13 第13章 景观生态学与生物多样性 [兼容模式].pdf

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1、第13章景观生态学与生物多样性保护第13章景观生态学与生物多样性保护13.1 生物多样性13.1 生物多样性生物多样性生物多样性是指生命有机体及其借以存在的生态复是指生命有机体及其借以存在的生态复合体的多样性和变异性。是所有生物种类、种内遗传变异和它们的生存环境的总称。合体的多样性和变异性。是所有生物种类、种内遗传变异和它们的生存环境的总称。13.1.1 生物多样性的概念13.1.1 生物多样性的概念生物多样性生物多样性物种多样性遗传多样性生态系统多样性物种多样性遗传多样性生态系统多样性物种的丰富程度(最直观、最基本)物种种内基因组成的多样性生物所生存的环境类型的多样性物种的丰富程度(最直观、

2、最基本)物种种内基因组成的多样性生物所生存的环境类型的多样性物种多样性有两方面的含义。物种多样性有两方面的含义。1.指一定区域内物种的总和。2.生态学方面的物种分布的均匀程度。1.指一定区域内物种的总和。2.生态学方面的物种分布的均匀程度。全球物种大约有13001400万种，但科学描述过的仅有约175万种。物种多样性特丰富的国家有巴西、哥伦比亚、厄瓜多尔、秘鲁、墨西哥、扎伊尔、马达加斯加、澳大利亚、全球物种大约有13001400万种，但科学描述过的仅有约175万种。物种多样性特丰富的国家有巴西、哥伦比亚、厄瓜多尔、秘鲁、墨西哥、扎伊尔、马达加斯加、澳大利亚、中国中国、印度、印度尼西亚、马来西亚

3、12个国家、印度、印度尼西亚、马来西亚12个国家。物种是构成生物群落进而组成生态系统的基本单元，任何物种都具有其独特的基因库和遗传组成，物种多样性已经包含了基因多样性。物种是构成生物群落进而组成生态系统的基本单元，任何物种都具有其独特的基因库和遗传组成，物种多样性已经包含了基因多样性。遗传多样性遗传多样性是生态系统多样性和物种多样性的是生态系统多样性和物种多样性的基础基础。换句话说，。换句话说，遗传多样性是生物多样性的内在形式。遗传多样性是生物多样性的内在形式。遗传多样性包含两层含义：遗传多样性包含两层含义：1.1.遗传多样性是指生物种内的遗传变异。遗传多样性是指生物种内的遗传变异。2.2.遗

4、传多样性的表现是多层次的。遗传多样性的表现是多层次的。表现在外部形态上，如豌豆的花色，果蝇的翅形；表现在外部形态上，如豌豆的花色，果蝇的翅形；表现在生理代谢上，如植物光合作用的强弱；表现在生理代谢上，如植物光合作用的强弱；也可表现在染色体、DNA分子等水平上。也可表现在染色体、DNA分子等水平上。生态系统多样性生态系统多样性是指生物圈内生境、生物群落等的多样化及其变化的多样性。是指生物圈内生境、生物群落等的多样化及其变化的多样性。基因多样性基因多样性和和物种多样性物种多样性是生物多样性研究的是生物多样性研究的基础基础，而，而生态系统多样性生态系统多样性则是生物多样性研究的则是生物多样性研究的重

5、点重点。生态系统多样性充分体现了生物多样性研究的最突出的特征，即高度的综合性。生态系统多样性充分体现了生物多样性研究的最突出的特征，即高度的综合性。13.1.2 生物多样性的价值13.1.2 生物多样性的价值利用价值利用价值指生物资源可供消费的作用，如作为食物、燃料、建材等。指其维持生物圈的功能主要指环境功效包含了丰富的信息，有科学研究的价值。指生物资源可供消费的作用，如作为食物、燃料、建材等。指其维持生物圈的功能主要指环境功效包含了丰富的信息，有科学研究的价值。近来兴起的生态旅游为全球带来120亿美元的产值。生物多样性的内在价值是无法进行客观估计的。近来兴起的生态旅游为全球带来120亿美元的

6、产值。生物多样性的内在价值是无法进行客观估计的。直接利用价值生态价值科学价值美学价值直接利用价值生态价值科学价值美学价值内在价值内在价值直接使用价值直接使用价值 食用价值：食用价值：许多野生生物营养丰富，味道鲜美，是上等食品。许多野生生物营养丰富，味道鲜美，是上等食品。药用价值：药用价值：许多野生生物能为人类提供重要的药材。许多野生生物能为人类提供重要的药材。工业原料：工业原料：食品、医药、化工及制造等许多工业都要以生物为原料。食品、医药、化工及制造等许多工业都要以生物为原料。allre natures维持生态系统中的元素循环维持生态系统中的元素循环生态价值生态价值科研价值：科研价值：仿生学、

7、动植物品种的改良都需要野生生物。仿生学、动植物品种的改良都需要野生生物。美学价值：美学价值：色彩纷呈的花木及神态各异的动物都能给人以美的享受。色彩纷呈的花木及神态各异的动物都能给人以美的享受。9.1.3 我国生物多样性概况9.1.3 我国生物多样性概况第一、我国幅员辽阔，地大物博，有极其丰富的物种。第一、我国幅员辽阔，地大物博，有极其丰富的物种。（一）我国生物多样性的特点（一）我国生物多样性的特点1.1.动物物种数比较动物物种数比较（鸟类种数最多的国家之一）（鸟类种数最多的国家之一）2.2.裸子植物种数世界首位裸子植物种数世界首位3.3.苔藓、蕨类和种子植物（30000种，居世界第三）苔藓、蕨

8、类和种子植物（30000种，居世界第三）中国和世界动物物种数比较中国和世界动物物种数比较类别名称中国种数世界种数百分比(%)类别名称中国种数世界种数百分比(%)脊椎动物亚门6,347 45,417 13.97鱼类3,862 22,037 17.53两栖类284 4,010 7.08爬行类376 6,300 5.97鸟类1,244 8,730 14.25哺乳类581 4,340 13.39脊椎动物亚门6,347 45,417 13.97鱼类3,862 22,037 17.53两栖类284 4,010 7.08爬行类376 6,300 5.97鸟类1,244 8,730 14.25哺乳类581 4

9、,340 13.39第二、特有的和古老的物种多第二、特有的和古老的物种多（如大熊猫、银杉、扬子鳄等）（如大熊猫、银杉、扬子鳄等）类别 中国已知种数特有物种数 百分数（）类别 中国已知种数特有物种数 百分数（）哺乳纲581 110 18.93鸟纲1,244 98 7.88鱼纲3,862 404 10.46总计6,347 612 10.5（数据来自国家环境保护总局）哺乳纲581 110 18.93鸟纲1,244 98 7.88鱼纲3,862 404 10.46总计6,347 612 10.5（数据来自国家环境保护总局）第三 经济物种丰富第三 经济物种丰富作为四大文明古国，我国的农业开发史非常悠久，

10、栽培植物和家养动物居世界前列。作为四大文明古国，我国的农业开发史非常悠久，栽培植物和家养动物居世界前列。第四 生态系统多样第四 生态系统多样中国具有地球陆生生态系统，如森林、灌丛、草原和稀树草原、草甸、荒漠、高山冻原等各种类型，由于不同的气候和土壤条件，又分各种亚类型599种。海洋和淡水生态系统类型也很齐全。中国具有地球陆生生态系统，如森林、灌丛、草原和稀树草原、草甸、荒漠、高山冻原等各种类型，由于不同的气候和土壤条件，又分各种亚类型599种。海洋和淡水生态系统类型也很齐全。生物多样性面临威胁的原因生物多样性面临威胁的原因1、生存环境的改变和破坏(主要原因)1、生存环境的改变和破坏(主要原因)

11、如：森林的超量砍伐、开垦草原、草原的过度放牧以及围湖造田等。如：森林的超量砍伐、开垦草原、草原的过度放牧以及围湖造田等。生物多样性面临威胁的原因生物多样性面临威胁的原因2、掠夺式的开发利用2、掠夺式的开发利用如：滥捕乱猎和 滥采乱伐如：滥捕乱猎和 滥采乱伐生物多样性面临威胁的原因生物多样性面临威胁的原因3、环境污染(包括大气、水、废弃物等的污染)4、外来物种入侵或引种到缺少天敌的地区3、环境污染(包括大气、水、废弃物等的污染)4、外来物种入侵或引种到缺少天敌的地区我国生物多样性面临的现状我国生物多样性面临的现状物种灭绝加速物种灭绝加速：目前鸟类每三年有两种灭绝，其它物种更难统计。而且有加速趋势

12、。：目前鸟类每三年有两种灭绝，其它物种更难统计。而且有加速趋势。我国生物多样性现状我国生物多样性现状基因多样性减少基因多样性减少：许多物种野生类型数量严重减少，濒临灭绝。有些只剩圈养或种植类型，近亲繁殖严重。：许多物种野生类型数量严重减少，濒临灭绝。有些只剩圈养或种植类型，近亲繁殖严重。斑羚我国生物多样性现状我国生物多样性现状生态系统多样性破坏生态系统多样性破坏：许多河湾、湖泊、湿地改造成农田。森林贮量骤减、草原退化、沙漠化严重：许多河湾、湖泊、湿地改造成农田。森林贮量骤减、草原退化、沙漠化严重9.2 景观多样性9.2 景观多样性景观多样性景观多样性是指由不同类型的景观要素或生态系统构成的景观

13、在空间结构、功能机制和时间动态方面的多样性或变异性，反映了景观复杂程度。是指由不同类型的景观要素或生态系统构成的景观在空间结构、功能机制和时间动态方面的多样性或变异性，反映了景观复杂程度。景观多样性包括三个方面：景观多样性包括三个方面：斑块多样性斑块多样性 类型多样性类型多样性 格局多样性格局多样性（1）斑块多样性（1）斑块多样性斑块多样性是指景观中斑块多样性是指景观中斑块的数量斑块的数量、大小大小和和斑块形状斑块形状的多样性和复杂性。的多样性和复杂性。斑块多样性的三个方面斑块多样性的三个方面景观中斑块的总数景观中斑块的总数 单位面积上斑块的数目，即景观的完整性和破碎化。单位面积上斑块的数目，

14、即景观的完整性和破碎化。景观破碎化是指一个大面积连续的生境在干扰下被分割成很多面积较小的斑块，斑块之间被与过去性质不同的斑块所隔离。景观破碎化是指一个大面积连续的生境在干扰下被分割成很多面积较小的斑块，斑块之间被与过去性质不同的斑块所隔离。景观破碎化：一是缩小了某一类型生境的总面积和每一斑块的面积，会影响到种群的大小和灭绝的速率；二是在不连续的片断中，残留面积的分布影响物种散布和迁移的速率。对于自然保护工作来说，面对连续的生境被破坏，应尽可能保护这些破碎化生境中生存的物种库。景观破碎化：一是缩小了某一类型生境的总面积和每一斑块的面积，会影响到种群的大小和灭绝的速率；二是在不连续的片断中，残留面

15、积的分布影响物种散布和迁移的速率。对于自然保护工作来说，面对连续的生境被破坏，应尽可能保护这些破碎化生境中生存的物种库。景观中斑块面积的大小景观中斑块面积的大小一般来讲，斑块中能量和矿质养分的总量与其面积成正比。物种的多样性和生产力水平也随面积的增加而增加；一般来讲，斑块中能量和矿质养分的总量与其面积成正比。物种的多样性和生产力水平也随面积的增加而增加；大致的规律是面积增加10倍，物种增加2倍。大致的规律是面积增加10倍，物种增加2倍。在自然保护区设计时，对保护稀有种和濒危种以及维持稳定的生态系统，在自然保护区设计时，对保护稀有种和濒危种以及维持稳定的生态系统，自然保护区面积是主要因素自然保护

16、区面积是主要因素，而斑块的隔离程度、年龄和形状等其他因素则是次要因素。，而斑块的隔离程度、年龄和形状等其他因素则是次要因素。景观中斑块的形状景观中斑块的形状斑块的形状对生物的扩散和动物的觅食以及物质和能量的迁移具有重要的影响。斑块的形状对生物的扩散和动物的觅食以及物质和能量的迁移具有重要的影响。斑块形状的最重要的生态学特征是斑块形状的最重要的生态学特征是边缘效应边缘效应。因此，调查斑块的内部面积与边缘面积的比率对了解物种多样性有重要意义。因此，调查斑块的内部面积与边缘面积的比率对了解物种多样性有重要意义。类型多样性是指景观中类型的丰富度和复杂度。类型多样性是指景观中类型的丰富度和复杂度。类型多

17、样性多考虑景观中不同的景观类型(如农田、森林、草地等)的类型多样性多考虑景观中不同的景观类型(如农田、森林、草地等)的数目多少数目多少以及它们所占以及它们所占面积的比例面积的比例。景观类型多样性的生态意义主要表现为对物种多样性的影响，类型多样性和物种多样性的关系不是简单的正比关系。景观类型多样性的生态意义主要表现为对物种多样性的影响，类型多样性和物种多样性的关系不是简单的正比关系。（2）类型多样性）类型多样性格局多样性是指景观类型空间分布的多样性及各类型之间以及斑块之间的空间关系和功能联系。格局多样性是指景观类型空间分布的多样性及各类型之间以及斑块之间的空间关系和功能联系。格局多样性考虑不同类

18、型的空间分布，同一类型间的连接度和连通性、相邻斑块间的聚集与分散程度。格局多样性考虑不同类型的空间分布，同一类型间的连接度和连通性、相邻斑块间的聚集与分散程度。（3）格局多样性（3）格局多样性9.3 景观结构与生物多样性保护9.3 景观结构与生物多样性保护生物多样性保护可分为两种途径：生物多样性保护可分为两种途径：以物种为中心的传统保护途径以物种为中心的传统保护途径强调对濒危物种本身的保护。强调对濒危物种本身的保护。以生态系统为中心的景观保护途径以生态系统为中心的景观保护途径强调对景观系统和自然栖息地的整体保护，力图通过保护景观多样性来实现物种多样性的保护。强调对景观系统和自然栖息地的整体保护

19、，力图通过保护景观多样性来实现物种多样性的保护。1992年6月，在巴西里约热内卢通过生物多样性公约之后，生物多样件保护的策略也发生了重大变化。1992年6月，在巴西里约热内卢通过生物多样性公约之后，生物多样件保护的策略也发生了重大变化。从以前重点保护单一的濒危物种转变到保护物种所生存的生态系统和景观；在保护生物多样性的时候，重点强调了生物多样性的功能意义。从以前重点保护单一的濒危物种转变到保护物种所生存的生态系统和景观；在保护生物多样性的时候，重点强调了生物多样性的功能意义。这种转变把对生态系统和景观的保护提高到生物多样性保护的最重要地位。这种转变把对生态系统和景观的保护提高到生物多样性保护的

20、最重要地位。景观生态学的角度进行物种保护景观生态学的角度进行物种保护是当今生物多样性保护的一个突破，也是景观生态学的主要研究方向，是生物多样性保护是当今生物多样性保护的一个突破，也是景观生态学的主要研究方向，是生物多样性保护最为有效最为有效的途径。的途径。单纯在单纯在物种层次物种层次进行生物多样性的进行生物多样性的保护方法保护方法从根本上说是一种从根本上说是一种亡羊补牢亡羊补牢的方法，这种作法虽然能暂时减缓濒危物种的灭绝速率，但不能从根本上解决问题，往往是大量的资金投入换来的是甚微的效果。的方法，这种作法虽然能暂时减缓濒危物种的灭绝速率，但不能从根本上解决问题，往往是大量的资金投入换来的是甚微

21、的效果。9.4 景观生态学与自然保护区设计9.4 景观生态学与自然保护区设计1.自然保护区先址原则1.自然保护区先址原则 典型性或代表性典型性或代表性 稀有性稀有性 脆弱性脆弱性 多样性多样性 面积因素面积因素 天然性天然性 感染力感染力 潜在的保护价值潜在的保护价值 科研潜力科研潜力2.岛屿生物地理学与自然保护区设计2.岛屿生物地理学与自然保护区设计自然保护区的设计应遵循下列原则：自然保护区的设计应遵循下列原则：保护区面积越大越好；一个大保护区比具有相同总面积的几个小保护区好；对某些特殊生境和生物类群，最好设计几个保护区，且相互间距离愈近愈好；自然保护区间最好用廊道相连，以增加种的迁入率；保

22、护区面积越大越好；一个大保护区比具有相同总面积的几个小保护区好；对某些特殊生境和生物类群，最好设计几个保护区，且相互间距离愈近愈好；自然保护区间最好用廊道相连，以增加种的迁入率；为了避免为了避免“半岛效应半岛效应”保护区以圆形为佳保护区以圆形为佳绝对保护核心区绝对保护核心区基本思想是将保护对象尽量完整地保护起来，并将人类活动排斥在核心区周围的缓冲区以外。基本思想是将保护对象尽量完整地保护起来，并将人类活动排斥在核心区周围的缓冲区以外。在此区生物群落和生态系统受到绝对的保护，禁止一切人类的干扰活动或有限度地进行以保护核心区质量为目的，或无替代场所的科研活动。在此区生物群落和生态系统受到绝对的保护

23、，禁止一切人类的干扰活动或有限度地进行以保护核心区质量为目的，或无替代场所的科研活动。3.保护区的功能分区3.保护区的功能分区 缓冲区缓冲区缓冲区的功能是保护核心区的生态过程和自然演替，减少外界景观人为干扰带来的冲击，为绝对保护物种提供后备性、补充性或替代性的栖居地。缓冲区的功能是保护核心区的生态过程和自然演替，减少外界景观人为干扰带来的冲击，为绝对保护物种提供后备性、补充性或替代性的栖居地。通常的方法是在保护核心区周围划一辅助性的保护和管理范围。通常的方法是在保护核心区周围划一辅助性的保护和管理范围。可进行以资源保护为目的的科学活动，以恢复原始景观为目的的生态工程，可以有限度地进行观赏型旅游

24、和资源采集活动；可进行以资源保护为目的的科学活动，以恢复原始景观为目的的生态工程，可以有限度地进行观赏型旅游和资源采集活动；过渡区过渡区保存与核心 区和缓冲区的一致性，在此区允许进行一些科研和人类经济活动以协调当地居民、保护区及研究人员的关系。保存与核心 区和缓冲区的一致性，在此区允许进行一些科研和人类经济活动以协调当地居民、保护区及研究人员的关系。建立廊道建立廊道相似的栖息地斑块之间通过廊道可以增加基因的交换和物种流动，给缺乏空间扩散能力的物种提供一个连续的栖息地网络，增加物种重新迁入的机会和提供乡土物种生存的机会。相似的栖息地斑块之间通过廊道可以增加基因的交换和物种流动，给缺乏空间扩散能力的物种提供一个连续的栖息地网络，增加物种重新迁入的机会和提供乡土物种生存的机会。