景观生态学的几个热点问题
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廊道corridor—不同于两侧基质的狭长地带。
基质matrix —是景观中范围广阔、相对同质且 连通性最强的背景地域,很大程度上决定着景 观的性质。
岷江干旱河谷
景观格局landscape pattern
景观的构成组分及其空间分布形式。
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。
例如 多样性指数Diversity Index 镶嵌度指数Patchiness Index 距离指数Distance Index 生境破碎化指数Fragmentation Index
景观模型(傅伯杰等,2001)
空 间 自 相 关 (Spatial Autocorrelation) : 地 统 计 学 (Goestatistics) 格局周期性:谱分析(Spectral analysis) 尺 度 变 化 : 聚 块 样 方 方 差 分 析 (Blocked Quadrat Variance Analysis)、分形几何学(Fractal geometry) 和小波分析(Wavelet analysis) 景观局域相互作用、局部因果关系的多体系统所表现 出的集体行为及其时间演化:细胞自动机 (Cellular Automata) 格局梯度特征:趋面分析(Trend Surface Analysis) 和亲合度分析(Affinity analysis)
尺度scale
任何自然现象和生态过程均具有明显的时空特 征尺度。
确定合适的研究尺度以及相适应的研究方法, 是取得合理研究成果的必要保证。
RS和GIS为尺度效应分析提供了技术基础。
河流分支结构的生物体型分布
森林动态的时空尺度
环境-生物-植被的时空尺度
景观格局对生态过程的影响
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
物种分布与迁徙
物质和养分在景观中的流动(MacDowell and Likens, 1988)
黄土高原地区坡面上不同土地利用结构对土壤养 分和水分的影响。a,b,c表示了三种15年以上不同 土地利用结构(自上至下),研究发现,b是一种较 好的保持土壤水分和养分的土地利用结构。
土地利用结构对土壤水分和养分的影响(傅伯杰等,1998)
内容: 景观格局 & 格局与过程关系 景观动态 & 景观管理
工具: RS 、GIS 、GPS 技术 模型方法
强调: 时空异质性 尺度变化 & 等级层次性
格局-过程-尺度-等级(From Wu, J.)
景观生态学理论
斑块—廊道—基质模式
斑块patch—最小的异质性单元,即一个具体 的生态系统。
研究多变量和复杂过程,一般的数量化方法无 法满足需要;
大尺度的景观生态学实验困难,跟踪调查时间 长花费大。 RS、GIS和模型方法的进步,使 得景观生态学可以通过景观数量方法来描述和 预测景观格局和过程。
FRAGSTATS -景观结构数量化软件包 (McGarigal & Marks, 1995)
城市景观的物流能流(H T Odum 蓝盛芳译,1992)
格局与过程相互作用 景观单元的空间配置影响其内部的生态过程 景观格局是由于镶嵌体上的其它过程产生 景观格局与生态过程相互影响协同进化
景观生态学的任务 描述景观 解释和理解其中的生态过程 跟踪景观动态 分析不同文化背景下的景观格局,以便更好地 理解景观本身的格局动态,并实施管理。
Fra Baidu bibliotek
景观生态学与生物保护
生态保护起因: 生物多样性丧失 生态系统服务功能降低:稳定性和生产力 生态环境恶化:水、土、气
研究大尺度空间格局与生态功能过程的关系及 其发展动态的科学,着重于大尺度时空异质性, 并关注人类活动的影响。
结合了地理学研究自然现象空间关系的“横向” 方法和生态学研究生态系统功能关系的“纵向” 方法。
学科地位-尺度角度
个体生态学 种群生态学 群落生态学 生态系统生态学
景观生态学
区域生态学 全球生态学
Niagara Falls
景观landscape意为风景,源于德语landcraft, 指一种直观的视觉感受。
19世纪初,现代地植物学和自然地理学先驱洪 堡(A. Von. Humboldt)提出景观由气候、 水文、土壤、植被等自然要素以及文化现象组 成的地理综合体。
由地圈、生物圈和智慧圈组成。
Forman和Godron(1986):由相互作用的生 态系统镶嵌构成,并以类似形式重复出现,具有 高度空间异质性的区域。
Moss(1999)总结了景观特征: ①相互作用的生态系统的异质性镶嵌; ②地貌、植被、土地利用和人类居住格局的特 别结构; ③生态系统以上区域以下的组织层次; ④综合人类活动与土地的区域系统; ⑤一种风景,其美学价值由文化所决定; ⑥遥感图像中的像元排列。
什么是景观生态学?
1939年德国生物地理学家特罗尔Troll提出景 观生态学landscape ecology
景观生态学数量方法
目的(Turner & Gardner, 1991)
景观组成和结构—景观空间异质性 景观斑块的性质和参数的空间相关性—空间相 互作用 景观格局的趋向性—空间规律性或梯度 景观格局在不同尺度上变化—等级结构 景观格局与生态过程的相互关系
为什么需要新方法?
经典生态学研究并不十分重视的大时空尺度特 征,以往的数量化模型不能完全适用;
在缺乏景观发生发展历史资料的情况下,从现 有景观格局出发,可以对景观格局与功能过程 之间的关系进行描述。
景观异质性heterogeneity
区域中,景观要素类型、组合及属性在空间或 时间上的变异程度。
源于环境变异、植被内源演替和干扰。
时空异质性交互作用导致了景观的演化和发展, 景观格局和功能过程取决于其时空异质性。
Forman(1995):空间上镶嵌出现和紧密联系 的生态系统的组合,在更大尺度的区域中,景观 是互不重复且对比性强的基本结构单元,它的主 要特征是可辨识性、空间重复性和异质性。
肖笃宁(1997):一个由不同土地单元镶嵌组成, 具有明显视觉特征的地理实体;它处于生态系统 之上,大地理区域之下的中间尺度;兼具经济、 生态和美学价值。
基质matrix —是景观中范围广阔、相对同质且 连通性最强的背景地域,很大程度上决定着景 观的性质。
岷江干旱河谷
景观格局landscape pattern
景观的构成组分及其空间分布形式。
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。
例如 多样性指数Diversity Index 镶嵌度指数Patchiness Index 距离指数Distance Index 生境破碎化指数Fragmentation Index
景观模型(傅伯杰等,2001)
空 间 自 相 关 (Spatial Autocorrelation) : 地 统 计 学 (Goestatistics) 格局周期性:谱分析(Spectral analysis) 尺 度 变 化 : 聚 块 样 方 方 差 分 析 (Blocked Quadrat Variance Analysis)、分形几何学(Fractal geometry) 和小波分析(Wavelet analysis) 景观局域相互作用、局部因果关系的多体系统所表现 出的集体行为及其时间演化:细胞自动机 (Cellular Automata) 格局梯度特征:趋面分析(Trend Surface Analysis) 和亲合度分析(Affinity analysis)
尺度scale
任何自然现象和生态过程均具有明显的时空特 征尺度。
确定合适的研究尺度以及相适应的研究方法, 是取得合理研究成果的必要保证。
RS和GIS为尺度效应分析提供了技术基础。
河流分支结构的生物体型分布
森林动态的时空尺度
环境-生物-植被的时空尺度
景观格局对生态过程的影响
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
物种分布与迁徙
物质和养分在景观中的流动(MacDowell and Likens, 1988)
黄土高原地区坡面上不同土地利用结构对土壤养 分和水分的影响。a,b,c表示了三种15年以上不同 土地利用结构(自上至下),研究发现,b是一种较 好的保持土壤水分和养分的土地利用结构。
土地利用结构对土壤水分和养分的影响(傅伯杰等,1998)
内容: 景观格局 & 格局与过程关系 景观动态 & 景观管理
工具: RS 、GIS 、GPS 技术 模型方法
强调: 时空异质性 尺度变化 & 等级层次性
格局-过程-尺度-等级(From Wu, J.)
景观生态学理论
斑块—廊道—基质模式
斑块patch—最小的异质性单元,即一个具体 的生态系统。
研究多变量和复杂过程,一般的数量化方法无 法满足需要;
大尺度的景观生态学实验困难,跟踪调查时间 长花费大。 RS、GIS和模型方法的进步,使 得景观生态学可以通过景观数量方法来描述和 预测景观格局和过程。
FRAGSTATS -景观结构数量化软件包 (McGarigal & Marks, 1995)
城市景观的物流能流(H T Odum 蓝盛芳译,1992)
格局与过程相互作用 景观单元的空间配置影响其内部的生态过程 景观格局是由于镶嵌体上的其它过程产生 景观格局与生态过程相互影响协同进化
景观生态学的任务 描述景观 解释和理解其中的生态过程 跟踪景观动态 分析不同文化背景下的景观格局,以便更好地 理解景观本身的格局动态,并实施管理。
Fra Baidu bibliotek
景观生态学与生物保护
生态保护起因: 生物多样性丧失 生态系统服务功能降低:稳定性和生产力 生态环境恶化:水、土、气
研究大尺度空间格局与生态功能过程的关系及 其发展动态的科学,着重于大尺度时空异质性, 并关注人类活动的影响。
结合了地理学研究自然现象空间关系的“横向” 方法和生态学研究生态系统功能关系的“纵向” 方法。
学科地位-尺度角度
个体生态学 种群生态学 群落生态学 生态系统生态学
景观生态学
区域生态学 全球生态学
Niagara Falls
景观landscape意为风景,源于德语landcraft, 指一种直观的视觉感受。
19世纪初,现代地植物学和自然地理学先驱洪 堡(A. Von. Humboldt)提出景观由气候、 水文、土壤、植被等自然要素以及文化现象组 成的地理综合体。
由地圈、生物圈和智慧圈组成。
Forman和Godron(1986):由相互作用的生 态系统镶嵌构成,并以类似形式重复出现,具有 高度空间异质性的区域。
Moss(1999)总结了景观特征: ①相互作用的生态系统的异质性镶嵌; ②地貌、植被、土地利用和人类居住格局的特 别结构; ③生态系统以上区域以下的组织层次; ④综合人类活动与土地的区域系统; ⑤一种风景,其美学价值由文化所决定; ⑥遥感图像中的像元排列。
什么是景观生态学?
1939年德国生物地理学家特罗尔Troll提出景 观生态学landscape ecology
景观生态学数量方法
目的(Turner & Gardner, 1991)
景观组成和结构—景观空间异质性 景观斑块的性质和参数的空间相关性—空间相 互作用 景观格局的趋向性—空间规律性或梯度 景观格局在不同尺度上变化—等级结构 景观格局与生态过程的相互关系
为什么需要新方法?
经典生态学研究并不十分重视的大时空尺度特 征,以往的数量化模型不能完全适用;
在缺乏景观发生发展历史资料的情况下,从现 有景观格局出发,可以对景观格局与功能过程 之间的关系进行描述。
景观异质性heterogeneity
区域中,景观要素类型、组合及属性在空间或 时间上的变异程度。
源于环境变异、植被内源演替和干扰。
时空异质性交互作用导致了景观的演化和发展, 景观格局和功能过程取决于其时空异质性。
Forman(1995):空间上镶嵌出现和紧密联系 的生态系统的组合,在更大尺度的区域中,景观 是互不重复且对比性强的基本结构单元,它的主 要特征是可辨识性、空间重复性和异质性。
肖笃宁(1997):一个由不同土地单元镶嵌组成, 具有明显视觉特征的地理实体;它处于生态系统 之上,大地理区域之下的中间尺度;兼具经济、 生态和美学价值。