第2章 景观生态学基本理论与原理
景观生态学的基本理论和原理
景观生态学的基本理论一、耗散结构理论1. 耗散结构理论概述⏹一个远离平衡态的非线性的开放系统(不管是物理的、化学的、生物的乃至社会的、经济的系统),通过不断地与外界交换物质和能量，在系统内部某个变量的变化达到一定的阈值时，通过涨落，系统可能发生突变，由原来的混沌无序状态转变为一种在时间上、空间上或功能上的有序状态。
⏹由于这种在远离平衡的非线性区形成的有序结构，以能量的耗散来维持自身的稳定性，故称为“耗散结构”(dissipativestructure) 。
⏹耗散结构：位于远离平衡态的复杂系统，在外界能量流或物质流的维持下，通过自组织形成一种新的有序结构。
2. 耗散结构理论的意义⏹耗散结构理论认为：生态系统属于耗散结构系统，在于：1). 生态系统是开放系统；2). 所有生态系统都远离热力学平衡态；3). 生态系统中普遍存在着非线性动力学过程。
二、等级理论（hierarchy theory ）等级理论是关于复杂系统结构、功能和动态的系统理论。
通常，等级是一个由若干个单元组成的有序系统，而复杂性常具有等级形式。
一个复杂系统由相互关联的亚系统组成，亚系统又由各自的亚系统组成，往下类推直到最低层次。
所以，等级系统中的每一层次都由不同的亚系统或整体元组成，每一级组成单元相对于低层次表现出整体特性，而对高层次则表现出从属性或制约性。
基于等级理论，复杂系统可视为由具有离散性等级层次组成的等级系统。
解析：高等级层次上的生态过程（如全球植被变化）呈现大尺度、低频率和慢速；而低等级层次的生态过程（如局地植物群落物种组成变化）为小尺度、高频率和快速。
不同等级层次间相互作用，高层次对低层次的制约作用在模型中可表达为常数，而低层次提供机制和功能，其信息常以平均值的形式来表达。
等级系统结构：分垂直和水平两种。
前者指等级系统层次数目、特征及其相互作用关系，后者指同一层次上亚系统的数目、特征和相互作用关系。
层次和整体单元的边界称为界面。
第二章 景观生态学基本理论和原理 景观生态 教案
第二章景观生态学基本理论和原理第一节景观生态学的基本概念第二节景观生态学的基本理论第三节景观生态学的基本原理物种分布与迁徙地表径流与侵蚀元素分布与迁移能量交换与转化生物地球化学循环第一节景观生态学的基本概念1.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) 景观格局是指形状和大小各异的景观要素在空间的排列组合。
包括景观组成单元的类型、数量及空间分布和配置等。
格局是景观结构在空间上的表现形式和异质性的具体体现。
农田景观的结构主要取决于土地利用方式（旱地、水田和菜地）与种植方式（间作、混作和套种）的不同和管理的精细程度，常常表现为田块的大小或种植单元的大小。
自人类文明进入农业文明以后，人口因素对自然景观的影响越来越大，对自然景观的破坏作用加大，相伴产生的是大面积农田景观及其他人工景观、干扰景观和残留景观等，如19世纪以来我国东北地区的土地开垦，先坡地后沟地，先阳坡后阴坡，将大面积的自然景观、沼泽和湿地景观垦殖为农田，自然景观被分割、残留和灭失。
反之，在城市化进程中，农田景观也面临着分割、残留和灭失威胁，大量的农田被改变为建设用地常见景观格局规则或均匀分布格局：指某种特定的景观组分类型的距离相对一致(平原村庄、石灰岩孤峰) 聚集型分布格局：指某些景观组分呈团块状聚合在一起(城市建成区)线状格局：景观组分呈线性排列(道路、河流的附属成分)平行格局：景观组分呈平行排列(山区)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。
2.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功能(1). 调节功能: 气候调节,海岸保护与防洪,保持水土、防止侵蚀,固定生物能,人体废物的储存与循环,提供生物控制,移栖生境和动物繁殖场所,生物多样性保护.(2). 载体功能: 水产养殖,自然保护.(3). 生产功能: 食物或营养(食用植物和动物),建筑原材料,生物化学机质,能源（燃料、太阳能等）,观赏资源（如黑珊瑚）(4). 信息功能: 美学信息,精神或伦理信息,历史信息,文化或艺术激励,科学或教育信息3. 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。
景观生态学基本理论
森林生态系统
生物圈生态系统
第一节 生态学基础理论知识(补充)
6 生态系统的组成成分
生态系统的组成：两大部分+四个基本成分 两大部分：生物、非生物环境
四个基本成分：生产者、消费者、还原者、
非生物环境
第一节 生态学基础理论知识(补充)
7 生产者 太阳能等能源+CO2+水+无机盐=>有机物的自养 生物。如：绿色植物、光化细菌、化能细菌
理论2—空间分异性与生物多样性理论
2 生物多样性
生物多样性是生物适应环境分异性的结果 景观具有生物多样性效应，并由此派生出景观结
构功能的相关性，能流、物流和物种流的多样性 等
第二节 景观生态学基本理论
理论3—景观异质性与异质共生理论
景观异质性的理论内涵： 景观组分和要素，如基质、斑块、廊道、动物、植物、生
理论7—等级系统理论
2 等级系统理论的意义：
在等级系统中，不同等级层次上的系统，都具有相应的结
构、功能、过程，需要研究解决的问题也不同。特定问题 既需要在一定的时间和空间尺度上解决
景观是复杂的等级组织结构系统，选择最佳时空尺度，才
能认识和把握复杂系统的整体属性和过程特征
第二节 景观生态学基本理论
和交互作用，表现出与斑块内部不同的生态学特征和功能 的现象 等）、物种组成等，与斑块边缘有明显差异
斑块内部的土壤、小气候（如光照、温度、湿度、网速
生态交错带（边际带）通常具有较高的生物多样性和初级
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
生产力，物质循环和能量流动速率更快，生态过程更活跃。 一些需要稳定而相对单一环境资源的物种，往往集中分布 在斑块内部；而另一些需要多种环境资源条件或适应多变 环境的物种，主要分布在边缘带，称为边缘物种
景 观 生 态 学(Blackstorm)
景观生态学2011年01月01日第一章景观生态学的概念和发展1❀景观（狭义）：是指在几平方千米到数百平凡千米范围内，由不同类型的生态系统以某种空间组合方式组成的异质性地理空间单元。
景观的基本特征：❀景观是一种生态系统；❀景观具有一定自然和文化特征的地域空间实体；❀景观是异质性生态系统的镶嵌体；❀景观是人类活动和生存的基本空间；❀景观是一种风景。
2❀景观生态学是以景观为研究对象，重点研究其结构、功能、变化及其科学规划和有效管理的一门宏观生态学科。
景观生态学的特点：❀整体观和系统观；❀异质性和尺度性；❀综合性和宏观性；❀目的性和实践性。
3❀景观生态学主要研究内容：景观结构、景观功能、景观动态、景观规划与管理4❀景观生态学的主要流派和特征主要流派：北美系统学派（Forman&特纳）和欧洲应用学派（温克&哈伯）特征：北美注重自然，关注结构、功能和动态；欧洲以人为中心，关注人类经营的生态系统。
6❀格局：一般指空间格局，是指景观要素在景观空间内的配置和组合形式。
7❀尺度：在观察或研究某一物体或现象时所采用的时间和空间单位，同时也可以指某一现象过程在空间和时间上所涉及的范围，分别称空间尺度和时间尺度。
包含幅度（范围）和粒度（分辨率）。
8❀干扰：是指发生在一定地理位置上，偶然发生的不可预知的、对生态系统结构造成直接损伤的、非连续的物理作用或事件。
第二章景观生态学的理论基础1❀岛屿生物地理学理论：岛屿生物地理学理论中物种数量与岛屿面积之间的关系表达为：S=cA z 式中 S---岛屿的生物物种数；A---岛屿面积；c---与单位面积平均物种数有关的常数；z---待定参数，它与岛屿的地理位置、隔离度和邻域状况等有关。
景观中生境斑块的面积大小、形状、数目以及空间位置关系，对生物多样性和各种生态学过程的影响。
物种丰富度=f（生境多样性，干扰，斑块面积，演替阶段，本底特征，斑块隔离程度）最大贡献：是把生境的斑块的空间特征和物种数量联系在了一起。
第二章 景观生态学的理论框架
生物在景观中的渗透不但依赖于景观结构， 也取决于物种的行为生态学特征。 生境面积的减少对于生物个体和种群迁移 有生境损失效应与生境隔离效应两种影响， 其中后者表现出明显的临界阈现象。
三、渗透理论
在物理流体学上，当介质密度达到某一临 界密度（critical density）时，渗透物突然能 够从介质的一端到达另一端。这种因为影 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 过程被称为临界阈现象，显示出由量变到 质变的特征。
景观连接度对于种群动态、水土流失和干 扰蔓延等的影响，都属于广义的临界阈现 象。 火灾蔓延、病虫害扩散、生物多样性衰减 与生境破碎化
种群的个体分布并不总是与生境适应性相 一致，适宜的生境被种群占据，种群密度 也并非总能作为生境质量的指标。
某一物种的个体可能会出现在对其不适宜 的第生境中，甚至集中到汇生境，此时如 果没有持续的迁入量，将导致种群就地灭 绝，种群空间理论和源-汇系统理论从不同 侧面对此过程做出了解释。
第二节 景观生态学的基本原理
作为镶嵌体的景观按其所含的斑块粒度---用 斑块的平均直径量度，可区分为粗粒和细 粒景观。
由于景观结构的镶嵌性，其中若干空间要 素（廊道、障碍和高异质性区域）的组合， 决定了物种、能量、物质和干扰在景观中 的流动或运动，表现为景观的抗性作用。
五 景观生态流与空间再分配原理
生物物种与营养物质和其它物质、能量在各个空 间组分间的流动被称为生态流，他们是景观生态 过程的具体体现。 物质运动过程总是伴随着一系列能量转化过程， 斑块间的物质流可视为在不同能级上的有序运动， 版跨的能级特征是由其空间位置、物质组成，生 物因素以及其他环境参数所决定。
景观生态学的原理及应用pdf
景观生态学的原理及应用一、引言景观生态学是研究自然和人类活动对景观格局和功能的影响的学科。
它是生态学的一个重要分支，旨在理解景观变化的原因和后果，并提供可持续土地管理和保护策略。
本文将介绍景观生态学的基本原理，并探讨其在环境保护和土地规划中的应用。
二、景观生态学的基本原理1.景观格局：景观生态学关注的重点是景观的空间结构和组成。
通过研究景观格局，可以了解景观内各种生态系统之间的相互关系，以及它们对自然过程的响应。
2.生态过程：景观生态学研究的另一个关键领域是生态过程。
这些过程包括能量流动、物质循环、种间相互作用等。
了解这些过程对景观生态系统的功能和稳定性至关重要。
3.景观变化：景观生态学通过研究景观变化的原因和模式，揭示人类活动对景观格局和生态过程的影响。
这有助于制定有效的土地管理和保护策略，以实现可持续发展。
三、景观生态学的应用1. 环境保护景观生态学在环境保护方面发挥着重要作用。
通过研究和评估景观对生物多样性、生态系统功能和生态过程的影响，可以制定合理的保护策略。
例如，通过保护和恢复关键的景观连接和栖息地，可以促进物种的迁移和种群的稳定。
2. 土地规划景观生态学为土地规划提供了科学依据。
通过分析和评估不同土地利用方式对景观格局和生态过程的影响，可以优化土地利用规划，提高土地利用的效益和可持续性。
此外，景观生态学的方法还可以用于评估和预测基础设施建设对景观的影响。
3. 生态恢复景观生态学可以指导生态系统的恢复工作。
通过了解景观格局和生态过程对生态系统功能的影响，可以制定合理的恢复策略。
例如，通过恢复破碎的景观连接和栖息地，可以促进物种的迁移和重建生态系统的稳定性。
4. 城市规划景观生态学在城市规划中也有广泛应用。
城市景观的合理规划和设计可以提供更好的生态服务，改善城市环境质量。
通过研究城市景观的空间结构和组成，可以优化城市绿地系统的布局，减少环境污染，提高城市生态系统的弹性和可持续性。
四、总结景观生态学作为一门交叉学科，关注景观格局和生态过程对生态系统的影响，具有重要的理论和应用价值。
景观生态学 第二章 基本理论与原理
1.3 等级系统理论
等级系统理论是由H.H.Pattee和H.A.Simon等在20世 纪60-70年代提出的关于复杂系统结构、功能和动 态的系统理论，即自然界是个具有多水平分层等 级结构的有序整体，在这个有序整体中，每个层 次或水平上的系统都是由低一层次或水平的系统 组成，并产生新的整体属性。
1.2 耗散结构与自组织理论
耗散结构理论是比利时物理学家普利高津（1967） 提出的，在1977年荣获了诺贝尔奖。
该理论指出：“一个远离平衡态的复杂系统，各 元素的作用具有非线性的特点，正是这种非线性 的相关机制，导致了大量离子的协同作用，突变 而产生有序结构。”
普利高津把远离平衡的非线性区形成的新的稳定 的有序结构，称为耗散结构。
信息是指不确定性的量度，系统的组织程度和有序程度，物质能 量时空不均匀性的表现；
平衡是指在一定条件下，系统所处的相对稳定的状态；
涨落是对系统稳定平衡状态的偏离，有称干扰和嗓声；
突变是指外部条件连续变化时系统发生在跃迁临界点上的不连续 性；
自组织是系统自发走向有序结构的性质和能力。
系统论的意义在于体现了整体的基本原则。
远离平衡态的区域不再局限于要素间单一的线性组合， 这是因为在系统内各要素之间存在着复杂的联系与作 用，生态系统有可能发生突变，由原来的状态转到一 个新状态。
（3）要素之间存在着非线性联系
非线性是一个数学名词，是指两个量之间没有像正比 例那样的直线关系。
生态系统的各要素之间存在着复杂的非线性关系。
景观异质性的意义表现在3个方面：
（1）景观异质性是景观尺度上景观要素组成和空间 结上的变异性和复杂性。由于景观生态学特别强 调空间异质性在景观结构、功能及其动态变化过 程中的作用，许多人甚至认为景观生态学的实质 就是对景观异质性的产生、变化、维持和调控进 行研究和实践的科学。因此，景观异质性概念与 其相关的异质共生理论、异质性—稳定性理论等 一起成为景观生态学的基本理论。
景观生态学——专题二
景观异质性有什么意义？ 景观异质性有什么意义？ 景观异质性是景观尺度上景观要素组成和空 间结构上的变异性和复杂性。 间结构上的变异性和复杂性。 景观异质性不仅是景观结构的重要特征和决 定因素， 定因素，而且对景观的功能及其动态过程有重 要影响和控制作用。 要影响和控制作用。它决定着景观的整体生产 承载力、抗干扰能力、恢复能力， 力、承载力、抗干扰能力、恢复能力，决定着 景观的生物多样性。 景观的生物多样性。 景观异质性的来源主要是环境资源的异质性、 景观异质性的来源主要是环境资源的异质性 、 生态演替和干扰。 生态演替和干扰。
Forestry College
岛屿生物地理学理论的形成背景
在自然界中存在着各种各样的岛屿， 在自然界中存在着各种各样的岛屿 ，如由海 洋四面围隔的岛屿以及具有象征意义的“岛屿” 洋四面围隔的岛屿以及具有象征意义的“岛屿” （沙漠中的绿洲、陆地中的水体、开阔地包围的 沙漠中的绿洲、陆地中的水体、 林地、自然保护区等） 林地、自然保护区等）。这些被生态学家视为天 生态实验室” 然“生态实验室”的岛屿对于探求生态学中涉及 的空间分布、时间过程、系统演替、 时间—空 的空间分布、时间过程、系统演替、“时间 空 间耦合”的生态系统行为等提供了极好的场所。 间耦合”的生态系统行为等提供了极好的场所。 因此， 一直受到生态学家的关注， 因此 ， 一直受到生态学家的关注 ， 并逐渐形成 岛屿生物地理学理论” “岛屿生物地理学理论”
小尺度
1～106
1～500
中尺度
106～1010
500～104
大尺度 1010～1012 巨尺度 >1012
104～106 106～ 4.6×109
目前，生态学中的尺度转换有多种方法， 目前 ， 生态学中的尺度转换有多种方法 ， 如图示法、 回归分析、 地统计学、 如图示法 、 回归分析 、 地统计学 、 自相关分 析、谱分析、分形理论等。 谱分析、分形理论等。 尽管生态学系统的复杂性导致尺度转换极 其困难， 需采取慎重和科学的态度（ 郭晋平， 其困难 ， 需采取慎重和科学的态度 （ 郭晋平 ， 2001） ， 但它始终是景观生态学重要理论和 ） 富有挑战性的研究领域。 富有挑战性的研究领域。
景观生态学基础理论
斑块—廊道—基质理论是以镶嵌性的一种理论 表述。景观斑块是地理、气候、生物和人文因 素构成的有机集合体，具有特定的结构形态， 表现为物质、能量或信息的输入或输出单位。 斑块的大小、形状不同、有规则和无规则之分， 廊道曲直、宽窄不同，连接度也有高有低，而 基质也有从连续状到孔隙状，从聚集到分散态， 构成了镶嵌变化，丰富的景观格局。 景观镶嵌的测定包括多样性、边缘、中心斑块 和斑块总体格局测定等方面。其测定指标有多 样性、优势度、相对均匀度、边缘数、分维数、 斑块隔离度、易达性、斑块分散度、蔓延度等 指标。
同时景观生态系统是由相互作用的斑块组成，以相 似的方式重复出现，是具有高度异质性的区域。因 此，景观系统由不同的生态系统以斑块的镶嵌的形 式构成，处于比一般生态系统更高的层次。 景观生态系统具有特定的结构、功能，应作为一个 整体来进行研究。
1.2.2景观生态学的有机关联性思想
景观生态系统是一个符合有机关联原则的开放系统， 除了各要素间的有机联系外，还与周围环境有物质、
4.2景观研究的尺度性 尺度是景观生态学研究的一个重要概念，前面已经 有所讨论。空间尺度是指所研究生态系统的面积大 小，而时间尺度是其动态变化的时间间隔。大尺度 主要反映大气候分异，中尺度主要反映地表结构分 异，小尺度主要反映土壤、植物和小气候分异。景 观生态学的研究基本上是在中等尺度范围。 4.3景观结构的镶嵌性 一个系统的组分在空间结构上互相拼接而构成整体， 这一性质称为镶嵌性。景观和区域的空间异质性表 现为梯度和镶嵌，镶嵌的特征是对象被聚集，形成 清楚的边界，连续空间发生中断和突变。
景观生态系统的有机关联是与时间相关的，这种关 联是随时间的演替呈动态性变化的。景观生态系统 内部的结构、各要素的分布位置、数量不是固定不 变的，而是随时间而变化的，同时系统与外界有
《景观生态学》课件
3
生态适应性原理在景观生态学中应用于指导生物 多样性的保护和管理，以及生态系统稳定性和可 持续性的维护等方面。
03
景观生态学的研究方法
遥感与地理信息系统技术
遥感技术
利用卫星、飞机等平台对地球表面进 行远距离感知，获取地表信息，为景 观生态学研究提供大量数据。
地理信息系统技术
将地理空间数据输入计算机，进行数 据管理和分析，为景观生态学研究提 供强大的空间分析工具。
自然保护区设计案例
总结词
自然保护区设计案例展示了如何运用景观生态学原理保护和管理自然生态系统。
详细描述
自然保护区设计案例包括对保护区的选址、规划、管理等方面的分析，以及如何通过景 观生态学的方法来保护生物多样性、维护生态系统的完整性、提高保护区的生态服务功
能等方面的探讨。这些案例为自然保护区的建设和管理提供了有益的参考和借鉴。
空间异质性原理
空间异质性是指景观空间格局、结构和功能的 多样性、复杂性和不均匀性。
空间异质性原理认为，景观空间异质性的维持 和演替是景观生态学研究的重要内容，它对于 生态系统的稳定性和可持续性具有重要意义。
空间异质性原理在景观生态学中应用于指导景 观格局的优化、生态恢复和生态建设，以及城 市和区域规划等方面。
景观格局原理
景观格局是指景观的空间布局和结构 ，包括景观组成单元的类型、数量、 大小、分布和排列等特征。
景观格局原理在景观生态学中应用于 指导景观生态系统的分析和模拟，以 及景观规划和管理等方面。
景观格局原理认为，景观格局的演变 和形成受到自然因素和人为因素的共 同影响，其变化会对生态系统的功能 和过程产生重要影响。
生态系统服务价值评估
评估生态系统提供的生态服务价值，为环境管理提供科学依据。
景观生态学第二章
渗透理论中的一些概念
生境损失效应（effect of habitat loss） 生境隔离效应（effect of habitat isolation）
LANDSCAPE ECOLOGY
渗透阈值（Pc）的影响因素
• 栅格细胞的几何形状 例如，三角形细胞组成的栅格景观的大值为0.50，而六边形细胞组成的栅格景观的 例如，三角形细胞组成的栅格景观的大值为 ， Pc则为 则为0.70。 则为 。 • 生境班块在景观中的空间分布特征 渗透理论假定生境细胞在空间上呈随机分布 但当其分布呈非随机型 随机分布;但当其分布呈非随机型时 渗透理论假定生境细胞在空间上呈随机分布 但当其分布呈非随机型时，生境细胞的 聚集程度会显著地影响渗透阈值（ 聚集程度会显著地影响渗透阈值（见Gardner和O‘Neill,1991)。 和 。 例如，若景观中存在有促进物种迁移的廊道，渗透阈值会大大降低。 例如，若景观中存在有促进物种迁移的廊道，渗透阈值会大大降低。 •空间尺度和时间尺度 空间尺度和时间尺度 包括栅格景观的幅度（即栅格总面积）和粒度(即栅格细胞的大小 亦会影响Pc的 即栅格细胞的大小） 包括栅格景观的幅度（即栅格总面积）和粒度 即栅格细胞的大小）亦会影响 的 数值。由于景观中生境细胞的空间分布可能随时间而发生变化，同一生态学过程在 数值。由于景观中生境细胞的空间分布可能随时间而发生变化， 同一景观中的渗透阈值还可能受到时间尺度（幅度和粒度）的影响。 同一景观中的渗透阈值还可能受到时间尺度（幅度和粒度）的影响。 •物种的行为特征 物种的行为特征 如甲虫在人为设计的随机分布的草地斑块中的运动临界值为20%. 如甲虫在人为设计的随机分布的草地斑块中的运动临界值为
【狭义岛屿】 海洋中与大陆完全隔离的，由岩石和土壤构成的露出水面的部分。 海洋岛 陆桥岛
第二章 景观生态学的理论基础
2.2 异质种群持续生存的必要条件
离散的局部繁殖种群。 离散的局部繁殖种群。 所有的亚种群均有绝灭的风险。 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。 的亚种群也有绝灭的可能。 亚种群有重建的可能。 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。 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） 局域动态的非同步性。 31）
尺度表达： 2.2 尺度表达：粒度和幅度
–空间粒度指景观中最小可辨识单元所代表的特征 空间粒度指景观中最小可辨识单元所代表的特征 空间粒度 长度、面积或体积。例如斑块大小、样方大小、 长度、面积或体积。例如斑块大小、样方大小、遥感 影像的像元或分辨率大小等。 –时间粒度是某一现象或事件发生的频率或时间间 时间粒度是某一现象或事件发生的频率或时间间 时间粒度 例如取样时间间隔。 隔，例如取样时间间隔。 –幅度是指研究对象在空间或时间上的持续范围。 幅度是指研究对象在空间或时间上的持续范围。 幅度是指研究对象在空间或时间上的持续范围
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， 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， 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 成单元则是作为接纳迁移物质的聚集场所， 为汇。 为汇。 流域水文状况，地貌过程中的侵蚀－沉积， 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， －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、 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。 迁移等存在源汇问题。
• 以Z=0.3为例，如果原始生态系统只有10%的面积保存 Z=0.3为例，如果原始生态系统只有10%的面积保存 为例 10% 下来，那么该生态系统有50%的物种丢失，如果1% 50%的物种丢失 1%的面 下来，那么该生态系统有50%的物种丢失，如果1%的面 积保存下来,则该生态系统中有75%的物种丢失。 75%的物种丢失 积保存下来,则该生态系统中有75%的物种丢失。
第二章 景观生态学基础理论
第二章（II）景观生态学理论基础一、整体论和系统论客观现实是由一系列的处于不同等级系列的整体所组成，每个整体都是一个系统，即处于一个相对稳定状态中的相互关系集合中。
与整体论相反的是还原论。
还原论：所谓还原，是一种把复杂的系统（或者现象、过程）层层分解为其组成部分的过程。
还原论认为，复杂系统可以通过它各个组成部分的行为及其相互作用来加以解释。
例如，为了考察生命，我们首先考察神经系统、消化系统、免疫系统等各个部分的功能和作用，在考察这些系统的时候我们又要了解组成它们的各个器官，要了解器官又必须考察组织，直到最后是对细胞、蛋白质、遗传物质、分子、原子等的考察。
现代科学的高度发达表明，还原论是比较合理的研究方法，寻找并研究物质的最基本构件的做法当然是有价值的。
与还原论相反的是整体论，比如考察一台复杂的机器，还原论者可能会立即拿起螺丝刀和扳手将机器拆散成几千、几万个零部件，并分别进行考察，这显然耗时费力，效果还不一定很理想。
整体论者不这么干，他们采取比较简单一些的办法，不拆散机器，而是试图启动运行这台机器，输入一些指令性的操作，观察机器的反应，从而建立起输入──输出之间的联系，这样就能了解整台机器的功能。
整体论基本上是功能主义者，他们试图了解的主要是系统的整体功能，但对系统如何实现这些功能并不过分操心。
这样做可以将问题简化。
景观生态学强调研究对象的整体特征和系统属性，从整体和系统的角度揭示景观以及景观要素之间相互联系、相互作用的共同本质和内在规律性，从而避免单纯的使用还原论的研究方法将景观分解为不同的组成部分，然后通过研究其组成部分的性质和特点去推断整体的属性。
整体论的景观生态学把构成景观整体的所有元素都作为研究的变量和目标，通过合理的设计，将各组成分有机结合，使得“整体大于部分之和”，最终是景观系统结构和功能达到整体最优。
事实上整体论总是只能进行一些初步的研究，一旦深入下去就必须使用还原论的方法。
因此，对待自然界，我们总是首先了解其大致的、整体的规律，这是整体论的方法，接着一定要再对它层层进行还原分解，以此考察和研究它的深层次本质规律。
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五、空间镶嵌与生态交错带
六、景观连接度与渗透理论
• • • • 1、景观连接度 2、景观渗透理论 3、中性模型 4、理论应用
1、景观连接度
• 景观连接度：是对景观空间结构单元之 间连续性的度量 • 结构连接度：是指景观在空间结构特征 上表现出来的连续性 • 功能连接度：景观的生态过程和功能关 系为主要特征 (2)非线性：在临界点处，非线性机制放大微涨落为巨涨落，使热力学分支失
稳，在控制参数越过临界点时，非线性机制对涨落产生抑制作用，使系统稳定到新的耗散结 构分支上
• (3)开放系统：一个孤立系统的熵一定会随时间增大，熵达到极大值，系统
达到最无序的平衡态，所以孤立系统绝不会出现耗散结构 ，如城市
2、理论要点
• 影响复合种群流动和扩散的因素有资源 阈值、资源冲突、避免近亲繁殖 • 亚种群的消失、交流与复合种群的稳定 • 不同尺度上复合种群的动态不同 • 生境破碎化隔离复合种群的过程对物种 的生存危害很大
3、应用
第二章 景观生态学基本理论和原理
• • • • • • • 一、景观系统整体性原理 二、景观生态研究的尺度性原理 三、景观生态流与空间再分配原理 四、景观结构镶嵌性原理 五、景观的文化性原理 六、景观演化的人类主导原理 七、景观多重价值原理
七、岛屿生物地理学理论
• 景观中的生境斑块的面积大小、形状、 数目、以及空间关系对生物多样性和 各种生态学过程都会产生影响
八、复合种群理论与源－汇模型
• 1、概念 • 2、理论要点 • 3、应用
1、概念
• 复合种群：由经常局部性灭绝，但又能重新定 居而再生的种群所组成的种群。也可看作是： 空间上相互隔离，但又有功能联系的2个或2个 以上的种群组成的种群系统 • 源种群：出生率高于死亡率且迁入率高于迁入 率的种群称为源种群 • 汇种群：出生率低于死亡率且迁入率低于迁入 率的种群称为汇种群
四、时空尺度
• • • • 1、相关概念 2、景观尺度的类型 3、尺度理论的要点 4、尺度理论的应用
1、相关概念
• 尺度： 指研究对象时间和空间的细化水 平。 • 景观尺度效应的实质：是不同的尺度水 平具有不同的约束体系，属于某一尺度 的景观生态过程和性质受制于该尺度特 殊的约束体系。尺度差异可以直观地利 用图像信息的分辨率水平来表示。
第二章 景观生态学基本理论和原理
第一节 景观生态学基本理论 第二节 景观生态学基本原理
第一节 景观生态学基本理论
• • • • • • • • 一、耗散结构与自组织理论 二、等级系统理论 三、空间异质性与景观格局 四、时空尺度 五、空间镶嵌与生态交错带 六、景观连接度与渗透理论 七、岛屿生物地理学理论 八、复合种群理论与源－汇模型
• 从系统论的观点来说："自组织"是指一个系统在内在机制 的驱动下，自行从简单向复杂、从粗糙向细致方向发展， 不断地提高自身的复杂度和精细度的过程； • 从热力学的观点来说："自组织"是指一个系统通过与外界 交换物质、能量和信息，而不断地降低自身的熵含量，提 高其有序度的过程；
自组织理论要点
• 从统计力学的观点来说："自组织"是指一个系统自发地从 最可几状态向几率较低的方向迁移的过程； • 从进化论的观点来说："自组织"是指一个系统在"遗传"、" 变异"和"优胜劣汰"机制的作用下，其组织结构和运行模式 不断地自我完善，从而不断提高其对于环境的适应能力的 过程。C. R. Darwin的生物进化论的最大功绩就是排除了外 因的主宰作用，首次从内在机制上、从一个自组织的发展 过程中来解释物种的起源和生物的进化
一、景观系统整体性原理
• 景观是景观要素有机联系组成的复杂系 统，具有的完整的结构和功能 • 健康的景观表现为结构上的完整性、功 能上的连续性和动态上的稳定性 • 整体性不仅表现在横向空间结构上，还 表达在垂直方向的等级水平
应用
• 把握景观整体的结构特征、整体功能和 动态变化规律 • 把景观放在区域可持续发展的大背景下， 作为区域组成部分，确定景观的作用， 明确景观管理的目标、规划景观管理措 施
图2 绍兴市市政广场设计 （总面积，用地6h㎡ ）
凡尔塞宫 法国文艺复兴时期规则式宫苑杰作
意大利朗特园(文艺复兴时期风格的景观)
2、理论要点
• 景观异质性是景观要素组成和空间结构 上的变异性和复杂性 • 景观异质性决定景观结构 • 景观异质性来源于环境资源的异质性、 生态演替和干扰 • 异质性决定景观的稳定性
二、等级系统理论 1、理论来源
• 等级系统理论是20世纪60年代以来逐步 形成的，是关于复杂系统结构和功能的 理论
2、理论要点
• 自然界是一个具有多水平分层等级结构的有序 整体 • 等级系统的每一层次都具有自我调节和控制机 制
• 等级系统中每一整体元具有两面性和双向性， 即向下的整体特性和向上的受制约特性 • 大尺度、低频率、慢速度与小尺度、高频率、 快速度
3、耗散结构理论与自组织理论在
园林景观规划中的应用
• 城市绿化竹林生态系统的耗散结构
• 优化绿化竹种：是加强地带性竹种及其生态型 和变种的筛选和驯化, 从适地适竹角度选择生 态功能高效的竹子 • 合理配置：借鉴地带性群落的种类组成、结构 特点和演替规律, 合理选择耐荫植物, 开发利用 绿地空间资源, 丰富林下植被, 对地上部分和地 下部分空间进行合理利用, 充实生态位, 建立接 近自然和符合潜在植被的绿地 • 增加多样性：提倡多竹种或竹种与其它树种或 绿化材料的合理搭配, 营造近自然竹林生态环 境, 增加生物多样性, 创造丰富多彩的城市竹林 景观 • 加强管理：结合城市居民的需求加强管理和调 控, 使竹林生态系统健康、稳定, 增强生态功能
3、理论应用
• 景观设计中的安全格局 包括城市的扩张，物种的空间运动， 水和风的流动，灾害过程的扩散等）作 为通过克服空间阻力来实现景观控制和 覆盖的过程。要有效地实现控制和覆盖， 必须占领具有战略意义的关键性的空间 位置和联系
香山滑雪场的景观格局应用
• 生态安全格局：沟谷的植被良好，形成 天然绿色廊道 • 视觉安全格局：在滑雪场东侧建立视觉 隔离绿化带，将滑雪场设施屏蔽在绿林 中，但穿过林窗可以观赏到植物园风景 • 文化安全格局：保护场地的“风水”格 局（四神兽模式）
尺度的对应性和相对性
• 时间、空间、和组织尺度三者之间一般 来说是相互对应的，但并不是一一对应 关系 • 尺度的大小是相对的，很难确定一个统 一的尺度划分标准
尺度外推
• 用某一尺度上所获得的信息或知识来推 断其他尺度上的特征
景观粒度
组成景观镶嵌体的景观要素斑块的平均大 小及其分异程度
4、尺度理论的应用
二、景观生态研究的尺度性原理
• 特定的问题必然对应着特定的时间与空 间尺度 • 小尺度提示成因机制、大尺度综合变化 过程 • 一定时间和空间尺度上得出的研究结果 不能简单地推广到其它尺度
三、景观生态流与空间再分配原理
• 景观格局的变化必然伴随着物种、养分 和能量的流动和空间的再分配 • 物质运动过程伴随着一系列的能量转化， 需要克服景观阻力来实现对景观的控制 • 景观的生态流有扩散、传输和运动3种驱 动力
态系统受到严重破坏,缺少较大的自然植被斑块作为生 物的暂栖地或生物流动的“踏脚石”,因此,需要设计几 处种群源作为动物迁移的栖息地。而种群源是指面积 大于50 公顷,并且以乔木为主的绿色拼块。
• 建设绿色廊道体系：设计带有树篱的道路、水
系等线状廊道,构成开发区中的自然廊道,起着保证物种 流动的通道作用。
四、景观结构镶嵌性原理
• 景观是一个镶嵌体，具有特定的结构形 态和生态流特征 • 景观的镶嵌格局是决定景观生态流的性 质、方向和速率的主要因素 • 景观镶嵌格局是生态流的产物
五、景观的文化性原理
• 人类的文化背景强烈地影响着景观的空 间格局和外貌 • 文化景观表现出更规则化的空间布局、 高度物化的功能、高强度的能量流和物 质流 • 文化景观的研究需要多学科交叉
空间异质性反映一定空间层次景观的多样性
• • • • • • • • 艾 斯 塔 园 | 风 琴 泉)
时间异质性反映不同时间尺度景观空间异质性的 差异。
颐和园
拙政园 1513年中国古代私家园林-苏州
现代景观
景观结构与格局
• 景观的组分构成及其空间分布形式。
图1 绍兴市市政广场设计 （功能结构分析）
六、景观演化的人类主导原理
• 景观系统如同其它自然系统一样，其宏 观运动过程是不可逆的 • 景观演化的动力机制有自然干扰和人为 活动两方面 • 景观稳定性取决于景观空间结构对于外 部干扰的阻抗及恢复能力
七、景观多重价值原理
• 景观具有 经济、生 态和美学 价值
一、耗散结构与自组织理论
• 1、耗散结构与自组织理论的由来 • 2、耗散结构与自组织理论理论要点 • 3、耗散结构理论与自组织理论的应用
耗散结构理论的由来
• 耗散结构理论的创始人是伊里亚· 普里戈 金(Ilya Prigogine)教授，由于对非平衡 热力学尤其是建立耗散结构理论方面的 贡献，他荣获了1977年诺贝尔化学奖。 普里戈金的早期工作在化学热力学领域， 1945年得出了最小熵产生原理
2、景观渗透理论
• 景观中不同斑块或要素间的交叉流动和 相互渗透的现象 • 临界阈值：是景观中景观单元之间生态 连接度的一个关键值
3、中性模型
• 不包含地形变化、空间聚集性、干扰历 史和其它生态学过程及其影响的模型
4、理论应用
• 武汉市东湖新技术开发区景观生态规划 • 种群源设计：目前,开发区内大部分用地的自然生
• (4)涨落 ：系统在每一时刻的实际测度并不都精确地处于这些平均值上，而是或
多或少有些偏差，这些偏差就叫涨落，涨落是偶然的、杂乱无章的、随机的