景觀生態(tài)學(xué)簡介概述

景觀及景觀生態(tài)學(xué)的相關(guān)概念景觀生態(tài)學(xué)的研究內(nèi)容景觀生態(tài)學(xué)中的基本理論與原理景觀生態(tài)學(xué)的研究方法我國景觀生態(tài)學(xué)的研究重點目錄第一頁，共29頁。第一頁，共29頁。1.景觀及景觀生態(tài)學(xué)的基本概念景觀：指一組以相似方式重復(fù)出現(xiàn)的相互作用的生態(tài)系統(tǒng)所組成的異質(zhì)性地表區(qū)域。（Forman&Gordon，1986）。例如北方山區(qū)的鄉(xiāng)村景觀：山麓-村莊-道路-河流-森林-農(nóng)田，且重復(fù)出現(xiàn)。第二頁，共29頁。第二頁，共29頁。①景觀是一個生態(tài)學(xué)系統(tǒng)

由不同生態(tài)系統(tǒng)組成的，不同的系統(tǒng)之間通過物質(zhì)交換、能量流動和物種交換途徑而相互作用和影響，進而形成一個整體。②具有一定自然和文化特征的地域空間實體景觀是在人與自然共同作用下形成的，不僅具有特定的氣候和地貌特征，而且與特定的地域文化特征

相對應(yīng)。如，云南哈尼元陽梯田。景觀的基本特征景觀可分為：自然景觀、經(jīng)營景觀、人工景觀、文化景觀、經(jīng)營景觀、人工景觀、附帶有人類文化或文明痕跡或?qū)傩缘木坝^。理解景觀的現(xiàn)代概念必須掌握如下幾個特征：第三頁，共29頁。第三頁，共29頁。④

景觀是人類活動和生存基本空間

人類和動物均需要2種以上的景觀要素才能生存和發(fā)展。即人類需要在多種生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部才能完成各種活動，人類活動是構(gòu)成景觀的基本要素。③景觀是異質(zhì)性生態(tài)系統(tǒng)的鑲嵌體

異質(zhì)生態(tài)系統(tǒng)的空間構(gòu)型、空間、格局是景觀結(jié)構(gòu)的重要表現(xiàn)形式。也決定景觀的功能、結(jié)構(gòu)及其變化的基礎(chǔ)。

第四頁，共29頁。第四頁，共29頁。斑塊（patch）：是外觀上不同于周圍環(huán)境的相對均質(zhì)的非線性地表區(qū)域。廊道（corridor）：不同與兩側(cè)相鄰?fù)恋氐囊环N特殊的帶狀要素類型。景觀組分：是指構(gòu)成景觀的不同生態(tài)系統(tǒng)類型，通常有斑塊、廊道、基質(zhì)。基質(zhì)（matrix）：景觀鑲嵌內(nèi)的背景生態(tài)系統(tǒng)或土地利用類型。景觀中面積最大、連通性最好的景觀要素類型，如廣闊的草原、沙漠等第五頁，共29頁。第五頁，共29頁。1.斑塊2.廊道3.基質(zhì)第六頁，共29頁。第六頁，共29頁。景觀生態(tài)學(xué)是以景觀為研究對象，重點研究其結(jié)構(gòu)、功能、變化以及景觀的科學(xué)規(guī)劃和有效管理的一門新興宏觀生態(tài)學(xué)分支學(xué)科。（郭晉平，2001）景觀生態(tài)學(xué)與其他生態(tài)學(xué)相比，強調(diào)空間異質(zhì)性的維持與發(fā)展，生態(tài)系統(tǒng)之間的相互作用，大區(qū)域生物種群的保護與管理，環(huán)境資源的經(jīng)營管理，以及人類對景觀及其組分的影響。在景觀這個層次上，低層次上的生態(tài)學(xué)研究可以得到必要的綜合。第七頁，共29頁。第七頁，共29頁。2.景觀生態(tài)學(xué)的主要研究內(nèi)容景觀生態(tài)學(xué)研究的對象是景觀，從景觀生態(tài)學(xué)的定義來看，其研究內(nèi)容有以下四個方面：（1）景觀結(jié)構(gòu)：研究景觀的組成與空間格局特征。如各生態(tài)系統(tǒng)或景觀要素的大小、形狀、數(shù)量、類型、空間構(gòu)型等特征，能量、物質(zhì)和物種在景觀中的分布狀況。例如：城市景觀中，生態(tài)系統(tǒng)的種類及面積（道路、道路綠化帶、草坪、林地、建筑用地），形狀（方、圓、無規(guī)則）和豐富程度（數(shù)量），在空間上的排列方式（網(wǎng)狀、指狀、棋盤狀、散斑）以及能量、物質(zhì)和生物體在空間上的分布特征，均屬于景觀結(jié)構(gòu)。第八頁，共29頁。第八頁，共29頁。（2）景觀功能：研究景觀要素（生態(tài)系統(tǒng)）間的相互作用過程與機制。即能量、物質(zhì)和生物有機體在景觀中不同生態(tài)系統(tǒng)之間的流動過程及其與景觀結(jié)構(gòu)、干擾等之間的關(guān)系。例如：農(nóng)田景觀中，農(nóng)田中的能量、物質(zhì)、生物有機體與河流、林地、村落、水庫等生態(tài)系統(tǒng)之間不斷進行交換，相互影響。（3）景觀動態(tài)：研究景觀結(jié)構(gòu)和功能隨時間的變化及其機理。具體地講，景觀的組成成分、形狀和空間排列方式，能量、物質(zhì)、生物有機體在不同生態(tài)系統(tǒng)之間的分布狀況的變化，由此導(dǎo)致能量、物質(zhì)、生物有機體在不同生態(tài)系統(tǒng)之間的流動過程的變化。

例如：隨著城市不斷擴大，農(nóng)田消失，工廠和住宅區(qū)不斷增加，景觀中能量、物質(zhì)、生物分布狀況發(fā)生變化（結(jié)構(gòu)變化），能量、物質(zhì)、生物有機體在不同生態(tài)系統(tǒng)之間流動過程發(fā)生變化（功能變化）。第九頁，共29頁。第九頁，共29頁。（4）景觀規(guī)劃與管理（景觀生態(tài)學(xué)的應(yīng)用）：

將景觀生態(tài)學(xué)的基本原理應(yīng)用于景觀的開發(fā)、管理及規(guī)劃。具體主要內(nèi)容通過分析景觀結(jié)構(gòu)、功能、動態(tài)特征，提出景觀開發(fā)利用、管理的最優(yōu)方案。包括：

景觀生態(tài)分類：根據(jù)景觀要素組成結(jié)構(gòu)以及功能特點，劃分景觀(生態(tài))類型。

景觀生態(tài)評價：根據(jù)景觀生態(tài)類型，對各種利用方式(如農(nóng)、林、牧、工礦、城市、道路、建筑等)的適用性進行評價、對景觀生產(chǎn)力評價，并根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟條件，結(jié)合投入產(chǎn)出原則，做出生態(tài)、經(jīng)濟、社會效益評價。景觀生態(tài)規(guī)劃設(shè)計：對景觀中結(jié)構(gòu)上不合理之處進行調(diào)整以獲得最佳效益。例如：調(diào)整景觀中各生態(tài)系統(tǒng)的面積、種類、形狀、空間排列方式等。

景觀規(guī)劃設(shè)計方案的實施第十頁，共29頁。第十頁，共29頁。3.1島嶼生物地理學(xué)理論島嶼作為一種特殊的生境類型，生態(tài)學(xué)家們最早關(guān)注的是島嶼面積與物種數(shù)量之間的關(guān)系，并由Preston(1962)提出以下關(guān)于島嶼種—面積關(guān)系方程：Ss=cAzlogSs=logc+zlogA其中，S是物種豐富度，A是島嶼面積，c和z是常數(shù)。z的理論值為0.263，通常在0.18～0.35之間。c值的變化反映出地理位置變化對物種豐度的影響。3.景觀生態(tài)學(xué)中的幾個重要理論第十一頁，共29頁。第十一頁，共29頁。3.1景觀生態(tài)學(xué)基本原理Forman和Godron對景觀生態(tài)學(xué)中的普遍原理進行了概括，共分以下七條：1）景觀結(jié)構(gòu)與功能原理（景觀結(jié)構(gòu)）

每一個景觀均是異質(zhì)性的，在不同的斑塊、走廊和本底之間，種、能量和物質(zhì)的分配不同，作用功能也不同。2）生物多樣性原理（景觀結(jié)構(gòu)）

景觀的異質(zhì)性使內(nèi)部種減少，邊緣種增加，異質(zhì)性可提高物種總體共存的潛在機會。第十二頁，共29頁。第十二頁，共29頁。3）物種流動原理（景觀功能）物種在景觀要素之間擴展或收縮，既影響到景觀的異質(zhì)性，也受景觀異質(zhì)性的控制。4）營養(yǎng)再分配原理（景觀功能）由于風(fēng)、水或動物的作用，礦物質(zhì)可流入或流出某一景觀，或者在一景觀種的不同生態(tài)系統(tǒng)之間再分配，其再分配速度隨干擾強度的增加而增加。5）能量流動原理（景觀功能）

在景觀內(nèi)隨著空間異質(zhì)性的增加，會有更多的能量流（熱和生物量）通過景觀要素之間的邊界。第十三頁，共29頁。第十三頁，共29頁。

6）景觀變化原理（景觀變化）

干擾（disturbance）是景觀異質(zhì)性的主要來源，干擾改變景觀格局，同時又受制于景觀格局。干擾是景觀的一種主要生態(tài)過程，在不受干擾的情況下，景觀水平結(jié)構(gòu)逐漸向同質(zhì)性方向發(fā)展；適度干擾會增加景觀異質(zhì)性；而嚴(yán)重干擾則在大多數(shù)情況下使異質(zhì)性迅速降低。第十四頁，共29頁。第十四頁，共29頁。7）景觀穩(wěn)定性原理（景觀變化）

穩(wěn)定性是指景觀對干擾的抗性及其受干擾后的恢復(fù)能力。從景觀要素來說存在三種情況①景觀要素不存在生物量時，該系統(tǒng)的物理特性很容易發(fā)生改變；②景觀要素生物量小時（演替初期），系統(tǒng)對干擾的抵抗力弱，恢復(fù)力強；③景觀要素生物量高時（演替頂極），抵抗力強，恢復(fù)力弱。第十五頁，共29頁。第十五頁，共29頁。McArthur和Wilson：島嶼生物地理學(xué)平衡理論1）大島嶼的物種數(shù)量要多于小島嶼（面積效應(yīng)）2）靠近大陸島嶼物種數(shù)量要高于遠離大陸的島嶼（距離效應(yīng)）3）年輕的島嶼物種豐度較小，物種周轉(zhuǎn)率（遷入量/滅絕量）高，以后則不斷降低，直到二者相等，物種數(shù)量達到動態(tài)均衡。結(jié)論：島嶼的面積、孤立程度和年齡依次是控制生物遷植、滅絕和物種數(shù)量的關(guān)鍵因子。第十六頁，共29頁。第十六頁，共29頁。4.2復(fù)合種群理論

復(fù)合種群（metapopulation）：狹義上是由空間上彼此隔離，功能上又相互聯(lián)系的兩個或兩個以上亞種群或局部種群組成的種群斑塊系統(tǒng)。廣義上是指，所有占據(jù)空間上非連續(xù)生境斑塊的種群集合體，只要斑塊之間存在個體（對動物而言）或繁殖體（對植物而言），不管是否存在局部種群周轉(zhuǎn)現(xiàn)象，均可稱為復(fù)合種群。

★復(fù)合種群的兩個基本條件1）頻繁的亞種群（或生境斑塊）水平的局部性滅絕；2）亞種群（或生境斑塊）間的生物繁殖體或個體的交流（遷移與再定居過程）。第十七頁，共29頁。第十七頁，共29頁。4.3滲透理論

滲透理論在景觀生態(tài)學(xué)中主要被用以研究景觀格局對景觀過程影響的臨界值問題。它認為，當(dāng)介質(zhì)密度達到某一臨界密度時，滲透物突然能夠從介質(zhì)的一端達到另一端，表現(xiàn)為臨界閥現(xiàn)象。臨界閾現(xiàn)象：某一事件或過程在影響因子或環(huán)境條件到達某一閾值而發(fā)生的從一種狀態(tài)過渡到另一種截然不同狀態(tài)的過程。連通斑塊的形成標(biāo)志著：景觀從高度離散狀態(tài)突然轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨冗B續(xù)狀態(tài)；生物個體從只在局部生境范圍內(nèi)運動的情形突然進入可從景觀的一端運動到另一端的狀態(tài)。第十八頁，共29頁。第十八頁，共29頁。滲透閾值的影響因素

1）.依賴于景觀結(jié)構(gòu)，實際景觀中生境細胞多呈聚集型分布；或者景觀中存在有促進物種遷移的廊道，因此，實際景觀中的滲透閾值通常要比低于理論值2）.還取決于物種的行為生態(tài)學(xué)特征。滲透理論對研究景觀結(jié)構(gòu)（特別是連接度）和功能間的關(guān)系具有啟發(fā)性和指導(dǎo)意義，能使我們聯(lián)想到能量、物質(zhì)和生物在景觀鑲嵌體中的運動與景觀連接度之間相互關(guān)系的許多問題。第十九頁，共29頁。第十九頁，共29頁。4.4源－匯系統(tǒng)理論

源－匯系統(tǒng)理論最根本的作用在于簡化復(fù)雜系統(tǒng)，以便達到對其結(jié)構(gòu)、功能和行為的理解和預(yù)測。在地球表層系統(tǒng)普遍存在的物質(zhì)遷移運動中，有的系統(tǒng)單元是作為物質(zhì)遷出源，而另一些系統(tǒng)組成單元則是作為接納遷移物質(zhì)的聚集場所，被稱為匯。流域水文狀況，地貌過程中的侵蝕－沉積，土壤－植物系統(tǒng)的生物地球化學(xué)循環(huán)，養(yǎng)分元素和污染物質(zhì)在土壤圈、水圈和生物圈中的運移、物種遷移等存在源匯問題。第二十頁，共29頁。第二十頁，共29頁。確定生境斑塊的源－匯特征對研究種群動態(tài)至關(guān)重要?？山忉屔飩€體在景觀生境斑塊的各個部分具有不同分布特征的原因。第二十一頁，共29頁。第二十一頁，共29頁。5.景觀生態(tài)學(xué)的研究方法通過實驗與觀察獲得數(shù)據(jù)，用于解釋景觀現(xiàn)象中的因果聯(lián)系，使景觀生態(tài)學(xué)研究走向嚴(yán)謹化是目前該學(xué)科發(fā)展的一個重要課題。1）自然格局觀察→關(guān)注自然現(xiàn)象；2）人文格局觀察→關(guān)注人文現(xiàn)象；3）景觀綜合實驗→設(shè)立景觀尺度的調(diào)查樣地，獲取實驗數(shù)據(jù)；4）小尺度實驗→利用一些小動物在理想條件下進行實驗。第二十二頁，共29頁。第二十二頁，共29頁。景觀生態(tài)研究數(shù)據(jù)獲取的基本手段1樣地調(diào)查喬木調(diào)查灌木調(diào)查草本調(diào)查第二十三頁，共29頁。第二十三頁，共29頁。2樣線調(diào)查第二十四頁，共29頁。第二十四頁，共29頁。3區(qū)域定點普查第二十五頁，共29頁。第二十五頁，共29頁。

確定訓(xùn)練區(qū)MSS、TM影像波段拉伸幾何校正監(jiān)督分類土地覆蓋類型圖地形圖幾何控制點野外調(diào)查資料建立分類系統(tǒng)景觀多樣性分布圖景觀生態(tài)學(xué)分析的一般步驟第二十六頁，共29頁。第二十六頁，共29頁。5我國景觀生態(tài)學(xué)的研究