第五章 景观生态流与景观功能 景观生态 教案

第五章景观生态流与景观功能➢教学目的和要求❖掌握景观的主要生态过程及其动力机制❖掌握景观的基本功能。

➢教学重点和难点❖景观的主要生态学过程。

第一节景观过程主要掌握❖景观的主要生态学过程第一节景观过程❖景观过程的动力与运动机制：1.1 景观过程的基本动力☺扩散：随机分布格局☺重力：高度聚集的分布格局☺运动：在抵达的景观要素中高度集中，形成高度聚集的分布格局第一节景观过程2. 媒介物➢风：物质流（风），高压→低压➢水：高处→低处；重力差➢重力：滑坡、泥石流、塌崩等➢动物➢人第一节景观过程3. 运动格局➢连续运动和间歇运动➢扩张和散布第二节景观生态流(Ecology flow )一、空气流1. 空气流的动力➢大气的水平运动就是风。

太阳辐射驱使地表气温上升, 这是风的根本动力。

☺空气受热上升在近地面形成低压, 冷空气补充过来就是风, 这是风的直接动力。

☺由于地球的自转运动产生地转偏向力, 这是风的间接动力2. 空气流的生态学效应☺空气的流动, 是物质气态循环的主要动力☺水分带来降水：导致干旱：干旱风☺热量☺携带污染物质,导致污染物质的转移和扩散逆温层(temperature inversion layer )1.逆温现象：➢冬春时节的早晨或傍晚，特别是在无风的天气里，在城市常常可以见到烟雾上升到一定高度之后，就向水平方向漂浮起来，弥漫四方，整个视野很快就变得模糊起来，随着烟雾的袭来，天气阴沉，太阳无光，压得人透不过气来，同时也会闻到煤烟味和其它难闻的气味。

身体抵抗能力较差的人，便会出现胸闷、咳嗽、喉痛、呕吐、呼吸困难等症状。

❖一般情况下，在低层大气中，通常气温是随高度的增加而降低的。

但有时在某些层次可能出现相反的情况，气温随高度的增加而升高，这种现象称为逆温。

出现逆温现象的大气层称为逆温层。

❖逆温层通常出现於对流层低层，厚度较薄，大约几百至千馀公里左右。

➢在逆温层中，较暖而轻的空气位于较冷而重的空气上面，形成一种极其稳定的空气层，就象一个锅盖一样，笼罩在近地层的上空，严重地阻碍着空气的对流运动❖逆温层的危害：☞逆温层能阻碍空气的垂直运动；受逆温层影响的地区，大气都趋於稳定，对流不易发生；因此，一般逆温现象都会导致地面风力微弱；空气中的悬浮颗粒物、大量烟尘、水汽等聚集在逆温层下面，聚积而使空气的能见度变差，也易造成大气污染，空气的质量变得恶劣❖由于近地层空气中的水汽、烟尘以及各种有害气体，上天无路，人地无门，只有飘浮在逆温层下面的空气层中，有利于云雾的形成，而降低了能见度，给交通运输带来麻烦，更严重的是，使空气中的污染物不能及时扩散开去，加重大气污染，给人们的生命财产和健康带来危害。

❖近代世界上所发生的重大公害事件中，就有一半以上与逆温层的影响有关。

❖逆温层的成因主要有以下几种：☞地面辐射冷却；➢因地面强烈辐射而形成的逆温称为辐射逆温。

在晴朗无风或微风的夜晚，地面因辐射冷却而降温,与地面接近的气层冷却降温最强烈,而上层的空气冷却降温缓慢,因此使低层大气产生逆温现象。

辐射逆温一般日出后,逆温就逐渐消失了。

☞空气平流冷却；☞空气下沉增温；☞空气的乱流混合；☞锋面上形成的逆温。

❖紧密结构:☺乔+亚乔+灌木+草=密林带;☺林带上下枝叶密集, 几乎没有透光孔隙;☺在林缘附近形成弱风区, 风速减速速度快;☺防风效果好, 距离短, 形成严重的湍流;☺防风距离短, 树高25倍范围之内。

❖疏通结构:☺乔木+灌木;☺透光孔隙上下均匀;☺树高的30倍范围内风速降低明显;☺防风效果次之，防风距离较远(30-35倍)，综合效果好❖通风结构:☺孔隙多的屏障可以让大量气流通过，而防止湍流发生，因此防风效果最差☺孔隙大的林带防风距离长(40倍处)，但风速降低较小，而密实的林带，防风距离短但风速降低大。

☺上述气流原理广泛地应用在景观规划、设计和土地管理之中。

比如：飓风、污染等。

影响防风效果的因素❖树高:防风林带的防风效果与树高成比例❖林带方向与主风向的角度❖林带的结构二、水流❖1.景观内水流特点(1)下渗：土壤孔隙的大小（下渗率、过滤水中的物质）地下水或含水层（沙层、多孔岩石）(2)地表径流降雨强度超过下渗速度时，发生顺坡流动的地表径流。

❖地表径流的速度大小与降雨特点，地形和植被有关2. 水流的物质成分❖悬浮颗粒❖细菌❖孢子❖种子❖朽叶碎片❖粘粒、粉粒溶解物3.水流的景观学意义❖物质运动☺土壤颗粒、污染物质、水分、灰尘、雪、种子、小昆虫、热量❖地质营力：侵蚀、搬运和沉积三、景观中的水分和养分运动4. 运动的形式与特征☺水平运动: 主要表现为地表径流和地下径流☺垂直运动:主要表现为土壤中的水分和养分被植物吸收，经过蒸腾作用挥发至大气中，又经过降水或降尘进入土壤，或经过人类活动的影响将养分带入土壤中。

不同景观要素对水分和养分运动的影响：❖生态交错带对各种物质和生物体起到扩散和滞缓作用❖农业景观中的篱笆、沟渠网络可起到截留作用，调节水分和养分在农田景观中的流动。

❖岸边植被缓冲带☺对地表径流可起到滞缓作用，调节入河洪峰量☺降低径流中污染物的含量，截留径流中的有机污染物不同的景观格局对径流、侵蚀和元素的迁移影响差异较大。

❖土壤流：土层表面和土壤内部的流不太明显，但十分重要。

一部分由风造成，大部分由水形成。

❖土壤流速的决定因素：☺水的输入量和时间☺土壤的结构，尤其是孔隙度☺土壤对水中携带物质的渗滤效果，包括土壤颗粒对物质的吸附作用。

❖土壤流携带物质分成两类：☺颗粒物质，如细菌、孢子、腐烂的泥沙树叶等；☺溶解性物质，如腐殖质、尿素、硝酸盐、可溶性盐等。

雨量大小对于颗粒物质与溶解性物质有很大的差异。

颗粒物质流和溶解物质流还有一个不同：颗粒物质流发生在土壤表面，而溶解物质流发生在土壤内。

水流侵蚀发生的三个因素：1 地表失去植被覆盖，更多的雨水冲刷2 失去腐殖质后，矿质土壤暴露在降雨中，形成冲沟3 植物根系死亡，土壤颗粒凝聚力下降A=f(R、K、L、S、C)A-土壤侵蚀;R-降水程度;K-土壤侵蚀因子;L-坡长;S-坡度;C-植被覆盖地表径流的后果❖使土壤变薄，生产力严重下降❖在地势低的地方形成堆积地貌,使汇积区的土壤更加深厚和肥沃❖侵蚀沉积物导致河床淤积,河流水位增高,水库淤积使水库库容减少,进而降低水库的泄洪机能,增加洪水的潜在危险水土流失的危害空气流和土壤流有两种运动模式：☺连续运动,如：水流（遇湖除外）☺跳跃运动, 如：土壤流空气流和土壤流的两种运动形式的差别在于景观结构的异质性,异质性增强,则☺运动由连续运动变为跳跃运动☺运动中的停顿点增强，流的物质与流程环境间的关系越密切☺速度降低三、物种流1 物种流的运动特征物种流即动、植物穿越景观的运动。

三、物种流1.1 影响运动的两个因素☺取决于廊道、障碍和斑块等结构因素较同质的地区，流较稳定、连续；当物种从一景观进入另一景观时会发生变速或停顿。

例如：大草原上的牛羊，沙漠上的狼群☺取决于运动方向的景观元素是有利于运动还是障碍运动，所以分析物种运动，首先需要分析景观的异质性程度和景观中的对比度。

例如：狐狸遇河，鹿遇森林:速度变快边界穿越频率 (Boundary crossing frequency):即物体在景观中运动时，单位长度上越过边界的数量。

反映景观的连通性。

1.2 动、植物的运动类型同样分成连续和跳跃运动跳跃运动分成两类：☺一个生物体滞留一短的时期后继续运动叫休息点(rest stop)☺一个生物体移动到一个地点后能成功地生长繁殖叫长歇点(stepping stone)。

❖例如：南美北部一些物种，以一系列岛屿为中途站，越过加勒比海进行传播1.3 动物的运动领域: 指的是用来防御同种其他个体侵入的地区范围动物有三种运动方式:巢区内运动即动物在窝的周围进行觅食和其他日常活动。

散布运动即动物个体离开出生的巢区到达一个新的巢区的运动。

新巢区距老巢一般很远，近成年动物离开父母到新处筑巢。

疏散运动扩大小物种的分布范围。

例如：鸟☞迁徙(migration)动物在不同季节利用不同地域之间进行周期性的运动。

分纬度迁移(latitude migration)和垂直迁移(vertical migration).纬度迁移：鸟类在冷暖地区的运动垂直迁徙：动物在山地高海拔和低海拔间的迁徙❖鸟类夏季在高海拔地区繁殖,冬季到低海拔越冬;欧洲山羊夏季在高山植被觅食,冬季到低海拔草地越冬影响动物运动的因素：❖景观阻力❖斑块的大小和形状❖景观异质性❖景观格局❖廊道举例说明景观结构对动物运动的影响1、臭鼬(Mephitidae mephitis)在北美分布很广，巢穴多沿树篱构筑，只有极少数臭鼬的活动范围超过巢穴附近1千米。

他们的往返距离随季变化，春天繁殖季节之后，雄臭鼬跑的更远，主要吃树篱上的小动物。

夏季在窝附近活动，可能此时食物丰富不需远行，秋季降雪之前主要沿树篱运动。

☺赤狐也广泛分布于北美，栖息在地下的巢穴里，以各种小动物为食，一种夜行动物，研究表明赤狐的窝几乎都筑在高地生境中，比如，林地、谷物地、草场、树篱、沙石地等。

并且在调查的517个巢穴中只有8个位于居民区275米以内。

说明与建筑物的距离是赤狐巢穴分布的主要限制因素，巢区比臭鼬大，一般4千米、2-4千米，形状长方形。

☺在秋季和冬季，快成年和成年狐狸离开巢穴,原因不明,目标也不能预测，运动的平均直线距离雄性为31千米（最远211千米），雌性为11千米（最远为108千米），赤狐的扩散为不规则扩散。

分析具体个体的运行路线发现有建筑物地区是它们穿越景观的障碍，在距农家场院92米以内极少发现这种动物，湖泊迫使赤狐改变运行路线，没有狐狸游水过去。

小河、小溪不是重要障碍，河宽成为赤狐的障碍，赤狐的运动是跳跃的，不是连续的。

在夜间，赤狐的运动时间占85%，停顿时间占15%，用来休息或进行其他活动。

赤狐都躲避廊道,没有一只狐狸沿着河流大道，高速公路等主要廊道运动（也不于廊道平行运动），甚至白天睡觉也远离大道92米以外。

在这个实例中，廊道只起“过滤器”作用，而没有显示廊道的功能。

1 动物回避对它不利的景观元素，许多动物生存要求一种以上的生境。

比如：狐狸避开廊道、臭鼬躲开燕麦、白尾鹿生活在农牧交错带。

2 廊道有时是栅栏，有时是通道。

比如：树篱是臭鼬的通道，大河是赤狐的障碍3 巢区的形状通常是拉长的，有时是线条状的比如：赤狐巢区间一般存在障碍物(如:峡谷,小河流,沼泽等)4 景观中不寻常的特征有特别重要的作用。

比如：沙漠中的绿洲，对沙漠动物比如狼就是水源。

1.4 植物的运动(2) 植物的传播以散布为主1) 散播的媒介物：水、风、动物重力等。

不同繁殖体，媒介物不同，散布的距离也不一样。

☺蒲公英靠风传播而且距离较远☺杨树靠重力传播距离较近。

2) 靠风散布的种子一般都有种翅☺糖槭☺飞散距离取决于种粒大小、风速、地形等因素。