景观生态学：1.绪论课件.pptx

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1、景观生态学,2016年秋季，周二上午、周四下午,Landscape Ecology,（1）什么是生态学？（2）生态学研究范畴？（3）生态学研究方法与基本理论？（4）生态学研究尺度？（5）生态学学科分支？,生态学基本理论知识回顾,生态学是研究有机体与环境间关系的一门科学,What is ecology?,环境与生态因子：光、温、水、土、气种群：动态、格局、调节、生活史、种内种间关系、干扰群落：组成、结构、动态、演替生态系统：组成、结构、食物网、能量流、信息流、物质循环、生产力、分解,生态学中的概念与关键词,生态学研究尺度,生物栖居的环境类别分 森林生态学、草原生态学、荒漠生态学、土壤生态学、海洋

2、生态学、湖沼生态学、流域生态学等；还有更细的划分，如:植物根际生态学、肠道生态学等。生态学与非生命科学相结合的 数学生态学、化学生态学、物理生态学、地理生态学、经济生态学、生态经济学、森林生态会计、生理生态学、行为生态学、遗传生态学、进化生态学,古生态学等。应用性分支学科有 农业生态学、医学生态学、工业资源生态学、环境保护生态学、环境生态学、生态保育、生态信息学、城市生态学、生态系统服务、景观生态学等。,按所研究的生物类别分 微生物生态学、植物生态学、动物生态学、人类生态学等。生物系统的结构层次分 个体生态学、种群生态学、群落生态学,生态系统生态学等。,生态学学科分支,生态学研究的趋势,生态学

3、研究的趋势,生态学从传统的观察描述向模拟、预测发展，从动植物种群和生态系统尺度转向微观和宏观尺度，及多尺度研究生态学研究越来越多地涉及空间分布相关信息3S技术、大数据、物联网、互联网等技术的发展使人类能够在更大尺度更深入地了解我们的生态系统和我们的星球,同时，宏观环境问题的出现使传统的生态学研究面临挑战！,全球气候变化 global climate change,城市化 urbanization,土地利用/覆盖变化 land-use/land-cover change,LULC,19802008年间深圳市城市景观变化,环境污染 pollution,森林退化、破碎化 forest fragmen

4、tation,气象灾害 disaster,2013 年，估计 7.67 亿人口生活在每天 1.90 美元的国际贫穷线以下，该数 字低于 1999 年的 17 亿人数,贫穷,可持续发展Sustainable development,景观生态学是一门关注可持续发展的科学,生态学与地理学的交叉融合，景观生态学为宏观生态环境研究提供了重要途径！,Interesting science景观生态学是一门观察，研究和管理我们所处的环境及环境要素的科学。景观生态学必将带给大家一个了解我们所处星球的全新视角和思维方式。,Interesting science景观生态学是一门观察，研究和管理我们所处的环境及环境要

5、素的科学。景观生态学必将带给大家一个了解我们所处星球的全新视角和思维方式。,（1）什么是景观生态学？What（2）景观生态学由哪里起源和发展？Where（3）景观生态学现状是什么？Status（4）如何进行景观生态学研究？How,2 景观生态学 What will we learn,周志翔.景观生态学基础.北京:中国农业出版社.2007傅伯杰、陈利顶等.景观生态学原理及应用（第二版）.北京:科学出版社,2016邬建国.景观生态学格局、过程、尺度与等级(第二版).北京:高等教育出版社,2007肖笃宁等.景观生态学（第二版）.北京:科学出版社,2010Zev Naveh著，李秀珍等译.景观与恢复生

6、态学：跨学科的挑战.北京:高等教育出版社，20102.肖笃宁等.景观生态学.北京:科学出版社,20033.Forman RTT Godron M(肖笃宁等译).景观生态学.北京:科学出版社,19904.傅伯杰,陈利顶,马克明,等.景观生态学原理及应用.北京:科学出版社,20015.邬建国.景观生态学格局、过程、尺度与等级.北京:高等教育出版社,20006.Zev Naveh等(李团胜等译).景观生态学理论与应用.西安:西安地图出版社,2001,3 参考教材,第1章 景观与景观生态学概述(3课时)第2章 斑块、廊道、基质(2课时)第3章 景观形成要素与构型(2课时)第4章 景观空间格局与景观异质

7、性(3课时)第5章 景观生态过程(2课时)第6章 景观功能(2课时)第7章 景观动态变化(4课时),4 景观生态学理论课章节结构,第8章 景观干扰(2课时)第9章 景观尺度与景观生态分类(4课时)第10章 景观生态评价、规划与建设(4课时),4 景观生态学理论课章节结构,景观生态学,第一章 景观与景观生态学,1.景观 1.1 景观的概念1.2 景观要素与景观结构成分 2.景观生态学2.1 景观生态学的概念2.2 景观生态学的研究内容与主要特点2.3 景观生态学形成的理论基础,第一章 景观与景观生态学,1.1 景观的概念“景观”概念的三个解读,1.景观 landscape,A 美学景观B 地理学

8、景观C 生态学景观,A 景观的美学概念视觉上与“风景”同义，作为审美对象，是风景诗、画及风景园林学科的对象Landscape=Scenery目前，大多数风景园林学者所理解的景观，主要是视觉美学意义上的景观（风景）,1.景观 landscape,B 景观的地理学概念1850S，自然地理学家Humboldt将“景观”作为一个科学的术语入地理学中，并定义为“某个地球区域内的总体特征，即为地球表面气候、土壤、地貌、生物各种成份的综合体”,1.景观 landscape,Landscape=landform,C 景观的生态学概念景观是人类生活环境中“空间的总体和视觉所触及的一切整体”，把陆圈、生物圈和理性

9、圈都看作是这个整体的有机组成部份（Troll，1939）。景观是由一组以类似方式重复出现的、相互作用的生态系统所组成的异质性区域（Forman&Godron，1986）景观是一个由不同土地单元镶嵌而成，具有明显视觉特征的地理实体（肖笃宁，2005）,1.景观 landscape,C 景观的生态学概念景观是指空间相邻不同生态系统的聚合，即空间上彼此相邻，功能上相互关联，发生上有一定特点的若干个生态系统的聚合（Sanderson and Harris,2000.）,1.景观 landscape,狭义景观：是指在几十千米至几百千米范围内，由不同类型生态系统所组成的、具有重复性格局的异质性地理单元。狭

10、义景观是景观生态学的主要研究对象广义景观：包括出现在从微观到宏观不同尺度上的，具有异质性的空间单元,狭义和广义景观的概念,辽宁红色海滩景观,元阳梯田景观,黄土高原景观,农田景观,城市景观,湿地景观,1.景观 landscape,景观的基本特征（1）异质性土地单元组成的镶嵌体（2）由相互作用相互影响的生态系统组成（3）处于生态系统之上，区域之下的中等尺度空间实体（4）多功能特征，兼具自然、文化、社会、经济等多重服务功能,景观概念及相关学科的研究重点,（1）景观要素（landscape element）是指组成景观最基本的、相对均质的土地生态要素或单元或称景观单元、景观空间单元,1.2 景观要素与

11、景观结构成分,每一片森林、每一条河流、每一块农田等构成景观的基本单元,（2）景观组分(landscape composition):构成景观的不同生态系统类型是生态学和自然地理学性质各异，而形态特征和空间分布特征相似的景观要素但景观中的植物、动物、生物量、环境因子（土壤养分、温度、水分等）是景观要素类型或景观组分，不是景观的空间单元,1.2 景观要素与景观结构成分,组成景观的生态系统类型，如森林、草地、灌丛、河流、湖泊、农田、村庄、道路等,（3）景观的基本模型斑块-廊道-基质的空间镶嵌结构Patch-corridor-matrix,1.2 景观要素与景观结构成分,（4）景观结构成分（lands

12、cape structure component）是指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结构成分是对景观要素从空间结构的角度进行分析和考察时的重新划分.,1.2 景观要素与景观结构成分,景观结构成分斑块(patch):一个与周围环境不同的相对均质性非线性区域廊道(corridor):不同于两侧相邻地域的一种特殊的带状要素类型基质(matrix):景观镶嵌体内的背景生态系统或土地利用类型网络(network):指一个相互连接的廊道系统,1.2 景观要素与景观结构成分,（5）景观与景观要素的联系与区别联系：景观是由不同的景观要素（成分）所组成 农村景观：村庄、农

13、田、牧场、森林；森林景观：森林类型不同，阔叶（落叶、常绿）、针叶区别：景观强调异质镶嵌体；景观要素强调均质同一单元。两者概念也是相对的：具有明显的尺度效应。,1.2 景观要素与景观结构成分,2 景观生态学 Landscape Ecology,景观生态学的定义：以景观为研究对象，研究景观的结构、功能和变化，以及景观的规划管理的科学在较大空间和时间尺度上，研究生态系统的空间格局与生态过程，以及人类活动对于景观格局、过程与变化的影响（IALE，1998）强调空间格局、生态学过程和尺度之间的相互作用是景观生态学研究核心,2.1 景观生态学的概念,起源与发展起源于中欧和东欧，发源于生态学与地理学的交叉融

14、合。（1）欧洲，1930S，以地理学和生物学为基础，强调土地利用，人文、社会学、资源科学、景观规划与建筑等；（2）北美，1980S，以生态学和地理学为基础，注重资源管理、数学模型、GIS等，注重空间格局分析。（3）现代生态学，欧洲学派与北美学派融合发展。,2.1 景观生态学的概念,中国景观生态学的发展1989年，中国首届景观生态学术研讨会在沈阳召开1990年，肖笃宁发表研究论文“沈阳西郊景观结构变化的研究”1992年，中国景观生态学会成立1996年，徐化成主编的景观生态学由林业出版社出版2011年，第8届国际景观生态学大会在北京召开,2.1 景观生态学的概念,2.2.1 景观生态学的研究内容（

15、1）景观结构、功能与动态（2）景观生态规划与设计（3）景观生态保护与管理（4）景观生态监测与预警,2.2 景观生态学的研究内容与主要特点,57,景观生态学核心概念框架（肖笃宁，2003）,景观结构(landscape structure):景观组分的数量构成及空间组合与分布特征其中景观组分的空间结构特征又被称为景观格局(landscape pattern),景观功能(landscape function):景观对自身内部及其它相关生命系统生存和发展所能提供的支撑作用,景观动态(landscape dynamic):景观在各种内外部驱动因素作用下其结构和功能的时间变化过程与特征,景观异质性,尺度

16、,Spatial heterogeneity是指景观系统的空间复杂性和变异性。即空间分布的不均衡性。,Scale是指研究对象或者现象在空间上或者时间上的量度。,景观结构景观过程景观动态景观功能,景观生态规划设计,景观生态保护管理,生态生态监测预警,景观生态学格局、过程、功能、尺度与等级,2.2.2 学科地位景观生态学是一门新兴的综合性学科，兼有生态学、地理学、环境科学、资源科学、规划管理科学等现代大学科群系的多功能优点，在现代生态学中处于应用基础生态学地位。,2.2 景观生态学的研究内容与主要特点,2.2 景观生态学的研究内容与主要特点,2.2.3 学科特点（与其它生态学科相比）（1）强调空间

17、异质性（2）注重景观格局与过程的尺度变异性；（3）整体性与系统性；（4）综合性与宏观性；（5）人类主导性。,景观生态学 生态系统生态学,强调景观镶嵌体 强调生态系统的 的空间格局 垂直格局,研究景观中所有 研究分散的岛状 系统的相互作用 系统,作为一个异质性 作为一个同质性 系统研究 系统研究,景观生态学与生态系统生态学之间的差异,景观生态学与生态系统生态学之间的差异,景观生态学 生态系统生态学,可研究活动范围 难以研究活动范围 大的动物种群 大的动物种群,重视地貌过程和 不重视地貌过程和 干扰影响 干扰影响,研究自然系统和 以自然系统的研究 人类活动影响 为主,景观生态学是一门交叉学科，理论

18、基础主要包括：（1）系统论与整体论（2）等级理论（3）岛屿生物地理学理论（4）复合种群理论与源汇模型（5）渗透理论与中性模型（6）空间镶嵌和斑块动态理论,2.3 景观生态学的理论基础,（1）等级理论(hierarchy theory),面积效应：大岛屿的物种数量要多于小岛屿；距离效应：靠近大陆岛屿的物种数量要高于远离大陆的岛屿；时间效应：年轻的岛屿物种丰度较小，物种周转率（迁入量/死亡量）高，以后则不断降低，直到二者相等，物种数量达到动态平衡。,（2）岛屿生物地理学理论(island biogeography),岛屿的面积、隔离程度和年龄依次是控制生物迁入、灭绝和物种数量的关键因子,面积效应,

19、距离效应,理论应用价值 促进异质环境中种群动态模型（如反应-扩散模型）的发展 应用于森林景观研究和管理中（Harris，1984）将景观斑块的物种多样性与斑块的结构特征联系起来（Godron，1986）,（2）岛屿生物地理学理论(island biogeography),复合种群理论(metapopulation theory)由空间上彼此隔离，功能上又相互联系的两个或两个以上亚种群（subpopulation）或局部种群（local population）组成的种群斑块系统（Levins，1970）复合种群动态的两个基本条件 频繁的亚种群水平的局部性灭绝 亚种群间的生物繁殖体或个体的交流,（

20、3）复合种群理论与源汇模型,复合种群尺度特征：亚种群斑块尺度复合种群景观尺度物种进化区域尺度,（3）复合种群理论与源汇模型,源汇模型 source-sink model汇种群（sink population）：因生境质量较差而只能靠外来生物个体或繁殖体维持生存的亚种群源种群（source population）：能够为汇种群提供生物个体或繁殖体的亚种群,（3）复合种群理论与源汇模型,渗透理论（percolation theory）当介质密度达到某一临界密度，渗透物突然能够从介质一端到达另一端。如破碎化景观中，虫害爆发、外来物种入侵、水土流失、污染物扩散等过程。,（4）渗透理论与中性模型,中性模

21、型（neutral model）指不包括任何具体生态学过程或机理的，只产生数学上或者统计学上所期望的时间或空间格局的模型。,（4）渗透理论与中性模型,Wu&Loucks（1995）提出等级斑块动态范式。景观是由不同景观要素镶嵌而成的异质性整体系统。生态学系统的动态是斑块个体行为和相互作用的总体反映；格局过程尺度，格局过程相互影响，依赖于尺度；非平衡观点，局部尺度上的非平衡往往是系统稳定性的重要组成部分；兼容机制和复合稳定性，小尺度上的动态与大尺度上的稳定性共存。,（5）空间镶嵌和斑块动态,内容：景观格局 格局与过程关系景观动态 景观管理工具：RS、GIS、GPS 技术模型方法强调：时空异质性

22、尺度变化 等级层次性,77,景观生态学的特点,1、名词解释景观 景观要素 景观组分 景观结构成分2、简答题简述景观生态学的研究范畴？简述景观生态学与生态系统生态学的差异？景观生态学形成与发展的理论基础有哪些？3、论述题试述景观的概念及其与区域的异同点？试述景观生态学的研究内容与特点？,思考与练习题,Richard T.T.Forman,邬建国,Fleix Kienast(Switzerland),(President 2011-2015),Christine Frst,(2015),肖笃宁,傅伯杰 院士,陈立顶IALE-CN 理事长,象伟宁LUP共同主编,WebsiteIALEhttp:/ww

23、w.landscape-ecology.org/IALE-Chinahttp:/www.iale-,Journals/publicationsLandscape ecology主编：Jianguo Wu（邬建国）Landscape and urban planning主编：J.I NassauerW.-N.Xiang（象伟宁）,Journals/publicationsLandscape and ecological engineeringEcography.,旗舰期刊Ecology，Ecology LetterScience、Nature等杂志的子刊，如Nature climate chan

24、ge、Nature plants、Nature communication等重要期刊：包括ESA旗下，ESB旗下、Cell出版社的几个杂志ESA：ecological application frontiers in ecology and the environment,ecological monographsESB:Journal of ecology,journal of applied ecology,functional ecology,restoration ecology,etc.global change biology,global ecology and biogeogr

25、aphyannual review 系列和annal系列ecosystem，trends in ecology and evolution oikos,ecographylandscape ecology,landscape and urban planning,ecological indicator,ecological complexity,ecological engineering,ecological modelling，sbb,生态学重要英文学术期刊,讨论课议题,周二 森林景观变化与景观预测Keywords:forest;landscape changes;landscape dynamics;prediction周四 景观变化、生态系统服务与景观规划管理Keywords:landscape change;ecosystem service/landscape service;landscape planning/designing,