景观生态学的基本理论教案.pptx

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1、会计学1景观生态学的基本理论景观生态学的基本理论基本理论基本理论n n（一）系统论与景观生态学（一）系统论与景观生态学n n（二）时空尺度理论（二）时空尺度理论n n（三）岛屿生物地理学理论（三）岛屿生物地理学理论n n（四）异质种群（复合种群）（四）异质种群（复合种群）n n（五）景观连接度和渗透理论（五）景观连接度和渗透理论n n（六）等级理论和景观复杂性（六）等级理论和景观复杂性n n（七）等级斑块动态范式（七）等级斑块动态范式第1页/共137页景观生态学中的一些基本理论景观生态学中的一些基本理论景观生态学中的一些基本理论景观生态学中的一些基本理论系统论系统论系统论系统论n n1 1、系

2、统论：、系统论：、系统论：、系统论：是一门运用逻辑学和数学方法研究一般系是一门运用逻辑学和数学方法研究一般系是一门运用逻辑学和数学方法研究一般系是一门运用逻辑学和数学方法研究一般系统运动规律的理论，从系统的角度揭示了客观事物和现统运动规律的理论，从系统的角度揭示了客观事物和现统运动规律的理论，从系统的角度揭示了客观事物和现统运动规律的理论，从系统的角度揭示了客观事物和现象之间象之间象之间象之间相互联系、相互作用相互联系、相互作用相互联系、相互作用相互联系、相互作用的共同本质和内在规律性。的共同本质和内在规律性。的共同本质和内在规律性。的共同本质和内在规律性。n n2 2、系统的主题：、系统的主

3、题：、系统的主题：、系统的主题：阐述对于一切系统普遍有效的原理，阐述对于一切系统普遍有效的原理，阐述对于一切系统普遍有效的原理，阐述对于一切系统普遍有效的原理，不管系统不管系统不管系统不管系统组成元素组成元素组成元素组成元素的性质和关系如何，任何学科的研究的性质和关系如何，任何学科的研究的性质和关系如何，任何学科的研究的性质和关系如何，任何学科的研究对象都可看作一个系统。对象都可看作一个系统。对象都可看作一个系统。对象都可看作一个系统。第2页/共137页n n3 3、系统论的基本概念：、系统论的基本概念：、系统论的基本概念：、系统论的基本概念：系统、层次、结构、功能、反馈、系统、层次、结构、功

4、能、反馈、系统、层次、结构、功能、反馈、系统、层次、结构、功能、反馈、信息、平衡、涨落、突变和自组织等。信息、平衡、涨落、突变和自组织等。信息、平衡、涨落、突变和自组织等。信息、平衡、涨落、突变和自组织等。n n4 4、系统论的原则：、系统论的原则：、系统论的原则：、系统论的原则：整体性、关联性、结构性、开放性、整体性、关联性、结构性、开放性、整体性、关联性、结构性、开放性、整体性、关联性、结构性、开放性、动态性动态性动态性动态性n n5 5、景观生态学与系统论的关系、景观生态学与系统论的关系、景观生态学与系统论的关系、景观生态学与系统论的关系A A、综合整体性思想、综合整体性思想、综合整体性

5、思想、综合整体性思想 B B、有机关联性思想、有机关联性思想、有机关联性思想、有机关联性思想C C、动态性思想、动态性思想、动态性思想、动态性思想 D D、有序性思想、有序性思想、有序性思想、有序性思想 E E、目的性思想、目的性思想、目的性思想、目的性思想 综合整体性、有机关联性、动态性、综合整体性、有机关联性、动态性、有序性和目的性是一般系统论最基本的有序性和目的性是一般系统论最基本的出发点，同时也是景观生态系统最重要出发点，同时也是景观生态系统最重要的的5个基本特征，从而使系统论成为研个基本特征，从而使系统论成为研究景观生态系统的强有力工具。究景观生态系统的强有力工具。第3页/共137页

6、第4页/共137页第5页/共137页第6页/共137页第7页/共137页第8页/共137页第9页/共137页第10页/共137页第11页/共137页第12页/共137页第13页/共137页第14页/共137页第15页/共137页第16页/共137页第17页/共137页第18页/共137页第19页/共137页第20页/共137页第21页/共137页第22页/共137页第23页/共137页第24页/共137页第25页/共137页第26页/共137页第27页/共137页第28页/共137页第29页/共137页第30页/共137页第31页/共137页第32页/共137页第33页/共137页第34页/共

7、137页第35页/共137页第36页/共137页第37页/共137页第38页/共137页第39页/共137页第40页/共137页第41页/共137页第42页/共137页第43页/共137页第44页/共137页第45页/共137页第46页/共137页第47页/共137页第48页/共137页第49页/共137页第50页/共137页第51页/共137页第52页/共137页第53页/共137页第54页/共137页第55页/共137页第56页/共137页第57页/共137页第58页/共137页第59页/共137页第60页/共137页第61页/共137页第62页/共137页第63页/共137页第64页/共

8、137页第65页/共137页第66页/共137页第67页/共137页第68页/共137页第69页/共137页第70页/共137页第71页/共137页第72页/共137页第73页/共137页第74页/共137页第75页/共137页第76页/共137页第77页/共137页第78页/共137页第79页/共137页第80页/共137页第81页/共137页第82页/共137页第83页/共137页第84页/共137页第85页/共137页第86页/共137页第87页/共137页第88页/共137页第89页/共137页第90页/共137页第91页/共137页第92页/共137页第93页/共137页第94页/共

9、137页第95页/共137页二、尺度性原理二、尺度性原理二、尺度性原理二、尺度性原理n n景观学中的尺度景观学中的尺度景观学中的尺度景观学中的尺度常指研究对象时间和空间的细化水平。常指研究对象时间和空间的细化水平。常指研究对象时间和空间的细化水平。常指研究对象时间和空间的细化水平。n n（一）尺度的概念：（一）尺度的概念：（一）尺度的概念：（一）尺度的概念：尺度尺度尺度尺度(scale)(scale)(scale)(scale)：通常指在研究某一物体或现象时所采用的通常指在研究某一物体或现象时所采用的通常指在研究某一物体或现象时所采用的通常指在研究某一物体或现象时所采用的空间空间空间空间或或或

10、或时间单位时间单位时间单位时间单位，同时，同时，同时，同时又可指某一现象或过程在空间和时间上所涉及到的又可指某一现象或过程在空间和时间上所涉及到的又可指某一现象或过程在空间和时间上所涉及到的又可指某一现象或过程在空间和时间上所涉及到的范围范围。n n尺度可分为尺度可分为尺度可分为尺度可分为空间尺度空间尺度空间尺度空间尺度和和和和时间尺度。时间尺度。时间尺度。时间尺度。第96页/共137页n（二）尺度的表达（二）尺度的表达尺度往往以尺度往往以粒度粒度(grain)(grain)和和幅度幅度(extent)(extent)来表达。来表达。空间粒度：空间粒度：指景观中最小可辩识单元所代表的特征长度、

11、指景观中最小可辩识单元所代表的特征长度、面积或体积。面积或体积。时间粒度：时间粒度：指某一现象或某一干扰事件发生的频率或时指某一现象或某一干扰事件发生的频率或时间间隔间间隔。幅度：幅度：指研究对象在空间或时间上的指研究对象在空间或时间上的持续范围持续范围或或长度长度。空间幅度：空间幅度：所研究区域的总面积。所研究区域的总面积。时间幅度：时间幅度：研究项目持续的时间。研究项目持续的时间。第97页/共137页空间粒度和空间幅度空间粒度和空间幅度A A、C C、D D、E E具有同样的具有同样的空间粒度。空间粒度。A A、B B、E E具具有同样的空有同样的空间幅度。间幅度。第98页/共137页一般

12、而言，从个体、种群、群落、生态系统、景观到全球一般而言，从个体、种群、群落、生态系统、景观到全球生态学，生态学，粒度和幅度呈逐渐增加趋势粒度和幅度呈逐渐增加趋势。u大尺度（或粗尺度，大尺度（或粗尺度，coarse scalecoarse scale）:是指大空间范围或是指大空间范围或时间幅度，往往对应小比例尺、低分辨率（因局部信息被忽时间幅度，往往对应小比例尺、低分辨率（因局部信息被忽略）略）地理学或地图学中的地理学或地图学中的比例尺比例尺（ScaleScale）不同于）不同于景观景观生态学中生态学中的尺度的用法，并且表现为相反的含义。的尺度的用法，并且表现为相反的含义。u大比例尺大比例尺-分

13、辨率高，如分辨率高，如1 1：1010万（大比例尺）分辨率高；万（大比例尺）分辨率高；1 1：100100万分辨率低万分辨率低第99页/共137页 景景观观生生态态学学的的研研究究基基本本对对应应着着中中尺尺度度范范围围，即即从从几几十十公公里里到到几几百百公公里里，从从几几年到几百年年到几百年。（三）、景观生态学的尺度研究（三）、景观生态学的尺度研究第100页/共137页 尺度转换的重要性尺度转换的重要性 （四）尺度转换（四）尺度转换(尺度推绎尺度推绎ScalingScaling）生态学中大多数研究是在小范围和短时间生态学中大多数研究是在小范围和短时间内完成的，而且缺乏重复性内完成的，而且缺

14、乏重复性。然而，大尺度上的现象往往是很然而，大尺度上的现象往往是很重要的。重要的。因此，尺度转换在研究景观的格因此，尺度转换在研究景观的格局和过程时非常重要。局和过程时非常重要。第101页/共137页 尺度推绎尺度推绎 尺度推绎（尺度推绎（scalingscaling）：利用某一尺度上所获得的信息和：利用某一尺度上所获得的信息和知识来推测其它尺度上的特征，或者通过在多尺度上的研究探知识来推测其它尺度上的特征，或者通过在多尺度上的研究探讨生态学结构和功能跨尺度特征的过程讨生态学结构和功能跨尺度特征的过程。尺度上推（尺度上推（scaling upscaling up）和尺度下推（）和尺度下推（sc

15、aling downscaling down）将小尺度上的信息转换到将小尺度上的信息转换到大尺度上的过程。大尺度上的过程。将大尺度上的信息转换到将大尺度上的信息转换到小尺度上的过程。小尺度上的过程。第102页/共137页尺度推绎的相关术语尺度推绎的相关术语n n粗粒化（粗粒化（粗粒化（粗粒化（coarse-grainingcoarse-graining）：）：）：）：指当粒度增加时的信息转化指当粒度增加时的信息转化指当粒度增加时的信息转化指当粒度增加时的信息转化过程，属于尺度上推的一种。过程，属于尺度上推的一种。过程，属于尺度上推的一种。过程，属于尺度上推的一种。n n细粒化（细粒化（细粒化（

16、细粒化（fine-grainingfine-graining）：）：）：）：指当粒度减小时的信息转化过程，指当粒度减小时的信息转化过程，指当粒度减小时的信息转化过程，指当粒度减小时的信息转化过程，属于尺度下推的一种。属于尺度下推的一种。属于尺度下推的一种。属于尺度下推的一种。n n外推（外推（外推（外推（extrapolationextrapolation）:将信息从一个小的幅度转化到一个将信息从一个小的幅度转化到一个将信息从一个小的幅度转化到一个将信息从一个小的幅度转化到一个更大的幅度上的过程，属于尺度上推更大的幅度上的过程，属于尺度上推更大的幅度上的过程，属于尺度上推更大的幅度上的过程，属

17、于尺度上推 的一种。的一种。的一种。的一种。n n空间内插值（空间内插值（空间内插值（空间内插值（spatial interpolationspatial interpolation）:当涉及的空间数据不当涉及的空间数据不当涉及的空间数据不当涉及的空间数据不能覆盖整个研究区域时，需要用已测点的信息来估计未测点能覆盖整个研究区域时，需要用已测点的信息来估计未测点能覆盖整个研究区域时，需要用已测点的信息来估计未测点能覆盖整个研究区域时，需要用已测点的信息来估计未测点的数值，这一过程称为空间内插值。的数值，这一过程称为空间内插值。的数值，这一过程称为空间内插值。的数值，这一过程称为空间内插值。第10

18、3页/共137页（五）、尺度推绎的途径和方法（五）、尺度推绎的途径和方法（五）、尺度推绎的途径和方法（五）、尺度推绎的途径和方法n n第一种方法：第一种方法：第一种方法：第一种方法：简单聚合法简单聚合法简单聚合法简单聚合法 通过同时通过同时通过同时通过同时增加模型的粒度和幅度增加模型的粒度和幅度增加模型的粒度和幅度增加模型的粒度和幅度，利用小尺度上的变量或，利用小尺度上的变量或，利用小尺度上的变量或，利用小尺度上的变量或参数的参数的参数的参数的平均值平均值平均值平均值来推出大尺度上的变量或参数平均特征。来推出大尺度上的变量或参数平均特征。来推出大尺度上的变量或参数平均特征。来推出大尺度上的变量

19、或参数平均特征。n n第二种方法：第二种方法：第二种方法：第二种方法：直接外推法直接外推法直接外推法直接外推法(direct extrapolation)(direct extrapolation)把局部小尺度模型应用到景观中适合此模型的所有斑块，把局部小尺度模型应用到景观中适合此模型的所有斑块，把局部小尺度模型应用到景观中适合此模型的所有斑块，把局部小尺度模型应用到景观中适合此模型的所有斑块，然后计算各种类型的所有斑块的（然后计算各种类型的所有斑块的（然后计算各种类型的所有斑块的（然后计算各种类型的所有斑块的（面积加权面积加权面积加权面积加权）输出总和，并）输出总和，并）输出总和，并）输出总

20、和，并作为对整个景观的估计。作为对整个景观的估计。作为对整个景观的估计。作为对整个景观的估计。第104页/共137页粒度不变增加幅度粒度不变增加幅度n n第三种方法：期望值外推法第三种方法：期望值外推法第三种方法：期望值外推法第三种方法：期望值外推法(extrapolation by expected(extrapolation by expected(extrapolation by expected(extrapolation by expected value)value)value)value)n n先利用小尺度斑块模型对景观中不同类型的斑块进行模拟，先利用小尺度斑块模型对景观中不同类

21、型的斑块进行模拟，先利用小尺度斑块模型对景观中不同类型的斑块进行模拟，先利用小尺度斑块模型对景观中不同类型的斑块进行模拟，然后根据其输出结果计算所研究景观特征的期望值，最后将然后根据其输出结果计算所研究景观特征的期望值，最后将然后根据其输出结果计算所研究景观特征的期望值，最后将然后根据其输出结果计算所研究景观特征的期望值，最后将期望值乘以景观的总面积期望值乘以景观的总面积期望值乘以景观的总面积期望值乘以景观的总面积而获得景观尺度的结果。而获得景观尺度的结果。而获得景观尺度的结果。而获得景观尺度的结果。n n第四种方法：显示积分法（第四种方法：显示积分法（第四种方法：显示积分法（第四种方法：显示

22、积分法（explicit intergrationexplicit intergrationexplicit intergrationexplicit intergration）通过对小尺度模型在空间上的显示积分来实现。该方法要求通过对小尺度模型在空间上的显示积分来实现。该方法要求通过对小尺度模型在空间上的显示积分来实现。该方法要求通过对小尺度模型在空间上的显示积分来实现。该方法要求小尺度模型是空间显示的数学函数，而且能够积分。小尺度模型是空间显示的数学函数，而且能够积分。小尺度模型是空间显示的数学函数，而且能够积分。小尺度模型是空间显示的数学函数，而且能够积分。第105页/共137页三、岛屿

23、生物地理学理论三、岛屿生物地理学理论三、岛屿生物地理学理论三、岛屿生物地理学理论岛岛岛岛 屿：屿：屿：屿：是一种假设，被称作是一种假设，被称作是一种假设，被称作是一种假设，被称作重要的重要的重要的重要的自然实验室自然实验室自然实验室自然实验室。n n 如沙漠中的绿洲、陆地中的水体、如沙漠中的绿洲、陆地中的水体、如沙漠中的绿洲、陆地中的水体、如沙漠中的绿洲、陆地中的水体、开阔地包围的林地和自然保护区等开阔地包围的林地和自然保护区等开阔地包围的林地和自然保护区等开阔地包围的林地和自然保护区等.第106页/共137页岛屿生物地理学理论岛屿生物地理学理论岛屿生物地理学理论岛屿生物地理学理论 n n 岛

24、屿生物地理学理论定量阐述了岛屿上岛屿生物地理学理论定量阐述了岛屿上岛屿生物地理学理论定量阐述了岛屿上岛屿生物地理学理论定量阐述了岛屿上物种的丰富度物种的丰富度物种的丰富度物种的丰富度与与与与面积面积面积面积的关的关的关的关系系系系,其关系式如下其关系式如下其关系式如下其关系式如下:S S=CACAZ Z (1)(1)n n式中式中式中式中,S S 代表物种丰富度代表物种丰富度代表物种丰富度代表物种丰富度,A A 代表岛屿面积代表岛屿面积代表岛屿面积代表岛屿面积,C C 为与生物地理区域有关为与生物地理区域有关为与生物地理区域有关为与生物地理区域有关的拟合参数的拟合参数的拟合参数的拟合参数,Z

25、Z 为与到达岛屿难易程度有关的拟合参数。为与到达岛屿难易程度有关的拟合参数。为与到达岛屿难易程度有关的拟合参数。为与到达岛屿难易程度有关的拟合参数。第107页/共137页n n距离效应距离效应距离效应距离效应：由于不同种在传播能力方面的差异和由于不同种在传播能力方面的差异和由于不同种在传播能力方面的差异和由于不同种在传播能力方面的差异和岛屿隔离程度相互作用所引起的现象称为岛屿隔离程度相互作用所引起的现象称为岛屿隔离程度相互作用所引起的现象称为岛屿隔离程度相互作用所引起的现象称为“距离效距离效距离效距离效应应应应”。n n面积效应面积效应面积效应面积效应 ：岛屿面积越小，种群则越小，由随机岛屿面

26、积越小，种群则越小，由随机岛屿面积越小，种群则越小，由随机岛屿面积越小，种群则越小，由随机因素引起的物种绝灭率将会增加。该现象称为因素引起的物种绝灭率将会增加。该现象称为因素引起的物种绝灭率将会增加。该现象称为因素引起的物种绝灭率将会增加。该现象称为“面面面面积效应积效应积效应积效应”。第108页/共137页岛屿上的物种数目由两个过程决定：物种迁入率和绝灭率岛屿上的物种数目由两个过程决定：物种迁入率和绝灭率岛屿上的物种数目由两个过程决定：物种迁入率和绝灭率岛屿上的物种数目由两个过程决定：物种迁入率和绝灭率;离大陆离大陆离大陆离大陆越远的岛屿上的物种迁入率越小（越远的岛屿上的物种迁入率越小（越远

27、的岛屿上的物种迁入率越小（越远的岛屿上的物种迁入率越小（距离效应距离效应距离效应距离效应）；岛屿的面积越小其）；岛屿的面积越小其）；岛屿的面积越小其）；岛屿的面积越小其绝灭率越大（绝灭率越大（绝灭率越大（绝灭率越大（面积效应面积效应面积效应面积效应）。）。）。）。图图1 1岛屿生物地理学动态模型岛屿生物地理学动态模型 u面积较大而距面积较大而距离较近的岛屿比离较近的岛屿比面积较小而距离面积较小而距离较远的岛屿的平较远的岛屿的平衡态物种数目大。衡态物种数目大。u面积较小和距面积较小和距离较近的岛屿分离较近的岛屿分别比大而遥远的别比大而遥远的岛屿的平衡态物岛屿的平衡态物种周转率要高。种周转率要高。

28、第109页/共137页岛屿生物地理学理论意义岛屿生物地理学理论意义岛屿生物地理学理论意义岛屿生物地理学理论意义n n1 1 1 1、丰富了生物地理学理论和生态学论；、丰富了生物地理学理论和生态学论；、丰富了生物地理学理论和生态学论；、丰富了生物地理学理论和生态学论；n n2 2 2 2、促进了我们对生物种多样性地理分布与动态、促进了我们对生物种多样性地理分布与动态、促进了我们对生物种多样性地理分布与动态、促进了我们对生物种多样性地理分布与动态格局的认识和理解。格局的认识和理解。格局的认识和理解。格局的认识和理解。n n3 3 3 3、岛屿生物地理学理论的简单性及其适用领域、岛屿生物地理学理论的

29、简单性及其适用领域、岛屿生物地理学理论的简单性及其适用领域、岛屿生物地理学理论的简单性及其适用领域的普遍性使这一理论长期成为物种保护和自然保护的普遍性使这一理论长期成为物种保护和自然保护的普遍性使这一理论长期成为物种保护和自然保护的普遍性使这一理论长期成为物种保护和自然保护区设计的理论基础。区设计的理论基础。区设计的理论基础。区设计的理论基础。第110页/共137页四、等级理论和景观复杂性四、等级理论和景观复杂性四、等级理论和景观复杂性四、等级理论和景观复杂性 （一）等级理论（一）等级理论（一）等级理论（一）等级理论n n等等等等级级级级理理理理论论论论是是是是2020世世世世纪纪纪纪6060

30、年年年年代代代代以以以以来来来来逐逐逐逐渐渐渐渐发发发发展展展展形形形形成成成成的的的的，关关关关于于于于复复复复杂杂杂杂系统结构、功能和动态的理论。系统结构、功能和动态的理论。系统结构、功能和动态的理论。系统结构、功能和动态的理论。n n等等等等级级级级:是是是是一一一一个个个个由由由由若若若若干干干干层层层层次次次次组组组组成成成成的的的的有有有有序序序序系系系系统统统统，它它它它由由由由相相相相互互互互联联联联系系系系的的的的亚亚亚亚系系系系统统统统（整整整整体体体体元元元元holonholon）组组组组成成成成，亚亚亚亚系系系系统统统统又又又又由由由由各各各各自自自自的的的的亚亚亚亚系

31、系系系统统统统组组组组成成成成，以以以以次次次次类类类类推推推推。属属属属于于于于同同同同一一一一亚亚亚亚系系系系统统统统中中中中的的的的组组组组分分分分之之之之间间间间的的的的相相相相互互互互作作作作用用用用在强度或频率上要大于亚系统之间的相互作用。在强度或频率上要大于亚系统之间的相互作用。在强度或频率上要大于亚系统之间的相互作用。在强度或频率上要大于亚系统之间的相互作用。第111页/共137页整体元具有两面性或双整体元具有两面性或双向性：向性：u相对于其低级层次表相对于其低级层次表现出现出整体特性整体特性；u对于其高级层次表现对于其高级层次表现出从属组分的出从属组分的受约束特受约束特性。性

32、。第112页/共137页自然等级理论与尺度效应自然等级理论与尺度效应自然等级理论与尺度效应自然等级理论与尺度效应等级理论等级理论等级理论等级理论认为：任何系统皆属于一定的等级，并具有一定的认为：任何系统皆属于一定的等级，并具有一定的认为：任何系统皆属于一定的等级，并具有一定的认为：任何系统皆属于一定的等级，并具有一定的时间时间时间时间和和和和空间尺度空间尺度空间尺度空间尺度。整个生物圈是一个多重等级层次系统的有序整体，每一整个生物圈是一个多重等级层次系统的有序整体，每一整个生物圈是一个多重等级层次系统的有序整体，每一整个生物圈是一个多重等级层次系统的有序整体，每一高级层次系统都是由具有自己特征

33、的低级层次系统组成的。高级层次系统都是由具有自己特征的低级层次系统组成的。高级层次系统都是由具有自己特征的低级层次系统组成的。高级层次系统都是由具有自己特征的低级层次系统组成的。景观是由不同生态系统组成的空间镶嵌体，同样具有等级景观是由不同生态系统组成的空间镶嵌体，同样具有等级景观是由不同生态系统组成的空间镶嵌体，同样具有等级景观是由不同生态系统组成的空间镶嵌体，同样具有等级特征，景观的性质依其所属的等级不同而异。特征，景观的性质依其所属的等级不同而异。特征，景观的性质依其所属的等级不同而异。特征，景观的性质依其所属的等级不同而异。等级结构系统的每一层次都有其整体结构和行为特征，等级结构系统的

34、每一层次都有其整体结构和行为特征，等级结构系统的每一层次都有其整体结构和行为特征，等级结构系统的每一层次都有其整体结构和行为特征，并具有自我调节和控制机制。一定层次上系统的整体属性既并具有自我调节和控制机制。一定层次上系统的整体属性既并具有自我调节和控制机制。一定层次上系统的整体属性既并具有自我调节和控制机制。一定层次上系统的整体属性既取决于其各个子系统的组成和结构关系，也取决于同一层次取决于其各个子系统的组成和结构关系，也取决于同一层次取决于其各个子系统的组成和结构关系，也取决于同一层次取决于其各个子系统的组成和结构关系，也取决于同一层次上各相关系统之间的相互影响，并受控于上一级系统的整体上

35、各相关系统之间的相互影响，并受控于上一级系统的整体上各相关系统之间的相互影响，并受控于上一级系统的整体上各相关系统之间的相互影响，并受控于上一级系统的整体特征，而很难与更低级层次或更高级层次上系统的属性和行特征，而很难与更低级层次或更高级层次上系统的属性和行特征，而很难与更低级层次或更高级层次上系统的属性和行特征，而很难与更低级层次或更高级层次上系统的属性和行为建立直接联系为建立直接联系为建立直接联系为建立直接联系 。第113页/共137页等级系统的结构等级系统的结构等级系统的结构等级系统的结构n n等级系统具有垂直结构和水乎结构：等级系统具有垂直结构和水乎结构：等级系统具有垂直结构和水乎结构

36、：等级系统具有垂直结构和水乎结构：n n垂直结构：垂直结构：垂直结构：垂直结构：是指等级系统中层次数目、是指等级系统中层次数目、是指等级系统中层次数目、是指等级系统中层次数目、特征及其相互作用关系；特征及其相互作用关系；特征及其相互作用关系；特征及其相互作用关系；n n水平结构：水平结构：水平结构：水平结构：指同一层次整体元的数目、指同一层次整体元的数目、指同一层次整体元的数目、指同一层次整体元的数目、特征和相互作用关系。特征和相互作用关系。特征和相互作用关系。特征和相互作用关系。第114页/共137页等级系统分类：等级系统分类：等级系统分类：等级系统分类：n n巢式巢式巢式巢式 (或包含型，

37、或包含型，或包含型，或包含型，nested)nested)：在巢式等级系统中，高层次由低：在巢式等级系统中，高层次由低：在巢式等级系统中，高层次由低：在巢式等级系统中，高层次由低层次组成，即相邻的层次组成，即相邻的层次组成，即相邻的层次组成，即相邻的2 2个层次之间具有个层次之间具有个层次之间具有个层次之间具有完全包含与完全被包完全包含与完全被包完全包含与完全被包完全包含与完全被包含含含含的关系。的关系。的关系。的关系。n n例如，植被、土壤、地理等分类系统均为巢式等级系统。例如，植被、土壤、地理等分类系统均为巢式等级系统。例如，植被、土壤、地理等分类系统均为巢式等级系统。例如，植被、土壤、地

38、理等分类系统均为巢式等级系统。n n非巢式非巢式非巢式非巢式（或非包含型，（或非包含型，（或非包含型，（或非包含型，non-nested)non-nested)：在非巢式等级系统中，：在非巢式等级系统中，：在非巢式等级系统中，：在非巢式等级系统中，高层次与低层次不具有完全包含与完全被包含的关系高层次与低层次不具有完全包含与完全被包含的关系高层次与低层次不具有完全包含与完全被包含的关系高层次与低层次不具有完全包含与完全被包含的关系。n n例如，美国生物科学协会例如，美国生物科学协会例如，美国生物科学协会例如，美国生物科学协会(AIBS)(AIBS)由许多学会组成由许多学会组成由许多学会组成由许多

39、学会组成(如生态如生态如生态如生态学会、植物学会、分类学会、真菌学会等），各学会又学会、植物学会、分类学会、真菌学会等），各学会又学会、植物学会、分类学会、真菌学会等），各学会又学会、植物学会、分类学会、真菌学会等），各学会又由众多个人组成，从而形成一个等级系统。然而许多人由众多个人组成，从而形成一个等级系统。然而许多人由众多个人组成，从而形成一个等级系统。然而许多人由众多个人组成，从而形成一个等级系统。然而许多人不只属于不只属于不只属于不只属于-个学会，因此该等级系统不具有完全包含性，个学会，因此该等级系统不具有完全包含性，个学会，因此该等级系统不具有完全包含性，个学会，因此该等级系统不具有

40、完全包含性，应属于非巢式。应属于非巢式。应属于非巢式。应属于非巢式。n n食物网往往形成非巢式等级系统。食物网往往形成非巢式等级系统。食物网往往形成非巢式等级系统。食物网往往形成非巢式等级系统。第115页/共137页等级系统理论的意义等级系统理论的意义等级系统理论的意义等级系统理论的意义n n概括地说，等级系统理论的意义在于，明确提出了在等级概括地说，等级系统理论的意义在于，明确提出了在等级概括地说，等级系统理论的意义在于，明确提出了在等级概括地说，等级系统理论的意义在于，明确提出了在等级结构系统中，不同等级层次上的系统都具有相应结构、功能结构系统中，不同等级层次上的系统都具有相应结构、功能结

41、构系统中，不同等级层次上的系统都具有相应结构、功能结构系统中，不同等级层次上的系统都具有相应结构、功能和过程，需要重点研究解决的问题也不相同。特定的问题既和过程，需要重点研究解决的问题也不相同。特定的问题既和过程，需要重点研究解决的问题也不相同。特定的问题既和过程，需要重点研究解决的问题也不相同。特定的问题既需要在一定的时间和空间尺度上，也就是在一定的生态系统需要在一定的时间和空间尺度上，也就是在一定的生态系统需要在一定的时间和空间尺度上，也就是在一定的生态系统需要在一定的时间和空间尺度上，也就是在一定的生态系统等级水平上加以研究，还需要在其相邻的上下不同等级水平等级水平上加以研究，还需要在其

42、相邻的上下不同等级水平等级水平上加以研究，还需要在其相邻的上下不同等级水平等级水平上加以研究，还需要在其相邻的上下不同等级水平和尺度上考察其效应和控制机制。和尺度上考察其效应和控制机制。和尺度上考察其效应和控制机制。和尺度上考察其效应和控制机制。第116页/共137页（二）景观复杂性（二）景观复杂性（二）景观复杂性（二）景观复杂性n n 景观作为动态缀块镶嵌体，在空间和时间上都表现出高景观作为动态缀块镶嵌体，在空间和时间上都表现出高景观作为动态缀块镶嵌体，在空间和时间上都表现出高景观作为动态缀块镶嵌体，在空间和时间上都表现出高度复杂性。度复杂性。度复杂性。度复杂性。n n 复杂系统往往有许多组

43、分，但复杂系统往往有许多组分，但复杂系统往往有许多组分，但复杂系统往往有许多组分，但系统复杂性主要还是由组系统复杂性主要还是由组系统复杂性主要还是由组系统复杂性主要还是由组分间相互作用来决定。分间相互作用来决定。分间相互作用来决定。分间相互作用来决定。还与观察者有关。还与观察者有关。还与观察者有关。还与观察者有关。n n生态系统的复杂性来源于生态系统的复杂性来源于生态系统的复杂性来源于生态系统的复杂性来源于时间和空间的异质性时间和空间的异质性时间和空间的异质性时间和空间的异质性和大量组和大量组和大量组和大量组分间的分间的分间的分间的非线性非线性非线性非线性相互作用。相互作用。相互作用。相互作用

44、。第117页/共137页第118页/共137页复杂性分类复杂性分类 WeaveWeave（1948)1948)按照系统结构的性质将复杂性分为按照系统结构的性质将复杂性分为按照系统结构的性质将复杂性分为按照系统结构的性质将复杂性分为3 3类类类类:n n有组织简单性：有组织简单性：有组织简单性：有组织简单性：=小数系统（小数系统（小数系统（小数系统（WeinbergWeinberg，19751975）。）。）。）。n n所含变量少，相互作用形式简单，复杂性最小。采用牛顿力学、所含变量少，相互作用形式简单，复杂性最小。采用牛顿力学、所含变量少，相互作用形式简单，复杂性最小。采用牛顿力学、所含变量少

45、，相互作用形式简单，复杂性最小。采用牛顿力学、传统的种群模型等。传统的种群模型等。传统的种群模型等。传统的种群模型等。n n无组织复杂性：无组织复杂性：无组织复杂性：无组织复杂性：=大数系统（大数系统（大数系统（大数系统（WeinbergWeinberg，19751975）。）。）。）。n n其组分数量很多，但组分的性质相同或相似，而且组分有高度其组分数量很多，但组分的性质相同或相似，而且组分有高度其组分数量很多，但组分的性质相同或相似，而且组分有高度其组分数量很多，但组分的性质相同或相似，而且组分有高度的随机行为。采用统计学方法很有效（如统计力学、生物统计的随机行为。采用统计学方法很有效（如

46、统计力学、生物统计的随机行为。采用统计学方法很有效（如统计力学、生物统计的随机行为。采用统计学方法很有效（如统计力学、生物统计学）。学）。学）。学）。n n有组织复杂性：有组织复杂性：有组织复杂性：有组织复杂性：=中数系统（中数系统（中数系统（中数系统（WeinbergWeinberg，19751975）。）。）。）。n n生态学和环境科学中的大多数问题涉及到中数系统，用分析数生态学和环境科学中的大多数问题涉及到中数系统，用分析数生态学和环境科学中的大多数问题涉及到中数系统，用分析数生态学和环境科学中的大多数问题涉及到中数系统，用分析数学的方法研究中数系统，因其变量太多而不宜学的方法研究中数系

47、统，因其变量太多而不宜学的方法研究中数系统，因其变量太多而不宜学的方法研究中数系统，因其变量太多而不宜;若用统计方法，若用统计方法，若用统计方法，若用统计方法，而因其变量不够多利组分的非随机行为也不适宜。解决这一难而因其变量不够多利组分的非随机行为也不适宜。解决这一难而因其变量不够多利组分的非随机行为也不适宜。解决这一难而因其变量不够多利组分的非随机行为也不适宜。解决这一难题的两个途径就是，在条件允许的情况下将中数系统转换成小题的两个途径就是，在条件允许的情况下将中数系统转换成小题的两个途径就是，在条件允许的情况下将中数系统转换成小题的两个途径就是，在条件允许的情况下将中数系统转换成小数系统，

48、或者发展完全不同于分析数学和统计学的新方法。数系统，或者发展完全不同于分析数学和统计学的新方法。数系统，或者发展完全不同于分析数学和统计学的新方法。数系统，或者发展完全不同于分析数学和统计学的新方法。第119页/共137页abcd从a到d连接度依次降低1.1.景观连接度：景观连接度：景观连接度：景观连接度：是指景观空间结构单元之间的连续性程度。是指景观空间结构单元之间的连续性程度。是指景观空间结构单元之间的连续性程度。是指景观空间结构单元之间的连续性程度。n n景观连接度可分为：景观连接度可分为：景观连接度可分为：景观连接度可分为：n n结构连接度：结构连接度：结构连接度：结构连接度：景观在空

49、间上表现出的表观连续性景观在空间上表现出的表观连续性景观在空间上表现出的表观连续性景观在空间上表现出的表观连续性 它要受研究的特定景观要素的空间分布特征和它要受研究的特定景观要素的空间分布特征和它要受研究的特定景观要素的空间分布特征和它要受研究的特定景观要素的空间分布特征和 空间关系的控制，可通过对景观要素图进行拓空间关系的控制，可通过对景观要素图进行拓空间关系的控制，可通过对景观要素图进行拓空间关系的控制，可通过对景观要素图进行拓 扑分析加以确定扑分析加以确定扑分析加以确定扑分析加以确定 n n功能连接度：功能连接度：功能连接度：功能连接度：景观对象或过程表现出的特征连续性景观对象或过程表现

50、出的特征连续性景观对象或过程表现出的特征连续性景观对象或过程表现出的特征连续性 五、景观连接度与渗透理论五、景观连接度与渗透理论五、景观连接度与渗透理论五、景观连接度与渗透理论第120页/共137页n n景观连接度对研究尺度和研究对象的特征尺度有很强的景观连接度对研究尺度和研究对象的特征尺度有很强的景观连接度对研究尺度和研究对象的特征尺度有很强的景观连接度对研究尺度和研究对象的特征尺度有很强的依赖性，不同的尺度上景观空间结构特征、生态学过程和依赖性，不同的尺度上景观空间结构特征、生态学过程和依赖性，不同的尺度上景观空间结构特征、生态学过程和依赖性，不同的尺度上景观空间结构特征、生态学过程和功能