 景观生态学与生物多样性保护
景观生态规划与设计 景观生态学与生物多样性保护 景观生系统理论 景观生态学与生物多样性保护
景观生态学与生物多样性保护 数量研究方法－－景观指数
第3页，共5页。
景观生态学的研究方法
数量研究方法－－景观指数
景观生态学与生物多样性保护 景观生态学与生物多样性保护 数量研究方法－－景观指数 景观生态学与生物多样性保护
3S系统 景观生态学与生物多样性保护
数量研究方法－－景观指数 景观生态学与生物多样性保护 景观生态学与生物多样性保护 数量研究方法－－景观指数 景观生态学与生物多样性保护 数量研究方法－－景观指数 景观生态学与生物多样性保护 数量研究方法－－景观指数 数量研究方法－－景观指数 景观生态学与生物多样性保护
第4页，共5页。
景观生态学的应用
第1页，共5页。
景观生态学的基本概念
景观
格局
尺度
空间异质性和缀块性
生态学干扰
缀块—廊道—基底
第2页，共5页。
景观生态学的基本理论
岛屿生物地理学理论
景观生态学与生物多样性保护 景观生态学与生物多样性保护
异质种群理论 景观生态学与生物多样性保护
数量研究方法－－景观指数 景观生态学与生物多样性保护 数量研究方法－－景观指数 数量研究方法－－景观指数 景观生态学与生物多样性保护 景观生态学与生物多样性保护
景观生态规划与设计 景观生态学与生物多样性保护 景观生系统理论 景观生态学与生物多样性保护
景观生态学与生物多样性保护 数量研究方法－－景观指数
第3页，共5页。
景观生态学的研究方法
数量研究方法－－景观指数
景观生态学与生物多样性保护 景观生态学与生物多样性保护 数量研究方法－－景观指数 景观生态学与生物多样性保护
3S系统 景观生态学与生物多样性保护
数量研究方法－－景观指数 景观生态学与生物多样性保护 景观生态学与生物多样性保护 数量研究方法－－景观指数 景观生态学与生物多样性保护 数量研究方法－－景观指数 景观生态学与生物多样性保护 数量研究方法－－景观指数 数量研究方法－－景观指数 景观生态学与生物多样性保护
第4页，共5页。
景观生态学的应用
景观生态学简介概述PPT课件
基质（matrix）：景观镶嵌内的背景生态系统或土 地利用类型。景观中面积最大、连通性最好的景观 要素类型，如广阔的草原、沙漠等
.
6
1.斑块 3.基质
2.廊道
.
7
景观生态学是以景观为研究
对象，重点研究其结构、功能、 变化以及景观的科学规划和有 效管理的一门新兴宏观生态学 分支学科。（郭晋平，2001）
间上的分布特征，均属于景观结构。
.
9
（2）景观功能：研究景观要素（生态系统）间的相互作用过程
与机制。 即能量、物质和生物有机体在景观中不同生态系统之 间的流动过程及其与景观结构、干扰等之间的关系。
例如：农田景观中，农田中的能量、物质、生物有机体与河流、林地、 村落、水库等生态系统之间不断进行交换，相互影响。
种类、形状、空间排列方式等。
.
11
景观规划设计方案的实施
3.景观生态学中的几个重要理论
3.1 岛屿生物地理学理论
岛屿作为一种特殊的生境类型，生态学家们最早关注的是
岛屿面积与物种数量之间的关系，并由Preston(1962)提
出以下关于岛屿种—面积关系方程：
Ss=cAz
logSs=logc+zlogA
（1）景观结构：研究景观的组成与空间格局特征。如各
生态系统或景观要素的大小、形状、数量、类型、空间构 型等特征，能量、物质和物种在景观中的分布状况。
例如：城市景观中，生态系统的种类及面积（道路、
道路绿化带、草坪、林地、建筑用地），形状（方、圆、
无规则）和丰富程度（数量），在空间上的排列方式（网
状、指状、棋盘状、散斑）以及能量、物质和生物体在空
景观生态学与其他生态学相 比 ，强调空间异质性的维持与 发展，生态系统之间的相互作 用，大区域生物种群的保护与 管理，环境资源的经营管理， 以及人类对景观及其组分的影 响。在景观这个层次上，低层 次上的生态学研究可以得到必 要的综合。
景观生态学PPT课件
狭义景观的范围：为几至几百公里；处于生态系统之上。 广义景观的范围：从微观至宏观任意；随研究对象和目的而变。
已越来越多地被接受和采用。
第1节 景观的有关概念
16
景观可分为：
1.自然景观：如高山、荒漠、草原、森林、极地等。 包括原始景观、半自然景观即受轻度人类干扰。
2.经营景观：如农田、果园、人工林、牧场。 3.人工景观：完全由人类所创建。
主要体现经济、文化和视觉特性和价值的景观。 如城市景观、旅游地风景园林景观、工程景观（工厂、矿山、 水利工程、交通系统、军事工程）等。
第1节 景观的有关概念
17
3.景观概念的内涵 ①具有异质性：由不同空间单元（生态系统）镶嵌组成。
景观由林地,草原,农田,村庄,河流等异质空间单元组成。 ②具有地域性：是具有明显形态结构特征的地理实体。
7
第1章 景观生态学概述
1. 景观的有关概念 2. 景观生态学原理 3. 景观生态学发展
8
第1节 景观的有关概念
一、景观的直观理解 英语中：景观的原意表示自然风光、地面形态和风景画面。 用于描述乡村自然风光和美丽的景色。(Landscape) 汉语中：景 ～反映了风景、景象、景色、景致。(等同scenery) 观 ～表达了观察者的直观感受。
重要问题：如何解决经济发展与环境保护的矛盾？ 观点1：加大环境保护力度会影响当地经济发展 观点2：协调发展，既要金山银山又要绿水青山 建立和谐社会既要人之间的和谐，基础是人与自然的和谐。
5
引言
3.景观生态学是一门应用性很强的生态学分支学科 景观生态学研究大尺度地域内各种生态系统之间的相互关系。 景观的组成、结构、功能、动态、分类、评价、规划、管理。 其原理方法对促进景观的优化和可持续发展有直接指导作用， 是人们从宏观方面认识自然并调节人与自然关系的有力手段。 应用领域：农业、林业、城市规划、园林设计、自然保护、 旅游景区规划设计、环境治理、资源开发利用等。
已越来越多地被接受和采用。
第1节 景观的有关概念
16
景观可分为：
1.自然景观：如高山、荒漠、草原、森林、极地等。 包括原始景观、半自然景观即受轻度人类干扰。
2.经营景观：如农田、果园、人工林、牧场。 3.人工景观：完全由人类所创建。
主要体现经济、文化和视觉特性和价值的景观。 如城市景观、旅游地风景园林景观、工程景观（工厂、矿山、 水利工程、交通系统、军事工程）等。
第1节 景观的有关概念
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3.景观概念的内涵 ①具有异质性：由不同空间单元（生态系统）镶嵌组成。
景观由林地,草原,农田,村庄,河流等异质空间单元组成。 ②具有地域性：是具有明显形态结构特征的地理实体。
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第1章 景观生态学概述
1. 景观的有关概念 2. 景观生态学原理 3. 景观生态学发展
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第1节 景观的有关概念
一、景观的直观理解 英语中：景观的原意表示自然风光、地面形态和风景画面。 用于描述乡村自然风光和美丽的景色。(Landscape) 汉语中：景 ～反映了风景、景象、景色、景致。(等同scenery) 观 ～表达了观察者的直观感受。
重要问题：如何解决经济发展与环境保护的矛盾？ 观点1：加大环境保护力度会影响当地经济发展 观点2：协调发展，既要金山银山又要绿水青山 建立和谐社会既要人之间的和谐，基础是人与自然的和谐。
5
引言
3.景观生态学是一门应用性很强的生态学分支学科 景观生态学研究大尺度地域内各种生态系统之间的相互关系。 景观的组成、结构、功能、动态、分类、评价、规划、管理。 其原理方法对促进景观的优化和可持续发展有直接指导作用， 是人们从宏观方面认识自然并调节人与自然关系的有力手段。 应用领域：农业、林业、城市规划、园林设计、自然保护、 旅游景区规划设计、环境治理、资源开发利用等。
《环境生态学》 第六章 景观生态学
岛屿生物地理学理论模型：
dS/dt=I-E 式中，I为迁入率，与隔离程度有关；E为灭绝率，与 岛屿面积有关。
岛屿生物地理学理论的要点：
岛屿上的物种数不随时间而变化 这是一种动态平衡，即灭亡种不断地被新迁
入的种所代替 大岛比小岛能“供养”更多的种 随岛屿距大陆的距离由近到远，平衡点的种
景观生态学重视地貌过程、干扰以及生态系统之间的相互关 系，着重研究地貌过程和干扰对景观空间格局的形成和发展 所起的作用。
二、景观生态学的发展简史：
景观综合思想的萌芽（19世纪初至20世纪30年代）： 主要表现为洪堡德和帕萨格的综合景观概念的形成 和发展以及海克尔的生态学和坦斯利生态系统概念 与思想的形成。
生态学通过两种途径使用景观这一概念：
直觉地将景观看作基于人类范畴基础之上的特 定区域，景观的尺度是数平方公里到数百平方 公里；
将景观看作代表任一尺度空间异质性的抽象概 念，这样的景观在空间上近似于生态系统。
生态学中景观的特征：
景观是由不同空间单元镶嵌组成，具有异质性； 景观是具有明显形态特征与功能联系的地理实体，
景观生态学研究的主要兴趣在于景观镶嵌体的空间格局。 景观生态学考虑整个景观中的所有生态系统以及它们之间的
相互作用，如能量、养分和物种在景观斑块间的交换。
景观生态学除研究自然系统外，还更多地考虑经营管理状态 下的系统，人类活动对景观的影响是其重要的研究课题。
只有在景观生态学中，一些活动范围大的动物种群才能得到 合理研究。
一、系统论
系统论是一门运用逻辑学和数学方法研究 一般系统运动规律的理论，从系统的角度揭示 了客观事物和现象之间相互联系、相互作用的 共同本质和内在规律性。
系统论的基本概念包括系统、层次、结构、 功能、反馈、信息、平衡、涨落、突变和自组 织等。
dS/dt=I-E 式中，I为迁入率，与隔离程度有关；E为灭绝率，与 岛屿面积有关。
岛屿生物地理学理论的要点：
岛屿上的物种数不随时间而变化 这是一种动态平衡，即灭亡种不断地被新迁
入的种所代替 大岛比小岛能“供养”更多的种 随岛屿距大陆的距离由近到远，平衡点的种
景观生态学重视地貌过程、干扰以及生态系统之间的相互关 系，着重研究地貌过程和干扰对景观空间格局的形成和发展 所起的作用。
二、景观生态学的发展简史：
景观综合思想的萌芽（19世纪初至20世纪30年代）： 主要表现为洪堡德和帕萨格的综合景观概念的形成 和发展以及海克尔的生态学和坦斯利生态系统概念 与思想的形成。
生态学通过两种途径使用景观这一概念：
直觉地将景观看作基于人类范畴基础之上的特 定区域，景观的尺度是数平方公里到数百平方 公里；
将景观看作代表任一尺度空间异质性的抽象概 念，这样的景观在空间上近似于生态系统。
生态学中景观的特征：
景观是由不同空间单元镶嵌组成，具有异质性； 景观是具有明显形态特征与功能联系的地理实体，
景观生态学研究的主要兴趣在于景观镶嵌体的空间格局。 景观生态学考虑整个景观中的所有生态系统以及它们之间的
相互作用，如能量、养分和物种在景观斑块间的交换。
景观生态学除研究自然系统外，还更多地考虑经营管理状态 下的系统，人类活动对景观的影响是其重要的研究课题。
只有在景观生态学中，一些活动范围大的动物种群才能得到 合理研究。
一、系统论
系统论是一门运用逻辑学和数学方法研究 一般系统运动规律的理论，从系统的角度揭示 了客观事物和现象之间相互联系、相互作用的 共同本质和内在规律性。
系统论的基本概念包括系统、层次、结构、 功能、反馈、信息、平衡、涨落、突变和自组 织等。
第六章 景观生态学理论与人类对生态系统的利用-环境生态学(共43张PPT)
（三） 廊道的分类
廊道有三种基本类型：线状廊道、带状（窄带）廊道和河流 （宽带）廊道。
线状廊道
带状廊道
河流廊道
六、基质
基质是面积最大、连通性最好的景观要素类型
（一） 基质的判定
相对面积 连通性 控制程度
相对面积的大小、连通性和对景观动态的控制作用是判定基质的 三个基本标准。
（二） 基质的孔隙度
②传输通道（如植物传播体、动物以及其他物质随植被或河流廊道 在景观中运动）。
③过滤和阻抑作用（如道路、防风林道及其他植物廊道对能量、物 质和生物（个体）流在穿越时的阻截作用）。
④作为能量、物质和生物的源或汇（如农田中的森林廊道，一 方面具有较高的生物量和若干野生动植物种群，为景观中其他 组分起到源的作用，而另一方面也可阻截和吸收来自周围农田 水土流失的养分与其他物质，从而起到汇的作用）。
布的差异性）三个方面。 而另一方面也可阻截和吸收来自周围农田水土流失的养分与其他物质，从而起到汇的作用）。
从生态因子角度考虑，干扰的定义是：
离同“岛屿”空间分布格局具有某种可比关系时，对岛屿生物地理学理论表达有利。
基质（matrix）：在景观中的本底覆盖类型，通常具有高覆盖率和高连接度；
（二） 基质的孔隙度
一、景观及景观生态学
傅伯杰等（2001）在综合国内外有关景观的概念的基础上， 总结了对景观的五个方面的理解： 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.
景观生态学
pattern）：一般指景观的空间格 局，是大小、形状、属性不一的景观空间单元（斑块）在 空间上的分布与组合规律。p143
景观格局是景观异质性的具体表现
景观生态学的核心是：空间格局、生态学过程及其相互作用
景观格局往往是许 多因素和过程共同 作用的结果，具有 多层异质结构。
大尺度上的非生物因素（如气候、 地形、地貌）为景观格局提供了 物理模板，生物的和人为的过程 通常在此基础上相互作用而产生 空间格局。 不同因素在景观格局形成过程中的重 要性随尺度而异。例如，温度和降水 量；种间关系。 园林建设是人为干扰主导的景观格局 形成过程
月牙泉（沙漠第一泉）
环境资源斑块举例
如沙漠中的绿洲就是土壤内水分分布不均匀的结果。该处土壤水分 明显高于周围的沙地，动植物来此定居，形成不同于周围环境的绿洲斑 块； 同样，在沼泽湿地中大面积生长着芦苇等湿生植物，仅在地形较高 的地段，因土壤水分含量明显地低于周围的土壤，生长着与周围湿生植 物不同的旱生植物群落；
广义：与周围环境在外貌或性质上不同，并具有一定内 部均质性的空间单元。
按性质和组成分；草原、森林、农田、居民区、湖泊、 岛屿、沙漠、戈壁滩
起源与类型（起源原因、特点）
按照起源和类型，可将斑块分 为四类：干扰斑块、残余斑块、 环境资源斑块、引入斑块 1、干扰斑块 原因：由于局部干扰而产生的。
采伐后的森林，草原烧荒，地表
主要表现为中西欧国家结合自然和环境保护、土地利用及规划等 应用实践开展景观生态学理论与应用研究。
景观生态学的全面Biblioteka 展（20世纪80年代至今）景观结构（空间格局）
影响景观发育的因素 斑块 廊道 基质
景观格局（Landscape
景观生态学第6章
EE(i, j) DD(i, j)
i 1 j 1
m
m
EE (i , j ) : 第i和第j个生态系统间相邻总长 N b： 景观中不同生态系统的 边界总长 DD（D , j ) : i , j两个生态系统的间的相 异性量度 其取值在0 1之间 m : 生态系统数
DD可由专家或其它方法确定。 傅伯杰例：如某一森林景观由天然成熟林、50年人工林和 采伐迹地组成，它们间的相异性量度可由下面的矩阵表示。
分形（ Fractal）是波兰美籍数学家曼德尔布罗特
（ Mandelbrot）提出的（1975，《自然界中的分形 几何》） 2.定义 分形尚无统一的定义。简单来讲，它是组成部分以某 种形式与整体相似的形体。它具有自相似和标度不变 性两大特点。分形的几何维数可以是分数，这一点和
欧几里德的整数维不同。
但它可以由欧氏整数维来理解 如，线性物体用长度为r的尺子去量它，其个数与尺 子的长度成反比，即有
2、基于辛普生指数
D H max (1 p )
k 1 2 k
m
三、均匀度指数（Evenness）
H E H max
pk log 2 pk
k 1
m
log 2 m
四、镶嵌度指数（Pathiness）
1 、 Romme(1982)和Li(1989)年提出的镶嵌度指数
1 PT Nb
最早由 O’neill (1985)提出，Li(1989,1993)又作了修正。
RC 1
m
c cmax
c pij log 2 pij
i 1 i 1
m
pij : i与j类型相邻的概率 N ij Ai pij Ni A cmax 2 log 2 m
《环境生态学》第六章 景观生态学
异质种群的类型（Harrison）：
大陆和岛屿型（mainland and island） 斑块型（patchy population） 卫星型（satellite population） 完全隔绝型（非平衡型 Non-equilibrium）
异质种群理论的要点：
异质种群是指由一组空间相隔，相互有联系的局部种群所组 成。
影响径流、侵蚀等生态 过程
格局多样性及其生态意义：
景观类型的空间结构影响景观中的能流、 物流和物种流
相邻斑块间的聚集和分散影响斑块中的 物种丰富度
三、景观结构与生物多样性保护
生物多样性保护的途径：
迁地保护 就地保护
斑块与生物多样性 廊道与生物多样性
四、景观破碎化与异质种群动态
景观变化对水环境的影响
对水量的影响 对水质的影响
温室气体
CO2
工业化前的浓
度（μ l/L）
280
1990年的浓度
（μ l/L）
353
年均增加（%） 0.5
CH4 0.8 1.72 0.9
N2O 0.288 0.31 0.25
滞留时间（a）
吸收辐射能力 （相对于CO2）
对全球温暖化 的贡献率（%）
100
10
150
1
32
150
60
15-30
5
主要温室气体的变化特点
CFC
0.0002-0.0003 4
65-130 10000
12
景观变化带来的生态环境问题：
大气质量下降 土壤侵蚀和土地沙化 湿地减少 水资源短缺 非点源污染
第六节 景观生态学与生物多样性保护
景观生态学PPT课件
.
4
2020/6/20
6-5
人类与自然共同作用影响下的不同景观
.
5
2020/6/20
6-6
1.2 景观生态学（Landscape Ecology)
❖ 德国地理学家Troll特洛尔，1939年，创立景 观生态学一词，定义为：研究某一景观中生物 群落之间错综负责的因果反馈关系的科学。
❖强调航空摄影测量学、地理学、与植被生态学 结合在一起综合性研究。
.
7
2020/6/20
6-8
二、 景观生态学研究内容
1.景观结构 不同景观要素之间的空间关系。
2.景观功能 各种景观要素之间的相互作用，不同生 态系统之间的能量流、物质流和物种流。
3.景观变化 景观的结构和功能上随时间的变化。
4.景观管理 通过分析景观特征，提出景观利用管理 最优化方案。
.
8
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6-9
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9
2020/6/20
6接度 廊道 边缘 异质化、破碎化 斑块、基质 尺度
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10
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6-11
（1）尺度（scale）
➢ 一般用粒度（grain）和幅度（extent）表示
❖粒度
– 空间粒度：最小可辨识单元所代表的特征长度、面积或体积； – 时间粒度：某一现象或事件发生的频率或时间间隔。
2 残存斑块(remant patch)
原 因: 由大范围干扰活动，如森林砍伐、 城市化等造成局部范围内幸存或残存的自 然与半自然生态系统片段包围着一小块未 受干扰地区的大范围干扰造成的.
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22
2020/6/20
6-23
3 环境资源斑块
原因：由于环境条件如气候、地形、土壤、 养分等在空间上分布不均匀形成的斑块。
最新第六章-景观生态学的基本理论课件PPT
✓ 尺度转换的重要性
生态学中大多数研究是在小范围和短时间 内完成的，而且缺乏重复性。
然而，大尺度上的现象往往是很 重要的。
因此，尺度转换在研究景观的格 局和过程时非常重要。
尺度推绎
尺度推绎（scaling） ：利用某一尺度上所获得的信 息和知识来推测其它尺度上的特征，或者通过在多 尺度上的研究探讨生态学结构和功能跨尺度特征的 过程。
A、C、D、 E具有同样的 空间粒度。
A、B、E具 有同样的空 间幅度。
• 空间粒度和空间幅度
一般而言，从个体、种群、群落、生态系统、景观 到全球生态学，粒度和幅度呈逐渐增加趋势。
大尺度（或粗尺度，coarse scale）: 是指大空间范围 或时间幅度，往往对应小比例尺、低分辨率（因局部信息 被忽略）
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： 空间非连续，缀块间的 生物个体交流频繁或繁 殖体交流发生在同一生 命周期，功能于一体。
非平衡态复合种群
空间结构上非连续，与经典型 或缀块性复合种群相似。
特点： 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。 除非有足够数量的新生境斑 块不断产生，否则这种复合 种群随着生境总量的减少而 趋于绝灭。
S = CAZ (1)
式中, S 代表物种丰富度,A 代表岛屿面积, C 为与生物地 理区域有关的拟合参数, Z 为与到达岛屿难易程度有关的 拟合参数。
岛屿生物地理学理论
物种丰富与面积、隔离程度的关系： 岛屿上物种的丰富度取决于两个过程：
物种迁入和物种绝灭
岛屿生物地理学理论
距离效应：由于不同种在传播能力方面的 差异和岛屿隔离程度相互作用所引起的现 象称为“距离效应” 。
生态学中大多数研究是在小范围和短时间 内完成的，而且缺乏重复性。
然而，大尺度上的现象往往是很 重要的。
因此，尺度转换在研究景观的格 局和过程时非常重要。
尺度推绎
尺度推绎（scaling） ：利用某一尺度上所获得的信 息和知识来推测其它尺度上的特征，或者通过在多 尺度上的研究探讨生态学结构和功能跨尺度特征的 过程。
A、C、D、 E具有同样的 空间粒度。
A、B、E具 有同样的空 间幅度。
• 空间粒度和空间幅度
一般而言，从个体、种群、群落、生态系统、景观 到全球生态学，粒度和幅度呈逐渐增加趋势。
大尺度（或粗尺度，coarse scale）: 是指大空间范围 或时间幅度，往往对应小比例尺、低分辨率（因局部信息 被忽略）
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： 空间非连续，缀块间的 生物个体交流频繁或繁 殖体交流发生在同一生 命周期，功能于一体。
非平衡态复合种群
空间结构上非连续，与经典型 或缀块性复合种群相似。
特点： 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。 除非有足够数量的新生境斑 块不断产生，否则这种复合 种群随着生境总量的减少而 趋于绝灭。
S = CAZ (1)
式中, S 代表物种丰富度,A 代表岛屿面积, C 为与生物地 理区域有关的拟合参数, Z 为与到达岛屿难易程度有关的 拟合参数。
岛屿生物地理学理论
物种丰富与面积、隔离程度的关系： 岛屿上物种的丰富度取决于两个过程：
物种迁入和物种绝灭
岛屿生物地理学理论
距离效应：由于不同种在传播能力方面的 差异和岛屿隔离程度相互作用所引起的现 象称为“距离效应” 。
景观生态学课件第六章景观动态变化
第三节 景观变化中人的作用
一、人类对自然景观的干扰作用
二、人类对管理景观的改造作用
三、人类对人工景观的构建作用
四、景观生态建设
一、人类对自然景观的干扰作用
1、干扰方式 人类对自然景观的干扰方式主要有旅游、 狩猎、采集、采樵、污染等。 2、人类干扰对景观的破坏 大规模的、持续的人类活动干扰，使许多景 观遭受严重破坏，出现了不适于人类利用的 裸地、采伐迹地、弃耕地、沙漠化土地、采 矿废弃地、垃圾堆放场和水域污染等。
第三节 景观中人的作用
城市化景观 现代农业景观1950~
传统农业景观1800~1950
历史乡村景观1100~1800 铁器时代末期景观约公元前1000 新石器及青铜时代 景观-
景 观 土 地 利 用 变 迁 过 程
原始自然景观-
自然→人工
第一节
景观稳定性及景观变化
一、景观稳定性概述 二、景观变化的驱动力 三、景观变化的一般规律和空间模式
、散布式(dispersed pattern)和随机式(random
pattern)。
边缘式：新的景观类 型从一个边缘单向地 呈平行带状蔓延； 廊道式：新的廊道在 开始时把原来的景观 一分为二，从廊道的 两边向外扩散； 单核心式：从景观中 的一点处蔓延； 多核心式：从景观中 的几个点蔓延； 散布式：新的斑块广 泛散布； 随机式：新的斑块呈 随机分布状态，生境 丧失速度低于多核心 式和散布式。
3、景观变化的空间模式
1） 景观变化空间模式的常见类型
不同干扰因素以及干扰方式会产生不同的景观
空间格局变化，可归纳为6种空间模式。即边缘式
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通过对小尺度模型在空间上的显示积分来实现。 该方法要求小尺度模型是空间显示的数学函数， 而且能够积分。
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19
三、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。
如沙漠中的绿洲、陆地中的水体、开阔地包围的林地 和自然保护区等.
.
20
岛屿生物地理学理论
岛屿生物地理学理论定量阐述了岛屿上物 种的丰富度与面积的关系, 其关系式如下:
.
17
粒度不变增加幅度
第三种方法：期望值外推法(extrapolation by expected value)
先利用小尺度斑块模型对景观中不同类型的斑 块进行模拟，然后根据其输出结果计算所研究 景观特征的期望值，最后将期望值乘以景观的 总面积而获得景观尺度的结果。
.
18
第四种方法：显示积分法（explicit intergration）
.
9
A、C、D、 E具有同样的 空间粒度。
A、B、E具 有同样的空 间幅度。
• 空间粒度和空间幅度
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一般而言，从个体、种群、群落、生态系统、景观 到全球生态学，粒度和幅度呈逐渐增加趋势。
大尺度（或粗尺度，coarse scale）: 是指大空间范围 或时间幅度，往往对应小比例尺、低分辨率（因局部信息 被忽略）
✓ 尺度转换的重要性
生态学中大多数研究是在小范围和短时间 内完成的，而且缺乏重复性。
然而，大尺度上的现象往往是很 重要的。
因此，尺度转换在研究景观的格 局和过程时非常重要。
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尺度推绎
尺度推绎（scaling） ：利用某一尺度上所获得的信 息和知识来推测其它尺度上的特征，或者通过在多尺 度上的研究探讨生态学结构和功能跨尺度特征的过程。
S = CAZ (1)
式中, S 代表物种丰富度,A 代表岛屿面积, C 为与生物地 理区域有关的拟合参数, Z 为与到达岛屿难易程度有关的 拟合参数。
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岛屿生物地理学理论
物种丰富与面积、隔离程度的关系： 岛屿上物种的丰富度取决于两个过程：
物种迁入和物种绝灭
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岛屿生物地理学理论
距离效应：由于不同种在传播能力方面的 差异和岛屿隔离程度相互作用所引起的现 象称为“距离效应” 。
综合整体性、有机关联性、动态性、有序性
和目的性是一般系统论最基本的出发点，同时也
是景观生态系统最重要的5个基本特征，从而使
系统论成为研究景观生态系统的强有力工具。
.
5
二、尺度性原理
景观学中的尺度常指研究对象时间和空间 的细化水平。
.
6
1、尺度的概念
尺度(scale)：通常指在研究某一物体 或现象时所采用的空间或时间单位， 同时又可指某一现象或过程在空间和 时间上所涉及到的范围。
第一种方法：简单聚合法（lumping）
通过同时增加模型的粒度和幅度，利用小尺度 上的变量或参数的平均值来推出大尺度上的变 量或参数平均特征。
.
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粒度不变增加幅度
第二种方法：直接外推法(direct extrapolation)
把局部小尺度模型应用到景观中适合此模型的 所有斑块，然后计算各种类型的所有斑块的 （面积加权）输出总和，并作为对整个景观的 估计。
尺度上推（scaling up）和尺度下推（scaling down）
将小尺度上的信息转换到 大尺度上的过程。
将大尺度上的信息转换到 小尺度上的过程。
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尺度推绎的相关术语
粗粒化（coarse-graining）：指当粒度增加时的信息转 化过程，属于尺度上推的一种。
细粒化（fine-graining）：指当粒度减小时的信息转化过 程，属于尺度下推的一种。
尺度可分为空间尺度和时间尺度。
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2、尺度的表达
•尺度往往以粒度(grain)和幅度(extent) 来表达。
➢空间粒度：指景观中最小可辩识单 元所代表的特征长度、面积或体积。
➢时间粒度：指某一现象或某一干扰 事件发生的频率或时间间隔。
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8
➢幅度是指研究对象在空间或时间上 的持续范围或长度。
空间幅度：所研究区域的总面积。 时间幅度：研究项目持续的时间。
面积效应 ：岛屿面积越小，种群则越小， 由随机因素引起的物种绝灭率将会增加。 该现象称为“面积效应”。
第六章 景观生态学的基本理论
第一节 概述
每一门学科都有自身的理论体系与方法论 景观生态学的基本理论与原则来自于:
✓ 来自母体学科，特别是生态学与地理学 ✓ 来自相关学科，特别是系统科学与信息科学 ✓ 景观生态学领域具有普遍意义的研究成果的抽
象和提高
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1
基本理论
（一）系统论与景观生态学 （二）时空尺度理论 （三）岛屿生物地理学理论 （四）异质种群（复合种群） （五）景观连接度和渗透理论 （六）等级理论和景观复杂性 （七）等级斑块动态范式
外推（extrapolation）:将信息从一个小的幅度转化到一 个更大的幅度上的过程，属于尺度上推 的一种。
空间内插值（spatial interpolation）: 当涉及的空间数据 不能覆盖整个研究区域时，需要用已测点的信息来估计未 测点的数值，这一过程称为空间内插值。
.
15
5、尺度推绎的途径和方法
地理学或地图学中的比例尺（Scale）不同于景观 生态学中的尺度的用法，并且表现为相反的含义。
大比例尺-分辨率高，如1：10万（大比例尺）分辨率高； 1：100万分辨率低
.
11
3、景观生态学的尺度研究
景观生态学的研究基本对应着中 尺度范围，即从几十公里到几百公 里，从几年到几百年。
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12
4、尺度转换(尺度推绎Scaling）
.
3
3、系统论的基本概念：系统、层次、结构、 功能、反馈、信息、平衡、涨落、突变和 自组织等。
4 、系统论的原则：整体性、关联性、结构 性、开放性、动态性
.
4
5 、景观生态学与系统论的关系
A 、综合整体性思想 B 、有机关联性思想 C 、动态性思想 D 、有序性思想 E、目的性思想
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2
第二节 景观生态学中的一些基本理论
一、系统论
1、系统论：是一门运用逻辑学和数学方法研究一 般系运动规律的理论，从系统的角度揭示了客 观事物和现象之间相互联系、相互作用的共同本 质和内在规律性。
2、系统的主题：阐述对于一切系统普遍有效的原 理，不管系统组成元素的性质和关系如何，任何 学科的研究对象都可看作一个系统。
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三、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。
如沙漠中的绿洲、陆地中的水体、开阔地包围的林地 和自然保护区等.
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岛屿生物地理学理论
岛屿生物地理学理论定量阐述了岛屿上物 种的丰富度与面积的关系, 其关系式如下:
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粒度不变增加幅度
第三种方法：期望值外推法(extrapolation by expected value)
先利用小尺度斑块模型对景观中不同类型的斑 块进行模拟，然后根据其输出结果计算所研究 景观特征的期望值，最后将期望值乘以景观的 总面积而获得景观尺度的结果。
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18
第四种方法：显示积分法（explicit intergration）
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A、C、D、 E具有同样的 空间粒度。
A、B、E具 有同样的空 间幅度。
• 空间粒度和空间幅度
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一般而言，从个体、种群、群落、生态系统、景观 到全球生态学，粒度和幅度呈逐渐增加趋势。
大尺度（或粗尺度，coarse scale）: 是指大空间范围 或时间幅度，往往对应小比例尺、低分辨率（因局部信息 被忽略）
✓ 尺度转换的重要性
生态学中大多数研究是在小范围和短时间 内完成的，而且缺乏重复性。
然而，大尺度上的现象往往是很 重要的。
因此，尺度转换在研究景观的格 局和过程时非常重要。
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尺度推绎
尺度推绎（scaling） ：利用某一尺度上所获得的信 息和知识来推测其它尺度上的特征，或者通过在多尺 度上的研究探讨生态学结构和功能跨尺度特征的过程。
S = CAZ (1)
式中, S 代表物种丰富度,A 代表岛屿面积, C 为与生物地 理区域有关的拟合参数, Z 为与到达岛屿难易程度有关的 拟合参数。
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岛屿生物地理学理论
物种丰富与面积、隔离程度的关系： 岛屿上物种的丰富度取决于两个过程：
物种迁入和物种绝灭
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岛屿生物地理学理论
距离效应：由于不同种在传播能力方面的 差异和岛屿隔离程度相互作用所引起的现 象称为“距离效应” 。
综合整体性、有机关联性、动态性、有序性
和目的性是一般系统论最基本的出发点，同时也
是景观生态系统最重要的5个基本特征，从而使
系统论成为研究景观生态系统的强有力工具。
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二、尺度性原理
景观学中的尺度常指研究对象时间和空间 的细化水平。
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1、尺度的概念
尺度(scale)：通常指在研究某一物体 或现象时所采用的空间或时间单位， 同时又可指某一现象或过程在空间和 时间上所涉及到的范围。
第一种方法：简单聚合法（lumping）
通过同时增加模型的粒度和幅度，利用小尺度 上的变量或参数的平均值来推出大尺度上的变 量或参数平均特征。
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粒度不变增加幅度
第二种方法：直接外推法(direct extrapolation)
把局部小尺度模型应用到景观中适合此模型的 所有斑块，然后计算各种类型的所有斑块的 （面积加权）输出总和，并作为对整个景观的 估计。
尺度上推（scaling up）和尺度下推（scaling down）
将小尺度上的信息转换到 大尺度上的过程。
将大尺度上的信息转换到 小尺度上的过程。
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尺度推绎的相关术语
粗粒化（coarse-graining）：指当粒度增加时的信息转 化过程，属于尺度上推的一种。
细粒化（fine-graining）：指当粒度减小时的信息转化过 程，属于尺度下推的一种。
尺度可分为空间尺度和时间尺度。
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2、尺度的表达
•尺度往往以粒度(grain)和幅度(extent) 来表达。
➢空间粒度：指景观中最小可辩识单 元所代表的特征长度、面积或体积。
➢时间粒度：指某一现象或某一干扰 事件发生的频率或时间间隔。
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➢幅度是指研究对象在空间或时间上 的持续范围或长度。
空间幅度：所研究区域的总面积。 时间幅度：研究项目持续的时间。
面积效应 ：岛屿面积越小，种群则越小， 由随机因素引起的物种绝灭率将会增加。 该现象称为“面积效应”。
第六章 景观生态学的基本理论
第一节 概述
每一门学科都有自身的理论体系与方法论 景观生态学的基本理论与原则来自于:
✓ 来自母体学科，特别是生态学与地理学 ✓ 来自相关学科，特别是系统科学与信息科学 ✓ 景观生态学领域具有普遍意义的研究成果的抽
象和提高
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基本理论
（一）系统论与景观生态学 （二）时空尺度理论 （三）岛屿生物地理学理论 （四）异质种群（复合种群） （五）景观连接度和渗透理论 （六）等级理论和景观复杂性 （七）等级斑块动态范式
外推（extrapolation）:将信息从一个小的幅度转化到一 个更大的幅度上的过程，属于尺度上推 的一种。
空间内插值（spatial interpolation）: 当涉及的空间数据 不能覆盖整个研究区域时，需要用已测点的信息来估计未 测点的数值，这一过程称为空间内插值。
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5、尺度推绎的途径和方法
地理学或地图学中的比例尺（Scale）不同于景观 生态学中的尺度的用法，并且表现为相反的含义。
大比例尺-分辨率高，如1：10万（大比例尺）分辨率高； 1：100万分辨率低
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3、景观生态学的尺度研究
景观生态学的研究基本对应着中 尺度范围，即从几十公里到几百公 里，从几年到几百年。
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4、尺度转换(尺度推绎Scaling）
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3、系统论的基本概念：系统、层次、结构、 功能、反馈、信息、平衡、涨落、突变和 自组织等。
4 、系统论的原则：整体性、关联性、结构 性、开放性、动态性
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5 、景观生态学与系统论的关系
A 、综合整体性思想 B 、有机关联性思想 C 、动态性思想 D 、有序性思想 E、目的性思想
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第二节 景观生态学中的一些基本理论
一、系统论
1、系统论：是一门运用逻辑学和数学方法研究一 般系运动规律的理论，从系统的角度揭示了客 观事物和现象之间相互联系、相互作用的共同本 质和内在规律性。
2、系统的主题：阐述对于一切系统普遍有效的原 理，不管系统组成元素的性质和关系如何，任何 学科的研究对象都可看作一个系统。