景觀生態(tài)學(xué)基本原理與應(yīng)用

景觀生態(tài)學(xué)基本原理與應(yīng)用參考教材FormanRTT等，景觀生態(tài)學(xué)，肖篤寧等譯，科學(xué)出版社，1990傅伯杰等編注，景觀生態(tài)學(xué)原理及應(yīng)用，科學(xué)出版社，2001鄔建國，景觀生態(tài)學(xué)—格局、過程、尺度與等級(jí)ZevNaveh等，景觀生態(tài)學(xué)—理論與應(yīng)用，李團(tuán)勝等譯，西安地圖出版社，2001第2頁,共40頁，星期六，2024年，5月景觀的概念Forman:景觀是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。Naveh:景觀是地理圈與生物圈和人類圈綜合為一體，是人類生存空間內(nèi)可見的客體。Wiens：從微觀到宏觀不同尺度上具有異質(zhì)性或鑲嵌性的空間單元。第3頁,共40頁，星期六，2024年，5月2.景觀生態(tài)學(xué)(LandscapeEcology)*Forman:景觀生態(tài)學(xué)是以景觀結(jié)構(gòu)、功能和動(dòng)態(tài)特征為主要研究對(duì)象的一門新興宏觀生態(tài)學(xué)分支學(xué)科。Naveh:景觀生態(tài)學(xué)是地理學(xué)與生態(tài)學(xué)之間的一門中間學(xué)科，是對(duì)人類生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行整體論研究的新興學(xué)科。第4頁,共40頁，星期六，2024年，5月景觀生態(tài)學(xué)的相關(guān)名詞*景觀結(jié)構(gòu)(landscapestructure)：景觀組分的數(shù)量構(gòu)成及空間組合與分布特征，其中景觀組分的空間結(jié)構(gòu)特征又被稱為景觀格局（landscapepattern）*景觀功能(landscapefunction)：景觀對(duì)自身內(nèi)部及其他相關(guān)生命系統(tǒng)生存和發(fā)展所能提供的支撐作用；*景觀動(dòng)態(tài)(landscapedynamic)：景觀在各種內(nèi)外部驅(qū)動(dòng)因素作用下其結(jié)構(gòu)和功能的時(shí)間變化過程與特征。*景觀組分(landscapeelements)：構(gòu)成景觀的不同生態(tài)系統(tǒng)類型被稱為景觀組分第5頁,共40頁，星期六，2024年，5月3.景觀生態(tài)學(xué)的學(xué)科特點(diǎn)

1）宏觀研究個(gè)體→種群→群落→生態(tài)系統(tǒng)→景觀→區(qū)域→生物圈（全球）景觀生態(tài)學(xué)研究的主要層次包括生態(tài)系統(tǒng)、景觀和區(qū)域。

2）異質(zhì)性*異質(zhì)性(heterogeneity)：景觀內(nèi)部事物或者其屬性在時(shí)間或空間分布上的不均勻性或非隨機(jī)性特征。與異質(zhì)性相反的景觀特征被稱為均質(zhì)性（homogeneity）Risser甚至認(rèn)為景觀生態(tài)學(xué)主要研究景觀的空間異質(zhì)性：1）景觀空間異質(zhì)性的發(fā)展和動(dòng)態(tài)；2）異質(zhì)性景觀的相互作用和變化；3）空間異質(zhì)性對(duì)生物和非生物過程的影響；4）空間異質(zhì)性的管理。第6頁,共40頁，星期六，2024年，5月3）強(qiáng)調(diào)空間分異景觀生態(tài)學(xué)是生態(tài)學(xué)學(xué)科群中唯一將空間分異特征作為自身研究重點(diǎn)的分支學(xué)科，涉及的重點(diǎn)研究領(lǐng)域包括：異質(zhì)性、等級(jí)特征、景觀格局、尺度效應(yīng)、干擾擴(kuò)散等。*尺度(scale)：在觀察景觀現(xiàn)象或過程時(shí)一個(gè)特定的空間分辨率或標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間單元。*尺度效應(yīng)(scaleeffect)：優(yōu)勢景觀現(xiàn)象或過程特征隨尺度變化而變化的現(xiàn)象。4）注重人為活動(dòng)景觀的宏觀性特征使其成為很容易與人為活動(dòng)研究進(jìn)行銜接的生態(tài)學(xué)分支學(xué)科（城市景觀、人為景觀、干擾等），Naveh認(rèn)為景觀生態(tài)學(xué)是生態(tài)學(xué)和人類生態(tài)學(xué)研究的橋梁的橋梁。第7頁,共40頁，星期六，2024年，5月景觀生態(tài)學(xué)研究的一般領(lǐng)域1）研究和規(guī)劃的方法論（地域尺度上的應(yīng)用研究）2）土地利用格局對(duì)景觀功能的影響3）生態(tài)理論及其管理涵義4）景觀生態(tài)學(xué)中的聯(lián)結(jié)度5）海岸沙丘管理6）城市生態(tài)問題7）景觀的空間格局和功能關(guān)系8）景觀利用的生態(tài)原則9）景觀生態(tài)學(xué)和空間信息系統(tǒng)10）景觀結(jié)構(gòu)和生態(tài)過程之關(guān)系11）自然保護(hù)：廊道的作用12）氣候變化的景觀生態(tài)評(píng)價(jià)第8頁,共40頁，星期六，2024年，5月第9頁,共40頁，星期六，2024年，5月一、景觀生態(tài)學(xué)發(fā)展簡史

1.景觀生態(tài)學(xué)最初起源與上世紀(jì)三十年代的中歐地區(qū)，1939年德國學(xué)者特羅爾（C.Troll）提出景觀生態(tài)學(xué)這一研究方向。

2.70年代末到80年代初，歐美生態(tài)學(xué)家們同時(shí)意識(shí)到了景觀這一重要研究層次的重要性。景觀生態(tài)學(xué)進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期。

3.中國的景觀生態(tài)學(xué)研究始于1980’s年代初期。第10頁,共40頁，星期六，2024年，5月二、景觀生態(tài)學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀以實(shí)際應(yīng)用問題為導(dǎo)向進(jìn)行生態(tài)學(xué)研究的整和第11頁,共40頁，星期六，2024年，5月IALE第五次年會(huì)研討專題主題：科學(xué)與行動(dòng)碎裂化效應(yīng)：概念、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及一般結(jié)論生態(tài)網(wǎng)絡(luò)和綠色通道：自然與人文規(guī)劃的新理念不同農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的景觀效應(yīng)空間分析的理論與方法流域與河岸過程從人類的綜合行為了解景觀水平的生態(tài)過程景觀生態(tài)學(xué)用于景觀規(guī)劃與設(shè)計(jì)的障礙、機(jī)會(huì)、策略及模型空間格局與生態(tài)過程變化景觀政策和規(guī)劃工具的案例研究生物多樣性保護(hù)的工具景觀保護(hù)規(guī)劃的地區(qū)性途徑景觀生態(tài)學(xué)用于森林管理的進(jìn)展與問題景觀生態(tài)學(xué)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ拖到y(tǒng)景觀異質(zhì)性：模型及區(qū)域化的尺度及層次性問題可持續(xù)河流管理的恢復(fù)與規(guī)劃城市景觀與城市梯度景觀的長時(shí)限動(dòng)力學(xué)與歷史變化自然干擾效應(yīng)農(nóng)業(yè)景觀問題自然與農(nóng)業(yè)景觀中的生物多樣性土地利用規(guī)劃遙感數(shù)據(jù)應(yīng)用第12頁,共40頁，星期六，2024年，5月1.方法論問題2.格局與過程3.生物多樣性保護(hù)4.規(guī)劃與設(shè)計(jì)5.景觀管理第13頁,共40頁，星期六，2024年，5月景觀組分構(gòu)成景觀的不同生態(tài)系統(tǒng)類型被稱為景觀組分第14頁,共40頁，星期六，2024年，5月*斑塊（patch）：一個(gè)與周圍環(huán)境不同的相對(duì)均質(zhì)性非線性區(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。*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*網(wǎng)絡(luò)（network）：是指一個(gè)相互連接的廊道系統(tǒng)。第15頁,共40頁，星期六，2024年，5月二、斑塊的規(guī)模效應(yīng)大斑塊：保護(hù)水質(zhì)、發(fā)育河流網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)部生境、核心生境、種源、小生境、保持自然干擾、緩沖能力強(qiáng)。小斑塊：中繼站、邊緣生境、降低捕食幾率、提供特定小生境、保護(hù)小型物種與生境★我們可以推斷，一個(gè)優(yōu)化的景觀，應(yīng)當(dāng)有一些大的斑塊，周圍還有一些小的斑塊，一同散布在基質(zhì)中。此外斑塊大小還將影響景觀中的許多生態(tài)過程的空間分異，主要包括：第16頁,共40頁，星期六，2024年，5月三、斑塊的邊界與邊緣*邊界（boundary）：構(gòu)成相鄰生態(tài)系統(tǒng)邊界的區(qū)域。*邊緣（edge）：一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)周邊的附近地區(qū)，該區(qū)域?qū)⒕徑猸h(huán)境對(duì)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的影響。景觀中的邊界具有不同的功能（生態(tài)流障礙、管理界限、環(huán)境變化的急變區(qū)等）人類是邊緣種，并且經(jīng)常通過各種活動(dòng)創(chuàng)造更多的邊界（景觀碎裂化）。第17頁,共40頁，星期六，2024年，5月

邊界問題研究通常包括：邊界結(jié)構(gòu)、調(diào)控機(jī)制、邊界功能以及邊界動(dòng)態(tài)。斑塊的邊界功能類似于細(xì)胞膜的功能（小分子傳輸、大分子選擇性傳輸以及能量損耗性傳輸?shù)龋坝^斑塊邊界的功能大致可以物化成五個(gè)部分：生境功能、濾網(wǎng)功能、通道功能、物種源功能以及匯的功能，這里重點(diǎn)探討生境功能和濾網(wǎng)功能。第18頁,共40頁，星期六，2024年，5月★邊界的尺度差異：精尺度邊界：道路和相鄰局部生態(tài)系統(tǒng)之間的邊界；中尺度邊界：中尺度地形及長期土地利用方式之間的邊界（如流域邊界或大面積農(nóng)田及果園之間的邊界）；粗尺度邊界：景觀、氣候區(qū)、生物區(qū)邊界。第19頁,共40頁，星期六，2024年，5月邊界結(jié)構(gòu)的表征1）邊界的寬度邊界的寬度一般受自然和人為作用的雙重影響，并與邊界的發(fā)育時(shí)間和計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)有直接聯(lián)系。A．作用力的方向；B．發(fā)育時(shí)間；C．計(jì)量方式和研究目的2）邊界的曲度邊界的曲度何以利用兩點(diǎn)之間的實(shí)際邊界長度與兩點(diǎn)之間的直線距離之間的比值來衡量。自然起源斑塊邊界的曲度一般應(yīng)大于人類起源的斑塊類型，所以直線型邊界一般與人類的城市化過程密切相關(guān)。第20頁,共40頁，星期六，2024年，5月不同邊界曲度與寬度對(duì)景觀生態(tài)系統(tǒng)的影響？第21頁,共40頁，星期六，2024年，5月廊道廊道是景觀中重要的線形要素，它能把景觀內(nèi)部各組分間的生態(tài)應(yīng)力有效地從主體傳授到受體上去?？缭骄坝^的廊道，還能把地域范圍內(nèi)的空間聯(lián)系和功能聯(lián)系以各種方式滲透到每一個(gè)景觀中去。第22頁,共40頁，星期六，2024年，5月一、廊道的功能1）保護(hù)功能：建造防護(hù)林帶、各種人工渠道、道路、綠籬和田埂等；2）傳輸功能：物質(zhì)傳輸、能量傳輸、物種傳輸；3）資源功能：生物能源、食物、其他生物資源（木材）等；4）美學(xué)功能幾乎所有景觀都為廊道所分割，同時(shí)又被廊道聯(lián)系在一起，這種雙重反向作用決定了廊道在景觀內(nèi)的獨(dú)特功能位置。第23頁,共40頁，星期六，2024年，5月二、廊道的起源第24頁,共40頁，星期六，2024年，5月1）干擾廊道：是由各種帶狀干擾所形成的廊道，例如線性采伐作業(yè)、道路的修建以及某些斷層區(qū)域；第25頁,共40頁，星期六，2024年，5月2）殘遺廊道：一般是由基質(zhì)內(nèi)干擾所形成的帶狀區(qū)域，如森林砍伐后留下的帶狀林帶，穿越農(nóng)牧交錯(cuò)帶大片農(nóng)田兩側(cè)所形成的特殊植被帶均是殘遺的植被群落；第26頁,共40頁，星期六，2024年，5月3）環(huán)境資源廊道：是由環(huán)境資源的空間線性異質(zhì)性特征所形成的廊道，如河流廊道或山脊線等；第27頁,共40頁，星期六，2024年，5月4）種植廊道：由人類特殊目的的種植活動(dòng)而形成的廊道，如農(nóng)田防護(hù)林和道路兩邊的植被帶等；第28頁,共40頁，星期六，2024年，5月5）再生廊道：是指受到干擾地區(qū)再生的植被所形成的廊道，例如沿著一些柵欄或鐵絲網(wǎng)形成的特殊廊道類型。第29頁,共40頁，星期六，2024年，5月三、廊道的穩(wěn)態(tài)維護(hù)1）廊道內(nèi)外部環(huán)境的穩(wěn)定性；2）廊道內(nèi)部生物類群的穩(wěn)定性；3）廊道外部斑塊的穩(wěn)定性；4）人工維護(hù)性管理投入；5）兩側(cè)人類活動(dòng)特征。第30頁,共40頁，星期六，2024年，5月四、廊道的結(jié)構(gòu)主要廊道結(jié)構(gòu)參數(shù)包括寬度、內(nèi)部異質(zhì)性分異、曲度、結(jié)點(diǎn)和間斷區(qū)等。分析廊道的結(jié)構(gòu)特征可以從空間和內(nèi)部兩個(gè)角度來觀察。第31頁,共40頁，星期六，2024年，5月1.廊道的空間特征空間特征描述參數(shù)主要有曲度、結(jié)點(diǎn)和間斷區(qū)特征。第32頁,共40頁，星期六，2024年，5月1）廊道的曲度：就是指廊道在空間的蜿蜒程度?！锷鷳B(tài)客體在廊道內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)廊道曲度有不同需求，主要包括安全型和效益型兩種。決定廊道曲度的因素通常有以下幾種：A．地形地貌的控制作用，對(duì)資源廊道的約束作用較強(qiáng)；B．區(qū)域人文活動(dòng)特征及空間分布格局，對(duì)道路廊道的影響明顯；C．生態(tài)保護(hù)和美化方面的考慮；對(duì)防護(hù)林和城市帶狀綠地系統(tǒng)的影響比較突出；D．經(jīng)濟(jì)效益方面的考慮，道路建設(shè)成本方面的考慮使道路建設(shè)一般遵循最短距離法。第33頁,共40頁，星期六，2024年，5月2）廊道的結(jié)點(diǎn)：廊道中的局部膨大部分被稱為結(jié)點(diǎn)。A．廊道中的結(jié)點(diǎn)對(duì)于內(nèi)部的生態(tài)流而言通常具有中繼站的功能；B．兩條廊道交叉地區(qū)通常形成結(jié)點(diǎn)；C，河流的突起部分往往因新河灘的不斷形成，而形成結(jié)點(diǎn)，有時(shí)會(huì)發(fā)育串珠狀節(jié)點(diǎn)。第34頁,共40頁，星期六，2024年，5月3）廊道的間斷區(qū)：廊道的間斷區(qū)是指廊道的生物部分在空間的不連續(xù)地段。A．廊道間斷區(qū)形成達(dá)原因可以是自然的，也可以是人工的。B．廊道間斷區(qū)可以利用數(shù)量、累積長度、風(fēng)險(xiǎn)權(quán)重或連接度等概念進(jìn)行評(píng)價(jià)。第35頁,共40頁，星期六，2024年，5月2.廊道的內(nèi)部特征1）多數(shù)廊道都包含一個(gè)中心帶，兩側(cè)各有一條邊緣帶。2）廊道的高度與基質(zhì)高度的差異對(duì)于廊道邊緣效應(yīng)的寬度有顯著影響。3）廊道內(nèi)部的結(jié)構(gòu)差異還可以顯著地表現(xiàn)在小氣候差異上。4）由于廊道通?？梢栽诰坝^內(nèi)延伸很長一段距離，所以其生物組成