景观生态学的基本原理2010-12-31
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Principles of landscape Ecology
Dr. Li Xiaomei
主要内容
• 景观生态学的基本概念 • 景观生态过程 • 景观生态学原理在生态规划中的应用
1. 景 观 的 基 本 概 念 斑 块 、 廊 道 和 基 质 -
斑 块 大 小 基 本 原 理
斑 块 大 小 基 本 原 理
2. 景观生态过程
干扰与景观格局演变 景观连接度与连通性 景观中的水分和养分运动 景观中的人文与文化过程
干扰与景观格局演变
景观连接度与连通性
景观中的水分和养分运动
景观干扰的人文或文化过程
景观 生态 学原 理在 生态 规划 中的 应用
– 尺度有空间尺度、时间尺度和组织尺度。
– 尺度常以粒度（grain)&幅度（extent)来表达。空间粒度指景观中最小 可辨识单元所代表的特征长度、面积或体积（样方、像元）。时间粒度 指某一现象或事件发生的频率或时间间隔。幅度指研究对象在空间或时
间上的持续范围或长度。
尺度推绎
• 指把某一尺度上所获得的信息和知识扩展到其他尺度上，或者通过多尺度 上的研究而探讨生态学结构和功能跨尺度特征的过程。一般尺度转化又包 括尺度上推（scaling up)和尺度下推(scaling down)。 • 尺度上推是由小尺度上生态学规律拓展到大尺度上，即常见的典型采样， 即数据聚合过程。数据聚合过程中往往发生以局部信息简单代替区域信息 的偏差。 • 尺度下推是由大尺度上的生态学规律扩展到小尺度上，尺度下推需要将粒
景观连接度 临界阈现象和渗透理论 景观动态 人类活动和影响
1.3 格局、过程、尺度（Pattern-ProcessScale)
• 格局：景观组成单元的类型、数目和空间分布与配置。景观结构的斑 块特征、空间相关程度以及详细格局特征可以通过一系列数量方法进 行表征。 • 过程强调事件或现象的发生、发展的动态特征。如种群动态、种子 或生物体的传播、捕食者-猎物相互作用、群落演替、干扰传播、物 质循环、能量流动等。 • 尺度指某一现象或过程在空间和时间上所涉及的范围和发生的频率。
度细化，大尺度在转化成小尺度的过程中往往由于信息量不足而产生偏差。
• 尺度推绎往往采用数学模型和计算机模拟的算法：
– 面向对象、半方差分析、小波分析、自相关分析、谱分析、空隙度分析、分形、 聚类分析等。
自然等级理论与尺度效应
• 等级结构是指对于任何等级的生物系统，都是由低一等级水平上的组分组成。等
• 景观生态学定义
–研究空间格局与生态过程相互关系，或不 同尺度上空间异质性的原因和后果的生态学 分支学科（TURNER,2001) –研究和改善空间格局与生态和社会经济过 程相互关系的整合性交叉科学（WU AND HOBBS,2006)
1.2景观生态学的研究范畴
斑块-廊道-基地模式 复合种群理论 空间异质性和斑块性 岛屿生物地理学 景观功能 等级理论 斑块动态 格局-过程-尺度 景观结构
级结构的重要概念是约束，一个生态系统的约束是低一等级水平上的生物约束和
高一等级水平上的环境约束的总和。约束力的范围和边界构成约束体系 （constraint envelope). • 等级理论最根本的作用在于简化复杂系统，以Leabharlann Baidu对系统结构、功能和行为的理解
和预测。系统的可分解性是应用等级理论的前提条件。基于等级理论，研究复杂
系统时一般至少需要同时考虑3个相邻层次：核心层、上一层和下一层。 • 尺度效应：是一种客观存在且用尺度表示的限度效应。现代科学研究的一个关键 环节就是尺度选择。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。
图 等级系统中相邻层次之间的关系
图 空间异质性、缀块性和空间格局及其对尺度的依赖性
Dr. Li Xiaomei
主要内容
• 景观生态学的基本概念 • 景观生态过程 • 景观生态学原理在生态规划中的应用
1. 景 观 的 基 本 概 念 斑 块 、 廊 道 和 基 质 -
斑 块 大 小 基 本 原 理
斑 块 大 小 基 本 原 理
2. 景观生态过程
干扰与景观格局演变 景观连接度与连通性 景观中的水分和养分运动 景观中的人文与文化过程
干扰与景观格局演变
景观连接度与连通性
景观中的水分和养分运动
景观干扰的人文或文化过程
景观 生态 学原 理在 生态 规划 中的 应用
– 尺度有空间尺度、时间尺度和组织尺度。
– 尺度常以粒度（grain)&幅度（extent)来表达。空间粒度指景观中最小 可辨识单元所代表的特征长度、面积或体积（样方、像元）。时间粒度 指某一现象或事件发生的频率或时间间隔。幅度指研究对象在空间或时
间上的持续范围或长度。
尺度推绎
• 指把某一尺度上所获得的信息和知识扩展到其他尺度上，或者通过多尺度 上的研究而探讨生态学结构和功能跨尺度特征的过程。一般尺度转化又包 括尺度上推（scaling up)和尺度下推(scaling down)。 • 尺度上推是由小尺度上生态学规律拓展到大尺度上，即常见的典型采样， 即数据聚合过程。数据聚合过程中往往发生以局部信息简单代替区域信息 的偏差。 • 尺度下推是由大尺度上的生态学规律扩展到小尺度上，尺度下推需要将粒
景观连接度 临界阈现象和渗透理论 景观动态 人类活动和影响
1.3 格局、过程、尺度（Pattern-ProcessScale)
• 格局：景观组成单元的类型、数目和空间分布与配置。景观结构的斑 块特征、空间相关程度以及详细格局特征可以通过一系列数量方法进 行表征。 • 过程强调事件或现象的发生、发展的动态特征。如种群动态、种子 或生物体的传播、捕食者-猎物相互作用、群落演替、干扰传播、物 质循环、能量流动等。 • 尺度指某一现象或过程在空间和时间上所涉及的范围和发生的频率。
度细化，大尺度在转化成小尺度的过程中往往由于信息量不足而产生偏差。
• 尺度推绎往往采用数学模型和计算机模拟的算法：
– 面向对象、半方差分析、小波分析、自相关分析、谱分析、空隙度分析、分形、 聚类分析等。
自然等级理论与尺度效应
• 等级结构是指对于任何等级的生物系统，都是由低一等级水平上的组分组成。等
• 景观生态学定义
–研究空间格局与生态过程相互关系，或不 同尺度上空间异质性的原因和后果的生态学 分支学科（TURNER,2001) –研究和改善空间格局与生态和社会经济过 程相互关系的整合性交叉科学（WU AND HOBBS,2006)
1.2景观生态学的研究范畴
斑块-廊道-基地模式 复合种群理论 空间异质性和斑块性 岛屿生物地理学 景观功能 等级理论 斑块动态 格局-过程-尺度 景观结构
级结构的重要概念是约束，一个生态系统的约束是低一等级水平上的生物约束和
高一等级水平上的环境约束的总和。约束力的范围和边界构成约束体系 （constraint envelope). • 等级理论最根本的作用在于简化复杂系统，以Leabharlann Baidu对系统结构、功能和行为的理解
和预测。系统的可分解性是应用等级理论的前提条件。基于等级理论，研究复杂
系统时一般至少需要同时考虑3个相邻层次：核心层、上一层和下一层。 • 尺度效应：是一种客观存在且用尺度表示的限度效应。现代科学研究的一个关键 环节就是尺度选择。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。
图 等级系统中相邻层次之间的关系
图 空间异质性、缀块性和空间格局及其对尺度的依赖性