景觀生態(tài)過(guò)程干擾(與“干擾”有關(guān)的文檔共34張)

景觀生態(tài)過(guò)程干擾第一頁(yè)，共34頁(yè)。干擾與景觀格局演變一、干擾的概念二、干擾的類(lèi)型三、常見(jiàn)的干擾現(xiàn)象四、干擾的性質(zhì)五、干擾的生態(tài)學(xué)意義干擾與景觀異質(zhì)性干擾與景觀破碎化干擾與景觀穩(wěn)定性干擾與物種多樣性第二頁(yè)，共34頁(yè)。干擾的概念干擾〔disturbance〕：是一個(gè)偶然發(fā)生的不可預(yù)知的事件，是發(fā)生在一定地理位置上，對(duì)生態(tài)學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)造成直接損傷的、非連續(xù)性的物理作用或事件。"Anyrelativelydiscreteeventintimethatdisruptsecosystem,community,orpopulationstructureandchangesresources,substrateavailability,orthephysicalenvironment"(Pickett&White1985)對(duì)于不同的研究客體，干擾的定義是有區(qū)別的。如在景觀尺度上，在生態(tài)系統(tǒng)尺度上，在種群尺度上。從不同的角度來(lái)看，干擾具有不同的性質(zhì)。如從人類(lèi)開(kāi)展的角度來(lái)看；從自然生態(tài)系統(tǒng)的角度來(lái)看，干擾是一個(gè)中性概念，既可以對(duì)生態(tài)系統(tǒng)或物種進(jìn)化起到一種積極的正效應(yīng)，也可以起到一種消極的負(fù)效應(yīng)。干擾常常是生態(tài)學(xué)家關(guān)注的熱點(diǎn)。第三頁(yè)，共34頁(yè)。干擾的概念生態(tài)學(xué)干擾由3個(gè)方面構(gòu)成：系統(tǒng)、事件和尺度域〔圖〕。系統(tǒng)具有一定的尺度域，而干擾事件來(lái)自于系統(tǒng)外部，并發(fā)生在一定尺度上。生態(tài)學(xué)干擾的概念〔引自Pickett，Wu和Cadenasso，1999〕第四頁(yè)，共34頁(yè)。干擾的類(lèi)型按干擾的起源：自然干擾和人為干擾按干擾的功能：內(nèi)部干擾：是在相對(duì)靜止的長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)發(fā)生的小規(guī)模干擾，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)演替起到重要作用。思考：許多學(xué)者認(rèn)為內(nèi)部干擾是自然演替過(guò)程的一局部，而不是干擾。如森林中林隙的形成與更新。你的觀點(diǎn)？外部干擾：是短期內(nèi)的大規(guī)模干擾，打破了自然生態(tài)系統(tǒng)的演替過(guò)程。按干擾的形成機(jī)制：物理干擾、化學(xué)干擾和生物干擾按干擾的傳播特征：局部干擾和跨邊界干擾按干擾的結(jié)果：離散性干擾〔discretedisturbance〕：指產(chǎn)生有明顯邊界斑塊的干擾。例如，火災(zāi)、放牧、森林砍伐等。擴(kuò)散性干擾〔diffusedisturbance〕：指在某一尺度上增加系統(tǒng)整體的異質(zhì)性，但并不產(chǎn)生有明顯邊界斑塊的干擾。第五頁(yè)，共34頁(yè)。Second,theholonmayneverexperiencethecycleofdisturbanceatall.從不同的角度來(lái)看，干擾具有不同的性質(zhì)。建立減少或消除零售市場(chǎng)外來(lái)植物和動(dòng)物銷(xiāo)售的合作戰(zhàn)略干擾對(duì)生態(tài)系統(tǒng)演替過(guò)程起到加速作用，還是倒退作用，具有較大的主觀性，主要取決于人類(lèi)如何認(rèn)識(shí)生態(tài)系統(tǒng)的演替過(guò)程。(b)Potential干擾作用發(fā)生在某一特定尺度上，一個(gè)尺度上的干擾并非是所有尺度上的干擾〔圖〕。如在景觀尺度上，在生態(tài)系統(tǒng)尺度上，在種群尺度上。位于某個(gè)特定景觀的立地對(duì)干擾的易感性可以通過(guò)比較景觀中許多地點(diǎn)上此干擾的發(fā)生概率或頻率得到評(píng)價(jià)。放牧〔grazing〕在一定程度上可以導(dǎo)致淡水水體富營(yíng)養(yǎng)化。Five-fingeredMorningGlory干擾與擾動(dòng)〔perturbation〕在空間尺度和生態(tài)系統(tǒng)的影響程度上均有較大差異脅迫通常指生態(tài)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)未受到直接損傷時(shí)，其功能被影響的情形，而干擾直接改變的是生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。://bisobi.巴拿馬的加通湖引入非洲麗魚(yú)，南太平洋的穆?tīng)枍u引入一種蝸牛，北美內(nèi)陸水域引入斑貽貝，澳大利亞引入帶刺的仙人掌，滇池引入水葫蘆。第三十三頁(yè)，共34頁(yè)。常見(jiàn)的干擾現(xiàn)象火干擾〔fire〕提高生物生產(chǎn)力；在一定程度上可以影響物種的結(jié)構(gòu)和多樣性。放牧〔grazing〕放牧對(duì)于那些放牧歷史較短的草原來(lái)說(shuō)是一種嚴(yán)重干擾，而對(duì)于已有較長(zhǎng)放牧歷史的草原，放牧已經(jīng)不再成為干擾。適度的放牧可以使草場(chǎng)保持較高的物種多樣性，促進(jìn)草地景觀物質(zhì)和養(yǎng)分的良性循環(huán)。土壤物理干擾〔soildisturbance〕：土地的翻耕和平整等。改變了土壤的結(jié)構(gòu)、水分和養(yǎng)分狀況。地表粗糙度增加，有利于外來(lái)物種的入侵。地表粗糙度增加還可以減少物種的豐富度。第六頁(yè)，共34頁(yè)。常見(jiàn)的干擾現(xiàn)象土壤施肥〔nutrientinput〕可以增加土壤的養(yǎng)分。更有利于外來(lái)物種的入侵。造成物種豐富度的急劇減少。在一定程度上可以導(dǎo)致淡水水體富營(yíng)養(yǎng)化。如何將火、放牧、土壤物理干擾、土壤施肥這幾種干擾有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，研究土壤中養(yǎng)分的循環(huán)和平衡，對(duì)于土地管理和物種多樣性保護(hù)具有重要意義。踐踏〔trampling〕：對(duì)大多數(shù)物種，具有負(fù)面的影響。為外來(lái)物種的侵入提供有利場(chǎng)所。保持較高的物種豐富度。人類(lèi)干擾人類(lèi)正常的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)于自然生態(tài)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是一種干擾。第七頁(yè)，共34頁(yè)。常見(jiàn)的干擾現(xiàn)象外來(lái)物種入侵是一種最為嚴(yán)重的干擾類(lèi)型。外來(lái)物種是一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中原來(lái)沒(méi)有的物種，借助人類(lèi)活動(dòng)有目的或無(wú)意識(shí)地越過(guò)不能自然逾越的空間障礙而進(jìn)來(lái)。如果這個(gè)外來(lái)種在新的生態(tài)系統(tǒng)中大量繁殖和擴(kuò)散，并對(duì)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng)造成了明顯的改變，它們就變成外來(lái)入侵種。外來(lái)物種入侵除了影響生物多樣性以外，對(duì)水資源平安、自然系統(tǒng)的生態(tài)完整性、生態(tài)環(huán)境造成深遠(yuǎn)的影響。舉例說(shuō)明：澳洲引入歐洲家兔；巴拿馬的加通湖引入非洲麗魚(yú)，南太平洋的穆?tīng)枍u引入一種蝸牛，北美內(nèi)陸水域引入斑貽貝，澳大利亞引入帶刺的仙人掌，滇池引入水葫蘆。Invasivenon-nativeplantscandisplacenativespeciesthroughe.g.,competitionfornutrients,water,lightandspace.Oneofthemostdramaticecologicaleventsinhumanhistorythatthreatensourlife,environmentandeconomy.第八頁(yè)，共34頁(yè)。Five-fingeredMorningGloryIpomoeacairica(L.)SweetWaterHyacinth

Eichhorniacrassipes(Mart.)SolmsCastorbeanRicinuscommunisL.Mile-a-minuteWeed

MikaniamicranthaH.B.K.SomeinvasiveplantsinChina第九頁(yè)，共34頁(yè)。常見(jiàn)的干擾現(xiàn)象外來(lái)物種入侵新華網(wǎng)北京2005年9月19日電：農(nóng)業(yè)部總經(jīng)濟(jì)師朱秀巖19日說(shuō)，目前已有400多種外來(lái)物種“全面〞入侵我國(guó)，在國(guó)際自然保護(hù)聯(lián)盟公布的全球100種最具有威脅的外來(lái)生物中，入侵我國(guó)的物種有50余種，其中11種主要外來(lái)生物每年給我國(guó)造成的直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)570億元。我國(guó)已成為外來(lái)生物入侵最嚴(yán)重的國(guó)家之一，近10年來(lái)，新入侵我國(guó)的外來(lái)生物至少有20余種，平均每年新增約2種，外來(lái)生物入侵呈現(xiàn)出傳入數(shù)量增多、頻率加快、蔓延范圍擴(kuò)大、發(fā)生危害加劇、經(jīng)濟(jì)損失加重的趨勢(shì)?！把笪米莹暋ⅰ笆橙琐K〞、“清道夫〞魚(yú)、福壽螺、美洲斑潛蠅、紅火蟻、水葫蘆、紫莖澤蘭、豚草、水花生、少花蒺藜、超級(jí)雜草大米草、飛機(jī)草、薇甘菊、北美鬼針草等，嚴(yán)重威脅我國(guó)的生態(tài)平安。第十頁(yè)，共34頁(yè)。常見(jiàn)的干擾現(xiàn)象外來(lái)物種入侵Theeconomiccost，e.g.China&USAThenon-indigenousspeciesinChinacausedamageandlosstotallyseveralhundredbillionRMB(￥)peryear.Thenon-indigenousspeciesinUSAcausedamageandlosstotallyapproximately$137billionperyear,about13%oftheGDPofUSA.BeijingInternationalSymposiumonBiodiversityInvasions北京外來(lái)入侵物種國(guó)際研討會(huì)：北美和東亞之間的物種交換：經(jīng)濟(jì)和環(huán)境威脅2004年6月8-11日中國(guó)北京://第十一頁(yè)，共34頁(yè)。常見(jiàn)的干擾現(xiàn)象外來(lái)物種入侵會(huì)議主要內(nèi)容〔1〕生物入侵現(xiàn)狀及他們的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)后果影響北美地區(qū)目前和將來(lái)的東亞入侵種東亞地區(qū)目前和將來(lái)北美的入侵種〔2〕入侵過(guò)程物種入侵性和群落的可入侵性東亞和北美的生物地理比較無(wú)視的后果：畜牧和栽培在形成外來(lái)生物入侵中的作用外來(lái)物種的遺傳型變異和種群適應(yīng)性的關(guān)系〔3〕研究、政策和管理早期探測(cè)、控制非目的外來(lái)物種：鏟除、控制〔包括生物控制、火燒、除草劑、捕捉〕本地群落的恢復(fù)目前影響外來(lái)物種轉(zhuǎn)移的進(jìn)出口政策國(guó)家在物種管理上的調(diào)控機(jī)制公共教育建立減少或消除零售市場(chǎng)外來(lái)植物和動(dòng)物銷(xiāo)售的合作戰(zhàn)略第十二頁(yè)，共34頁(yè)。干擾的性質(zhì)干擾具有多重性，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)影響表現(xiàn)為多方面干擾性質(zhì)〔disturbanceregime〕指在一段較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)干擾的時(shí)空動(dòng)態(tài)(Spatialandtemporaldynamicsofdisturbancesoveralongertimeperiod)。包括如下特征：干擾的空間分布；干擾發(fā)生的頻率(frequency)、重復(fù)間隔(returninterval)和周期(rotationperiod)；干擾的面積(size)、尺度、強(qiáng)度(intensity)、影響度(severity)。通常，面積較小、強(qiáng)度較低的干擾發(fā)生的頻率較高，周期短；而面積較大、強(qiáng)度較高的干擾發(fā)生的頻率較低，周期長(zhǎng)。干擾具有較大的相對(duì)性自然界中發(fā)生的事件是否對(duì)生態(tài)系統(tǒng)形成干擾不僅取決于干擾的本身，而且還取決于干擾發(fā)生的客體。第十三頁(yè)，共34頁(yè)。第十四頁(yè)，共34頁(yè)。干擾的性質(zhì)干擾具有明顯的尺度性干擾作用發(fā)生在某一特定尺度上，一個(gè)尺度上的干擾并非是所有尺度上的干擾〔圖〕。Ifthedisturbanceissmallandephemeralrelativetotheentityofinterest,itpassesunnoticed.Ifthedisturbanceislargeandlongindurationorreturntime,twoalternativesmayoccur.First,theholonmayliveoutitsentirelifeinthepresenceofthedisturbance.Second,theholonmayneverexperiencethecycleofdisturbanceatall.If,however,theholonandthedisturbancearecharacterizedbyalmostidenticalscales,thentheholonwillindeedbeperturbedbythetransitionfromtheundisturbedtothedisturbedstate.第十五頁(yè)，共34頁(yè)。干擾的性質(zhì)干擾具有明顯的尺度性小尺度上的干擾往往是大尺度上正常現(xiàn)象的結(jié)構(gòu)成分。一個(gè)干擾在某個(gè)尺度上觀察時(shí)可能是一個(gè)破壞力，但在另一個(gè)不同尺度上觀察時(shí)可能是一個(gè)促穩(wěn)力。例如，林火現(xiàn)象、病蟲(chóng)害的發(fā)生

氣候變化生物干擾作用不同頻率干擾在空間尺度上的反映第十六頁(yè)，共34頁(yè)。干擾的性質(zhì)干擾可以看作是對(duì)生態(tài)系統(tǒng)演替過(guò)程的再調(diào)節(jié)

干擾對(duì)生態(tài)系統(tǒng)演替過(guò)程起到加速作用，還是倒退作用，具有較大的主觀性，主要取決于人類(lèi)如何認(rèn)識(shí)生態(tài)系統(tǒng)的演替過(guò)程。如森林火災(zāi)，土地沙化過(guò)程。干擾經(jīng)常是不協(xié)調(diào)的干擾在時(shí)空尺度上具有廣泛性

干擾存在于自然界的各個(gè)尺度的各個(gè)空間。干擾概念并不局限于群落尺度，已被運(yùn)用到種群、生態(tài)系統(tǒng)和景觀尺度上。第十七頁(yè)，共34頁(yè)。干擾的性質(zhì)干擾與擾動(dòng)〔perturbation〕在空間尺度和生態(tài)系統(tǒng)的影響程度上均有較大差異擾動(dòng)一般指系統(tǒng)在正常范圍內(nèi)的波動(dòng)，只暫時(shí)改變景觀的面貌，不會(huì)從根本上改變景觀的性質(zhì)。干擾對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響超出了系統(tǒng)正常波動(dòng)的范圍，不僅改變景觀的面貌，景觀的性質(zhì)也將發(fā)生變化。擾動(dòng)具有可預(yù)測(cè)性，而干擾是不可預(yù)測(cè)的。擾動(dòng)是一般意義上的環(huán)境波動(dòng)行為，而干擾那么是破壞性行為。生態(tài)學(xué)干擾在概念上不同于脅迫〔stress〕脅迫通常指生態(tài)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)未受到直接損傷時(shí)，其功能被影響的情形，而干擾直接改變的是生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。第十八頁(yè)，共34頁(yè)。干擾的生態(tài)學(xué)意義長(zhǎng)期以來(lái)，干擾的生態(tài)學(xué)意義一直未引起生態(tài)學(xué)家的重視，主要是因?yàn)橐郧吧鷳B(tài)學(xué)家更多考慮的是生態(tài)系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定，關(guān)注生態(tài)演變中頂級(jí)群落的開(kāi)展和形成。在景觀生態(tài)學(xué)中，干擾的原因、格局、動(dòng)態(tài)和后果是主要的研究主題。生態(tài)學(xué)家已經(jīng)逐漸將干擾作為一種自然過(guò)程，以及生態(tài)群落異質(zhì)性的源泉，這反映了20世紀(jì)后半葉生態(tài)學(xué)對(duì)自然界的觀點(diǎn)由平衡向非平衡的轉(zhuǎn)變。第十九頁(yè)，共34頁(yè)。干擾的生態(tài)學(xué)意義干擾與景觀格局景觀位置及立地對(duì)干擾的易感性景觀位置〔landscapeposition〕典型地指一個(gè)立地或一組立地的地形位置，包括相對(duì)海拔、地形、坡度和坡向。位于某個(gè)特定景觀的立地對(duì)干擾的易感性可以通過(guò)比較景觀中許多地點(diǎn)上此干擾的發(fā)生概率或頻率得到評(píng)價(jià)。景觀位置影響立地對(duì)干擾的易感性：Runkle(1985)(SouthernAppalachianMountains)Fires:Withinthemountains,firesoccurredprimarilyonsouth-facingslopesnearridgetops,especiallyonridgesatlowerelevations.Winds:Newforestgapdisturbancesweremorelikelytooccurinthevicinityofoldgaps.Foster(1988)(NewEngland)(圖)Hurricanes:Hurricanedamagewascontrolledbythedegreeofsiteexposuretowinddirectionsresultingfromslopepositionandaspect.Cardille(1998),Cardilleetal.(2001)(uppermidwesternUnitedStates)Humanfactors:Firesweremorelikelytooccurinlocationshavinghigherhumanpopulationdensityandhigherroaddensity.第二十頁(yè)，共34頁(yè)。

TracksofsixseverehurricanesthatcausedsignificantforestdamageinNewEngland(Booseetal.,1994)第二十一頁(yè)，共34頁(yè)。干擾的生態(tài)學(xué)意義干擾與景觀格局景觀位置不影響立地對(duì)干擾的易感性：Frelich和Lorimer(1991)(UpperMichigan)

Typesofwindstorms:Strongdownwardwindstorms(downbursts)andtornadoescanhitanypositioninthelandscape,resultinginlittledifferentiationamongtopographicpositions;hurricaneshitcertainpositioninthelandscapeinhorizontaldirections.TurnerandRomme(1994)(YellowstoneNationalpark)

Intensity:Landscapeslopeposition,aspect,thenumberoffuel,andnaturalfirebreaks(e.g.streams,rivers,andeventheGrandCanyonoftheYellowstoneRiver)hadlittleinfluenceonsusceptibilitytofireundertheextremedroughtandwindthatoccurredduringthesummerof1988.第二十二頁(yè)，共34頁(yè)。干擾的生態(tài)學(xué)意義干擾與景觀格局景觀位置及立地對(duì)干擾的易感性Landscapepositionappearstoinfluencesusceptibilitytodisturbancewhenthedisturbanceitselfhasadistinctdirectionality(e.g.hurricanetracks)suchthatsomelocationsareusuallymoreexposedthanothers.當(dāng)干擾本身有明確的方向，以至于一些位置通常比其它位置更加暴露時(shí)，景觀位置似乎影響立地對(duì)干擾的易感性〔如颶風(fēng)〕。Inaddition,landscapepositionmayinfluencesusceptibilityifthedisturbanceisofmoderateintensity,suchthatitsspreadisinfluencedbysubtledifferencesinthelandscape.另外，如果干擾的強(qiáng)度適中，那么景觀位置也可能通過(guò)景觀中微小的異質(zhì)性來(lái)影響立地對(duì)干擾的易感性。However,ifthedisturbanceitselfhadnospatialdirectionality(e.g.downbursts)orissufficientlyintensethatitsspreadisunaffectedbydifferencesinthelandscape(e.g.high-intensitycrownfire),thenlandscapepositiondoesnotinfluencesusceptibilitytothedisturbance.然而，如果干擾本身不存在空間方向性〔如龍卷風(fēng)〕，或者干擾強(qiáng)度足夠大，以至于干擾的擴(kuò)散不受景觀異質(zhì)性的影響〔如高強(qiáng)度林冠火〕，那么景觀位置不影響立地對(duì)干擾的易感性。第二十三頁(yè)，共34頁(yè)。干擾的生態(tài)學(xué)意義干擾與景觀格局景觀格局對(duì)干擾擴(kuò)散的影響理解景觀異質(zhì)性是如何影響干擾的空間擴(kuò)散的已成為景觀生態(tài)學(xué)研究的焦點(diǎn)。景觀異質(zhì)性與干擾擴(kuò)散之間存在著相互作用，但對(duì)不同的干擾類(lèi)型，景觀異質(zhì)性可能會(huì)促進(jìn)干擾的擴(kuò)散，也可能會(huì)抑制干擾的擴(kuò)散，不能作出統(tǒng)一的結(jié)論〔Pickeet和White，1985；Farina，1998〕。

第二十四頁(yè)，共34頁(yè)。干擾的生態(tài)學(xué)意義干擾與景觀格局景觀格局對(duì)干擾擴(kuò)散的影響理論研究〔1〕FranklinandForman(1987)〔圖〕問(wèn)題：在不同的采伐格局下，形成不同的林分斑塊大小、數(shù)量和邊緣長(zhǎng)度，這些格局如何影響風(fēng)在森林中的擴(kuò)散？結(jié)論：風(fēng)發(fā)生的潛力隨著林木被采伐而增強(qiáng)，當(dāng)林分斑塊的每條邊均被孤立時(shí)，風(fēng)發(fā)生的潛力繼續(xù)增強(qiáng)，尤其是當(dāng)有一半以上的林木被采伐時(shí)；當(dāng)80%以上的林木被采伐時(shí)，風(fēng)對(duì)剩余林分斑塊構(gòu)成最大的威脅。第二十五頁(yè)，共34頁(yè)。Patternsofclear-cuttingdevelopedundervariousmodelsbyFranklinandForman(1987).In(a)-(c),adispersedcutpatternisusedinwhichtheamountofcutoverarea(black)varies,butthereisaregulardistributionacrossthelandscape.第二十六頁(yè)，共34頁(yè)。

PredictedsusceptibilityofforestsintheDouglasfirregiontovarioustypesofdisturbanceasafunctionofthepercentofthelandscapethatisclear-cut,asshownbythecheckerboardmodel.(a)Potentialforwindthrowinresidualforestpatches.(b)Potentialforwildfireignitionandspread;(c)Susceptibilitytoinsectandfunguspests.(FranklinandForman,1987)第二十七頁(yè)，共34頁(yè)。干擾的生態(tài)學(xué)意義干擾與景觀格局景觀格局對(duì)干擾擴(kuò)散的影響理論研究〔2〕Turneretal.(1989)〔圖〕景觀包括兩類(lèi)棲息地：易發(fā)生干擾和不易發(fā)生干擾,p：易發(fā)生干擾的棲息地比例，0.1~0.9，隨機(jī)分布f：在易發(fā)生干擾的棲息地，干擾被引發(fā)的概率i：干擾被引發(fā)后向同類(lèi)其它棲息地?cái)U(kuò)散的概率。

景觀對(duì)干擾擴(kuò)散的影響隨p變化：假設(shè)p小于連接度的臨界閾值：受干擾的棲息地比例主要受干擾被引發(fā)概率f的影響，i的影響極小。假設(shè)p大于連接度的臨界閾值：擴(kuò)散概率i將控制受干擾的棲息地比例。第二十八頁(yè)，共34頁(yè)。SimulatedpercentofsusceptiblehabitatdisturbedasafunctionoffandI.(a)Initialproportion,p,ofthelandscapeoccupiedbysusceptiblehabitatsis0.4,belowthethresholdofconnectivity.(b)Initialproportion,p,ofthelandscapeoccupiedbysuscep