景观生态学第1章课件.ppt

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1、景观生态学内容结构图,景观生态学,景观生态学的概念及发展,景观生态学的理论基础,景观结构,景观生态过程,景观动态变化,景观生态学与生物多样性保护,景观生态学与全球变化,第一章,景观生态学中的基本概念,第一节,景观和景观生态学,一、定义,二、景观生态学发展历史,三、景观生态学中欧洲和北美学派,四、景观生态学的发展趋势,美学、地理和生态等不同学科的研究者，从不同立足点和角度,对景观有不同的理解，定义各不相同。景观生态学中侧重强调,景观的异质性，不同生态系统的空间格局及其相互关系。,不同学科对景观的理解和主要关注点,学科,含义,侧重点,美学价值,美学,风景。如由草地、树木、村庄河流组成的风景画,地理

2、,地形。,是地貌土壤气候生物等的综合体，类似生物群落,生态,空间上的若干生态系统聚合而构成的异质性区域,形态形成,生态关系,一、定义,1,、“景观”的三种理解：,视觉美学,在欧洲，“景观”一词最早来源于圣经,中，用来描述耶路撒冷城美丽的景画。与“风景”同,意。例“黄山”、“泰山”、“苏州园林”。,景观作为地球表面气候、土壤、地貌、生物各,种成分的综合体，类似于生物群落。,空间上相邻、功能上相关、发生上有一定,特点的生态系统的聚合。,地理学,景观生态学,桂林山水景观,山区地貌景观,A.,桂林山水景观,B.,美国亚利桑那洲大,峡谷景观,C.,美国威斯康星大学,Curtis,草地景观,D.,内蒙古草

3、原景观,E.,北美的,Sonoran,荒,漠景观,F.,亚洲温带荒漠景观,一角,人类与自然共同作用影响下的不同景观,2,、对景观的一般理解,主要关注景观的视觉特性和文化价值，没有明,确的空间界限，突出一种综合直观的视觉感受，这,时景观等同于“景色”、“风景”、“景致”、,“景象”等。,3,、景观的科学含义（,Forman&Godron,),由相互作用的生态系统镶嵌构成，并以类似形,式重复出现，具有高度空间异质性的区域，其主要,特征是可辨识性、空间重复性和异质性。,4,、对景观的六种认识（,Moss,）,?,景观是相互作用的生态系统的异质性镶嵌体；,?,景观是地貌、植被、土地利用和人类居住格局的

4、特殊结构；,?,景观是生态系统向上延伸的组织层次；,?,景观是综合人类活动与土地的区域整体系统；,?,景观是一种风景，其美学价值由文化所决定；,?,景观是遥感图像中的像元排列。,5,、生态学通过两种途径使用景观这一概念,?,直觉地将景观看作基于人类范畴基础之上的特定,区域，景观的尺度是数平方公里到数百平方公里；,?,将景观看作代表任一尺度空间异质性的抽象概念，,这样的景观在空间上近似于生态系统。,6,、生态学中景观的特征,?,?,景观是由不同空间单元镶嵌组成，具有异质性；,景观是具有明显形态特征与功能联系的地理实体，其结构与功能具,有相关性和地域性；,景观既是生物的栖息地，更是人类的生存环境；

5、,景观是处于生态系统之上，区域之下的中间尺度，具有尺度性；,景观具有经济、生态和文化的多重价值，表现为综合性。,?,?,?,7,、景观与土地的关系,景观,是指土地的具体一部分，与土地不仅有着外延上的从,属关系，而且景观更代表了一种较为精细的尺度涵义，强调景,观供人类观赏的美学价值和景观作为复杂生命组织整体的生态,价值及其带给人类的长期效益，具有更大的内涵；,土地,则侧重,于社会经济属性，主要关注土地的肥力、土地的产权关系、土,地的经济价值等。,8,、景观与环境的关系,环境,是指环绕人类周围的客观事物的整体，包括自然因素,和社会因素，它们既可以实体形式存在，也可以非实体的形式,存在；而,景观,则

6、指构成我们周围环境的实体部分，它不是环境,中所有要素的全部，也不是它们简单相加而组成的整体，而是,它们综合作用的产物。,9,、定义,景观,：,是以类似方式重复出现的、相互作用的若干生,态系统的聚合所组成的异质性土地地域。（,1986,，,Forman&Godron),例：“秦岭”,景观生态学,：,研究相关景观系统的相互作用、空间,组织和相互关系的一门学科，即研究由相互作用的生态,系统组成的异质地表的结构、功能和动态。,10,、英文教科书的解释,研究空间格局和生态过程相互关,系，或不同尺度空间异质性的原因和,后果的生态学分支学科。,二、景观生态学发展历史,起源：,20,世纪,30,年代中欧和东欧

7、，,Troll(1939,年,),将景观生态学定义为,研究某一景观中生物群落之间错综复,杂的因果反馈关系的科学,。,主要目的：,将航空照片所映的空间景观格局和,Arthur,Tanssley,提出的“生态系统”概念整合到一,起，从而更好地研究大尺度上格局和,过程的关系。,把地理学的,水平,结构途径,与生态学的,垂直,功能途径,结合，既满足地理学家,对土地单元生态知识的了解，又满足生,态学家将研究结果从局部推广到区域的,需求。,Troll,对“复杂因果关系”的解释明确了,景观生态学与生态系统生态学的,3,个差别：,更广阔的空间尺度,强调空间格局,同时考虑局地和区域尺度,Tansley,对生态系统

8、的最初定义包含了人类影响，,Troll,景观概念也明确地包括了自然和人文两种,组分。但不少现代生态学家，忽视了“人文”,因素。,Troll,景观生态学,苏联生态学家生物,地理群落学,不受重视,20,世纪,70,年代,欧洲,景观生态学,迅速发展,“,景观生态学是地理学,研究的一个方面，它注,重于由相关作用单元的,某一地域的整体性”,荷兰、以色列生,态学家系统化,是基于系统论、控制论和生态系统学之,上的跨学科的生态地理科学，是整体人,类生态系统科学的一个分支,一般说来，从,20,世纪,30,年代开始，欧洲,的大部分景观生态学研究，诸如景观制,图、评估、保护、规划、设计和管理都,更多地反映了人文性和

9、整体论的观点。,欧洲景观生态学由于各自的重点不同，,而有所不同。,20,世纪,80,年代早期引入北美,1982,年，国际景观生态协会捷,克斯洛伐克国际会上正式成立,强调与其他生态学科学不同，它是着重于研,究较大尺度上不同生态系统的空间格局和相,互关系的科学，提出了“斑块,廊道,基底,模式”,里程碑,1983,年北美伊利诺伊州景观生态学研讨会,分析发展现状和存在问题，系统阐述研究内容和方法,景观生态学：研究空间异质的发展、管理和生态学后果,的科学。,1,、景观异质性与生物体、物质和能量流,之间是如何相互作用的？,4,个代表性问题,2,、什么样的历史和现实过程塑造了现时,的景观格局？,3,、景观异

10、质性如何影响干扰（虫害、疾,病、火灾）的扩散？,4,、如何利用景观途径促进自然资源管理？,1986,年，美国景观生态学会成立。,Forman&Godron,景观生态学,1986,景观：由反复出现形成某种规律性空间,格局的多个生态系统所组成的、方圆几,2,十至几百,km,的地理单元。,景观生态学：研究景观结构、功能和变化,的科学。,景观结构：不同生态系统间的空间关系,景观功能：生态系统间的能量、物质和,物种流,景观变化：生态系统镶嵌体的结构和功,能随时间的变化。,Forman&Godron,发展的斑块,廊道,基,底模式为研究景观空间格局和过程提供了,一个系统的概念构架，对景观生态学的迅,速发展起

11、到重要作用。,Watt,（,1947,）“格局,过程”,Risser 1984,Wu&Loucks1995,“,斑块动态”,邬建国,1996,，,Turner2001,景观生态学的重要学派,美国的景观格局和景观功能研究,(,Forman,Risser,Turner,),荷兰和德国的土地生态设计,(,Zorreveld,Haber,国家公园景观规划）,东欧的景观综合研究和景观生态规划。,（,Mazur,Ruzicka(,捷克）最优设计）,加拿大和澳大利亚的土地生态分类,前苏联的景观地球化学研究（波雷诺夫）,欧洲和北美景观生态学发展特点及关系,人文地理,（整体论观点）,功能生态学,土地利用,政策,

12、社会学,欧洲,景观生态学,景观规划,与建筑,资源生态学,现代,景观生态学,政治,生态学,欧洲景观生态学,（斑块动态）,空间格局分析,资源管理,北美,景观生态学,数学模型,地理信息系统,GIS,1987,年,景观生态学报,创刊,中国景观生态学起步较晚,傅伯杰,(1983,，,1985),介绍景观生态学概念,李哈滨和,Franklin(1988),肖笃宁等,(1988),肖笃宁等,(1989),景观生态学的发展史小结,?,景观综合思想的萌芽,（,19,世纪初至,20,世纪,30,年代）：,主要表现为洪堡德和帕萨格的综合景观概念的形成和,发展以及海克尔的生态学和坦斯利生态系统概念与思,想的形成。,?

13、,景观生态学学科思想的巩固,（,20,世纪,30,年代后期至,60,年代中期）：主要表现为,Troll,景观生态学概念的正式,提出以及苏卡乔夫的生物地理群落学说的提出。,?,景观生态学的学科初创,（,20,世纪,60,年代后期至,80,年代,初）：主要表现为中西欧国家结合自然和环境保护、,土地利用及规划等应用实践开展景观生态学理论与应,用研究。,?,景观生态学的全面发展,（,20,世纪,80,年代至今）,四、景观生态学的发展趋势,?,景观生态学基本理论与范式的研究,?,新技术和新方法在景观生态学中的广泛应用,?,面向实际问题，拓展应用领域,景观生态学的研究展望,1,学科主要研究领域的进展,经济

14、观念与生态学研究的融合,人地和谐的未来景观研究,在景观结构和空间格局方面,在景观生态过程研究方面,在景观格局与过程的关系研究上,在景观变化分析方面,2,新出现的学科领域与生长点,公路和公路网的生态效应,景观毒理,(landscape toxicology),研究,湿地景观生态研究,大城市的景观生态过程,重点研究方法和新技术现状及动向,景观生态动态模型,景观指数,(Landscape indicators),研究：,区域尺度上多因子风险评价的相对估计法,流域动态模型,遥感与地理信息系统应用,景观生态的应用进展,农业与土地利用,自然资源管理,景观规划与设计,城市景观规划,第二节,景观生态学的研究范

15、畴,一、景观生态学研究的对象和内容,二、景观生态学与其他生态学的关系,三、景观生态学的理论基础,一、景观生态学研究的对象和内容,研究对象和内容可概括为,3,个基本方面,景观结构,景观组成单元的类型、多样性及其空,间关系,景观功能,景观结构与生态学过程的相互作用，或,景观结构单元之间的相互作用。这些作,用主要体现在能量、物质和生物有机体,在景观镶嵌体中的运动过程中。,景观动态,景观在结构和功能方面随时间的变化。,包括景观结构单元的组成成分、多样性、,形状和空间格局的变化，以及由此导致,的能量、物质和生物在分布与运动方面,的差异。,景观生态学研究的重点,空间异质性或格局的形成和动态及其生态学过程的

16、相互作用；,格局,过程,尺度之间的相互关系；,景观的等级结构和功能特征以及尺度推绎问题；,人类活动与景观结构、功能的相互关系；,景观异质性（或多样性）的维持和管理,二、景观生态学与其他生态学的关系,与其他生态学相比景观生态学：,景观生态学明确强调空间异质性、等级结构,和尺度在研究生态学格局和过程中重要性。,中心问题：空间格局及其变化如何影响各种,生态学过程。其次，大尺度上的人类活动对,生态学系统的影响。景观生态学尺度较其他,学科更广。,景观生态学与生态系统生态学之间的差异,?,?,?,?,?,?,景观是作为一个异质性系统来定义并进行研究的，空间异质性的,发展和维持是景观生态学的研究重点之一。,

17、景观生态学研究的主要兴趣在于景观镶嵌体的空间格局。,景观生态学考虑整个景观中的所有生态系统以及它们之间的相互,作用，如能量、养分和物种在景观斑块间的交换。,景观生态学除研究自然系统外，还更多地考虑经营管理状态下的,系统，人类活动对景观的影响是其重要的研究课题。,只有在景观生态学中，一些活动范围大的动物种群才能得到合理,研究。,景观生态学重视地貌过程、干扰以及生态系统之间的相互关系，,着重研究地貌过程和干扰对景观空间格局的形成和发展所起的作,用。,三、,景观生态学理论基础,1,景观结构和功能原理,2,生物多样性原理,.,整体论,.,系统论,3,物种流动原理,4,营养再分配原理,5,能量流动原理,

18、6,景观变化原理,7,景观稳定性原理,第三节,格局、过程、尺度,一、格局,包括景观组成单元的类型、数目以及空,间分布与配置。例如，不同类型的斑块,可在空间上呈随机型、均匀型或聚集型,分布。景观结构斑块特征空间相关程度,及详细格局特征可通过一系列数量方法,进行研究。,二、过程,强调事件或现象的发生、发展的动,态特征。景观生态学常常涉及多种,生态过程，其中包括：种群动态、,种子或生物的传播、捕食者,猎物,相互作用、群落演替、干扰传播、,物质循环、能量流动等等。,三、尺度,研究某一物体或现象时所采用的空间,或时间单位，同时又可指某一现象或,过程在空间踏时间上所涉及的范围踏,发生的频率。,组织尺度：,

19、个体、种群、群落、生态系统和景观等。,尺度往往以粒度和幅度来表达。,空间粒度,粒度,尺度,幅度,时间粒度,指景观中最小可辩识的单元所代表的特,征长度、面积或体积（如速方、像元）,某一现象或事件发生的（或取速的）频,率或时间间隔。如影像的像元，与分辩,率直接相关。生物量取速时间的频率。,空间幅度,时间幅度,研究区域的总面积决定研究的空间幅度,研究项目持续时间，就是时间幅度,研究对象在,空间或时间,上的持续范,围或长度。,一般而言，从个体、种群、群落、生态系,统、景观到全球生态学，粒度和幅度呈逐,渐增加趋势。组织层次调质研究（如景观,和全球生态学）往往是逐渐增加。而大幅,度研究的分辨率往往较低，即

20、局部范围和,短时间的变化信息往往被忽略。,尺度在景观生态学中的定义显然不同,于地理学或地图学中的比例尺。,与尺度有关的另一个重要概念是,尺度,推绎,。尺度推绎是指把某一尺度上所,获得的信息和知识扩展到劳动保险尺,度上，或者通过在多尺度上的研究而,探讨生态学结构和功能跨尺度特征的,过程。尺度推绎为跨尺度信息转换。,第四节,空间异质性和斑块性,1,、空间异质性（,spatial heterogeneity,）,生态学变量在空间分布上的不均匀,性及复杂程度。,空间异质性依赖于尺度（粒度和幅度），粒度,和幅度对空间异质性的测量和理解有着重要的,影响。,空间异质性的确定，还与数据类型有关。,景观中不同的

21、斑块类型可能有各不相同的,变异性和复杂性。对点格局数据，空间异,质性可以根据点的密度和最近邻体距离的,变异性来测量。对于类型图（如土地利用,图、植被图），空间异质性可以根据其斑,块组成和配置的复杂性来测量。,二、空间格局、异质性和斑块。,空间格局、异质性和斑块是相互联系，,但又略有区别的一组概念。,空间异质性是自然界最普遍的特征，也是景观生态,学研究的核心所在。非生物的环境异质性（如地形、,地质、水文及土壤等方面的空间变异）以及干扰是,景观异质性产生的主要原因。,空间异质性、斑块、空间格局及它们对尺度（粒度和幅度）的依赖性,当景观幅度（整个研究区域，图中虚线框）和粒度（样方或取样面积，,图中实

22、线框）改变时，生态学家所观察到的空间异质性也随之变化,第五节,干扰,一、概念,1,、,干扰,：发生在一定地理位置上，对,生态系统结构造成直接损伤的、非连,续性的物理作用或事件。可直接影响,生态系统功能。,2,、,干扰与“胁迫”,干扰不同于“胁迫”，胁迫概念源于生,理学，指不利环境条件对生物体新陈代,谢或其生理过程的直接影响。,生态学胁迫：生态系统结构未受到直接,损伤时，其功能被影响。,干扰直接改变生态系统结构，胁迫直接,影响生态系统功能。,干扰与胁迫既有联系，又有区别。,3,、,干扰的构成,3,方面：系统,事件,和尺度,生态学干扰,事件,系统,尺度域,生态学干扰的概念,系统具有一定的尺度域，而

23、干扰事件来,自于系统外部，并发生在一定尺度上。,4,、案例,受干扰种群可能在其内部出现种群密,度小于周围种群密度的情况。,狂风吹折密闭森林中的大树而改变此,处群落的垂直结构。,人类的刀耕火种改变当地陆地景观格局,西双版纳,第六节,斑块廊道基底模式,一、概念,1,、斑块（,patch,）,泛指与周围环境在,外貌或性质,上不同，,并具有一定内部均质性的空间单元。,斑块可以是植物群落、湖泊、草原、农田,或居民区等。,2,、廊道,（,corridor,）,指景观中与相邻两边环境不同的,线性,或带状,结构。,防风林带、河流、道路、峡谷等,3,、基底,（,matrix,）,景观中分布最广、连续性最大的,背景结构,。,常见的有森林基底、草原基底、农田基底,和城市用地基底等。,要确切分斑块、廊道、基底有时是很困,难的，也是不必要的。因为景观结构单,元的划分总是与观察尺度相联系，所以,斑块、廊道和基底的区分往往是相对的。,浙江宁绍平原的水乡廊道景观,北京城区街道景观,英国伦敦城市景观,江南水田斑块,河流廊道景观,四川丘陵农业景观,松嫩平原湿地景观,二、理论基础,斑块、廊道、基底模式基于,岛屿生物,地理学,和,群落斑块动态研究,之上形成,和发展起来的。,它具体而形象地描述景观结构、功能和,动态提供了一种“,空间语言,”。,