景观生态学—格局、过程、尺度与等级
如何理解景观生态学中的尺度问题
如何理解景观生态学中的尺度问题目前，景观生态学是一门很热的学科。
不仅地理学研究者和生态学研究者要学习它，对于园林设计的工作者来说，这也同样是一门新起的而且不得不研究的新学科。
因为景观生态学的内容十分庞大，这里先探讨一下关于景观生态学的概念及其中有关尺度的相关内容。
1.景观生态学的研究内容1.1景观生态学的学科概念景观生态学是地理学与生态学中相互交叉的一门科学。
它集中了地理学的整体论（研究土地格局）和生态学的系统论（研究生态系统）的研究。
景观生态学的定义可以表述为：在地理学的景观格局上研究生态过程的一门学科。
是对景观某一地域上生物群落与环境间的主要的、综合的、因果关系的研究，这些相互关系可以从明确的分布组合和各种大小不同等级的自然区划表现出来。
1.2景观在不同学科中的概念比较因为景观多学科渊源，不同地区和背景的学者对景观的理解也不尽相同。
景观是一个色彩纷呈的名称，人们对景观的认识也是随着学者的不同背景而变化着。
下面将对景观做一个简单的概念比较。
景观这个词的中文理解的是汉字景+观两字的合成。
它所指的是有景可观的意思。
这也是风景园林学科体系对景观的理解。
具体可表述为：一切可以引起视觉感官的空间内容都是景观。
如大地景观、小区景观、景观节点、景观设计里所说的景观都是这个含义。
然而景观生态学中可不简单指有景可观的意思。
它是一个外来词landscape的中文翻译。
作为一名景观设计师要清楚的认识在不同领域中景观这个词所表述的不同含义。
1.3景观生态学与麦克哈格麦克哈格（Ian L. McHarg）（著名的景观生态学专家，同时也是英国著名园林设计师），1969 年出版《设计结合自然》，他是景观生态学的先驱，他将多个环境学科的科学家（包括气象学家、地质学家、土壤学家、植物生态学家、野生动物学家）召集到一起，共同组成了一个多学科的教学与研究团队，再加上社会科学家和经济学家，使他们为解决一个共同的问题进行研究。
在方法上用“千层饼”模式将这些知识和成果进行综合及筛选来实现问题的解决，而这整个过程正是景观生态规划的核心方法。
景观生态学 空间尺度范围
景观生态学空间尺度范围
景观生态学的空间尺度范围可以从微观到宏观多个层次。
具体
的空间尺度可以根据研究目的和对象的不同而有所变化，主要包括
以下几个层次：
1.点尺度：研究单个生态要素、生态系统中的个体点特征及其
相互关系。
2.线尺度：研究线状地貌、溪流、河道、道路、管道等空间特
征及其对生态系统的影响。
3.面尺度：研究局部景观、小尺度生态区域内的空间格局和生
物多样性分布。
4.景观尺度：研究由多个生境组成的景观单元，包括生境类型、斑块间的边界、连通性等景观特征对生物多样性和生态过程的影响。
5.地域尺度：研究特定地理区域内的景观格局和生态过程，如
森林、湿地、沙漠等。
6.生态系统尺度：研究整个生态系统，包括生态系统内的物质
循环、能量流动和生物多样性等生态过程。
在景观生态学研究中，不同的空间尺度可以相互关联并相互影响，共同构成了全面的景观生态系统。
各个层次的研究可以帮助我
们深入理解不同尺度下的生态过程和相互作用，为保护和管理生态
系统提供科学依据。
景观生态学中的一些基本理论和重大论题
景观生态学中的一些基本理论本章主要讲述景观生态学中的几个主要的基本理论：岛屿生物地理学理论、复合种群理论、空间渗透理论和等级理论，以及斑块动态理论。
景观生态学研究的中心问题包括以下几个方面：1、空间斑块性的形成、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、景观的等级结构特征；4、景观异质性的维持和管理景观生态学最根本的问题是空间异质性及其结构和功能复杂性的问题。
一、岛屿生物地理学理论（P43-48）1、岛屿生物地理学理论的主要内容岛屿生物地理学的研究对象：海洋岛和陆桥岛，但其理论被广泛地应用到岛屿状生境的研究中。
其空间规模，小到树叶、个体植株的“微岛”，大到自然保护区和景观地理单元的“大岛”。
研究内容之一：物种丰富度随岛屿面积或陆地群落的取样面积呈单调增加的趋势Preston（1962）提出下面著名的种—面积方程：或式中，S是种丰富度，A是面积，c和z是正常数。
Z的理论值为0.236，通常在0.18与0.35之间。
C值的变化反映地理位置变化对种丰富度的影响。
c和z 的值常采用统计回归方法获得。
上述经验方程缺乏对种—面积关系机理的解释能力。
Williams(1964)认为，面积与生境多样性成正相关，因此，种丰富度与面积必然成正相关。
Connor和McCoy(1979)认为，岛屿生物类群可看做是来自种源生物群落的子集或样本，因此，种丰富度是取样面积和频度的函数。
Preston(1962)以及McArthur和Wilson(1963)分别提出了岛屿生物群落的动态平衡概念。
McArthur和Wilson(1967) 系统地发展了影响甚广的岛屿生物地理学平衡理论。
McArthur—Wilson理论：McArthur和Wilson认为，岛屿物种丰富度取决于两个过程：物种迁入（immigration）和绝灭(extinction)。
因为任何岛屿上的生态位或生境的空额有限，已定居的种数越多，新迁入的种能够成功定居的可能性就越小，而已定居种的绝灭概率则越大。
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。
景观生态学的几个热点问题
城市景观的物流能流(H T Odum 蓝盛芳译，1992)
格局与过程相互作用 景观单元的空间配置影响其内部的生态过程 景观格局是由于镶嵌体上的其它过程产生 景观格局与生态过程相互影响协同进化
景观生态学的任务 描述景观 解释和理解其中的生态过程 跟踪景观动态 分析不同文化背景下的景观格局,以便更好地 理解景观本身的格局动态，并实施管理。
需要考虑的生态系统特征
组分：当前物种和它们的相对丰富度 结构：土壤和植物组分的垂直配置 格局：生态系统组分的水平配置 异质性：特征1-3的复杂变化 功能：基本生态过程的表现（能量、水分、和 养分输运） 种间作用：包括授粉，种子散布等 动力学和恢复力：演替规律、恢复力
景观生态恢复步骤：I
发现问题： 生物分布变化：物种消失、生物入侵 景观流的变化：物种运动、水分和养分运动 美学价值变化：宜人景观类型的减少
景观生态学与生物保护
生态保护起因： 生物多样性丧失 生态系统服务功能降低：稳定性和生产力 生态环境恶化：水、土、气
必须及时采取措施阻止退化、恢复生态系统
生态保护对策： 首先，保护残存生境 其次，生态系统管理 第三，生态系统恢复
长期保存一个物种： 遗传学及其种群生态学特性 所在的生态系统及相关生态过程
廊道corridor—不同于两侧基质的狭长地带。
基质matrix —是景观中范围广阔、相对同质且 连通性最强的背景地域，很大程度上决定着景 观的性质。
岷江干旱河谷
景观格局landscape pattern
景观的构成组分及其空间分布形式。
不同的景观格局是不同动力学机制的产物，也 是不同景观功能的基础。
在缺乏景观发生发展历史资料的情况下，从现 有景观格局出发，可以对景观格局与功能过程 之间的关系进行描述。
葛之葳景观生态学-资料
24
二、 斑块的规模效应（1）
大斑块：保护水质、发育河流网络、内 部生境、核心生境、种源、小生境、保持自 然干扰、缓冲能力强。
小斑块：中继站、边缘生境、降低捕食几率、 提供特定小生境、保护小型物种与生境
9
几个有关概念
*景观结构(landscape structure)：景观组分的数量构成及空间组 合与分布特征，其中景观组分的空间结构特征又被称为景观格局 （landscape pattern）
*景观功能(landscape function)：景观对自身内部及其他相关生命 系统生存和发展所能提供的支撑作用；
景观中的边界具有不同的功能（生态流障碍、管 理界限、环境变化的急变区等）人类是边缘种，并 且经常通过各种活动创造更多的边界（景观碎裂 化）。
边界问题研究通常包括：边界结构、调控机制、 边界功能以及边界动态。
27
三、 边界与边缘（2）：1类型与突变程度
★边界的形成机制：
1）自然环境的镶嵌性特增，如土壤类型或地形等；
*景观动态(landscape dynamic)：景观在各种内外部驱动因素作用 下其结构和功能的时间变化过程与特征。
*景观组分(landscape elements)：构成景观的不同生态系统类型被 称为景观组分
*斑块（patch）：一个与周围环境不同的相对均质性非线性区域。
*廊道（corridor）：不同与两侧相邻土地的一种特殊的带状要素 类型。
4.景观生态学是一门发展历史不足百年的年轻学科 产生和发展来自人们对大尺度生态环境问题的日益重视； 其理论和方法主要来源于现代生态学和地理科学的发展。 景观生态学中的一些概念和理论还不成熟有争议待完善。
景观生态学—格局、过程、尺度及等级
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 空间尺度范围
景观生态学空间尺度范围
景观生态学是研究自然和人类活动对景观格局及其功能、过程和服务的影响的学科。
在景观生态学中，空间尺度是一个重要的概念，它指的是研究对象在空间上的范围和尺度。
空间尺度范围可以从小到大划分为四个层次：微观尺度、中观尺度、宏观尺度和全球尺度。
微观尺度是指景观内部的小尺度空间，通常涉及到局部景观要素的分布和相互作用。
在微观尺度下，景观生态学主要研究景观的空间异质性和生物多样性。
例如，研究某个公园内不同植被类型的分布、不同物种的生境利用和相互关系等。
中观尺度是指相邻景观之间的空间关系，通常涉及到景观类型的组织和相互连接。
在中观尺度下，景观生态学主要研究景观的连通性和边界效应。
例如，研究城市周边不同农田的空间配置对农作物传粉和害虫控制的影响。
宏观尺度是指广阔的地域范围内的景观格局和过程，通常涉及到不同景观类型的分布和相互转换。
在宏观尺度下，景观生态学主要研究景观的斑块大小和形状、景观的多样性和稳定性等。
例如，研究某个国家不同生态系统的分布和变化，以及人类活动对其的影响。
全球尺度是指整个地球范围内的景观格局和过程，通常涉及到全球
气候变化和生物多样性保护等重大环境问题。
在全球尺度下，景观生态学主要研究全球生态系统的相互关系和生态服务。
例如，研究全球森林覆盖的变化和对气候调节的影响，以及全球海洋生物多样性的保护策略。
景观生态学的空间尺度范围从微观到全球，研究对象的范围从局部景观要素到全球生态系统。
不同尺度的研究可以互相补充和支持，为人类理解和保护自然环境提供科学依据。
景观生态学
景观生态学：格局、过程、尺度与等级第一章景观生态学中的基本概念景观生态学:是研究景观单元的类型组成、空间配宜及其与生态学过程相互作用的综合性学科。
强调空间格局、生态学过程与尺度之间的相直作用是景观生态学研究的核心所在。
景观生态学研究的对象和内容：1.景观结构：即景观组成单元的类型、多样性及其空间关系。
2.景观功能：即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。
3.景观动态：即指景观在结构和功能方而随时间的变化。
景观生态学中的格局：是指空间格局，广义的讲，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：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和时间上所涉及到的范囤和发生的频率。
尺度可分为空间尺度和时间尺度。
尺度往往以粒度和幅度来表达。
空间异质性；是指某种生态学变量在空间分布上的不均匀性及复杂程度。
空间异质性是空间缀块性和空间梯度的综合反映。
缀块性强调缀块的种类组成特征及空间分布与配置关系。
梯度指沿某一方向景观特征有规律地逐渐变化的空间特征。
生态学干扰：是指发生在一立地理位置上，对生态系统结构造成直接损伤的、非连续性的物理作用或事件。
生态学干扰由三个方而构成：系统、事件和尺度域。
、缀块：泛指与周困环境在外貌或性质上不同，并具有一迫内部均匀质性的空间单元。
如植物群落、湖泊、草原、农田或居民区等。
廊道：是指景观中与相邻两边环境不同的线性或带状结构。
如农田间的防风林带、河流、道路、峡谷、输电线路等。
基底：是指景观中分布最广、连续性最大的背景结构。
如森林基低、草原基低农田基底、城市用地基底等。
缀块•廊道•基底模式是基于岛屿与生物地理学和群落缀块动态研究之上形成和发展起来的。
它具体而形象地描述景观结构、功能和动态提供了一种“空间语言”。
第二章：景观格局的形成、结构和功能特征最观缀块类型（考过）：分为四种1.残留缀块：由大面积干扰（如森林或草原大火、大范围的森林砍伐、农业活动和城市化等）所造成的、局部范围内幸存的自然或半自然生态系统或其片段。
景观生态学考点
第一章景观生态学概述1、景观定义景观是一个由不同土地单元镶嵌组成，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、景观特性］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。
3、景观分类是一个中尺度的宏观系统，是一个以无机环境为基础、生物为主体、人类为主导的复杂系统，具有特定的结构、功能和动态特征。
5、景观生态学景观生态学研究景观的结构、功能和变化的学科。
其核心主题包括：景观空间格局（从自然到城市），景观格局与生态关系，人类活动对格局、过程与变化的影响，尺度和干扰对景观的作用。
6、景观生态学研究范畴1）景观结构：即景观组成单元的类型、多样性及其空间关系。
2）景观功能：即景观结构与生态学过程的的相互作用，或景观结构单元之间的相互作用。
这些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中。
3）景观动态：即指景观在结构和功能方面随时间的变化。
具体地讲，景观动态包括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。
第二章一、概念1、斑块：是在景观的空间比例尺上所能见到的最小异质性单元，即一个具体的生态系统。
廊道：是指不同于两侧基质的狭长地带，可以看作是一个线状或带状斑块。
基质：是景观中范围广阔、相对同质且连通性最强的背景地域，是一种重要的景观元素。
2、景观结构：是指景观的组分构成及其空间分布形式。
3、空间异质性、时间异质性1）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程度，是景观区别于其他生命层次的最显著特征。
2）景观异质性包括时间异质性和空间异质性，是时空耦合异质性。
【课程大纲】《景观生态学》
《景观生态学》课程大纲一、课程概述课程名称（中文）：景观生态学（英文）：Landscape Ecology课程编号：14483040课程学分：3学分课程总学时：48课程性质：专业课二、课程内容简介景观生态学是一门新兴的交叉学科，是园林专业的必修专业课程。
它主要来源于地理学上的景观和生物学中的生态，它把地理学对地理现象的空间相互作用的横向研究和生态学对生态系统机能相互作用的纵向研究结合为一体，以景观为对象，通过对物质流、能量流、信息流和物种流在地球表层的迁移与交换，研究景观的空间结构、格局、功能及各部分的相互关系，研究景观的动态变化及景观优化利用和保护的原理和途径。
其中包含的思想和方法对园林规划设计有较强的指导作用。
三、教学目标与要求1、了解景观生态学的发展历史、数量方法及遥感和地理信息系统在景观生态学中的应用。
2、理解景观生态学的一般概念、景观结构、格局、生态过程和景观的动态变化，培养学生系统全面分析景观格局与生态过程的关系以及人类对景观及其组分的影响的能力。
3、掌握景观生态学在生物多样性保护、土地持续利用和全球变化中的应用，培养学生对景观进行准备全面评价的能力，并能提出合理改造的建议。
四、教学内容与学时安排第一章景观生态学的概念及发展（4学时）1、教学目的与要求：了解景观生态学发展的新方向，理解景观生态学学科的产生与发展历程，掌握景观、景观生态学基本概念与内涵。
2、教学重点与难点：教学重点是掌握景观生态学的概念与内涵，难点是把握景观生态学发展的新方向。
第一节景观与景观生态学（2学时）第二节景观生态学的发展及展望（2学时）第二章景观结构（6学时）1、教学目的与要求：理解景观结构及结构和功能间的相互关系，掌握景观结构基本概念。
2、教学重点与难点：重点是对景观结构斑块、廊道、基质的学习，难点是对景观空间格局的理解。
第一节景观发育（2学时）第二节景观斑块、廊道、基质和网络（2学时）第三节景观的异质性（1学时）第四节景观空间格局（1学时）第三章景观生态学的理论基础（4学时）1、教学目的与要求：了解景观生态学的基本原理，理解景观生态学的核心概念。
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
的物种数目。
生物多样性的测度
α多样性指数
群落内(或生境内)生物多样性
β多样性指数
群落间(或生境间)生物多样性
γ多样性指数
地理区域的生物多样性。
生物多样性的测度
Whittaker认为γ多样性为某一地理区域中 的生物种类之数量，是地理区域尺度上的 α多样性。
Cody(1986)则定义γ 多样性为地理区域尺 度上的β多样性。
生物多样性的测度
甲群落中有100个个体，其中90个属于种 A，另外10个属于种B。 乙群落中也有100个个体，但种A、B各 占一半。 甲群落的均匀度就比乙群落低得多。
生物多样性的测度
α多样性指数
群落内生物多样性
β多样性指数
群落间生物多样性
γ多样性指数
地理区城的生物多样性
生物多样性的测度
方法：测量群落内生物种类以及生物 种类间相对多度 α多样性可分为几类，如 物种丰富度指数 物种均匀度指数
2.1.2 斑块的大小
1 面积对能量和养分的影响
一般情况是大斑块比小斑块含的能量和养 分丰富。 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。
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
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%物种被保存。
景观生态学—格局过程尺度与等级资料
景观生态学—格局过程尺度与等级资料景观格局是景观生态学的一个重要概念，指的是景观空间中的各种要
素之间的空间组合和相互关系。
景观格局的特点和变化对生物群落的分布、组成和功能有着重要影响。
例如，大片连续的森林可以提供大量的栖息地
和食物资源，有利于物种的繁衍和迁移，而被碎片化的景观往往导致物种
分布的不均衡和生态系统功能的下降。
因此，研究景观格局可以揭示生物
多样性的变化和生态系统的稳定性。
景观过程是指景观中各种生物和地理过程的相互作用和影响。
景观过
程包括物种的迁移、繁殖和死亡等生物过程，以及水循环、能量流动和养
分循环等地理过程。
这些过程的相互作用和调节对景观的结构和功能起着
重要的影响。
例如，植被对水分的吸收和蒸散作用可以影响水文循环，进
而影响土壤湿度和植被的分布。
因此，研究景观过程可以帮助我们理解生
物和地理因素之间的相互作用和平衡。
景观尺度是指研究景观格局和过程时所选取的空间和时间尺度。
不同
尺度下的景观格局和过程可能呈现出不同的特点和变化规律。
举例来说，
研究小尺度下的景观格局和过程可以揭示物种间的相互作用和竞争的影响，而研究大尺度下的景观格局和过程可以研究生物迁移和物种多样性的变化。
因此，研究景观尺度可以帮助我们理解景观格局和过程的多样性和复杂性。
总之，景观生态学通过研究景观格局、过程、尺度和等级，揭示了生
物群落和地理环境之间的相互关系。
这不仅有助于理解生物多样性的变化
和生态系统的演化过程，还可以为生态环境的保护和管理提供科学依据。
景观生态学整理
景观⽣态学整理第⼀章景观、景观⽣态学及历史1、景观的定义（狭义）在⼏⼗千⽶—⼏百千⽶的范围内，由不同⽣态系统类型所组成的、具有重复性格局的异质性地理单元。
（⼴义）出现在从微观到宏观不同尺度上、具有异质性或斑块性的空间单元。
区域：反映⽓候、地理、⽣物、经济、社会和⽂化综合特征的景观复合体。
2、景观⽣态学的定义⽣态学：研究⽣物与环境之间相互关系的科学。
景观⽣态学：研究和改善景观空间格局与⽣态、社会、经济过程相互关系的整合性交叉科学。
3、景观⽣态学的研究内容（1）景观结构：景观组成单元的类型、多样性及空间关系。
⾯积、形状和丰富度，它们的空间格局以及能量、物质和⽣物体的空间分布。
（2）景观功能：景观结构与⽣态学过程的相互作⽤，主要体现在物质、能量和⽣物有机体在景观镶嵌体中的运动过程中。
（3）景观动态：景观的结构和功能上随时间的变化。
包括景观结构单元的组成部分、多样性、形状和空间格局变化，以及由此导致的能量、物质和⽣物在分布于运动⽅⾯的差异。
景观⽣态学研究的中⼼问题：空间格局及其变化如何影响各种⽣态过程。
第⼆章景观⽣态学的主要概念⼀、格局、过程和尺度1. 格局：是指空间格局，包括景观组成单元的类型、数⽬以及空间分布与配置。
空间分布与配置，常见的分布格局为：均匀分布：标准差=0随机分布：标准差=1聚集分布：标准差>12、过程：是指⽣态过程，包括景观组成单元内部或不同景观组成单元间的物质、能量、信息的流动和迁移转化过程的总称。
包括植物的⽣理活动、种⼦或⽣物体的传播、种群动态、群落演替、⽣物⽣产⼒等等。
格局与过程的关系：格局在⼀定程度上决定了过程，⽽格局的形成和发展⼜受到景观⽣态学的主要内容及基本理论过程的影响。
3、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和时间上所涉及的范围和发⽣的频率。
尺度往往以粒度和幅度来表达。
粒度：⼜可分为空间粒度和时间粒度。
空间粒度（分辨率）指景观中最⼩可辨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时间发⽣的频率或时间间隔。
景观生态学复习题
配套邬建国《景观生态学——格局、过程、尺度与等级》名词解释、填空、判断题1.狭义景观：狭义景观是指在几十千米至几百千米范围内，有不同的生态系统组成的、具有重复性格局的异质性地理单元。
（4分）2.景观功能：即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,这些作用主要体现在景观镶嵌体中的运动过程中. （4分）3.景观结构：景观结构即是景观组成单元的类型、多样性及其空间关系。
例如，景观中不同生态系统地的面积、形状、和丰富度，它们的空间格局以及能量、物质、和生物体的空间分布等。
（4分）4.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，同时义可指某一现象或过程在空间和时间上所涉及到的范围和发生的频率。
尺度可分为空间尺度和时间尺度。
（4分）5.临界阈现象：所谓临界闭现象是指某一事件或过程(因变量)在影响因素或环境条件(自变量)达到一定程度(阈值)时突然地进入另—种状态的情形。
它往往是一个由量变到质变的过程，一种状态过渡到另一种截然不同状态的过程。
（4分）6.组织尺度：是指在生态学组织层次(种群,群落,生态系统, 景观单元等)组成的等级系统中的相对位置. （4分）7.尺度推绎：尺度推绎是指在某一尺度上获得的信息和知识扩展到其他尺度上，或者通过在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。
尺度推绎就是跨尺度的信息转换。
（4分）8.景观多样性: 是景观在结构、功能、动态方面的多样性，反映景观的复杂性9.景观生态过程: 物质和能量在景观要素内部及其之间的流动称为景观生态过程。
10.景观稳定性: 是指景观保持原有状态及其受干扰后回归该状态的能力。
（归结为持久性、恢复力和抵抗力）11.景观生产力: 景观生产力反映景观生态系统的生产能力，包括土地的生物生产力，土地利用的经济效益和土地生产潜力三方面。
12.空间粒度和时间粒度：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。
景观生态学
8.格局,过程与尺度之间的关相互关系景观生态学中的格局,往往是指空间格局,即缀块和其它组成单元的类型、数目以及空间分布与配置等。
空间格局可粗略地描述为随机型、规则型和聚集型。
更详细的景观结构特征和空间关系可通过一系列景观指数和空间分析方法加以定量化.与格局不同,过程则强调事件或现象发生、发展的程序和动态特征。
景观生态学常常涉及到的生态学过程包括种群动态、种子或生物体的传播、捕食者和猎物的相互作用、群落演替、干扰扩散、养分循环,等等。
尺度一般是指对某一研究对象或现象在空间上或时间上的量度,分别称为空间尺度和时间尺度。
此外,组织尺度(organ-izational scale)的概念,即在由生态学组织层次(如个体、种群、群落、生态系统、景观)组成的等级系统中的位置,也广为使用。
在景观生态学中,尺度往往以粒度(grain)和幅度(extent)来表达[7]。
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。
例如,在不同观察高度上放眼望去,生态学家会发现对于同一森林景观,其最小可辨识结构单元会随着距离而发生变化,在某一观察距离上的最小可辩识景观单元则代表了该景观的空间粒度。
对于空间数据或图相资料而言,其粒度对应于最大分辨率或像元(pixel)大小。
时间粒度则指某一现象或事件发生的频率或时期间隔。
例如,某一生态演替研究中的取样时间间隔或某一干扰事件发生的频率,都是时间粒度的例子。
幅度是指研究对象在空间或时间上的持续范围。
具体地说,研究区域的总面积决定该研究的空间幅度;研究项目持续多久,则确定其时间幅度。
一般而言,从个体、种群、群落、生态系统、景观直到到全球生态学,粒度和幅度均趋于增加。
粒度和幅度相互联系,但又不相同。
为此,在讨论尺度问题时,经常有必要将粒度和幅度加以区分。
在景观生态学中,尺度一词的用法往往不同于地理学或地图学中的比例尺(虽然尺度和比例尺的英文均为Scale)。
一般而言,大尺度(或粗尺度,coarse scale)常指较大空间范围内的景观特征,往往对应于小比例尺、低分辨率;而小尺度(或细尺度,fine scale)则常指较小空间范围内的景观特征,往往对应于大比例尺、高分辨率。
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
景观生态学关注的主要内容包括景观的格局、过程、尺度和等级。
景
观格局是指在一定空间（尺度）范围内，各种景观元素（如森林、草地、
湖泊等）在空间分布上的组织结构。
它反映了不同景观要素之间的相互配
置关系，以及它们在空间上的相对丰富程度。
景观格局的特征对物种分布、种群数量和生态过程都有重要影响。
景观过程是指景观元素之间的相互作用和相互动力，以及这些作用和
动力对生态系统的影响。
景观过程包括物质循环、能量流动、种群迁移等
一系列生态过程，通过研究景观过程可以深入了解景观生态系统的结构和
功能。
景观尺度是指研究对象在空间上的观测尺度，它可以是点、面或者是
整个景观。
不同的研究尺度可以揭示出不同的景观特征和生态过程，有助
于理解景观的多样性和复杂性。
景观等级则是指在不同空间尺度下，景观的组织结构和生态过程的变
化规律。
景观生态学研究不同等级的景观格局和过程，从小尺度的景观单
元到大尺度的景观矩阵，以及它们之间的相互关系。
通过研究景观的等级，可以揭示出不同尺度下的景观生态系统的特点和机制。
总之，景观生态学是一个综合性的学科，它通过研究景观的格局、过程、尺度和等级，揭示了人类活动对生态系统的影响，为保护和管理自然
资源提供了理论和方法。
随着人类活动的不断扩张和环境问题的日益严重，景观生态学的研究日益受到重视，为实现可持续发展提供了重要的科学依据。
景观生态学-4格局与过程
设置多条样线 变换尺度 信息指标计算
方法1-游程法
11
例子:法国海岸景观异质性的线性测度
12
某一景观要素在线段上出现的频率f，为线段数量除 以剖面线分割成的线段总数，计算公式为：
f
F 100% S
测定景观要素沿线分布的异质性，根据信息论的公式 可以计算指数H：
S! H log F ! ( S F )!
l—斑块的周长 s—同一斑块的面积
16
2.4 景观格局的测量软件
17
18
单个斑块的指标
– – – – 面积； 周长（边缘）； 类型/值； 相邻情况 单个斑块的隔离度 斑块间的易达性 斑块间的相互作用 多个斑块的分散度 异质性指数 多样性指数 分维数 聚集度指数 空间镶嵌度指数 景观破碎化指数 景观斑块形状破碎化指数 聚合度指数
对生态系统功能的保护的基本原则(Meyers,1997)
1. 生态系统是开放的，所以应该把保护的重点放在跨越生态系统边界的 通量(fluxes)上，以及与周围系统的联结(linkages)上。 2. 生态系统在时间上是可变的，而且还是不停变化的，而现有的生态系 统有都带有过去所受干扰的痕迹。 3. 生态系统在各种尺度上都是空间异质的，而每个基本的生态过程又要 依赖于这种空间上的异质性。 4. 在大多数生态系统中，间接影响都是规律性的，而不是例外性的。如 果某个生态系统的某个部分发生了变化，那就会对其他部分产生意想不 到的敲击效应(knock-on effect). 5. 生态系统的功能主要依赖于其生物学结构，因而生态系统中的群落组 成能在系统功能中发挥至关重要的作用（如土壤微生物的有机质分解作 用）。因此，要保持生态系统的整体功能，就必须保持这样一些群落。 6. 尽管有些物种在生态系统中会执行同样的功能，但它们对生物和非生 物环境的变化反应却是不同的，从而也减少了生态系统功能在变化环境 中所出现的差异。 7. 人类是所有生态系统中的一部分，因为没有哪一个生态系统没有受到 过人类活动的影响。
- 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—格局、过程、尺度与等级邬建国高等教育出版社2000年12月Landscape Ecology Pattern,Process,Scale and Hierarchy,Higher Education Press景观生态学中得基本概念起源与发展起源于中欧与东欧,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得因果反馈关系得科学。
Naveh与Lieberman(1984)继承并发展了欧州景观生态学得概念,提出“景观生态学就是基于系统论、控制论与生态系统学之上得跨学科得生态地理科学,就是整体人类生态系统科学得一个分支。
”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与动态模拟途径在景观生态系中得广泛应用,为该科学增添了新内容与新特点。
研究范畴研究对象与内容（1）景观结构:景观组成单元得类型、多样性及其空间关系。
景观功能:景观结构与生态学过程得相互作用,或景观结构单元之间得相互作用。
主要体现在能量、物质与生物有机体在景观镶嵌体中得运动过程。
景观动态:景观在结构与功能方面随时间得变化。
也就就是景观结构单元得组成成分、多样性、形状与空间格局得变化,以及由此导致得能量、物质与生物在分布与运动方面得差异。
研究得重点:（1）空间异质性或格局得形成与动态及其与生态学过程得相互作用;（2）格局—过程—尺度之间得相互关系;（3）景观得等级结构与功能特征以及尺度演绎问题;（4）人类活动与景观结构、功能得相互关系;（5）景观异质性(或多样性)得维持与管理。
格局、过程、尺度格局(Pattern)就是指空间格局,广义地讲,它包括景观组成单元得类型、数目以及空间分布与配置。
过程强调事件或现象得发生、发展得动态特征。
尺度(Scale),广义地讲,就是指在研究某一物体或现象就是所采用得空间或时间单位,同时又可指某一现象或过程在空间与时间上所涉及到得范围与发生得频率。
在景观生态学中,尺度往往以粒度(Grain)与幅度(Extent)来表达。
空间粒度之景观中最小可辨识单元所代表得特征长度、面积或体积;时间粒度指某一现象或事件发生得(或取样得)频率或时间间隔。
幅度指研究对象在空间或时间上得持续范围或长度。
空间异质性与缀块性空间异质性(Spatial Heterogeneity)就是指某种生态变量在空间分布上得不均匀性及其复杂程度。
就是空间缀块性(Patchness)与空间梯度(Gradient)得综合反映。
缀块性强调缀块得种类组成特征及其空间分布与配置关系,比异质性在概念上更为具体化一些。
而梯度则指沿某一方向景观特征有规律地逐渐变化得空间特征。
生态学干扰指发生在一定地理位置上,对生态系统结构造成直接损伤得、非连续性得物理作用或事件。
它有三个方面构成:系统、事件与尺度域。
系统具有一定得尺度域,而干扰事件来自于系统外部,并发生在一定尺度上。
缀块—廊道—基底模式Forman与Godron(1981,1986)在观察与比较各种不同景观得基础上,认为景观得结构单元不外乎三种:缀块(Patch)、廊道(Corridor)与基底(Matrix)。
缀块泛指与周围环境在外貌或性质上不同,并具有一定内部均质性得空间单元。
廊道就是指景观中与相邻两边环境不同得线性或带状结构。
基底则就是指景观中分布最广、连续性最大得背景结构。
缀块—廊道—基底模式就是基于岛屿生物地理学与群落缀块动态研究之上形成发展起来得。
为具体描述景观结构、功能与动态提供了一种“空间语言”。
景观格局得形成、结构与功能景观格局通常就是指景观得空间结构特征,而空间缀块性就是景观格局最普遍得形式,它表现在不同得尺度上。
影响景观格局形成得主要因素主要有非生物、生物与人为三方面成因。
现实中,景观格局往往就是许多因素与过程共同作用得结果,故具有多层异质结构。
缀块得结构与功能特征缀块得主要类型、成因与机制Forman与Godron(1981,1986)根据不同得起源与成因,将常见得缀块分为以下四种类型:残留缀块(Remnant Patch):由大面积干扰(森林大火、城市化等)所造成得、局部范围内幸存得自然或半自然生态系统或其片段。
干扰缀块(Disturbance Patch):由局部性干扰(树木死亡、小范围火灾等)造成得小面积斑块。
环境资源缀块(Environmental Resource Patch):由于环境资源条件在空间分布得不均匀性造成得缀块。
人为引入缀块(Introduced Patch):由于人们有意或无意地将动植物引入某些地区形成而形成得局部性生态系统(如种植园、居民区等)。
缀块得结构特征与生态学功能种—面积关系与岛屿生物地理学理论:景观中得缀块大小、形状以及数目对生物多样性与各种生态过程都有影响。
(城市规模与城市功能得关系)边缘效应(Edge Effect):就是指边缘部分由于受外界影响而表现出与缀块中心部分不同得生态学特征得现象。
缀块总面积、核心区面积以及边缘面积之间存在一定得数量关系。
一般而言,当生境缀块面积增加时,核心区面积比边缘面积增加得快;反之,当生境面积减小时,核心面积则比边缘面积减小得快。
当缀块很小时,核心区－边缘环境差异不复存在,因此整个缀块便全部为边缘种或对生境不敏感得种占据。
(城市缀块具有这一特征)缀块结构与生态系统过程。
缀块得结构特征对生态系统得生产力、养分循环与水土流失等过程都有重要影响。
一般而言,缀块越小越容易受到外围环境或基底中得各种干扰得影响。
而这些影响得大小不仅与缀块得面积有关,同时也与缀块得形状及其边界特征有关。
(城市型态与城市生态得关系)缀块形状及其生态学效应。
缀块形状与特点可以用长宽比、周界—面积比以及分维数等方法来描述。
例如,缀块得长宽比或周界面积比越接近方型或园形得值,其形状就越“紧密”。
根据形状与功能得一般型原理,紧密型形状在单位面积中得边缘比例小,有利于保蓄能量、养分与生物;而松散型形状易于促进缀块内部与外围环境得相互作用,尤其就是能量、物质与生物方面得交换。
(城市在发展初起宜采取集聚型态,到了发展中后期,随着内部能量得增加,需要加强与外界环境进行能量与物质得交换,引入负熵流,可以采取分散布局得方式)廊道、网络与基底得结构与功能特征廊道得结构与功能特征分类与缀块一样,根据成因,廊道可分为五种:干扰型、残留型、资源环境型、再生型与人为引入型。
根据其组成内容或生态系统类型,廊道又可分为:森林廊道、河流廊道、道路廊道等。
结构特征廊道得重要结构特征包括:宽度、组成内容、内部环境、形状、连续性及其与周围缀块或基底得相互关系。
主要功能（1）生境:如与变生态系统或植被条带;（2）传输通道:如植物传播体、动物以及其她物质随植被或河流廊道在景观中运动;（3）过滤与阻抑作用:如道路、防风林道以及其她植被廊道对能量、物质与生物(个体)流在穿越时得阻截作用。
作为能量、物质与生物得源(Source)或汇(Sink),如农田中得森林廊道,一方面具有较高得生物量与若干野生动物种群,为景观中其她组分起到源得作用,而另一方面也可以阻截与吸收来自周围农田水土流失得养分与其她物质,从而起到汇得作用。
网络与基底得结构与功能特征廊道相互交叉形成网络。
网络具有一些独特得结构特征,如网络密度(单位面积得廊道数量)、网络联接度(Network Connectivity廊道之间得连接程度)以及网络闭合性(Network Circuitry,即网络中廊道形成闭合回路得程度)。
网络与廊道得功能相似,但就是与基底得联系更加广泛与密切。
如何区分基底、缀块及廊道？Forman(1995)认为识别基底得三条标准就是:面上得优势、空间上得高度连续性与对景观总体动态得支配作用。
但就是在实践中,要确切划分基底、缀块与廊道就是困难得,也就是没有必要得,因为在不同得尺度下,这三者其实就是可以相互转化得。
景观镶嵌体格局与生态学过程缀块镶嵌体空间格局与生态学过程得关系就是景观生态学研究中得一个核心问题。
为此,有必要定量地描述景观缀块体空间特征(表)。
、Oikos, 66:369~380、景观空间格局影响能量、物质以及生物在景观中得运动。
而这些运动又可概括为以下三种方式:（1）扩散(Diffusion):通常假设扩散运动就是随机得,其一般形式可表达为:Q＝－k▽C,式中,Q就是某物质(或种群得)扩散通量,k为扩散系数,▽C表示该物质(或种群)得浓度或密度梯度。
物流(Mass Flow):包括河流、地表与地下径流。
物流受重力支配,并受土壤、地形、植被等因素得影响。
携带运动(Lootion):指动物与人在景观中得活动对能量、物质与生物体在空间上得重新分配。
与前两种形式相比,携带运动常造成能量、物质与生物在空间上得高度集聚。
(城市即就是这种集聚得典型产物)景观生态学中得一些重要理论岛屿生物地理学理论主要涉及种群丰富度得影响因素及影响过程方面得理论。
包括最早由Preston(1962)提出得种—面积方程:S=cA z式中:S就是种群丰富度,A就是面积,c与z就是常数。
MacArthur与Wilson(1967)系统地发展了岛屿生物地理学平衡理论。
认为岛屿物种得丰富度取决于两个过程:物种迁入(Immigration)与绝灭(Extinction)。
此外,不同岛屿之间,种迁入率随其与大陆种库(或迁入源)得距离而下降,称为“距离效应”(Distance Effect)。
而岛屿面积越小,种群则越少,由随机因素引起得物种灭绝率就越高,称为“面积效应”(Area Effect)。
复合种群理论Levins在1970年创造了复合种群(Metapopulation)一词,认为复合种群就是由空间上彼此隔离,而在功能上又相互联系得两个或两个以上得亚种群(Subpopulation)或局部种群(Local Population)组成得种群缀块系统。
Harrision(1991)认为上述狭义得复合种群在自然界中并不常见。
后来,Hanski与Gilpin(1997)提出广义得复合种群概念,即所有占据空间上非连续生境缀块得种群集合体,只要缀块之间存在个体(对动物而言)或繁殖体(对植物而言),不管就是否存在局部种群周转现象,都可称为复合种群。
所谓种群周转就是狭义复合种群概念中所强调得,即局部生境缀块中生物个体全部消失,而后又重新定居,如此反复得过程。
景观连接度与渗透理论景观连接度(Landscape Connectivity)就是指景观空间结构单元之间得连续性程度。
可以从结构连接度(Structural Connectivity)与功能连接度(Functional Connectivity)两个方面来考虑。