景观生态学(课件)

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景观异质性
景观异质性包括空间异质性、时间异质性和功 能异质性三个方面，但一般谈到景观异质性主 要是指景观的空间异质性。 景观的异质性是指景观中景观要素在属性、结 构、形态和空间关系等方面的变异程度。 景观的异质性是由景观要素类型的数量、景观 要素构型、景观要素的分布和空间相互关系等 决定的。

特点：存留时间长、周转率低。
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东北山地森林沼泽
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4 引进斑块(introduced patch)
原因：人类引入植物或动物，或人类自身活动形 成的斑块。 （1）种植斑块(planted patch) 原因：由人种植植物而产生的特点：人维护、 存留时间长 （2）聚居地(homes habitation) 特点：受人干扰的景观中最显著并无处不在的 景观成分之一。 物种：人、引进的动植物、不慎引入的害虫、 从异地移入的本地 种。
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岛屿生物地理学理论
该理论将缀块的空间特征与物种数量综合在一 起考虑 数学表达式：
dS/dt=Ｉ－Ｅ
S为物种数，t为时间，Ｉ迁居速率（是种源与斑块间 距离D的函数），Ｅ绝灭速率（是斑块面积A的函 数）)
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（2）Meta-种群理论

Meta-种群的定义
由经常局部性绝灭，但又重新定居而再生的种群所 组成的种群。（或是在空间上隔离，但具有功能联 系的二个或以上的亚种群组成的种群缀块系统）。
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3.1.4 边缘与边缘效应

边缘是指两个不同的生态系统相交而形成 的狭窄地区。

斑块的边缘部分有不同于内部的物种组成 和过渡，这就是通常所说的边缘效应。 许多研究表明，斑块周界部分常常具有较 高的物种丰富度和初级生产力。

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3.2.3 廊道的分类（根据结构特点）
1 线状廊道

廊道是一条很窄的带，植被类型基本上是边缘占 优势。 一般有7种：道路、铁路、堤堰、沟渠、输电线、 草本或灌丝带、树篱

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2 带状廊道

廊道是一条很窄的带，其宽度是可以造成一个 内部环境，含有内部种，每个侧面都存在边缘 效应。 河流廊道 是指由于河流分布而不同于周围基质的植被带， 通常包括河流边缘、河漫滩、河堤和部分高地。

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3.1.3 斑块的形状的生态学意义
斑块形状多种多样，可以用长宽比、周界面积比及分 维数描述。 例如，斑块长度比或周界比越接近方形或圆形的值， 其形状越紧。
形状分析可了解物种动态； 斑块的形状对生物的散布和觅食具有重要作用。 斑块的形状与环境变化及更新过程有关。 园林设计，采取不同斑块形状，收到不同的艺术效果。

Meta-种群理论
亚种群频繁地从生境缀块中消失（局部性绝灭）； 亚种群之间存在的生物繁殖体或个体的交流使它们 在景观水平上表现出复合稳定性。 该理论可以反映出种群在景观缀块复合体中的运动 和消长； 也是关于空间格局和种群生态学过程相互作用的理 论。
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（3）渗透理论

渗透理论（percolation theory）
又与地理学中的比例尺不同
大尺度尺往往对应于小比例尺和低分辨率，或反之； 尺度推绎（scaling）：利用某一尺度的信息推测其他尺度的特 征，并可以上推或下推，也可以进行数学建模和计算机模拟。
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（3）空间异质性和缀块性
空间异质性（spatial） 生态学过程和格局在空间分布上的不均匀性及 其复杂性； 也可理解为空间缀块性和梯度的总和； 空间异质性在缀块性的基础上强调了梯度因素 缀块性（patchness） 缀块：连接和组合的意思 缀块性：种类组成的特征及其空间分布与配置 的关系 缀块性在异质性的基础上更加具体化

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二、 景观生态学研究内容
1.景观结构 不同景观要素之间的空间关系。
2.景观功能 各种景观要素之间的相互作用，不同 生态系统之间的能量流、物质流和物种流。 3.景观变化 景观的结构和功能上随时间的变化。
4.景观管理 通过分析景观特征，提出景观利用管 理最优化方案。
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三 景观生态学中常用的基本术语
结构 连接度 廊道 边缘 异质化、破碎化 斑块、基质 尺度

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（1）尺度（scale）
一般用粒度（grain）和幅度（extent）表示
粒度
– 空间粒度：最小可辨识单元所代表的特征长度、面积或体积； – 时间粒度：某一现象或事件发生的频率或时间间隔。
幅度
– 空间幅度：研究区域的总面积 – 时间幅度：研究项目持续的时间
要点：媒介的密度达到一临界值时，渗透物 能够突然从媒介的一端到达另一端； 景观连接度临界值（临界阈限）
某一因素的影响能否产生突变作用。
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（4）等级理论（hierarchy theory）

是一种关于复杂系统的结构、功能和动态的理论，以 用于简化复杂系统，并对其进行理解和预测。 根据等级理论
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其他定义：
1984年，Z.Naveh和Lieberman 基于系统论， 控制论和生态系统学之上的跨学科生态地理学， 是整体人类生态系统科学一分支。 Weins(1993) 景观生态学主要研究一系列生态现 象中镶嵌体空间格局的效应。 2000，邬建国 研究景观单元的类型组成、空间 格局及其与生态学过程相互作用的综合性学科；

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第二节 景观生态学中的几个重要理论 岛屿生物地理学理论 复合种群理论 渗透理论 等级理论
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（1）岛屿生物地理学理论

种—面积关系
种 的 丰 富 度
S=CAZ
面积 S=cAz 式中：S—物种数量； A—生境面积； C、 z—常数；
应用该式有两个重要前提 物种迁移与绝灭之间达到了生态平衡； 物种的数量只与面积有关，其他因素相对 稳定。
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景观稳定性
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景观变化曲线

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廊道的内部特点 1) 从边缘到中心的物种组成发生急剧变化 例如：公路、河流、林带 2) 环境条件与外部有所不同 例如：林荫路冬暖夏凉 3) 水平上延伸一段距离，水平梯度也会发 生变化。
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3.2.2 廊道的功能
生境 传输通道 过滤和阻抑作用 作为能量、物质和生物的源或汇
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2 残存斑块(remant patch)

原 因: 由大范围干扰活动，如森林砍伐、 城市化等造成局部范围内幸存或残存的自 然与半自然生态系统片段包围着一小块未 受干扰地区的大范围干扰造成的.
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3 环境资源斑块
原因：由于环境条件如气候、地形、土壤、 养分等在空间上分布不均匀形成的斑块。 例如：长白山植物垂直分布、森林中的沼 泽、沙漠绿洲
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景观结构的基本组成元素：
1 斑块(patch）：在性质或外貌上不同于周围单 元的块状区域；
2 廊道(corridor)：与其两侧相邻区域有差异的相 对狭长形的一种特殊景观类型；
3 基质(matrix)：在景观中的本底覆盖类型，通常 具有高覆盖率和高连接度；并不是所有的景观中 都可以划分出确定的基质。
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3.3 基质

景观是由多种类型的景观要素构成的异质性地域， 其中面积最大、连接度最高、对景观的功能的控 制作用最强的景观要素称为本底。又称基质、模 地或者背景。 基质与斑块和廊道在概念上有很大的区别，但在 实际景观中却要根据景观要素在景观中的数量化 特征或功能性特征来区分。

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3.3.1 基质的判定
相对面积最大 连通性最高 动态控制作用最强

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3.3.2 孔隙度(porosity)
斑块在本底中称为孔。 单位面积的斑块数目称为孔隙度。它是本 底中斑块密度的量度。与斑块大小无关。

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孔隙度的生态意义： 1）它提供了一个了解物种隔离程度和植 物种群遗传变异的线索。 2）孔隙度是边缘效应总量的指标，是一 个对野生生物管理、对能流物流指导意义 的因素。 孔隙度低表明景观中有边远地区存在，这 对需要边缘生境的动物很重要。

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3.1.2 斑块的大小及生态学意义

1 斑块大小与生物多样性 理论上，斑块中物种丰富度与斑块面积成正比，也 有不同，现实中，各种大小斑块往往同时存在。比 如，一个小斑块（麦田）从边缘到内部我们会发现 边缘产生的产量高于内部。 动物的分布也会因边缘内部的喜爱程度而有所不同。 许多野兔、野鸡等喜欢在边缘地带活动。

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空间格局、异质性与缀块性的比较
格局：仅考虑分布与配置； 异质性：考虑了分布与配置的不均匀性及变化 规律（梯度）； 缀块性：更具体考虑了种类组成对变化规律的 影响 共同点在于：都强调非均质性以及对尺度的依 赖性
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（5）景观连接度
定义：景观空间结构单元相互之间连续性的 度量。 结构连接度（structural connectivity） 空间上直接表现出来的连续性，可采用视 觉器官或手段确定； 功能连接度（functional connectivity） 所研究的生态学对象或过程的特征尺度， 如种子传播距离等；
复杂系统均具有离散性等级层次； 高层次的行为或动态具有小尺度，低频率和慢速度的特征， 并对低层次有制约作用，且制约作用接近常数； 低层次的行为或动态具有大尺度，高频率和快速度的特征， 并为高层次提供机制和功能，且可以平均值的形式表达；