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