景观生态学的理论基础
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• 尺度效应表现为：随尺度的增大，景观出现不同类 型的最小斑块，最小斑块面积逐步增大；而景观多样 性指数随尺度的增大而减小。
• 通过建立景观模型和应用GIS技术，可以根据 研究目的选择最佳尺度，以及把细尺度的研究 结果转换为粗尺度或者相反(Turner，1991)。
• 由于景观尺度上进行控制性实验往往代价高 昂，因此人们越来越重视尺度转换技术，然而 尺度外推却是景观生态研究中的一个难点，它 涉及到如何穿越不同尺度生态约束体系的限制。 不同时空尺度的聚合会产生不同的估计偏差， 信息总是随着粒度或幅度的变化而丧失，信息 损失的速率与空间格局有关，而映射则调性和规律性
• 时空尺度的对应性、协调性和规律性是一重要特征， 通常研究的地区愈大，相关的时间尺度就愈长。
• 生态平衡即自然界在动荡中表现出的与尺度有关的 协调性，生态系统在小尺度上常表现出非平衡特征， 或“瞬变态特征”(Loucks, O．L．1970)，而大尺度上 仍可体现出与平衡模型相似的结果，景现系统常常可 以克服其中的局部生物反馈的不稳定性。如大兴安岭 的亮针叶林景观经常发生弱度的地表火，火烧轮回期 30年左右，这种林火干扰常形成粗粒结构，火烧迹地 斑块的平均大小与落叶松斑块相接近，为40—45hm2， 在这种火生态的环境下兴安落叶松林仍可保持大尺度 上的生态稳定(徐化成，1996)。
• 4.尺度性与持续性
• 尺度性与持续性有着重要的联系，细尺度生态过程
可能会导致个别生态系统出现激烈波动，而粗尺度的 自然调节过程可提供较大的稳定性。
•
大尺度空间过程包括土地利用和土地覆盖变化、
生境破碎化、引入种的散布、区域性气侯波动和流域
水文变化等等。
• 在更大尺度的区域中，景观是互不重复、对比性强、 粗粒格局的基本结构单元。
• 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。
• 关于格局与过程的时空尺度化是当代景观生态学研 究的热点之一(O’Neill，1989；肖驾宁，1997a)。尺度 分析和尺度效应对于景观生态学研究有着特别重要的 意义。
• 尺度分析一般是将小尺度上的斑块格局经过重新组 合而在较大尺度上形成空间格局的过程，此过程伴随 着斑块形状由不规则趋向规则以及景观类型的减少。
• ㈡尺度的生态意义
• 1.景观生态学中的尺度范围
• 景观生态学的研究基本上是对应着中尺度 的范围，即从几平方千米到几百平方千米， 从几年到几百年。关于生态系统单元的尺 度，通常划分为大尺度，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。
• 2.尺度分析和尺度效应
• 2.粒度和幅度
• 在景观生态学中，尺度往往以粒度(grain)和幅 度(extent)来表达。
• 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(pixcl)大小。
第四节 景观生态学的理论基础
• 景观生态学是一门横跨自然和社会科学的综合学科， 其研究领域十分广阔。许多景观生态学研究不但涉及 到其它生态学和生物学分支学科，而且还常常涉及到 土壤学、地质学、地理学、水文学、气候和气象学， 以及一系列社会、经济学科。
• 然而，景观生态学研究最突出的特点是强调空间异质 性、生态学过程和尺度以及它们相互之间的关系。其 主要概念和理论(图1，图2)包括：尺度及其有关概念， 格局与过程，空间异质性和缀块性，等级理论，边缘 效应，缀块动态理论，缀块—廊道—基底模式，种— 面积关系和岛屿生物地理学理论，复合种群理论，以 及景观连接度、中性模型和渗透理论。
• 景观和区域都在“人类尺度”上，即在人类可辨识 的尺度上来分析景观结构，把生态功能置于人类可感
受的范围内进行表述，这尤其有利于了解景观建设和 管理对生态过程的影响。
• 在时间尺度上，人类世代即几十年的尺度是景观生 态学关注的焦点。
• 3.尺度与比例尺
• 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、 低分辨宰；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。
• 在景观生态学研究中，人们往往需要利用某一尺度 上所获得的信息或知识来推测其它尺度上的特征，这 一过程即所谓尺度推绎(scaling)。尺度推绎包括尺度上 推(scaling up)和尺度下推(scaling down)。由于生态学 系统的复杂性，尺度推绎往往采用数学模型和计算机 模拟作为其重要工具。
一、尺度及其有关概念
• ㈠尺度的概念
• 1.尺度
• 尺度（scale）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，它标志着对所研究对象细节了解 的水平。
• 在生态学研究中，可分为空间尺度和时间尺度。空间 尺度是指所研究的生态系统的面积大小或最小信息单 元的空间分辨率水平；时间尺度是其动态变化的时间 间隔。此外，组织尺度(organizational 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。
• 通过建立景观模型和应用GIS技术，可以根据 研究目的选择最佳尺度，以及把细尺度的研究 结果转换为粗尺度或者相反(Turner，1991)。
• 由于景观尺度上进行控制性实验往往代价高 昂，因此人们越来越重视尺度转换技术，然而 尺度外推却是景观生态研究中的一个难点，它 涉及到如何穿越不同尺度生态约束体系的限制。 不同时空尺度的聚合会产生不同的估计偏差， 信息总是随着粒度或幅度的变化而丧失，信息 损失的速率与空间格局有关，而映射则调性和规律性
• 时空尺度的对应性、协调性和规律性是一重要特征， 通常研究的地区愈大，相关的时间尺度就愈长。
• 生态平衡即自然界在动荡中表现出的与尺度有关的 协调性，生态系统在小尺度上常表现出非平衡特征， 或“瞬变态特征”(Loucks, O．L．1970)，而大尺度上 仍可体现出与平衡模型相似的结果，景现系统常常可 以克服其中的局部生物反馈的不稳定性。如大兴安岭 的亮针叶林景观经常发生弱度的地表火，火烧轮回期 30年左右，这种林火干扰常形成粗粒结构，火烧迹地 斑块的平均大小与落叶松斑块相接近，为40—45hm2， 在这种火生态的环境下兴安落叶松林仍可保持大尺度 上的生态稳定(徐化成，1996)。
• 4.尺度性与持续性
• 尺度性与持续性有着重要的联系，细尺度生态过程
可能会导致个别生态系统出现激烈波动，而粗尺度的 自然调节过程可提供较大的稳定性。
•
大尺度空间过程包括土地利用和土地覆盖变化、
生境破碎化、引入种的散布、区域性气侯波动和流域
水文变化等等。
• 在更大尺度的区域中，景观是互不重复、对比性强、 粗粒格局的基本结构单元。
• 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。
• 关于格局与过程的时空尺度化是当代景观生态学研 究的热点之一(O’Neill，1989；肖驾宁，1997a)。尺度 分析和尺度效应对于景观生态学研究有着特别重要的 意义。
• 尺度分析一般是将小尺度上的斑块格局经过重新组 合而在较大尺度上形成空间格局的过程，此过程伴随 着斑块形状由不规则趋向规则以及景观类型的减少。
• ㈡尺度的生态意义
• 1.景观生态学中的尺度范围
• 景观生态学的研究基本上是对应着中尺度 的范围，即从几平方千米到几百平方千米， 从几年到几百年。关于生态系统单元的尺 度，通常划分为大尺度，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。
• 2.尺度分析和尺度效应
• 2.粒度和幅度
• 在景观生态学中，尺度往往以粒度(grain)和幅 度(extent)来表达。
• 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(pixcl)大小。
第四节 景观生态学的理论基础
• 景观生态学是一门横跨自然和社会科学的综合学科， 其研究领域十分广阔。许多景观生态学研究不但涉及 到其它生态学和生物学分支学科，而且还常常涉及到 土壤学、地质学、地理学、水文学、气候和气象学， 以及一系列社会、经济学科。
• 然而，景观生态学研究最突出的特点是强调空间异质 性、生态学过程和尺度以及它们相互之间的关系。其 主要概念和理论(图1，图2)包括：尺度及其有关概念， 格局与过程，空间异质性和缀块性，等级理论，边缘 效应，缀块动态理论，缀块—廊道—基底模式，种— 面积关系和岛屿生物地理学理论，复合种群理论，以 及景观连接度、中性模型和渗透理论。
• 景观和区域都在“人类尺度”上，即在人类可辨识 的尺度上来分析景观结构，把生态功能置于人类可感
受的范围内进行表述，这尤其有利于了解景观建设和 管理对生态过程的影响。
• 在时间尺度上，人类世代即几十年的尺度是景观生 态学关注的焦点。
• 3.尺度与比例尺
• 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、 低分辨宰；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。
• 在景观生态学研究中，人们往往需要利用某一尺度 上所获得的信息或知识来推测其它尺度上的特征，这 一过程即所谓尺度推绎(scaling)。尺度推绎包括尺度上 推(scaling up)和尺度下推(scaling down)。由于生态学 系统的复杂性，尺度推绎往往采用数学模型和计算机 模拟作为其重要工具。
一、尺度及其有关概念
• ㈠尺度的概念
• 1.尺度
• 尺度（scale）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，它标志着对所研究对象细节了解 的水平。
• 在生态学研究中，可分为空间尺度和时间尺度。空间 尺度是指所研究的生态系统的面积大小或最小信息单 元的空间分辨率水平；时间尺度是其动态变化的时间 间隔。此外，组织尺度(organizational 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。