川农景观生态学复习参考.docx

1、川农景观生态学复习参考绪论。景观的基本特征1.景观是由不同生态系统组成的整体。2.组成景观的生态系统是相互作用、相互影响的。3.景观具有一定自然和文化特征，兼具经济、生态和文化价值。景观要素与景观结构成分1.景观要素：组成景观最基本的、相对匀质的土地生态要素或单元2.景观结构成分：斑块、廊道和基质（Forman），是生态学和自然地理学上性质各异而形态特征和空间分布特征相似的景观要素。景观生态学：是以景观为研究对象，研究景观结构、功能、变化及其规划与管理的一门综合性的宏观生态学分支。研究景观的结构、功能和变化以及景观的规划与管理。是研究空间单元的相互关系的学科。景观生态学的学科地位与特点强调空间

2、异质性：复杂性和变异性、强调尺度的作用：时间或空间上的量度、整体性与系统性、综合性与宏观性、人类主导性 。景观生态学的理论基础整体论与系统论：内稳态、等级理论：系统的可分解性、岛屿生物学理论：将岛屿上面物种数量特征与岛屿的面积、孤立程度、年龄等密切相关；复合种群理论： 复合种群（Metapopulation）:空间上相互隔离、功能上相互联系的两个及两个以上亚种群组成的种群系统。“种群在景观斑块复合体中运动、消长的理论源汇模型源种群（Source population）:出生率大于死亡率且迁入超出迁出的种群； 汇种群（sink population）：出生率小于死亡率或迁入低于迁出的种群； 渗透

3、理论与中性模型 中性模型：是指不包括任何生态学过程或机理的，仅产生数学上或统计上所期望的空间或时间格局的模型。空间镶嵌与斑块动态理论斑块：斑块的含义：外貌和属性与周围景观要素显著差别，且空间上可分辨的非线性景观要素。斑块的起源与类型 2.1 环境资源斑块：环境资源的异质性或镶嵌性分布而形成的斑块。 特点：持久性； 种群波动小物种数量稳定2.2干扰斑块： 由于局部性干扰而形成的面积较小的斑块。 特点：较高的周转率； 持续时间短；消失最快 2.3 残存斑块：由于基质受到广泛干扰后残留下来的未受干扰的斑块 特点：较高的周转率； 持续时间短；消失最快 2.4 引入斑块 : 人类由于有意或无意地将动植物

4、引入某一地区而形成的局部性生态系统或斑块。与干扰斑块相似，又可分为种植斑块和聚居斑块.斑块的特征:包括斑块的大小（面积）、形状、数量和空间组合关系等主要参数。 3.1 斑块大小（面积） 3.1.1 度量指标： 斑块总面积（TA）、平均面积（AV）、最小面积（MN）和最大面积（MX）3.1.2 斑块大小与物质能量分配：一般的情况总是大斑块比小斑块含的能量和养分丰富，如动物的巢域； 3.1.3 斑块大小与物种数量： 在岛屿生物学中发现，大的岛屿物种数量就多 S-多样性 A-面积 C-比例常数 Z-一般为0.180.35 3.2.1斑块形状指数（Patch shade index）： 通过计算某一斑

5、块与面积相同的圆或者正方形之间的偏离程度来衡量斑块边界复杂程度。板块形状指数（） D-形状指数 L-斑块固边长度 A-斑块面积 D值说明某一斑块周边长度与面积同该斑块相等的圆的圆周长之比，比值为1为圆形，比值越大说明该斑块周边越发达斑块形状指数（）D=0.25L/A1/2 D-形状指数 L-斑块固边长 A-斑块面积 D值说明某一斑块周边长度与面积同该斑块相等的圆的圆周长之比，比值为1为正方形，比值越大说明该斑块受到人为干扰越小斑块指数（） 3.2.2斑块形状与生态功能： 圆形斑块具有最小的周长面积比；条形或不规则斑块可与外界进行充分的物质能量交换；边缘与边缘效应边缘效应：在景观要素的边缘地带，

6、由于环 境条件的差异而引起的物种和丰富度的较大变化，称为边缘效应 3.3.1 影响边缘宽度的因子 a 太阳辐射：面向赤道方向超过向极地方向; b 温带超过热带; c 主风超过其他风向; d 斑块与本底垂直结构差异与边缘宽度差 异成正比； e 诱导边缘会随着群落的发展而变化。 边缘效应的量化 Ee= 2C/(A+B)3.4 斑块的内缘比:反映了特定面积的斑块受边缘效应影响的程度斑块的数量景观中所包含斑块的数量 3.3.1 描述斑块数量的指标： 斑块类型：群落类型、斑块成因、斑块大小、斑块形状等斑块密度：单位面积内的斑块数量 斑块的相关性3.4.1 斑块隔离度（ri）：其中：n为与斑块i相邻的斑块

7、数；dij是斑块i与斑块j之间的距离. 结论：相邻斑块距离越近，面积越大，相关性越强；反之相关性降低 廊道不同于两侧基质的狭长地带，即介于周边环境之间的线性景观要素。廊道的类型 1.1 按廊道形成原因：干扰廊道：如林间小路 残余廊道：采伐森林留下的林带 环境资源廊道：如河流廊道 再生性廊道：如农田防护林等1.2按廊道结构与性质:依廊道的宽度及边缘区和中心区的情况，分为：线状廊道、带状廊道、河流廊道. 廊道的类型 带状廊道：含有丰富内部生物和中心内部环境的宽的条带； 与线状廊道的区别：有明显的边缘效应，具有一个相对独立的内部环境。 河流廊道：指沿河分布在水道两侧不同于周围基质的带状植被，包括河床

8、、河漫滩、堤坝及部分岸上的高地。 2.1廊道的功能：（1）资源功能：作为能量、物质的源或汇；（2）通道功能：物质、能量和信息交流的通道（3）屏障功能：过滤与阻抑（4）防护功能：防护带、隔离带（5）美学功能：苏堤 廊道效应：把城市廊道分为人工廊道和自然廊道.交通廊道所产生的各种自然、经济和社会综合效益（宗跃光，1998） 。a 人工廊道与自然廊道效应b 廊道的宽度效应河流廊道的效应：不仅具有生物保护功能、保护水资源和环境完整性。廊道的数量特征：1.1 廊道面积与长度：廊道面积一方面影响廊道内物种多样性，但同时又影响景观破碎化 1.2 廊道数目：1.3 廊道密度：单位面积的廊道长度，是反映景观破碎

9、化的指标廊道的结构特征： 2.1 连接度： 景观空间结构单元之间连通性的生物学度量指标，包括结构连接度和功能连接度。结构连接度以网络连接度指数表示：=L/Lmax =L/3(V-2) 其中，v为结点个数，L为连接线数目环度：即网络连接度的指数，指网络中现有结点的环路存在程度。 =实际环路数/最大可能环路数 =（L+1-V）/（2V-5) 其中，v为结点个数，L为连接线数目 曲度：即廊道的弯曲程度或通直度。可用分维代表廊道的曲度：Q（L） =LDq 其中，Dq为分维数，在1-2之间变化 基质是景观要素组成中面积最大、连通性最好、在景观功能上起着重要作用的组分。 基质的判定标准 a 相对面积： 通

10、常基质面积超过现存任何其它景观要素的总面积，或基质的面积占到整个景观总面积的50%以上。 b 连通性：基质是景观中连通性最好的景观要素。 c 动态控制： 基质对景观动态的控制程度较其它景观要素要大。连通性高被判定为基质的原因（a） 连通性高的景观组分将低的组分包围，使得低的组分成为“孤岛” ，从而与其它组分分离（b） 连通性高的景观要素可能形成网状廊道，便于物种流和基因流的交换 基质的孔隙度 是指景观中单位面积内具有闭合边界的斑块数目，或称为斑块密度。 与斑块大小无关；与斑块数量相关。生态学意义：指示现有景观中物种的隔离程度和潜在基因变异的可能性，是边缘效益总量的一个反映，对能量流、物质流和物

11、种流有重要影响。景观边界的概念：在特定的时空尺度下，相对匀质的景观要素之间所存在的异质性过渡区域。特征：（1）异质性（2）动态性（3）宏观性：生态实体，是景观功能单元（4）尺度性功能：（1）通道或廊道（2）过滤器或屏障（3）源（4）汇（5）生境确定方法：（1）定性的方法（2）定量的方法：（a）多元排序法（b）聚类分析法（c）主成分分析法等度量指标：（1）边界密度：单位面积内景观边界长度（2）边界对比度：边界两侧相异程度（3）边界均匀度：景观中不同类型边界分布的均匀程度生态交错带的定义： 两个相邻群落之间的过渡地带类型：（1）按时间尺度分：3种（2）按空间尺度分：4种（3）从生态环境脆弱带的角度

12、：7种（牛文元）特征：（1）是不同系统间的应力带（2）具有边缘效应（3）生态交错带阻碍物种分布 景观形成要素与构型自然要素气候因素包括光照、温度、水分等因子是景观结构形成中起着重要的控制性作用，主要表现在：影响动植物生命过程，进而影响景观格局；影响地形、地貌的形成过程；影响土壤过程，进而影响物质的地化循环。地貌因素在景观结构形成中具有以下作用：通过影响区域生态因子质量与数量进而影响整个景观特征；影响物质流动、生物移动在质、量的变化；影响干扰发生的频率、强度与空间格局。土壤因素土壤是具有一定肥力，能够生长植物的地球陆地的疏松表层，是生态系统中生产者赖以生存的基质。1.土壤的类型2.土壤的景观分布

13、：（1）地带性土壤：由气候条件决定:垂直地带性水平地带性（2）地方性或地域性土壤：由于地形、母质、水文等影响，在地带性基础上形成的。植被因素植被是生态系统中的生产者1.植被分布的规律：水平地带性；垂直地带性；自然干扰是剧烈影响生态系统、群落或种群结构，并能改变资源和物理环境的相对离散性事件。景观的构型: 1.斑块廊道基质构型景观粒级（a） 景观组分规模大小的量度（b） 有粗粒和细粒之分 景观对比度（a） 相邻不同景观单元的相异程度 （b） 度量指标：反差矩倒数 ；对比度景观镶嵌性（1） 指一个系统的组分在空间结构上互相拼接成一个整体。 （2） 度量指标：镶嵌度指数 （3） 景观斑块镶嵌性的作用

14、：斑块的空间构型影响干扰的扩散。2.网络结点构型1. 结点：网络中廊道间及廊道与斑块的交汇处。 2. 网眼的大小：网络线间的平均距离或网线所围绕的景观要素的平均面积。 3. 网络连接度：廊道与系统内所有结点的连接程度。 景观空间格局是景观要素在空间结构上的排列形式，或景观要素的类型、数目及空间分布与配置。基本类型:均匀分布、聚集分布和随机分布，另有组合格局。1.均匀（规则）格局景观 : 景观要素间的距离相对一致或表现出一定渐变规律2.聚集格局景观: 景观要素向某一点或线聚集的景观类型。3.随机格局景观: 景观要素在景观内按一定的统计规律随机分布4.组合格局景观: 两种或多种景观格局类型同时存在

15、的景观类型。Forman的理想景观格局模式“集聚间有离析”（aggregate-with-outliers）：强调土地利用分类集聚。该模式的景观生态学意义：保留了生态学上具有不可替代意义的大型自然植被斑块，用以涵养水源，保护稀有生物；景观质地满足大间小的原则；风险分担； 遗传多样性得以维持；形成边界过渡带，减少边界阻力；小型斑块的优势得以发挥；有自然植被廊道利于物种的空间运动，在小尺度上形成的道路交通网满足人类活动的需要。景观生态安全格局: 是指景观中某些潜在的空间格局，是由景观中某些关键性的局部、位置和空间联系所构成。景观生态安全格局对控制生态过程的战略意义（1）：主动优势（2）：空间联系优

16、势（3）：高效优势景观空间格局分析的一般过程1数据收集及处理2.景观数字化3.选用适当的方法进行分析4. 对分析结果进行解释与综合景观空间格局分析空间取样方法1.典型取样2.机械取样3.分层取样景观空间格局的数量研究方法1.景观空间格局指数：主用于景观组分特征2.景观格局分析：主用于景观整体分析3.景观模拟模型：模拟景观格局动态景观异质性是指景观系统特征在空间和时间上的不均匀性及复杂性程度。 即所研究系统的复杂性和变异性. 是景观的基本属性。成因1.景观内不同空间位置物质和能量分布不同2. 景观系统的运动发展不均衡3. 影响景观系统的干扰也是复杂的和不均匀的类型1：空间异质性2：时间异质性景观

17、异质性与生物多样性：遗传多样性 物种多样性 生态系统多样性整体性与异质性原理 景观由许多相互作用、相互联系的生态系统组成，景观具有整体性；而各个生态系统或者景观要素之间是不均匀的，是异质的。景观破碎化：由于自然或人为因素的干扰所导致的景观由简单趋于复杂的过程，即景观由单一、均质和连续的整体趋向于复杂、异质和不连续的过程景观破碎化后果：（1）小种群增加，个体数量少，遗传漂变突出（2）种内近交增大（3）种间隔离增大，影响基因流景观多样性：是景观在结构、功能和动态方面的多样性，反映了景观的复杂性。是生物多样性在景观层次的表现。景观异质性测度 1. 景观多样性指数2.景观优势度指数3. 景观均匀度指数

18、4. 景观破碎化指数:包括斑块密度、廊道密度等指数景观微观异质性分析 景观组分的分布特征参数：绝对频率（F）、相对频率（f）、初始线段（D）、终止线段（E）、聚合组数（G）景观微观异质性分析 景观异质性参数：采用信息论原理与方法平均信息量（H）、初始信息量（Id）、终止信息量（If）、组合信息量（Ig） 景观生态过程是指物质、能量及信息在景观要素内部及景观要素之间的流动；在景观组分之间流动的物质、能量、信息、物种等总称为景观生态流；景观功能则是指物质和能量等在景观要素内部及其之间流动所引起的景观要素之间的空间相互作用及其表现出的效果。景观生态过程的基本动力1. 扩散：沿浓度梯度运动2. 质量流

19、：重力的作用3. 运动：消耗自身能量的运动方式媒介物：风、水、动物、人运动格局与空间扩散过程：运动格局：连续运动、间歇运动停留点（休息点或中继站+长歇点-为物种的进一步扩散提供种源和机会）空间扩散过程：（1）等级扩散：由一个结点跳跃式迁移到周围几个结点；（2）膨胀扩散：在继续占有原有资源的基础上扩大其分布面积；（3）移位扩散：物质、能量离开某一区域转移至另一地区的扩散运动方向与运动距离1. 直线距离：2. 拓扑空间上的距离：3. 时间距离： 景观生态流: 物质、能量、信息和物种等在景观各空间组分之间的流景观要素间的无机流:1.空气流：动力：气压差 类型：层流、湍流; 功能：输送水分、热能及烟尘

20、与污染物 影响因素：障碍物2.水流：动力：重力 类型：地表水、地下水流以及陆地海洋之间水分循环等地表水流功能：侵蚀、搬运和沉积 地下水运动功能：补充地表水 海洋环境：海流（传输热量）、潮汐影响景观内水流速度的因素： 水的输入量和时间土壤结构，尤其是孔隙度土壤对水中携带物质的渗滤效果3.养分流：伴随着土壤侵蚀和水流形成：类型：颗粒和溶解物运动方式：前者随地表径流；后者可随地表径流和地下径流森林对防止土壤侵蚀的作用动物在景观中的运动1. 运动方式生存与繁衍： 巢区活动 散布 迁徙2. 动物的分布格局： 多数情况下同质区域不适宜动物生存； 廊道与动物运动的关系决定廊道类型和动物的种类 动物巢区通常呈

21、扁长形，有时呈线条型； 景观异质性特性在景观功能中起着重要作用植物在景观中的运动1. 植物的散布：植物的散布是植物繁殖体的运动过程。散布媒介：风、水、动物、重力和人。 2.大范围（分布区）植物种群的散布： 植物分布区边界的变化； 物种的灭绝、适应和散布； 植物种在新分布区的传播景观生态过程原理：1. 景观生态流与空间再分配原理： 景观生态流是景观生态过程的外在表现形式； 景观要素之间的相互作用能量的流动及空间再分配景观再生产 景观生态流时间、空间的异质性影响景观的异质性； 景观要素之间相互作用存在乘积效应。 2. 格局与过程关系原理：过程产生格局，格局作用于过程。景观格局和生态过程相互关系主要

22、研究内容： 景观结构的时间变化规律； 景观格局的控制要素； 景观格局对干扰扩散的影响； 通过景观格局指标度量其生态功能； 利用模型模拟预测景观变化； 景观格局的尺度转化规律 。景观功能是指景观通过其生态过程对自身内部及其它相关生命体系生存和发展所能提供的支撑作用。是景观系统对各类生态客体（物质、能量、物种信息）时空过程的综合调控 是景观内物质、能量、信息的流动所引起的景观要素之间的空间相化作用及其表现出的效果。 包括生产功能、生态功能、美学功能和文化功能廊道对流的影响1. 屏障作用：景观要素使得景观生态流运动速度减缓或停滞的作用。 2. 林带对空气流的影响：防护林斑块对廊道流的影响：（1）斑块

23、是廊道交汇区和生态流的源或汇。（2）山地森林对河流的作用主要表现在：维持景观稳定和保持水土维持河流的良好水质维持河流良好的水文状况维持河流生物的能量和生存环境斑块对流的影响2. 景观阻力：能量、物质流经景观时受到景观结构特征的影响而发生的流速变化，这种影响景观生态流的因素叫作景观阻力。 景观阻力的影响因素包括：生态流通过界面的频率 界面的不连续性景观要素的适宜性 各景观要素的长度 . 景观生态流强度： 重力模型（万有引力定律）: 景观引力场:一个结点或斑块影响景观生态流的范围可通过重力模型来计算基质对流的影响1. 基质连接度：基质连接度高意味着物体穿过基质时受到相对较小的阻拦2生境结构：边缘效

24、应和生境分离. 3.狭管效应：能量和物质通过景观的狭窄地带时流速改变，称为狭管效应4.半岛交错接合景观关键点：景观要素类型相交的位置。包括： 具有重要内容或源地效应的部位； 变化较频繁的区域，特别是生态敏感区；各种形式流交会的地方。景观的一般功能 一.生产功能 1.自然景观的生产功能：自然植被的第一性生产力：单位时间单位面积的植被生物产量2.农业景观的生产功能：具有自然景观和人工景观双重特征 受到光照、温度、水分等因素的影响（1）光合潜力：生长因素在最佳状态时作物生育期所接受的太阳光有效辐射转化为可能产量的潜力。（2）光温潜力：指其它条件处于最佳状态时，仅有光合有效辐射和温度2个引子决定的作物

25、生产潜力。（3）气候潜力：是由光、温、水三个气候因子决定的可能的作物产量，是对光文潜力的进一步修正。生态功能保存物种和遗传资源、太阳能和CO2的固定、区域气候调节、维持水分和营养物质的循环、土壤的形成与保护、污染物的吸收与降解、维持生物多样性等等。美学功能景观给人以美的享受，当人与自然和谐相处时，人的情感、精神、思想和道德会得到进一步的升华，到达更高的境界。自然景观的旅游价值 文化功能自然景观的文化功能：（1）自然景观是艺术创作的来源之（2）自然景观陶冶人的情操；（3）自然景观是人类学习的源泉人文景观的文化功能： 指人类长期干扰最后形成的具有特殊格局、物种和过程聚集的景观。（1）提供历史见证；

26、（2）提高景观作为旅游资源的价值；（3）丰富世界景观的多样性. 景观的文化性原理：景观影响人类的生活习惯、自然观、生态价值观等文化特征；人类的文化背景影响着景观的空间格局和外貌，反映出不同地区人们的文化价值观。（1）人的景观感知、认识和准则并受景观的影响；（2）文化习俗强烈地影响居住景观和自然景观；（3）自然界的文化概念不同于科学的生态功能概念（4）景观外貌反映文化准则景观动态变化是指景观在各种内外部驱动因素的作用下结构和功能随着时间推移发生的变化过程、特征和规律，也称为景观变化。景观稳定性景观保持原有状态及其受到干扰之后回归该状态的能力。景观参数：包括景观生产力、生物量、斑块的形状或面积、廊

27、道的宽度、基质的空隙度、生物多样性、网络发育情况、演替速率、景观要素间的流等 景观稳定性的衡量与分析：景观要素是否具有再生能力；生物组分、物质和能量是否平衡景观结构复杂性、多样性的高低人类活动的影响是否超出景观承受能力 景观稳定性的特征：持久性；恢复力；抵抗性； 也可以用恒定性、持久性、惯性、弹性、抗性、变幅等术语表达景观的稳定性景观稳定性的测度1. 物理系统稳定性的测定：S=KBlnD S为系统的熵值；KB为波尔兹曼常数；D为系统宏观状态的热力学概率景观稳定性的测定：S=-log2D= log2（(P1N)! (P2N)! (PkN)!/N!） N为景观中总物种数；Pk为斑块内种群数占的比例

28、；S为景观的熵值 景观变化的规律性及其判断标准景观变化的基本模式恒定模式、周期循环模式、定向模式、分段模式、灾变模式等景观变化特征变化总趋势、相对波动幅度、波动的韵律或节奏 判断标准 基质发生变化，一种新的景观要素类型成为基质； 几种景观要素类型所占景观表面百分比发生足够大的变化，引起景观内部空间格局的改变； 景观内产生一种新的景观要素类型，并达到一定覆盖范围。 关于景观特性与稳定性关系的基本原则岩石、水泥路面等无生物定居地，具有物理系统的稳定性。随生物量的增加景观稳定性增加。顶级群落的稳定性最大，中间演替阶段次之，先锋阶段最小。从抵抗力来说，顶级群落大于先锋群落；从恢复力来说，先锋群落大于顶

29、级群落景观变化驱动力1.自然因子:气候、水文、土壤等2.人文因子：人口变化、技术进步和政治经济体制的变革等景观变化的空间过程与模式1.空间过程及其效应景观变化的过程有五种：穿孔、分割、破碎、收缩和磨蚀颌状空间变化模式较边缘式的优势：1. 一直维持着方形的生境斑块2. 廊道的连接性得到加强3. 增加边界长度景观干扰干扰是指剧烈影响生态系统、群落或种群结构，并能改变资源和物理环境的相对离散性事件。干扰是自然界常见的现象，无处不在。 景观干扰的类型按干扰发生的范围：小规模干扰：通常以0.1hm2为界 大规模干扰：. 按干扰的来源： 自然干扰：如地震、洪水泛滥、病虫害等人为干扰：如烧荒种地、开山筑路等

30、按干扰的功能： 内部干扰：相对静止的长时间内发生的小规模干扰，如种间竞争等 外部干扰：短期内大规模的干扰，破坏自然系统的演替过程，如火灾、砍伐等按干扰的机制：物理干扰：如局部气候变化等化学干扰：如水体污染、酸雨等 生物干扰：如病虫害爆发、生物入侵等. 按干扰的传播特征：局部干扰：发生于斑块或生境内部 跨边界干扰：可以跨越生态系统边界. 按干扰的作用强度：轻度干扰：导致景观发生波动 适度干扰：景观变化超出其波动范围 严重干扰：景观不能恢复到原来状态，出现新的平衡 极度干扰：发生景观替代，原有景观消失干扰的特征干扰状况 在某个地区或某种特定立地上，某种干扰因素各种参数的集合称为干扰状况。某一区域内

31、所有因子干扰状况的总和称为干扰体系。干扰状态的一般特征1.干扰分布：干扰的分布区域2. 干扰频度：单位时间内某一干扰发生的次数3. 干扰重发间隔：一个地点相邻2次干扰发生的平均间隔时间4. 预测性：干扰重发间隔方差的反函数 5. 干扰的面积或规模：6. 干扰强度：单位面积单位时间内的干扰程度7. 影响度：对有机体、群落或生态系统的影响程度8. 协同效应：一种干扰对另一种干扰的影响 干扰的性质：1. 干扰具有多重性：干扰的影响表现多方面2. 干扰具有生态影响的相对性：生态系统不同3. 干扰具有明显的尺度效应：4. 干扰是对生态演替过程的再调节：5. 干扰是自然生态系统不协调的现象6. 干扰在时空尺度上具有广泛性 干扰的生态学意义干扰与景观异质性： 在一定程度上，景观异质性是不同时空尺度上干扰的结果干扰与景观破碎化：干扰与景观破碎化的关系有2种情况：强度小的干扰导致景观破碎化；大强度的干扰导致景观