景观生态学理论与人类对生态系统的利用环境生态学盛连喜.pptx
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1、目 录第一节第一节 景观生态学中的基本概念景观生态学中的基本概念 一、一、景观及景观生态学景观及景观生态学二、二、景观生态学研究的对象和内容景观生态学研究的对象和内容 三、三、景观生态学中常用基本术语及定义景观生态学中常用基本术语及定义 四、四、斑块斑块 五、廊道五、廊道 六、基质六、基质第二节第二节 景观生态学中的几个重要理论景观生态学中的几个重要理论 一、一、岛屿生物地理学理论岛屿生物地理学理论二、二、复合种群理论复合种群理论 三、渗透理论三、渗透理论四、四、等级理论等级理论第三节第三节 自然景观变化特征与人类对生态系统的利用自然景观变化特征与人类对生态系统的利用 一、一、景观异质性与稳定
2、性景观异质性与稳定性二、人类对生态系统的利用及影响二、人类对生态系统的利用及影响 三三、景观变化的驱动因子景观变化的驱动因子第四节第四节 干扰与干扰生态学干扰与干扰生态学 一、一、干扰及其特征干扰及其特征二、人为干扰的主要形式二、人为干扰的主要形式 三三、干扰的生态学意义干扰的生态学意义第1页/共47页第一节 景观生态学中的基本概念第一节第一节 景观生态学中的基本概念景观生态学中的基本概念 一、一、景观及景观生态学景观及景观生态学 二、二、景观生态学研究的对象和内容景观生态学研究的对象和内容 三、景观生态学中常用基本术语及定义三、景观生态学中常用基本术语及定义 四、斑块四、斑块 五、廊道五、廊
3、道 六、基质六、基质第2页/共47页一、一、景观及景观生态学美国著名景观生态学家美国著名景观生态学家FormanForman和和Godron(1986)Godron(1986)将景观定将景观定义为:由相互作用的生态系统镶嵌构成,并以类似形式义为: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。重复出现,具有高度空间异质性的区域。肖笃宁(肖笃宁(19971997)将景观概念表述为:景观是一个由不同)将景观概念表述为:景观是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
4、度;兼具处于生态系统之上,大地理区域之下的中间尺度;兼具经济、生态和美学价值。经济、生态和美学价值。景观景观第3页/共47页傅伯杰等(傅伯杰等(20012001)在综合国内外有关景观的概念的基础上,)在综合国内外有关景观的概念的基础上,总结了对景观的五个方面的理解:总结了对景观的五个方面的理解:景观由不同空间单元镶嵌组成,具有异质性。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。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。景观既是生物的栖息地,更是人类
5、的生存环境。景观是处于生态系统之上,区域之下的中间尺度,具有景观是处于生态系统之上,区域之下的中间尺度,具有尺度性。尺度性。景观具有经济、生态和文化的多重价值,表现为综合性景观具有经济、生态和文化的多重价值,表现为综合性.一、一、景观及景观生态学第4页/共47页一、一、景观及景观生态学景观生态学景观生态学景观生态学”(Landscape Ecology)一词由德国区域地理学家Troll于1939年首次提出,他将景观生态学定义为:研究某一景观中生物群落之间错综复杂的因果反馈关系的科学。Forman(1983)指出,景观生态学集中于以下三方面的研究:景观单元或生态系统间空间关系的研究。景观单元间的
6、能量流、物质流和物种流。景观镶嵌体随时间而变化的生态动态(Turner,et al 2001)。景观生态学是研究景观单元的类型组成、空间配置及其与景观生态学是研究景观单元的类型组成、空间配置及其与生态学过程相互作用的综合性学科(生态学过程相互作用的综合性学科(邬建国,邬建国,20002000)第5页/共47页二、景观生态学研究的对象和内容景观生态学主要是研究景观的结构、功能和动态变化以及景观的规划与管理.景观生态学研究的主要对象、内容及一些基本概念和理论(邬建国,景观生态学研究的主要对象、内容及一些基本概念和理论(邬建国,20002000)第6页/共47页三、景观生态学中常用基本术语及定义结构
7、(configuration):即指空间单元的特殊配置,通常与空间结构或斑块结构同义。连接度(connectivity):一个景观内一种生境或覆盖类型的空间连续性。该术语强调景观中各要素在功能上和生态过程上的联系(傅伯杰,等,2001)。廊道(corridor):指与其两侧相邻区域有差异的相对呈狭长形的一种特殊景观类型。覆盖类型(cover type):在一个景观中,根据不同的分类标准划分出的某些生境、生态系统或植被类型中的一类。边缘(edge):一般指一个生态系统或覆盖类型的周边部分,其内部的环境条件可能与该生态系统的内部区域有一定差异;有时也用于表示在一个景观中不同覆盖类型间邻接宽度的计量
8、。第7页/共47页破碎化(fragmentation):一个生境或覆盖类型破碎为更小的,不相连的小块。异质性(heterogeneity):包含不同景观要素的性质或状态,如一个景观中包含的各种生境类型或覆盖类型,与同质性相对,同质性是指一个景观内的要素是相同的。基质(matrix):在景观中的本底覆盖类型,通常具有高覆盖率和高连接度;并不是所有的景观中都可以划分出确定的基质。斑块(patch):在性质或外貌上不同于周围单元的块状区域。尺度(scale):对象或过程的时空维度,具有粒度(分辨率)和幅度(范围)的特征。三、景观生态学中常用基本术语及定义第8页/共47页四、斑块(一)(一)斑块的起源
9、斑块的起源 按照起源,可将斑块分为四类:环境资源斑块、干扰斑块、残余斑块和引入斑块。按照起源,可将斑块分为四类:环境资源斑块、干扰斑块、残余斑块和引入斑块。环境资源斑块环境资源斑块 环境异质性导致环境资源斑块产生。环境异质性导致环境资源斑块产生。干扰斑块干扰斑块 基质内的各种局部干扰都可形成干扰斑块。基质内的各种局部干扰都可形成干扰斑块。残余斑块残余斑块 残余斑块的成因与干扰斑块刚好相反,它是动物群落在受干扰基质内的残留部分。残余斑块的成因与干扰斑块刚好相反,它是动物群落在受干扰基质内的残留部分。引进斑块引进斑块 当人们把生物引进某一地区时,就随之产生了引进斑块。当人们把生物引进某一地区时,就
10、随之产生了引进斑块。第9页/共47页(二)(二)斑块大小和形状的生态学意义斑块大小和形状的生态学意义 斑块大小的生态学意义斑块大小的生态学意义 物种丰富度(或种数)物种丰富度(或种数)f f(生境多样性,干扰,斑块面积,演替阶段,基质特征,斑块隔离程度)(生境多样性,干扰,斑块面积,演替阶段,基质特征,斑块隔离程度)物种多样性与景观斑块的大小密切相关。物种多样性与景观斑块的大小密切相关。在进行自然保护区设计时应考虑如何保持:在进行自然保护区设计时应考虑如何保持:较高的当地物种多样性。较高的当地物种多样性。稀有种和濒危种。稀有种和濒危种。稳定的生态稳定的生态系统。系统。第10页/共47页 斑块形
11、状的生态学意义斑块形状的生态学意义 一般来讲,自然过程造成的斑块(如自然生态系统)常表现出不规则的复杂形状,而人为斑块(如农田、一般来讲,自然过程造成的斑块(如自然生态系统)常表现出不规则的复杂形状,而人为斑块(如农田、居民区、城市等)往往表现出较规则的几何形状。居民区、城市等)往往表现出较规则的几何形状。斑块的形状对于生物的散布和觅食具有重要作用。斑块的形状对于生物的散布和觅食具有重要作用。(二)(二)斑块大小和形状的生态学意义斑块大小和形状的生态学意义第11页/共47页 斑块的边缘效应斑块的边缘效应 边缘效应是指斑块边缘部分由于受外围影响而表现出与斑块中心部分不同的生态学特征的现象。斑块中
12、心边缘效应是指斑块边缘部分由于受外围影响而表现出与斑块中心部分不同的生态学特征的现象。斑块中心部分在气象条件(如光、温度、湿度、风速),物种组成以及生物地球化学循环方面,都可能与其边缘部部分在气象条件(如光、温度、湿度、风速),物种组成以及生物地球化学循环方面,都可能与其边缘部分不同。分不同。(二)斑块大小和形状的生态学意义第12页/共47页五、廊道(一)(一)廊道结构特征廊道结构特征 廊道最重要的特征之一是它的廊道最重要的特征之一是它的弯曲度或通直度弯曲度或通直度,其生态意义与生物沿廊道的移动,其生态意义与生物沿廊道的移动有关。一般说来,廊道愈直,距离愈短,生物在景观中两点间的移动速度就越快
13、,有关。一般说来,廊道愈直,距离愈短,生物在景观中两点间的移动速度就越快,反之,则需要较长时间。反之,则需要较长时间。廊道的另一个重要特征是其廊道的另一个重要特征是其连通性连通性。景观中的廊道是指与其两侧相邻区域有差异的相对呈狭长景观中的廊道是指与其两侧相邻区域有差异的相对呈狭长形的一种特殊景观类型。形的一种特殊景观类型。第13页/共47页(二)(二)廊道的功能廊道的功能廊道的主要功能,可以归纳为下列四类:生境(如河边生态系统、植被条带)。传输通道(如植物传播体、动物以及其他物质随植被或河流廊道在景观中运动)。过滤和阻抑作用(如道路、防风林道及其他植物廊道对能量、物质和生物(个体)流在穿越时的
14、阻截作用)。作为能量、物质和生物的源或汇(如农田中的森林廊道,一方面具有较高的生物量和若干野生动植物种群,为景观中其他组分起到源的作用,而另一方面也可阻截和吸收来自周围农田水土流失的养分与其他物质,从而起到汇的作用)。第14页/共47页(三)(三)廊道的分类廊道的分类廊道有三种基本类型:线状廊道、带状(窄带)廊道和河流(宽带)廊道。线状廊道 带状廊道 河流廊道第15页/共47页六、基质(一)基质的判定相对面积连通性控制程度 相对面积的大小、连通性和对景观动态的控制作用是判定基质的三个基本标准。基质是面积最大、连通性最好的景观要素类型基质是面积最大、连通性最好的景观要素类型第16页/共47页(二
15、)(二)基质的孔隙度基质的孔隙度孔隙度这个指标的生态意义在于:它在一定程度上表明本底中不同斑块的隔离程度,而隔离程度影响动物、植物种的基因交换,并进一步影响它们的遗传分化。它还可说明边缘效应,而边缘多少与动物、植物的分布和生存有一定关系。第17页/共47页第二节第二节 第二节第二节 景观生态学中的几个重要理论景观生态学中的几个重要理论 一、岛屿生物地理学理论一、岛屿生物地理学理论 二、复合种群理论二、复合种群理论 三、渗透理论三、渗透理论 四、等级理论四、等级理论第18页/共47页一、岛屿生物地理学理论一、岛屿生物地理学理论岛屿生物地理学理论主要阐述岛屿的面积与物种丰富度的关系,并从物种的迁入
16、和灭绝两个方面来解释其机制。岛屿生物地理学理论的正确性,要遵从以下条件:在一个物种集合中,凡“相对丰度”呈对数正态分布时,即“分布相符参数(物种分布函数与对数正态分布函数一致)”时,物种数目n 与个体总数N呈规律关系,这对于岛屿生物地理规律的表达有利。物种个体总数N 与“隔离区”(岛屿区)的面积A,有一个相对近似的线性关系。符合此条件时,对岛屿生物地理学理论表达有利。物种的动态迁移方式,在自然界是很不相同的。当迁移方式与传布距离同“岛屿”空间分布格局具有某种可比关系时,对岛屿生物地理学理论表达有利。在目标区“汇区”的物种动态演化,是该物种“迁入保持迁出(或消失)”关系的平衡结果。第19页/共4
17、7页二、复合种群理论二、复合种群理论复合种群可分为经典型、大陆岛屿型、斑块型、非平衡态型与混合型五类。岛屿生物地理学理论和复合种群理论既有联系又有区别。其共同的基本过程是生物个体迁入并建立新的局部种群,以及局部种群的灭绝过程,但岛屿生物地理学更注重格局研究,它是从群落水平上研究物种的变化规律,对物种多样性的保护更有意义。而复合种群理论强调过程研究,是从种群水平上研究物种的消亡规律,侧重遗传多样性,因而对濒危物种的保护更有意义。第20页/共47页三、渗透理论三、渗透理论渗透理论在景观生态学中主要被用以研究景观格局对景观过程影响的临界阈值问题。渗透理论的基本概念(Green,1994)表示一个10
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