(2.5)--第二章第五节生态保护概论.pdf

第二章第二章生态保护的生态学原理生态保护的生态学原理提纲提纲基础生态学理论基础生态学理论个体生态学关系个体生态学关系种群生态学关系种群生态学关系群落生态学关系群落生态学关系生态系统生态系统景观景观一 景观及特征一 景观及特征二 景观结构二 景观结构三 景观生态学主要理论及应用三 景观生态学主要理论及应用景观景观第五节第五节景观景观(landscape)是由许多不同的生态系统组成是由许多不同的生态系统组成生态系统生态系统景观（景观（landscape）的三种理解：）的三种理解：1.视觉美学视觉美学 在欧洲，“景观”一词最早来源于圣经在欧洲，“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。与“风景”同义。中，用来描述耶路撒冷城美丽的景画。与“风景”同义。例如“黄山”、“苏州园林”。例如“黄山”、“苏州园林”。2.地理学地理学 景观是地球表面气候、土壤、地貌、景观是地球表面气候、土壤、地貌、生物各种成分的综合体。生物各种成分的综合体。3.景观生态学景观生态学 空间上相邻、功能上相关、发生空间上相邻、功能上相关、发生上有一定特点的生态系统的聚合。上有一定特点的生态系统的聚合。定义定义：在一定空间范围内，由不同类型生态系统在一定空间范围内，由不同类型生态系统组成的，具有重复性格局的异质性地理单元。组成的，具有重复性格局的异质性地理单元。一、景观及特征一、景观及特征6景观的特征景观的特征景观是具有明显形态特征与功能联系的系统，其景观是具有明显形态特征与功能联系的系统，其结构与功能具有结构与功能具有整体性整体性；景观是由不同生态系统镶嵌组成，具有景观是由不同生态系统镶嵌组成，具有异质性异质性；景观是处于生态系统之上的尺度，具有景观是处于生态系统之上的尺度，具有尺度性尺度性；景观具有经济、生态和文化的多重价值，表现为景观具有经济、生态和文化的多重价值，表现为综合性综合性。7二、景观结构二、景观结构景观结构的基本组成要素：斑块廊道基质，景观结构的基本组成要素：斑块廊道基质，它们的时空配置形成的镶嵌格局即为景观结构。它们的时空配置形成的镶嵌格局即为景观结构。斑块斑块(Patch)：在外观上与周围背景明显不同的、相对：在外观上与周围背景明显不同的、相对均质的均质的非线性地表区域非线性地表区域。如如草原中的水塘、农田围草原中的水塘、农田围绕的村庄、森林中的采伐迹地、湖中的小岛。绕的村庄、森林中的采伐迹地、湖中的小岛。9干扰斑块干扰斑块残存斑块残存斑块环境资源斑块环境资源斑块10引进斑块引进斑块10种植斑块种植斑块聚居地聚居地廊道（廊道（Corridor）定义定义：是具有通道或屏障功能的：是具有通道或屏障功能的线状或带状线状或带状的景的景观要素，是联系斑块的重要桥梁和纽带。观要素，是联系斑块的重要桥梁和纽带。如如:河流、河流、树篱、公路、防护林带和峡谷树篱、公路、防护林带和峡谷类型类型：干扰廊道、残余廊道、环境资源廊道、种：干扰廊道、残余廊道、环境资源廊道、种植廊道植廊道双重作用双重作用：将景观分离、将景观连接：将景观分离、将景观连接1.运输运输：公路、铁路、运河、输电线等：公路、铁路、运河、输电线等2.保护保护：长城、围墙、林带等：长城、围墙、林带等3.资源资源：走廊地带野生动物丰富、植物：走廊地带野生动物丰富、植物种类较多种类较多4.观赏观赏：古代曲径通幽、颐和园的长廊、：古代曲径通幽、颐和园的长廊、西湖的苏堤西湖的苏堤13景观中分布最广、连续性最大，在景观功能上起着优势作用的景观要素类型，是景观中的背景区域。基质(matrix)14三、景观生态学主要理论及应用 岛屿生物地理学理论 边缘效应理论 复合种群理论 景观等级理论 空间异质性与景观格局 时空尺度 空间镶嵌与生态交错带 景观连接度与渗透理论 耗散结构和自组织理论岛屿生物地理学理论岛屿生物地理学理论岛屿：四面环水并在高潮时高于水面自然形成岛屿：四面环水并在高潮时高于水面自然形成的陆地区域而且能维持人类居住或者本身的经的陆地区域而且能维持人类居住或者本身的经济生活。济生活。与其他地区相隔离的地区。与其他地区相隔离的地区。生物学的岛屿：生物学的岛屿：为了保护动植物的栖息地为了保护动植物的栖息地所建立的自然所建立的自然保护区和国家公园，被周围的农田、工厂、城市所包围的保护区和国家公园，被周围的农田、工厂、城市所包围的地区。地区。许多生物赖以生存的生境，高山、自然保护区、溪流、许多生物赖以生存的生境，高山、自然保护区、溪流、山沿以及其他边界明显的生态系统、林窗，甚至叶片，都山沿以及其他边界明显的生态系统、林窗，甚至叶片，都可以看作是大小、形状、隔离程度不同的岛屿。可以看作是大小、形状、隔离程度不同的岛屿。种类与面积的关系种类与面积的关系 平衡理论平衡理论 种类-距离和岛屿面积-死亡率的关系种类-距离和岛屿面积-死亡率的关系麦克阿瑟（麦克阿瑟（R.H.MacArthur）和威尔逊）和威尔逊（E.O.Wilson）1967年提出了著名的岛屿平衡理论，年提出了著名的岛屿平衡理论，这个理论的建立标志着岛屿生态学的形成。这个理论的建立标志着岛屿生态学的形成。17 在气候条件相对一致的一定区域内，岛屿上岛屿上物种数目会随着岛屿面积的增加而增加物种数目会随着岛屿面积的增加而增加，开始增加迅速，当物种接近该生境所能承受的最大数量时，增加逐渐停止。随着面积的增加，物种多样性增加的效果在岛屿要比连续生境内明显。种种-面积的关系面积的关系1921和和1922年，以年，以Arhenius和和Gleason建立了一个模建立了一个模型，揭示了物种存活数目与所占据面积（空间）之型，揭示了物种存活数目与所占据面积（空间）之间的一般原则。间的一般原则。在上式中在上式中:S-生物物种的数目；生物物种的数目；A-这些生物物种所存在的空间面积；这些生物物种所存在的空间面积；C-物种的分布密度，既单位面积内的物物种的分布密度，既单位面积内的物种数目；种数目；Z-为某个统计指数。为某个统计指数。S=CAZ种的丰富度面积公式中的公式中的Z对于不同区域是一个十分复杂的函数，对于不同区域是一个十分复杂的函数，通过大量的研究发现通过大量的研究发现Z值经验数据区间值经验数据区间0.050.37。19岛屿面积越大，在岛屿上生活的生物的种类越岛屿面积越大，在岛屿上生活的生物的种类越丰富丰富 Darlington:在西印度群岛中，两栖爬行动物物在西印度群岛中，两栖爬行动物物种数的分布与岛屿的面积相关。面积缩小种数的分布与岛屿的面积相关。面积缩小10倍，倍，岛屿上的物种数减少一半，反之亦然。岛屿上的物种数减少一半，反之亦然。（2）平衡理论）平衡理论MacArthur和和Wilson在研究岛屿物种数量和岛屿面积时在研究岛屿物种数量和岛屿面积时证明证明:岛屿上的物种数量是侵移定居和灭绝的岛屿上的物种数量是侵移定居和灭绝的动态平衡动态平衡。岛屿上物种数量平衡模型示意图岛屿上物种数量平衡模型示意图速速率率物种的数量物种的数量迁入率迁入率死亡率死亡率代表什么代表什么?？这里有这样一个问题：在迁入源（大陆）相同的情况下，这里有这样一个问题：在迁入源（大陆）相同的情况下，岛屿距迁入源远近是否对迁入率有影响岛屿距迁入源远近是否对迁入率有影响。（1）新物种迁入岛屿的速率随着岛屿（）新物种迁入岛屿的速率随着岛屿（Established）物种的数量的增加而可能性减少。物种的数量的增加而可能性减少。（2）灭绝的速率则随岛屿物种数量的增加而增加。）灭绝的速率则随岛屿物种数量的增加而增加。（3）S点的意义是迁入与灭绝处于平衡物种的数量。点的意义是迁入与灭绝处于平衡物种的数量。根据上图可以得出：根据上图可以得出：（3）岛屿物种数量与岛屿面积、大陆的距离的关系）岛屿物种数量与岛屿面积、大陆的距离的关系近陆近陆迁入率迁入率死亡率死亡率小岛小岛大岛大岛s1s2s3岛屿上的物种数量岛屿上的物种数量速速率率生物种数与岛屿距大陆或其他的生物源地的生物种数与岛屿距大陆或其他的生物源地的远近成负相关远近成负相关远陆远陆岛屿生物地理学理论岛屿生物物种的丰富度：岛屿生物物种的丰富度：与岛屿面积正相关（与岛屿面积正相关（ScAz）与大陆距离负相关（与大陆距离负相关（SbD-1）原因？原因？物种数量物种数量动态平衡动态平衡点取决于：点取决于：迁入速度迁入速度VS 灭绝速度灭绝速度岛屿生物地理学与自然保护区的建立岛屿生物地理学与自然保护区的建立1.自然保护区由于受到人类活动的影响已经自然保护区由于受到人类活动的影响已经或正在成为生境岛屿。或正在成为生境岛屿。2.自然保护区的物种数量和面积需依据岛屿自然保护区的物种数量和面积需依据岛屿理论。理论。应用岛屿生物地理学理论设计自然保护区应用岛屿生物地理学理论设计自然保护区Better designWorse designa.e.b.d.c.保护区之间的保护区之间的连接和廊道连接和廊道一个大的好还是几一个大的好还是几个小的好？个小的好？面积面积f.形状形状1.保护区地点的选择保护区地点的选择(1)具有物种丰富的地区具有物种丰富的地区(2)特有种、受威胁种和特有种、受威胁种和濒危物种所需要的特殊生濒危物种所需要的特殊生境境2.保护区的形状保护区的形状最佳形状是圆形，尽量避最佳形状是圆形，尽量避免狭长形应为边缘效应免狭长形应为边缘效应人为影响人为影响3.一个大的保护区好一个大的保护区好过多个小的保护区过多个小的保护区4.几个保护区最好有几个保护区最好有廊道连接廊道连接2.边缘效应边缘效应边缘效应边缘效应(edge effect)：指：指斑块斑块边缘边缘部分由于受部分由于受相邻斑块和周围环境的影响而表现出与相邻斑块和周围环境的影响而表现出与斑块中心斑块中心部分不同的生态学特征的现象。部分不同的生态学特征的现象。斑块周界部分斑块周界部分常常具有常常具有较高较高的物种丰富度和初的物种丰富度和初级生产力。级生产力。边缘的类型：边缘的类型：固有边缘（固有边缘（inherent edge）：）：环境资源上的差异造成的边缘。特点：过渡缓慢、连续性强、变化很小。举例：森林和沼泽之间的边缘诱导边缘（诱导边缘（induced edge）：）：天然或人为干扰造成的边缘。特点：过渡显著、存在时间短。举例：森林与火烧迹地之间的边缘。斑块边缘部分环境条件比较复杂，能为不同斑块边缘部分环境条件比较复杂，能为不同类型的植物定居，从而为更多的动物提供食类型的植物定居，从而为更多的动物提供食物、营巢和隐蔽条件。物、营巢和隐蔽条件。边缘效应与斑块的大小、形状、相邻斑块和边缘效应与斑块的大小、形状、相邻斑块和基底特征密切相关。基底特征密切相关。边缘效应的利用：边缘效应的利用：1.适当增加森林适当增加森林草原的交错带，草原的交错带，保护野生动物保护野生动物；2.利用水利用水陆交错带陆交错带发展各种水产品发展各种水产品的生产；的生产；3.利用城利用城乡交错带发展独特的乡交错带发展独特的城郊农业城郊农业。