第七章景观生态系统

景观生态学
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景观生态学的研究内容
♣ ①景观结构：即景观组成单元的类型、多样
性及其空间关系； ♣ ②景观功能：即景观结构与生态学过程的相 互作用或景观结构单元之间的相互作用； ♣ ③景观动态：即指景观在结构和功能方面随 时间推移发生的变化。
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不同尺度上的森林格局-中国森林分布
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不同尺度上的森林格局-安徽森林分布
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不同尺度上的森林格局-合肥市森林分布
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景观动态
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（2）景观生态学
景观生态学与其他生态学科的区别
ö 与其他生态学学科相比，景观生态学明确强调空间异质性、等级结构
（hierarchical structure）和尺度（scale）在研究生态学格局和过 程中的重要性。而人类活动对生态学系统的影响，也往往是在较大尺度 上景观生态学研究的一个重要性方面。
• 同时，T.M.Burgess和D.M.Sharpe（1981）合编的《人类
主导的景观中的森林岛动态》（Forest Island Dynamics in Man-Dominated Landscapes）一书，突出了岛屿生物 地理学理论在研究景观镶嵌体中的作用，堪称为北美最早 的景观生态学专著之一。
ö 虽然其他生态学科的研究内容也可笼统地说成是相应的生态学组织单元
的结构、功能和动态，但景观生态学尤其突出空间结构和生态过程在多 个尺度上的相互作用（图6.3）。因此，无论是从时间和空间上，还是 从组织水平上而言，景观生态学研究所涉及到的尺度都比其他学科更广。
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景观生态学研究的重点
♣ 空间异质性或格局的形成和动态及其与生态
学过程的相互作用 ♣ 格局—过程—尺度之间的相互作用 ♣ 景观的等级结果和功能特征以及尺度推绎问 题 ♣ 人类活动与景观结构、功能的相互关系 ♣ 景观异质性（或多样性）的维持和管理
景观生态学
态学”一词（德文）。基于欧洲区域地理学和植被科学研
究的传统，Troll将景观生态学定义为研究某一景观中生物 群落与主要生物群落之间错综复杂的因果反馈关系的学科。 为此，Troll特别强调景观生态学是将航空摄影测量学、地 理学和植被生态学结合在一起的综合性研究。
• 与此同时，前苏联生态学家发展了生物地理群落学（biogeocoenology），其内容与早期欧洲的景观生态学相似。
• 北美，景观生态学直到20世纪80年代初才开始逐渐兴起。
美国生态学家R. Forman通过一系列文章介绍了欧洲景观 生态学的一些概念，并强调景观生态学是不同于其他生态 学科的、着重于研究较大尺度上不同生态系统的空间格局 和相互关系的学科，提出了“缀块—廊道—基 底”(patch-corridor-matrix)模式。
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• 空间异质性是
指生态过程和 格局在空间分 布上的不均匀 性及其复杂性。 般可理解为空 间斑块性和梯 度的总和。 现对尺度的依 懒性。
• 空间异质性一
• 空间异质性表
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图6.4
空间异质性
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（2）景观生态学
• ③异质性（heterogeneity）
• 异质性是景观生态学的重要概念，指在一个景观区
域中，景观元素类型、组合及属性在空间或时间上 的变异程度，是景观区别于其他生命层次的最显著 特征。 • 景观异质性包括时间异质性和空间异质性，更确切 地说，是时空耦合异质性；空间异质性反映一定空 间层次景观的多样性信息，而时间异质性则反映不 同时间尺度景观空间异质性的差异。
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景观的特征
景观由不同空间单元镶嵌组成，具有异质性； 景观是具有明显形态特征与功能联系的地理实体， 其结构与功能具有相关性和地域性； 景观既是生物的栖息地，更是人类的生存环境； 景观是处于生态系统之上，全球环境之下的中间尺 度，具有尺度性； 景观具有经济、生态和文化的多重价值，表现为综 合性。
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1、景观的定义和特征
• 景观：是以类似方式重复出现的、相互作用的若干生态系
统的聚合所组成的异质性土地地域。（1986，Forman & Godron) 例：“秦岭”
• Troll(德国1983) ：景观是控制某一地区不同空间单元的自
然与生物的关系。 • Zonneveld（荷兰）：景观是地球表面空间的一部分，是 由岩石、水、空气、植物、动物以及人类活动所形成的系 统的复合体，并通过其外貌构成一个可识别的实体。 • Vink（荷兰）：景观是连同其所有现象（地形、土壤、植 被、人为影响）的陆地表面；是具有特有的地形、土壤、 植被的陆地表面的一个区域；是相互有关的几片土地的天 然配置。
• 过去的生态学侧重研究“垂直关系”，即在一个相
对一致均质性的空间内研究植物、动物、大气、水和 土壤之间的关系；而景观生态学的特殊性在于它侧重 研究“水平关系”，即空间单元之间的关系。
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景观生态学的发展简史 Diagram
1981
T.M.Burgess和D.M.Sharpe 《人类主导的景观中的森林岛动态》
•
英文Landscape在中文中的解释
美学上的意义：视觉美学上的概念，与“风景”同意。例 “黄山”、“泰山”、“苏州园林”。在欧洲，“景观” 一词最早来源于《圣经》中，用来描述耶路撒冷城美丽的 景画。景观作为审美对象，是风景诗、风景画及风景园林 学科的对象。 • 地理学上的理解：将景观作为地球表面气候、土壤、生物 各种成分的综合体，是指反映地形地貌景色的图像，诸如 草原、森林、山脉、湖泊等。 • 生态学上的理解：空间上不同生态系统的聚合镶嵌体，通 过一定地貌表现出来。 • 景观作为人类生活的栖息地，这时的景观与人类是合为一 体的；景观作为系统，成为我们科学研究的对象。 • 景观是审美的、是体验的、是科学的、是有含义的。
80年代初
美国生态学家R. Forman patch-corridor-matrix)模式
70年代
I. Zonneveld、Z..Naveh
1939年
C. Troll首次采用“景观生态学”
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1939年
• 德国区域地理学家C. Troll于1939年首次采用了“景观生
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A.桂林山水景观 B.美国亚利桑那洲 大峡谷景观 C.美国威斯康星大 学Curtis草地景观 D.内蒙古草原景观
E.北美的Sonoran荒 漠景观
F.亚洲温带荒漠景 观一角
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♣ 生态学中，景观的定义分为狭义和广义两种。 ♣ 狭义景观：是指几十km2至几百km2范围内，由不同
生态系统类型组成的异质性地理单元。而反映气候、 地理、生物、经济、社会和文化综合特征的景观复 合体称为区域。狭义景观和区域可统称为宏观景观。
♣ 广义景观：则指出现在从微观到宏观不同尺度上的，
具有异质性或缀块性的空间单元。
第七章 景观生态系统
李洪远
南开大学环境科学与工程学 院
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景观生态系统
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景观和景观生态学 景观要素
景观结构
景观变化
景观生态学的研究方法 景观生态学的应用
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关于景观:
2 景观要素
• 美国生态学家 R.Forman 和法国生态学家 M.Godron （ 1986 ）
认为，组成景观的结构单元不外有3种：缀块（patche）、
廊道（corridor）和基底（matrix）。
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图6.3 景观生态学与其他生态学学科的关系以及一些突出特点（邬建国，1996）
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几个重要的概念
①斑块－廊道－基底模式（patch－corridor－matrix） ▲斑块：在景观的空间比例尺上所能见到的最小异质 性单元，即一个具体的生态系统； ▲廊道：指不同于两侧基底的狭长地带，可以看作是 一个线状或带状斑块。连接度、结点及中断等是反映 廊道结构特征的重要指标； ▲基底：是景观中范围广阔、相对同质且连通性最强 的背景地域，是一种重要的景观元素。它在很大程度 上决定着景观的性质，对景观的动态起着主导作用。
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景观生态系统
将景观作为生态系统来讨论，它是一个有机的 系统，是一个自然生态系统和人类生态系统相叠加 的复合生态系统
图6.1 景观：自然与 人工叠加的复合生态系统
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狭义景观与广义景观
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Fra Baidu bibliotek
（2）景观生态学
• ②景观结构与格局
• 景观结构：是指景观的组分构成及其空间分布形式。 • 景观结构包括景观的空间特征（如景观元素的大小、
形状及空间组合等）和非空间特征（如景观元素的 类型、面积比率等）两部分内容。 • 景观格局：一般是指景观组分的空间分布和组合特 征。
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1970年代
• 荷兰生态学家I. Zonneveld和以色列生态学家Z..Naveh自
70年代以来发表了一系列文章和著作，将欧洲景观生态学 的起源、背景、历史及其主要论点作了系统的总结和发展。 在第一部较为有影响的景观生态学英文教科书中Naveh和 D.Lieberman (1984)继承并进一步发展了欧洲景观生态学 的概念，提出了“景观生态学是基于系统论、控制论和生 态系统学之上的跨学科的生态地理科学，是整体人类生态 系统科学的一个分支”。
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（2）景观生态学
• 1939年德国著名生物地理学家C. Troll最早提出
“景观生态学”（landscape ecology）的概念。 • C. Troll将景观生态学定义为：研究某一地区不同 空间单元的自然与生物关系的学科。
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80年代后进入景观生态学研究热潮
• 1981年，在荷兰召开“第一届景观生态学大会”。 • 1982年，国际景观生态学协会成立（IALE） • 1984年，Narch.Z和Lieberman（美国）出版
《景观生态学的理论和应用》，第一本景观生态 学专著。 • 1986年，Forman.R&Godron出版《景观生态学》 教材，标志景观生态学发展进入了一个全新阶段。 • 1987年，国际性杂志《景观生态学》出版。
• 欧洲景观生态学的一个重要特点是强调整体论（holism）
和生物控制论（biocybemetics）观点，并以人类活动频繁 的景观系统为主要研究对象。因此，景观生态学在欧洲一 直与土地和景观的规划管理、保护和恢复密切相联系。
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1980年代
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图6.2 景观结构、功能和动态的相互关系以及景观 生态学中的基本概念和理论 景观生态学
生物控制论观点 空间异质性
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景观结构
斑块动态理论
景观连接度
岛屿生物地理学理论 渗透理论与阈限现象 生态过渡带理论 斑块－廊道－基底模式 格局与过程
景观功能 等级理论 尺度