景观生态学 ppt课件
合集下载
相关主题
- 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)。
种丰富度的非平衡态值与初始值、平衡态值 以及迁入系数和绝灭系数的关系。
据(3.10)可求得岛屿从某一非平衡状达到或恢复到平衡 态所需要的时间，即：
t ln R I0 E0
(3.11)
R S(t) Se S(0) Se
(3.12)
R是种丰富相对于平衡值在 t 时刻的偏离与其初 始偏离之比。
种丰富度从某一时刻的偏离降低到初始偏离的36.8％（即 1/e）时所需的时间，常定义为松弛时间Tr（relaxation time）
Elarge
（近岛）R （远岛）R’
0
S’e Se
物种数目
S’e Se
物种数目
岛屿生物地理学理论图示
R’(小岛） R (大岛）
Sp
岛屿上的物种数目由两个过程决定：物种迁入率和绝灭率; 离大陆越远的岛屿上的物种迁入率越小（距离效应）；岛
屿的面积越小其绝灭率越大（面积效应）。
图1 岛屿生物地理学动态模型
S=CAZ
S-多样性 A-面积 C-比例常数 Z-一般为0.18~0.35
种 的
S=CAZ
丰
富
度
面积
分析表明，大致的规律是面积增加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%保存物种被保存。
I(s)=I0[Sp-S(t)] （3.4） E(s)=E0S(t) （3.5）
I0是单位种迁入率或迁入系数，E0是单位 种绝灭率或绝灭系数，Sp是大陆物种库中 潜在迁入种的总数。
将（3.5）代入（3.3）： dsd（t t）＝I0Sp－（I0＋E0）S（t）
（3.6）
该微分方程表示非平衡状态时物种丰富度随时间的变化率。在 某一时刻的物种丰富度可通过对式（3.6）积分而得，即：
领域的普遍性使这一理论长期成为物种保 护和自然保护区设计的理论基础。
二、岛屿生物地理学理论的数学模型
（略）
某岛屿而言，MacArthur－Wilson理论的数学模型：
DS(t) =I(sБайду номын сангаас-E(s) Dt
（3.3）
S(t)—表示t时刻的物种丰富度
I—迁入率
E—绝灭率
假定I和E具有种间均一性、可加性以及随时间的稳定性， 它们随物种丰富增加则呈线性变化，即：
Tr
ln1(/e) 1 I0E0 I0E0
M－W模型及其推论合理性完全取决于对I0和E0所作 的均一性、稳定性和可加性假设的真实性。在实际
一、岛屿生物地理学理论的主要内容
岛屿为自然选择、物种形成和进化以 及生物地理学和生态学诸多领域的理论和 假设的发展和检验提供了一个重要的自然 实验室。
生态学家早就注意到物种丰富度随岛 屿面积或陆地群落的取样面积呈单调增加 的趋势。
1、 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
1967年麦克阿瑟和威尔逊创立岛屿生物地理学理 论。他们认为岛屿物种的多样性取决于物种的迁入率 和灭绝率，而迁入率和灭绝率与岛屿的面积、隔离程 度及年龄等有关。
S=f（+生境的多样性-干扰+面积-隔离程度+年龄）
2、陆地景观
陆地景观与岛屿有所不同，斑块的边界并不明确， 并且隔离程度的重要性降低。
S=f（+生物多样性-（+）干扰+面积+年龄+本底异 质性-隔离程度-边界不连续性）
s (t) I0 I 0 E 0S p I0 I 0 E 0S p S (0 ) ex (I0 p E 0 )t (3.7)
S（0）岛上初始种丰富度。当迁入率等于绝灭率（I＝E）时
se
( I0
I0 E0
)
（3.8）
岛屿平衡态物种丰富度取决于单位种迁入率和绝灭率以及大陆物种 库的大小。
面积较大而距离 较近的岛屿比面积 较小而距离较远的 岛屿的平衡态物种 数目大。
面积较小和距离 较近的岛屿分别比 大而遥远的岛屿的 平衡态物种周转率 要高。
岛屿生物地理学理论意义
1、丰富了生物地理学理论和生态学论； 2、促进了我们对生物种多样性地理分布与
动态格局的认识和理解。 3、岛屿生物地理学理论的简单性及其适用
物种迁入和物种绝灭
距离效应：由于不同种在传播能力方面的差 异和岛屿隔离程度相互作用所引起的现象称 为“距离效应” 。
面积效应 ：岛屿面积越小，种群则越小，由 随机因素引起的物种绝灭率将会增加。该现 象称为“面积效应”。
迁入率或灭绝率 迁入率或灭绝率
A
Inear
距离效应
Ifar
B
I 面积效应
Esmall
为探讨种丰富度变化率与平衡态值的关系，方程（3.6）改写为：
dd(st)t(I0E0)S [eS(t)] （3.9）
物种丰富度的变化率与 t 时刻和平衡态时和数的差 成正比。当S(t)<Se,种丰富度增加；当S(t)>Se,种丰富度 则减小。
将(3.8) 代入(3.7) 得：
S ( t) S e [ S e S ( 0 )e ] x ( I 0 p E 0 ) t] [（3.10）
迁入 小 灭绝
速 率
Ss
大
SL
物种多样性
P
迁入
远
速
近
率
SN
SF
物种多样性
灭绝
P
区别：
➢障碍物不同
➢海岛的隔离是与大陆相对而言
➢岛屿与陆地景观的形成时间大相径庭
➢与边缘的作用 设计保护区时，面积比较关键。
主要保护：1 较高的当地物种多样性 2 稀有种和濒危种 3 稳定的生态系统
此外，物种丰富与面积、隔离程度的关系： 岛屿上物种的丰富度取决于两个过程：
加而增加。 岛上种数与面积大小的关系的三种解释：
➢大岛屿物种多 ➢稀有种多 ➢小岛近亲繁殖
岛屿生物地理学理论定量阐述了岛屿上物种 的丰富度与面积的关系, 其关系式如下:
S = CAZ (1)
式中, S 代表物种丰富度,A 代表岛屿面积, C 为与生物地理 区域有关的拟合参数, Z 为与到达岛屿难易程度有关的拟合 参数。
第三章 景观生态学中的一些基本理论和重大论题
第一节 岛屿生物地理学理论
一、岛屿生物地理学理论的主要内容 二、岛屿生物地理学理论的数学模型 三、岛屿生物地理学理论的验证与应用
第一节 岛屿生物地理学理论
岛 屿：是一种假设，被称作重要的自然实验室。
如沙漠中的绿洲、陆地中的水体、开阔地包围的林地 和自然保护区等.
据(3.10)可求得岛屿从某一非平衡状达到或恢复到平衡 态所需要的时间，即：
t ln R I0 E0
(3.11)
R S(t) Se S(0) Se
(3.12)
R是种丰富相对于平衡值在 t 时刻的偏离与其初 始偏离之比。
种丰富度从某一时刻的偏离降低到初始偏离的36.8％（即 1/e）时所需的时间，常定义为松弛时间Tr（relaxation time）
Elarge
（近岛）R （远岛）R’
0
S’e Se
物种数目
S’e Se
物种数目
岛屿生物地理学理论图示
R’(小岛） R (大岛）
Sp
岛屿上的物种数目由两个过程决定：物种迁入率和绝灭率; 离大陆越远的岛屿上的物种迁入率越小（距离效应）；岛
屿的面积越小其绝灭率越大（面积效应）。
图1 岛屿生物地理学动态模型
S=CAZ
S-多样性 A-面积 C-比例常数 Z-一般为0.18~0.35
种 的
S=CAZ
丰
富
度
面积
分析表明，大致的规律是面积增加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%保存物种被保存。
I(s)=I0[Sp-S(t)] （3.4） E(s)=E0S(t) （3.5）
I0是单位种迁入率或迁入系数，E0是单位 种绝灭率或绝灭系数，Sp是大陆物种库中 潜在迁入种的总数。
将（3.5）代入（3.3）： dsd（t t）＝I0Sp－（I0＋E0）S（t）
（3.6）
该微分方程表示非平衡状态时物种丰富度随时间的变化率。在 某一时刻的物种丰富度可通过对式（3.6）积分而得，即：
领域的普遍性使这一理论长期成为物种保 护和自然保护区设计的理论基础。
二、岛屿生物地理学理论的数学模型
（略）
某岛屿而言，MacArthur－Wilson理论的数学模型：
DS(t) =I(sБайду номын сангаас-E(s) Dt
（3.3）
S(t)—表示t时刻的物种丰富度
I—迁入率
E—绝灭率
假定I和E具有种间均一性、可加性以及随时间的稳定性， 它们随物种丰富增加则呈线性变化，即：
Tr
ln1(/e) 1 I0E0 I0E0
M－W模型及其推论合理性完全取决于对I0和E0所作 的均一性、稳定性和可加性假设的真实性。在实际
一、岛屿生物地理学理论的主要内容
岛屿为自然选择、物种形成和进化以 及生物地理学和生态学诸多领域的理论和 假设的发展和检验提供了一个重要的自然 实验室。
生态学家早就注意到物种丰富度随岛 屿面积或陆地群落的取样面积呈单调增加 的趋势。
1、 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
1967年麦克阿瑟和威尔逊创立岛屿生物地理学理 论。他们认为岛屿物种的多样性取决于物种的迁入率 和灭绝率，而迁入率和灭绝率与岛屿的面积、隔离程 度及年龄等有关。
S=f（+生境的多样性-干扰+面积-隔离程度+年龄）
2、陆地景观
陆地景观与岛屿有所不同，斑块的边界并不明确， 并且隔离程度的重要性降低。
S=f（+生物多样性-（+）干扰+面积+年龄+本底异 质性-隔离程度-边界不连续性）
s (t) I0 I 0 E 0S p I0 I 0 E 0S p S (0 ) ex (I0 p E 0 )t (3.7)
S（0）岛上初始种丰富度。当迁入率等于绝灭率（I＝E）时
se
( I0
I0 E0
)
（3.8）
岛屿平衡态物种丰富度取决于单位种迁入率和绝灭率以及大陆物种 库的大小。
面积较大而距离 较近的岛屿比面积 较小而距离较远的 岛屿的平衡态物种 数目大。
面积较小和距离 较近的岛屿分别比 大而遥远的岛屿的 平衡态物种周转率 要高。
岛屿生物地理学理论意义
1、丰富了生物地理学理论和生态学论； 2、促进了我们对生物种多样性地理分布与
动态格局的认识和理解。 3、岛屿生物地理学理论的简单性及其适用
物种迁入和物种绝灭
距离效应：由于不同种在传播能力方面的差 异和岛屿隔离程度相互作用所引起的现象称 为“距离效应” 。
面积效应 ：岛屿面积越小，种群则越小，由 随机因素引起的物种绝灭率将会增加。该现 象称为“面积效应”。
迁入率或灭绝率 迁入率或灭绝率
A
Inear
距离效应
Ifar
B
I 面积效应
Esmall
为探讨种丰富度变化率与平衡态值的关系，方程（3.6）改写为：
dd(st)t(I0E0)S [eS(t)] （3.9）
物种丰富度的变化率与 t 时刻和平衡态时和数的差 成正比。当S(t)<Se,种丰富度增加；当S(t)>Se,种丰富度 则减小。
将(3.8) 代入(3.7) 得：
S ( t) S e [ S e S ( 0 )e ] x ( I 0 p E 0 ) t] [（3.10）
迁入 小 灭绝
速 率
Ss
大
SL
物种多样性
P
迁入
远
速
近
率
SN
SF
物种多样性
灭绝
P
区别：
➢障碍物不同
➢海岛的隔离是与大陆相对而言
➢岛屿与陆地景观的形成时间大相径庭
➢与边缘的作用 设计保护区时，面积比较关键。
主要保护：1 较高的当地物种多样性 2 稀有种和濒危种 3 稳定的生态系统
此外，物种丰富与面积、隔离程度的关系： 岛屿上物种的丰富度取决于两个过程：
加而增加。 岛上种数与面积大小的关系的三种解释：
➢大岛屿物种多 ➢稀有种多 ➢小岛近亲繁殖
岛屿生物地理学理论定量阐述了岛屿上物种 的丰富度与面积的关系, 其关系式如下:
S = CAZ (1)
式中, S 代表物种丰富度,A 代表岛屿面积, C 为与生物地理 区域有关的拟合参数, Z 为与到达岛屿难易程度有关的拟合 参数。
第三章 景观生态学中的一些基本理论和重大论题
第一节 岛屿生物地理学理论
一、岛屿生物地理学理论的主要内容 二、岛屿生物地理学理论的数学模型 三、岛屿生物地理学理论的验证与应用
第一节 岛屿生物地理学理论
岛 屿：是一种假设，被称作重要的自然实验室。
如沙漠中的绿洲、陆地中的水体、开阔地包围的林地 和自然保护区等.