生态学 景观格局、结构特征
景观生态学-第二章景观结构和空间格局
（2）聚居地(homes habitation) 特点：受人干扰的景观中最显著并无处不在的景观成分之一。 物种：人、引进的动植物、不慎引入的害虫、从异地移入的 本地种。 例如：村落、城镇
引入斑块
除了上述4种斑块类型外， Forman和Godron (1981，1986)还讨 论了另外两种，即再生斑块 (regenerated patch)和短生斑块 (ephemeral patch)。
1967年麦克阿瑟和威尔逊创立岛屿生物地理学理 论。他们认为岛屿钟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。
S=f（+生境的多样性-干扰+面积-隔离程度+年龄）
（1）陆地景观
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）
1、对能量、营养物质分配的影响 斑块与基质之间、斑块与斑块之间存在着过渡带，即所谓的
生态交错区（也称为边缘）。
边缘区
内部区
边缘区
1 面积对能量和养分的影响
一般的情况总是大斑块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。
等都发生了明显的变化，主要由各种生物对干扰的抵抗能 力和干扰后的恢复能力决定的。例如，某一景观中经过人 工清除或采伐后，有的物种消失，有新物种入侵，有的物 种仅个体数量发生了变化。
景观生态学原理——景观格局与分析
景观生态学原理|——景观格局与分析景观的三个特征：1、格局：生态系统的大小、形状、数量、类型及空间配置相关的能量、物质和物种的分布2、功能：景观单元之间的相互作用，生态系统组分间的能量流动、物质循环和物种流3、动态：斑块镶嵌结构与功能随时间的变化3.1 景观发育景观格局的形成，受到生物与非生物两个方面的影响3.2 景观要素景观要素包括景观斑块、廊道、基质，以及附加结构3.2.1 斑块（patch）空间的非连续性以及内部均质性1. 斑块起源主要因素：环境异质性（environmental heterogeneity）自然干扰（natural disturbance）人类活动（human activity）1、环境资源斑块由于环境异质性导致，稳定，与自然干扰无关，由于环境资源的空间异质性和镶嵌规律2、干扰斑块由于基质内的各种局部干扰引起，具有最高的周转率，持续时间最短3、残存斑块是动植物群落受干扰后基质内残留的部分4、引进斑块人们把生物引入某一地区后形成的斑块1）种植斑块2）聚居地2. 斑块面积1、对物质和能量的影响2、对物种的影响1）岛屿，面积效应——生境多样性（habitat diversity）——物种多样性2）陆地，基质异质性高3. 斑块形状斑块的形状和走向对穿越景观扩散的动植物至关重要1、圆形和扁长形斑块，内缘比（interior ratio）2、环状斑块3、半岛4. 斑块镶嵌相似的斑块容易造成扩散不同类型的斑块镶嵌，能够形成对抗干扰的屏障、5. 斑块化（缀块性，patchiness）与斑块动态1、斑块化机制斑块化：斑块的空间格局及其变异，大小、内容、密度、多样性、排列状况、结构、边界特征对比度（contrast）：斑块之间以及斑块与基质之间的差异程度空间异质性（spatial heterogeneity）：通过斑块化、对比度以及梯度变化所表现出来的空间变异性生物感知（organism-sensed）：生物对于斑块化的反应最小斑块化尺度（smallest patchiness scale）：粒度（grain）最大斑块化尺度（largest patchiness scale）：幅度（extent）斑块化动态：斑块内部变化和斑块间相互作用导致的空间格局及其变异随时间的变化斑块化产生的原因：物理的和生物的，内部和外源的2、斑块化的特点1）可感知2）内部结构，时空等级性，大尺度斑块是小尺度斑块的镶嵌体3）相对均质性4）动态特征5）生物依赖性6）斑块的等级系统（patch hierarchy）7）等级间的相互作用8）斑块敏感性（patch sensitivity）9）斑块等级系统中的核心水平：最能集中体现研究对象或过程特征的等级水平，相应的时空尺度称为核心尺度（focal scale）10）斑块化原因和机制的尺度依赖性3、斑块化的生态与进化效应3.2.2 廊道（corridor）廊道是线性的景观单元，具有通道合阻隔的双重作用1. 廊道的起源干扰廊道、残存廊道、环境资源廊道、种植廊道、再生廊道2. 廊道的结构特征1）曲度：廊道的弯曲程度，影响物质、能量、物质的移动速度2）宽度3）连通性：廊道单位长度上间断点的数量表示4）内环境：较大的边缘生境和较小的内部生境3. 廊道分类1）线状廊道：全部由边缘物种占优势的狭长条带2）带状廊道：较丰富的内部种的内环境的较宽条带3）河流廊道：分布在河流两侧3.2.3 基质（matrix）1. 基质的判定1）相对面积2）连通性3）控制程度4）3个标准结合2. 孔隙度和边界形状孔隙度（porosity）：单位面积的斑块数目3.2.4 附加结构（add-on）异常景观特征，在整个景观中只出现一次或几次的景观类型3.3 景观格局特征目的：从无序的斑块镶嵌中，发现潜在的有意义的规律性3.3.1 斑块-廊道-基质模式（patch-corridor-matrix model）3.3.2 景观对比度1. 低对比度结构自然形成的，热带雨林，相邻景观要素彼此相似2. 高对比度结构自然、人工3.3.3 景观粒径（landscape grain）粗粒（coarse grain）和细粒（fine grain）生物体粒径（home range）：生物体对其敏感或利用的区域粒径大小取决于整个景观的尺度3.3.4 景观多样性（landscape diversity）由不同类型生态系统构成的景观在格局、功能和动态方面的多样性或变异性，反映景观的复杂性程度1）斑块多样性：数量、大小、形状的多样性2）类型多样性：景观类型的丰富度3）格局多样性：景观类型空间镶嵌的多样性3.3.5 景观异质性（landscape heterogeneity）多样性——斑块性质的多样化异质性——斑块空间镶嵌的复杂性，景观结构空间分布的非均匀性、非随机性1）空间异质性2）时间异质性3）功能异质性梯度分布镶嵌结构3.4 生态交错带与生态网络3.4.1 边缘效应与生态交错带景观单元之间的空间联系：生态交错带、网络结构1. 边缘效应(edge effect)边缘地带由于环境条件不同，可以发现不同的物种组成和丰富度边缘物种：仅仅或主要利用景观边界的物种内部物种：远离景观边界的物种2. 生态交错带(ecotone)描述物种从一个群落到其界限的过渡分布区，由两个不同性质的斑块的交界及各自的边缘带组成生态过渡带（transition zone）景观边界（landscape boundary）1）特征：生态应力带（tension zone）、边缘效应、阻碍物种分布（半透膜）、2）描述：结构：大小、宽度、形状、生物结构、限制因素、内部异质性、密度、分形维数、垂直性、外形或长度、曲合度功能：稳定性、波动、能量、功能差异、通透性、对比度、通道、过滤、屏障、源、汇、栖息地3）尺度效应：某一尺度上可以明辨的交错带在另一尺度上可能模糊不清4）气候变化：更为敏感，迟滞（lag）5）生态交错带与生物多样性：农业生产把异质的自然景观变成大范围同质的人工景观，消灭了自然生态交错带，扩展了人为生态交错带3.4.2 生态网络与景观连通性生态网络（network）将不同的生态系统相互连接起来两类物种：生活在网络包围的景观要素内部的物种，廊道是一种障碍；生活在廊道内、沿着廊道迁移的物种1. 廊道网络由节点（node）和连接廊道构成，分布在基质上形式：分支网络（branching network）：树状的等级结构环形网络（circuit network）：封闭的环路结构1）廊道网络的结构特征网络交点、网状格局、网眼大小、网络结构的决定因素（历史和文化的）2）廊道网络描述连通性：在一个系统中所有交点被廊道连接起来的程度，指示网络的复杂度，用r指数方法来计算r指数：连接廊道数与最大可能连接廊道数之比r=L/Lmax=L/3(V-2)，V为节点数环度：用α指数衡量，表示能流、物流、物种迁移路线的可选择程度。
景观生态学
景观生态学1、景观：是一个由不同土地单元镶嵌而成，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。
2、景观的基本特征：（1）景观是一个生态学系统。
（2）景观是具有一定自然和文化特征的地域空间实体。
（3）景观是异质生态系统的镶嵌体。
（4）景观是人类活动和生存的基本空间。
3、景观生态学：以景观为研究对象，重点研究景观的结构、功能和变化，以及景观的科学规划和有效管理的一门宏观生态学学科。
4、景观生态学的特点：（1）整体性和系统性（2）异质性和尺度性（3）综合性和宏观性（4）目的性和实践性5、景观生态学的学科地位：（1）一门横断学科（2）景观水平上的生态学6、景观生态学发展简史：（1）萌芽阶段：是地理学的景观学与生物学的生态学从各自独立发展逐步走向结合的时期。
海克尔把研究生物与环境之间的科学定义为生态学；坦斯利进一步提出了生态系统的概念（2）形成阶段：随着景观学和生态学的发展，生态学观点在景观研究中越来越受到重视。
一大批生态学家、地理学家和林学家，试图借助景观概念的综合特征解决生态学研究中出现的新问题。
（3）发展阶段：1982年在原捷克斯洛伐克召开的第六届景观生态学国际学术研讨会上，国际景观生态学会（IALE）的成立，标志着景观生态学进入新的发展阶段。
（4）提高阶段7、景观生态学的发展趋势：静态研究、动态研究、应用研究8、景观生态学研究的热点问题：（1）干扰对景观格局、过程的影响和干扰在景观中的传播和扩散。
（2）景观格局和景观过程的关系。
（3）小尺度实验研究及其尺度外推。
（4）景观动态模拟预测模型、景观规划设计辅助决策，以及多尺度空间耦合模型。
（5）景观的多重价值评价和作为社会经济发展规划与决策基础的景观社会经济研究。
（6）人类在景观中的作用和景观规划设计。
8、景观生态学研究热点地区：（1）流域系统（2）湿地（3）文化景观（4）城—乡过渡带和胜太脆弱带（5）重点或关键性自然景观第二章1、景观生态学的基本理论（1）耗散结构与自组织理论（2）等级系统理论（3）空间异质性与景观格局（4）时空尺度（5）空间镶嵌与生态交错带（6）景观连接度与渗透理论（7）岛屿生物地理学理论（8）复合种群理论与源—汇模型2、景观生态学的基本原理（1）景观的系统整体性原理（2）景观生态研究的尺度性原理（3）景观生态流再空间在分配原理（4）景观结构镶嵌性原理（5）景观的文化性原理（6）景观演化的人类主导性原理（7）景观多重价值原理3、空间异质性：生态学过程和格局在分布上的不均匀性和复杂性。
景观生态学第四章总结
`景观生态学中 景观生态学中，一般将景观中景观要素的类型、分类属性及其数量关 般将景观中景观要素的类型 分类属性及其数量关 系特征称为景观结构。
`景观中景观要素在空间上组合配置关系及其变化规律称为景观空间格 局。
`景观结构模型 景观异质性 景观空间格局``` `1 斑块 1、斑块 斑块是在外观上不同于周围环境的非线性地表区域，具有相对同质性， 是构成景观的基本结构和功能单元。
`景观生态学研究中更注重作为生态系统的有生命的斑块 一般指动植 景观生态学研究中更注重作为生态系统的有生命的斑块， 般指动植 物群落。
` `斑块的起源和类型 --环境资源型斑块:自然环境资源的空间异质性或镶嵌分布而形成的 斑块。
` `--干扰斑块：局部干扰形成的斑块 --残存斑块：大面积干扰后残存下来的局部未受干扰的自然或半自然 斑块。
`--引入斑块：由人类有意或无意将生物引进一个地区而形成的或者完 全由人工建立和维护的斑块。
全由人工建立和维护的斑块` `斑块大小 斑块大小： ---斑块大小的意义：斑块大小与生物多样性、斑块大小与生境适宜 性、斑块大小与边缘效应` ` ` `---斑块大小的测度 斑块形状： ---斑块形状的意义：斑块形状影响生物多样性 斑块形状的意义：斑块形状影响生物多样性 ---斑块形状测度`` `斑块的尺度性和相对性：---采用不同的尺度研究景观时，斑块的划分结果可能不同 ---斑块的相对性`` ` ` ` ` ` `斑块的其他生态特征---斑块的可感知性 斑块的可感知性 ---斑块的内部结构 ---斑块的相对均质性 斑块的相对均质性 ---斑块的动态性 ---斑块的尺度性和生物依赖性 斑块的尺度性和生物依赖性 ---斑块等级系统 ---核心等级水平与斑块敏感性 核心等级水平与斑块敏感性` `2 廊道 2、廊道 廊道是不同于两侧本底的狭长地带，可以看作是一个线状或带状斑块。
`廊道的起源：廊道的产生机理与斑块相同，与斑块的起源和成因相类 似。
景观生态学：第二章 斑块、廊道、基质
亚马逊热带雨林破碎化
沙漠边缘交错带绿洲景观
甘肃张掖
刀耕火种
成因
内在因素：枯死木倒下而产生的局部干扰——林窗 外在因素：火灾、风灾、冰雹、雪崩、泥石流、虫害、 哺乳动物践踏、食草动物啃食、滑波、火山活动等 人为因素：采伐、垦荒、放牧、围湖造田、采矿、房 屋建造、栏河筑坝等
dij是该斑块（i）和任一相邻斑 块（j）沿连接线（如森林廊道 或树篱）间的距离
Aj是与该斑块（i）相邻的任一 斑块（j）的面积，dj是i与j之间 的距离
D
( 2x 2 y )
将所有斑块置于具有x和y轴的
座标上，
2 x
和
2 y
分别为x和y
座标的方差
武汉市土地利用覆盖类型变化
斑块
斑块特征
斑块类型
残存 斑块
引进 斑块
不同斑块类型的持久性与稳定性
其它斑块类型划分方法
根据土地利用/覆盖类型 根据人类干扰状况 根据动植物种类 根据植被指数、覆盖率、森林类型、植被生长状况 …
1.2 斑块特征
主要包括：斑块面积、斑块形状、斑块数量、斑块相 关性等特征指标 （1）斑块面积
描述斑块面积的指标 斑块总面积（TA）、斑块平均面积（MPA） 最小斑块面积（MN）、最大斑块面积（MX）
小斑块：中继站、边缘生境、降低捕食机
率、提供特定小生境、保护小型物种与生境 ★一个优化的景观，应当有一些大的斑块，
周围还有一些小的斑块，一同散布在基质中
（2）斑块形状
斑块形状指数(shape index)
①圆状指数（S园）表达为：
S圆 P / 2 斑
式中:
S园为斑块形状的圆状指数，P为斑块的周长，A斑为斑块 的面积。该指数最小为1，越接近1表示斑块的形状与圆形 越相似，形状越规则；指数越大，则斑块的形状与圆形偏 离越大，形状越不规则。越接近圆形的斑块，其边界长度 越短，与基质的相互作用越小，作为物质运输廊道的功能 越
景观生态学4景观格局分析方法
景观生态学4景观格局分析方法
1.指数分析法
指数分析法是一种定量分析景观格局的常用方法，它通过计算各种指数，对景观的面积、形状、分布和连通性等进行描述。
常用的指数包括斑块面积指数、数量指数、边缘密度指数、形状复杂度指数等。
这些指数可以帮助研究者了解景观的整体特征，并对不同景观类型的生态功能进行比较。
2.分级分析法
分级分析法是一种将景观格局分为不同层次进行分析的方法，它能够揭示景观格局的空间结构和功能组织。
通过对景观类型、斑块大小和形状等进行划分，可以得到不同层次的景观格局数据。
研究者可以进一步探讨不同层次景观格局对生物多样性、生态过程和生态系统服务等的影响。
3.空间模型分析法
空间模型分析法是一种基于数学模型对景观格局进行建模和分析的方法。
常用的模型包括斑块扩散模型、斑块连接模型和斑块生长模型等。
这些模型可以模拟不同景观格局对种群扩散、基因流动和景观连通性等生态过程的影响，并预测未来景观格局的变化趋势。
4.地理信息系统（GIS）分析法
地理信息系统（GIS）分析法是一种基于空间数据的综合分析方法，它将景观格局与其他环境变量进行集成分析。
研究者可以通过GIS软件对景观格局数据进行处理、可视化和空间分析，进一步揭示景观格局与环境
因素的相互关系。
例如，可以通过GIS分析揭示不同土地利用类型对景观格局的影响，并预测其对生态系统功能的影响。
总之，景观生态学的四种分析方法，指数分析法、分级分析法、空间模型分析法和地理信息系统分析法，共同揭示了景观格局对生态过程的影响，为生态保护和可持续发展提供科学依据。
景观生态学—格局、过程、尺度与等级
景观生态学—格局、过程、尺度与等级邬建国高等教育2000年12月Landscape Ecology Pattern，Process，Scale and Hierarchy，Higher Education Press 景观生态学中的基本概念起源与发展起源于中欧和东欧，可追溯到20世纪30年代。
德国区域地理学家Troll于1939年创造了“景观生态学”一词，并将其定义为研究某一景观中生物群落只见错综复杂的因果反馈关系的科学。
Naveh和Lieberman（1984）继承并发展了欧州景观生态学的概念，提出“景观生态学是基于系统论、控制论和生态系统学之上的跨学科的生态地理科学，是整体人类生态系统科学的一个分支。
”在北美，直到20世纪80年代初才开始逐渐兴起。
如今，等级理论、分形理论、渗透理论、尺度观点以及一系列空间格局分析方法和动态模拟途径在景观生态系中的广泛应用，为该科学增添了新容和新特点。
研究畴研究对象和容（1）景观结构：景观组成单元的类型、多样性及其空间关系。
（2）景观功能：景观结构与生态学过程的相互作用，或景观结构单元之间的相互作用。
主要体现在能量、物质和生物有机体在景观镶嵌体中的运动过程。
（3）景观动态：景观在结构和功能方面随时间的变化。
也就是景观结构单元的组成成分、多样性、形状和空间格局的变化，以及由此导致的能量、物质和生物在分布与运动方面的差异。
研究的重点：（1）空间异质性或格局的形成和动态及其与生态学过程的相互作用；（2）格局—过程—尺度之间的相互关系；（3）景观的等级结构和功能特征以及尺度演绎问题；（4）人类活动与景观结构、功能的相互关系；（5）景观异质性（或多样性）的维持和管理。
格局、过程、尺度格局（Pattern）是指空间格局，广义地讲，它包括景观组成单元的类型、数目以及空间分布与配置。
过程强调事件或现象的发生、发展的动态特征。
尺度（Scale），广义地讲，是指在研究某一物体或现象是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围和发生的频率。
景观生态学-4格局与过程
景观生态学-4格局与过程景观生态学是一个关注人类与环境相互作用的学科，其研究对象不仅包括自然生态系统，还包括人工生态系统和不同尺度的景观空间。
景观生态学的研究方法和角度主要分为两个方面：格局和过程。
格局是指景观空间的空间结构、组织、形态和分布，描述了景观的形状、大小、分布和连接方式。
景观格局的特点和变化对生态系统功能和生物多样性产生着直接或间接的影响。
在景观格局中，联结性是一个重要的特征。
景观联结性指各个空间要素间通过生态过程的连通程度。
高连通性的景观可以促进物种迁移和种群扩散，降低遗传分化和物种灭绝的风险。
反之，低连通性的景观使得物种无法迁移和扩散，导致物种灭绝和生态系统崩溃。
景观连通性的维护可以通过提高景观的空间复杂度来实现。
景观复杂度指景观中要素间空间关系的多样性和复杂程度。
提高景观复杂度可以增加景观内部的空间异质性，增强生态系统的适应性和稳定性。
相反，降低景观复杂度会降低生态系统的稳定性和弹性，提高对外部干扰的敏感程度。
在景观格局中，景观斑块大小和分布格局也是重要的因素。
斑块大小对物种领域分布、头数大小和维持时间有着重要影响。
斑块的分布格局直接影响物种在景观中的连通程度。
一般来说，大面积、集中分布的斑块会提高物种的连通程度，增加物种迁移和扩散的可能性。
所谓的过程，是指景观中在空间中发生的生态作用，包括物质、能量和信息传输以及地管理作用。
生态过程是指物种在景观空间中的交互作用，包括食物链、捕食和繁殖等过程。
能量和物质循环是景观生态系统维持的重要过程。
通常将景观生态系统中的生态过程分为两类：小区域过程和大区域过程。
小区域过程是指在景观中小面积内发生的相对封闭的生态过程。
典型的小区域过程包括物种之间的关系、食物链的关系和生态圈中微生物的生物地理和化学作用。
大区域过程是指在大规模景观空间范围内发生的宏观生态学过程，例如物种迁移、鸟类迁徙和气候变化。
大区域过程对小区域过程有重要影响，因为大区域过程决定了物种的来源和去向以及其生态系统中的连通性。
景观生态学：第四章 景观空间格局与空间异质性 (Ⅰ)
景观生态学-本科-华中农大
2
1 景观空间格局类型
◦ （1）景观空间格局的基本类型 ◦ （2）Forman理想景观格局模式 ◦ （3）景观生态安全格局
2 景观空间格局描述与分析
◦ （1）景观空间格局分析的一般流程 ◦ （2）景观格局分析空间取样方法 ◦ （3）景观空间格局的定量研究方法
25
①散点格局（plot-scattered pattern）：由点缀 在基质里的点状地物构成的景观格局
如平原上的村 庄，油田上散 布在农田，苇 田里的油井等 。
景观生态学-本科-华中农大
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② 散 斑 格 局 （ patch-scattered pattern ， 或 块状格局）：少数景观要素出现在占优势的基 质内所形成的景观格局
景观①生群态学集-本格科局-华（中c农lu大ster pattern）②线状格局（linear pattern） 22
③交错格局 （interlaced pattern）
④放射格局 （radiation pattern）
如遭受切割的山 坡，受破坏的林 缘等。
景观生态学-本科-华中农大
城市对外交通干道，丘陵 景观中山体余脉向四周放 射状延伸，湖泊水体向四 周山谷、河渠延伸等 23
补充作为物种扩散的踏脚石，为局地灭绝的物种提 供栖息地和落脚点，包含大密度种群的边缘种 廊道：自然廊道对物种流动和地表径流作用；边界 过度带聚集小斑块，利于多生境物种的生存
37
38
优势
• 粗粒与细粒要素结合：粗粒区利于大型内部种生 存，细粒区有利于广生境物种的活动
• 风险分散：为分散风险，可多布局几个大型农业 或自然斑块
生态系统的景观格局与景观生态学
生态系统的景观格局与景观生态学生态系统的景观格局与景观生态学是研究自然和人类活动对地表格局的影响以及生物多样性与生态过程的关系的学科。
随着人类活动的不断扩张和生态问题的日益突出，景观生态学的研究越来越受到重视。
一、引言生态系统的景观格局是指在一定空间尺度上的生物群落、物种组成和环境条件的空间分布的关系。
景观格局反映了生态系统的结构和功能，对于生态系统的稳定性和可持续性至关重要。
二、景观格局的评价指标1. 斑块面积与斑块个数：斑块面积和个数是评价景观格局的重要指标，对于生物多样性和生态过程都有重要影响。
2. 斑块形状及边界：不同形状和边界的斑块对物种迁移、扩散和遗传流动都有着不同的影响。
3. 斑块间的相对位置和距离：斑块间的相对位置和距离会影响到物种的迁移和扩散能力，对于生态过程具有重要影响。
三、景观格局与生物多样性1. 斑块面积与物种多样性：研究表明，大面积的斑块可以容纳更多的物种，而小面积的斑块则容易导致物种灭绝和生境破碎化。
2. 斑块形状与物种丰富度：复杂且规则的斑块形状有利于物种迁移和扩散，从而增加了物种丰富度。
3. 斑块间的距离与物种相似性：较近的斑块间的距离有助于物种之间的相互作用和迁移，从而增加物种相似性。
四、景观格局与生态过程1. 斑块间的连接性：互相联系的斑块能够增加种群的稳定性，减小物种灭绝的风险。
2. 孤岛效应：孤立的斑块容易导致物种灭绝和遗传多样性的丧失，从而影响生态过程的正常运行。
3. 边界效应：边界具有独特的生境条件，对于一些物种来说可以提供重要的资源和栖息地，但也可能导致物种入侵和生态系统的不稳定。
五、景观调控与保护1. 景观规划：合理的景观规划可以优化景观格局，增加斑块间的连接性，减少孤岛效应和边界效应，从而促进生物多样性和生态过程的恢复和保护。
2. 保护区网络建设：建立保护区网络可以增加斑块的面积和个数，提高物种多样性和保护效果。
3. 生态走廊的建设：生态走廊可以连接不同的斑块，促进物种迁移和遗传流动，增加生态系统的连通性。
生态学中的景观格局分析方法
生态学中的景观格局分析方法【前言】生态学是一门较新的学科，其发展与现代化的城市化、经济化、社会化以及全球性环境问题的出现密切相关。
生态系统的研究是生态学的核心，而生态系统的组成和特征以及生态系统演变规律的研究都离不开景观格局分析方法。
本文将从粗览景观格局分析方法、景观格局分析方法的应用、对景观格局分析方法的评价三个角度来探究景观格局分析在生态学研究中的重要性。
【正文】一、粗览景观格局分析方法景观格局分析是地理信息系统（GIS）和遥感技术的重要应用，既是景观生态学的理论基础，也是模拟景观格局变化、预测景观格局演变趋势以及提高景观多样性和生态系统稳定性的重要手段。
景观格局分析方法包括基于空间分析的景观指数和基于时空变化的景观动态分析方法两大类。
基于空间分析的景观指数包括景观多样性指数、面积分维度指数、出现间隔距指数、周围引力指数等等，其中景观多样性指数是最为重要的一个指标。
景观动态分析方法包括直接测量分析、数量化细胞自动机、基于统计模型的分析、生态空间分配评估等等。
二、景观格局分析方法的应用景观格局分析方法在环境评价、生态修复、森林防火、自然保护区规划、城市规划等领域有着广泛的应用。
以下几个案例就说明了这一点。
1、环境评价：景观格局分析方法可以用于环境评价中的生态系统评估，特别是几条河流流经地区的生态承载力等。
2、生态修复：景观格局分析方法可以挖掘生态修复中疏林养护等等问题的深度，以便探究如何开展生态修复。
3、森林防火：景观格局分析方法可以通过森林火险监测和预防，提高环境安全性。
4、自然保护区规划：景观格局分析方法可以有效的保护自然保护区中重要的生物多样性和生态系统服务，提供决策支持。
5、城市规划：景观格局分析方法可以帮助城市规划师确定城市质量，从而提高城市的绿色化和生态效益。
三、对景观格局分析方法的评价目前，景观格局分析方法已经被广泛应用到生态学研究中，但在使用中也存在一些问题。
1、关键数据缺失问题：景观格局分析需要大量的生态数据支持和GIS培训，其中涉及到用到大量的模型参数、经验参数等，所以数据缺失或不准确会直接影响到分析结果。
景观生态学
景观的科学定义:由相互作用的生态系统镶嵌构成,并以类似形式重复出现,具有高度空间异质性的区域，其主要特征是可辨识性、空间重复性和异质性。
景观要素：景观是由不同生态系统组成的镶嵌体，其中每一个组成单元即为景观要素景观的结构成分：指生态学和自然地理学上性质各异而形态特征和空间分布特征相似的景观要素，是具有一定形态特征和空间分布的空间实体景观生态学：研究景观单元的类型组成、空间格局及其与生态学过程相互作用的一门综合性学科。
其核心是空间格局、生态过程及相互作用。
景观结构：指景观组成单元的类型、数量构成、多样性、空间关系及其影响机制景观功能：指生态系统间的能量、物质和物种流，即景观结构单元之间的相互作用等级理论认为：任何系统皆属于一定等级，并具有一定的时间和空间尺度尺度：在研究莫以对象或现象时所采用的空间或时间单位，或指某一现象或过程在空间和时间上锁涉及的范围和发生的频率，包括空间尺度和时间尺度合肥（时间尺度）：春有花，夏有荫，秋有果，冬有青均衡理论：当迁入率和灭绝率相等时，岛屿物种数达到动态平衡状态，即物种的数目相对稳定。
复合种群：是空间上具有一定距离，但彼此间通过扩散个体的交流，相互联系在一起的两个或两个以上亚种群组成的种群系统。
景观连接度：景观空间结构单元之间的连续性程度，反应了景观的生态学过程的扩展能力。
包括结构连接度和功能连接度。
渗透阈值：在生境面积达到阈值59.28%时，便允许联通斑块的出现，即允许联通板块出现的最小生境面积百分比理论值为0.5928，该值为渗透阈值。
斑块：指外貌和属性与周围景观要素由区别的非线性区域干扰斑块：由机智或先前的板块中局部干扰造成的小面积斑块成为干扰斑块残余斑块：由大面积干扰造成，局部范围内幸存的自然或半自然生态系统或片段。
也就是残余斑块是由它周围的土地受干扰引起的。
环境资源斑块：由环境资源条件在空间分布的不均匀造成的板块。
引入斑块：由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。
生态学中的景观格局分析
生态学中的景观格局分析景观格局是指在特定时间和特定空间范围内，自然与人类活动的相互作用所形成的特定生态空间的全貌或基本特征。
生态学中的景观格局分析是一种研究生态系统及其组成部分的空间结构与空间格局的科学方法。
景观格局分析包括了人类活动的种种干扰，是对生态系统整合和修复的必要步骤。
本文将会从景观生态学、景观格局及其分析等角度深入探讨。
一、景观生态学景观生态学是指研究特定时空范围内自然和人文因素相互作用产生的复杂生态系统的科学。
景观生态学研究的对象是人类活动和自然环境的相互作用所形成的生态系统，即有机结构的生态系统。
而景观生态学的研究方法则是从宏观的角度对生态系统整体和局部进行描述、分析，得出生态系统的环境参数、空间结构和演替过程等方面的总体规律。
景观生态学的本质是研究景观格局及其对生态系统的影响，只有掌握了景观格局对生态系统产生的影响，才能开展生态系统的全面调查与评价，对景观格局的合理规划、建设和管理提供科学依据。
二、景观格局景观格局是由不同大小和空间分布的生境、栖息地和生物群落组成的三维空间结构，是自然和人类因素在空间上的分布和互动形成的样式。
它反映了不同物种的栖息和生活状况及其相互关系，是生态系统演化和生物多样性分布的关键因素。
景观格局可从以下四个角度进行分析：1.景观破碎度：景观破碎是指生态系统中的自然或人为因素破坏生境、栖息地和物种的空间关系和生态联系等因素所导致的生境的破碎程度。
较高的景观破碎度可以导致物种流失、生态系统表现出的复杂性减弱、生态系统的稳定性下降等生态问题。
2.景观连通度：景观连通是指生态系统中各个生境、栖息地和物种之间的连通性及其在空间上的分布形式。
较高的景观连通度可以有效促进物种的迁移和交流，增强物种的遗传多样性和适应性，有利于保护生态系统的稳定性。
3.景观结构：景观结构可以分为垂直和水平两个层次。
垂直上的景观结构反映了不同高度层次的不同空间结构和生物量，水平上的景观结构反映了不同物种栖息和生活的空间分布及其相互关系。
景观生态学中的格局分析现状、困境与未来
景观生态学中的格局分析现状、困境与未来一、本文概述景观生态学作为生态学的一个重要分支，主要研究景观的空间格局、动态变化及其与生态学过程的相互关系。
其中，格局分析在景观生态学中占据着举足轻重的地位。
本文旨在深入探讨景观生态学中格局分析的当前研究现状、所面临的困境以及未来的发展趋势。
通过对格局分析的基本概念、研究方法、应用领域进行概述，我们将揭示格局分析在景观生态学中的核心价值和重要地位。
本文还将分析当前格局分析所面临的挑战，如数据获取与处理、分析方法的选择与优化等，并提出相应的解决策略。
我们将展望格局分析在景观生态学中的未来发展方向，以期为相关研究和实践提供有益的参考和启示。
二、景观生态学中的格局分析现状景观生态学作为研究景观结构和功能、动态变化及其相互关系的学科，其格局分析是核心研究内容之一。
目前，格局分析在景观生态学中得到了广泛应用，不仅涉及自然生态系统，还涵盖了城市、农业等人工或半人工景观。
技术方法的进步：随着遥感、地理信息系统（GIS）和数学模型等技术的发展，格局分析的手段越来越多样化。
高分辨率遥感影像的获取和处理技术使得研究者能够更精确地识别景观中的斑块、廊道和基质等要素，进而分析它们的空间配置和动态变化。
数据资源的丰富：大数据时代的来临为景观格局分析提供了海量的数据资源。
时间序列的遥感影像、生态监测数据以及社会经济数据等，为深入研究景观格局与生态过程的关系提供了数据支撑。
多学科交叉融合：景观格局分析不再局限于生态学领域，而是与地理学、环境科学、城市规划等多学科交叉融合，共同推动格局分析的理论创新和方法发展。
案例分析与实践应用：众多案例分析表明，格局分析在生态修复、城市规划、土地利用管理等领域有着广泛的应用前景。
例如，通过格局分析可以识别关键生态区域，为生态保护和恢复提供科学依据；在城市规划中，格局分析有助于优化城市空间结构，提升城市生态环境质量。
尽管格局分析在景观生态学中取得了显著进展，但仍存在一些问题。
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2.3 本底（基质）
范围广、连接度最高，
并且在景观功能上起着 优势作用的景观要素类 型。景观中的背景地域。
2.3.1 本底的标准
1 相对面积
一般来说，本底的面积超过现存其他类型景观元 素的面积总和。假如一种景观元素类型覆盖50%以上 的面积，就可以认为是本底。 2 连通性 如果一个空间不被两端与该空间的周界相连的边 界隔开，则认为该空间是连通的。
5 廊道的内部特点
1) 从边缘到中心的物种组成发生急剧变化 例如：公路、河流、林带
2) 环境条件与外部有所不同
例如：林荫路冬暖夏凉 3) 水平上延伸一段距离，水平梯度也会发生变化。
2.2.4 廊道的分类
1 线状廊道 廊道是一条很窄的带，植被类型基本上是边缘 占优势。 一般有7种：道路、铁路、堤堰、沟渠、输电线、 草本或灌丝带、树篱 2 带状廊道
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斑块相关性的指标：隔离度、可及度、相互作用、总 隔离度 破碎化指标：斑块密度、边缘密度、
2.2 廊 道 (corridor)
与本底有所区别的一条带状土地,可以看作是一 个线状或带状的斑块. 例如:树篱、公路
2.2.1 廊道的作用
残存元素即处于缩减过程，有凹面边界的元素。
扩展元素能迅速地以凹面边界变为凸面边界。
3 网络 景观的孔隙度高时，这种网络本底就是廊道网络。
结构特征：
3 圆形斑块与长条形斑块的生态比较
指 标 形 状 圆 形 长条形
内部/ 边缘 边缘 长度 与本底 作用 斑块内 障碍物 生境异 质性 物种多 样性 走廊 价值 寻食 效应
高 低
小 大
小 大
少 多
小 大
大 小
小 大
小 大
4 环状斑块 形状很特殊的斑块
特点：内部/边缘低，内部种少
举例：环绕北极地区分布格局 高山环绕山体 绕湖周围
1 弯曲度(curvilinearity) 廊道中两点间的实际距离与它们之间的直线距离之 比，与沿廊道的移动有关。动物、人更消耗体力.
2 连通性(connectivety) 定义：单位长度廊道中中断数量来度量。 例如：农田树篱 作用：一个廊道连通性高低决定了廊道的通道和屏障 功能。
3 狭点(narrow)
5 半岛（peninsula） 定义：指的是一个斑块中狭长的外延部分。 漏斗效应：人们常见的在半岛顶端，动物路径密度 高的现象。 鸟类、维管束植物减少
物种多样性递减 内部/边缘比解释
2.1.4 斑块的构型
斑块在景观中的空间排布情况，它们的空间分布对
能量、物种的流动有重要影响。
例如：居住区 Fragstats
边缘宽度的影响因子： 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)和内部种（interior species) 边缘种和内部种将动物分成三类： 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
连通性高的作用： 1) 可以作为障碍物将其他要素分开。
例如：防火带
2) 便于物种迁移与基因交换。 3) 使其他要素成为生境岛。 3 动态控制 例如：原始林采伐烧地、农田与林网
2.3.2 结构特征
1 孔隙度(porosity) 斑块在本底中称为孔。
单位面积的斑块数目称为孔隙度。它是本底中斑 块密度的量度。与斑块大小无关。
2.1.1 起源与类型（起源原因、特点）
1 干扰斑块(disturbance patch) 原因：由于局部干扰而产生的。 采伐后的森林，草原烧荒，地表煤矿 干扰是引起生态系统格局显著偏离其常态的事件。
举例：风、火、冰雹、山崩、虫害等。
内、外因（如火灾） 干扰 短期、长期 短期特点：具有最高的周转率、持续时间最短、 消失最快的斑块类型。
4 引进斑块(introduced patch) 原因：人类将生物引进一个地区，就产生了引 进斑块。 （1）种植斑块(planted patch)
原因：由人种植植物而产生的特点：人维 护、存留时间长
（2）聚居地(homes habitation) 特点：受人干扰的景观中最显著并无处不在 的景观成分之一。 物种：人、引进的动植物、不慎引入的害虫、 从异地移入的本地 种 例如：村落、城镇
定义：廊道中的狭窄处 作用：影响运动
例如：河流峡口
4 结点(nodes) 定义：两个廊道的连接处或一个廊道与斑块的连接处。
作用：结点在管理与规划中十分有用，因为它提供了 许多相连系的物种源，当物种在斑块中消失时，有 利于物种重新迁入。 例如：河流急转弯的凹面常出现一片泛滥平原，两条 公路交叉处的重叠植被
边缘地带植物密度高于内部，故营养也高于内 部地带，由于小斑块的饿边缘/内部比大于大斑块， 因此小斑块单位面积的能量与物质不同于大的斑 块。 大斑块比小斑块有更高的营养级的动物，并且 食物链也更长。 2 面积对物种的影响 （1）岛屿 在生物群落里，物种的多样性随面积的增加而增加。 岛上种数与面积大小的关系的三种解释：
3 河流廊道 河流廊道是沿河流分布的，与周围本底不同的植 被带。
1) 结构：河床边缘、漫滩、堤坝、岸上高地。 举例：长江、黄河
2) 宽度多宽为宜： a 应具备有效地控制从高地到河流的水流和营 养的功能。 b 有利于森林内部种沿河运动，宽度应超出边 缘效应。
3) 河流等级：最小的河流叫一级河流。两个一级 河流合成一个二级河。 4) 功能： 1 它控制着河水及周围陆地进入河流的物质流动。 2 它影响河流本身的运输。 3 侵蚀、养分流、地表径流、洪水、沉积作用、水 的质量都与廊道的宽度有关。 4 它为物种的迁移和栖息提供了条件。 5 为人类运输航道、物质资源、保护作用。
2 边界形状 景观元素间的边界像一个半透膜，边界的形状对 本底与斑块间的相互关系极为重要，具备最小的周长 与面积之比的形状不利于能量与物质交换，具节省资 源的特征；相反，周长与面积之比大的形状利于与周 围环境进行大量的能量与物质交流。 看凹面边界的左边元素向右扩展更为有效。 扩展元素即它们最可能在周边的凸面上扩展。
大岛屿物种多 稀有种多 小岛近亲繁殖
S=CAZ
S-多样性
A-面积 C-比例常数 Z-一般为0.18~0.35
种 的 丰 富 度
S=CAZ
面积
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，2是个 平均值，通常在1.4~3.0之间。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。
斑块的形状与环境变化及更新过程有关。
园林设计，采取不同斑块形状，收到不同的艺术效 果。
形状系数
D
D-形状系数 L-斑块固边长度 A-斑块面积
L 2 A
D值说明某一斑块周边长度与面积同该斑块相等的 圆的圆周长之比，比值为1为圆形，比值越大说明该 斑块周边越发达
2 边缘与边缘效应 定义：
未干扰 在斑块内干扰 在本底中干扰
斑 块 持 久 性 时 间
环境资源斑块 干扰斑块 残存斑块 引进斑块
长期干扰 单一干扰 （短期）
斑块的持久性与稳定性
2.1.2 斑块的大小
1 面积对能量和养分的影响 一般的情况总是大斑块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。
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）
灭绝
大
迁入 迁入 速 率
小
远
速 率
灭绝 近
SsSNSLFra bibliotek物种多样性
SF
P
物种多样性
P
区别： 障碍物不同
海岛的隔离是与大陆相对而言
岛屿与陆地景观的形成时间大相径庭 与边缘的作用 设计保护区时，面积比较关键。 主要保护：1 较高的当地物种多样性 2 稀有种和濒危种 3 稳定的生态系统
2 景观结构
景观是由景观元素组成，景观元素是地面上相
对同质的生态要素或单元。 景观元素有三种类型： 1 斑块(patch) 2 走廊(corridor)
3 基质(matrix)
2.1 斑块(patch)
定义：斑块是一个在外观上与周围环境明显不同 的非线性地表区域。 例：天空的云、嵌花路面的石子。
边缘是指两个不同的生态系统相交而形成的狭窄地 区。
斑块的边缘部分有不同于内部的物种组成和过渡， 这就是通常所说的边缘效应。 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。
边缘的类型： 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。
2 残存斑块(remant patch) 原 因: 由包围着一小块未受干扰地区的大范围干 扰造成的. 举 例: 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 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。