景观生态过程.ppt

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1、第四章 景观生态过程,一、景观生态流与生态过程,1.景观生态流：景观中的能量、养分和多数物种，都可以从一种景观要素迁移到另一种景观要素，表现为物质、能量、信息、物种等的流动过程。景观生态流的表现形式即为景观过程。,2.生态过程：生态过程的含义比生态流要广，一个生态过程往往会伴随有许多流的发生。例：生态系统的演替过程；风、火、地质和人为因素的干扰过程；景观空间格局和生物多样性的变化过程,3.与景观生态流有关的两个重要概念 景观边界：在特定时空尺度下，相对均质的景观之间所存在的异质性过渡区域。类似半透膜，能对进入和要离开景观要素的生态流进行过滤 成熟度：在相邻景观要素成熟度不同的地方，幼年期和老年

2、期要素，在不同的场合，可以分别起源或汇的作用。（如成熟林地可为周围空地提供种源）,二 景观中生态流移动的机制,1 媒介物:风、水、动物、人,风：携带水分、灰尘、雪、种子、小昆虫、热量等；水：包括雨水、冰、地表径流、地下水、河流、洪水等，能够携带的物质同上动物：如鸟、蜜蜂、可携带种子、孢子等；人：人对物质、能量和物种在景观中的传播作用更强，常有意识地造成景观过程的改变。,2 驱动力:扩散、重力、运动扩散：原描述从高浓度区向低浓度区的分子运动，现将其概念含义拓宽用来指物体在景观中的随机运动。扩散作用主要取决于不同景观斑块间的温度或密度差。由于均质系统内不存在扩散，因此其与异质性紧密相连。风、气流均

3、是扩散作用的表现形式。例：洒香水、粉尘扩散等；扩散是一种低耗能过程。,重力：是物质沿重力梯度移动的基本作用力。水流：在重力作用下，水流可携带许多物质（如矿质养分、种子等）运动，并常引起地表土壤侵蚀，对景观中物质的传输和再分配起着不可替代的作用。风流：是由于大气中的压力差引起的，作为一种传输媒介，它不仅可以使一些物体（如昆虫、种子、树叶等）进行短距离扩散，还可传输热能。,运动：是物体消耗本身能量从一个地方移动到另一个地方。例：动物捕食、人类走路或乘坐各类交通工具穿越景观等。,扩散：使物体在景观中的随机运动。,驱动力下,生态流的流动表现出三种最基本的形式：扩散、物质流、运动。,物质流：是物质在重力

4、和扩散力作用影响下沿能量梯度的运动,运动：是物体消耗本身能量从一个地方移动到另一个地方。,扩散：最少的聚 集格局；物质流：居中；运动：最明显的聚集格局,三 景观中生态流移动的模式,间歇运动、连续运动、综合运动、扩张扩散 生态流在由甲地向乙地运动的过程中，将与沿途的景观要素发生作用。这种相互作用，可以是生态作用，也可以是机械作用。如果这种作用不能使它们停歇下来，它们在做连续运动；如果使它们停歇下来，它们在做间歇运动。,1.连续运动 流的主体在从源到汇移动的过程中，不存在运动速度为0的状况，既为连续运动。,2.间歇运动,流的主体从源到汇移动的过程中，其间出现过运动速度为0的状况，即流的主体在某地出

5、现过停歇，既为间歇运动。间歇运动又可以分为两种：休息站式：即该物种在某地做短暂停留后再继续运动；暂住站式：指该物种不仅在某地停留休息，而且在该地成功地生长和繁殖，从而为物种的进一步扩散提供了新的种源。,3.综合运动,流的主体在移动过程中，可以是连续的，也可以是间歇的。出现连续运动和间歇运动的原因：景观结构的异质性。景观结构的异质性作用：生态流运动由连续运动变为跳跃运动；运动中的停顿点增强，流的物质与流程环境间 的关系越密切；流的速度降低。,4.扩张散布,扩张散布是指物体在继续占据原有位置的基础上扩大其分布面积。如：大型停车场的热能向周围地区的散布，树种在母树周围萌生时植物物种的扩张性生长。,四

6、、景观生态流的运动方向和距离,1.运动方向相互作用角：与景观生态流的方向有关的景观结构的空间方向，即为相互作用角。斑块的形状平行于生态流的方向，斑块的形状垂直于生态流的方向，,2.运动的距离直线距离：连接两点间的距离为直线距离，是两点间的最短距离。时间距离：把两点间运动速度最快的线路所需的最短运动时间称为时间距离。,五、相邻景观要素间的生态流,相邻景观要素间的生态流主要包括水流、养分流、空气流、动物流、植物流，它们往往是联系在一起共同发生作用的，尤其是养分流往往是以溶解质的形式伴随水流运动发生的。通过这些流在景观要素间的流动，导致景观中的物质、物种、信息和能量得到再分配，结果使景观单一化或多样

7、化。,水流1.水流在土壤中的传输形式：下渗、侵蚀和地表径流、中间径流下渗：雨水进入土壤表面的过程。侵蚀和地表径流：侵蚀和地表径流首先冲走落叶层和腐质层等地表颗粒物质，然后将矿质土冲掉，最后侵蚀基岩；在此过程中，也把一些植物种子、繁殖体和小动物冲走使之扩散。中间径流：主要根据水势梯度流动，遇到河流即入河流。除了横向流动外，还可向下流向基岩，与地下水汇合形成基底径流。,2.水流的方向和速度：水流的方向总是固定的：“水往低处流”水流的速度主要取决于以下三个因素：水输入量及其时间；土壤结构，特别是土壤孔隙度；土壤对水携带物质的过滤作用。,3.潮汐和海流潮汐和海流是海洋环境中海水的两种主要流动方式。潮汐

8、：引起水位变化和海浪运动对海岸地形的塑造作用很强，形成特殊的海岸带景观。海流：盛行风推动和海水密度差异引起的全球范围内的海水流动。传输热量的作用。,4.水流携带的物质：水流携带物质一般可分成两类：颗粒物质：如细菌、孢子、腐烂的泥沙树叶等溶解性物质：如腐殖质、尿素、硝酸盐、可溶性盐等,养分流：景观中的养分流通常伴随着水流和土壤侵蚀而发生的 1.水流携带的养分流水流携带的物质分为颗粒和溶解物两大类,2.土壤侵蚀引起的养分流土壤侵蚀是景观中养分流的另一种主要形式。养分主要来源于岩石和土壤中无机物的风化、溶解，以及有机质的分解，随水分被植物吸收后一部分进入食物链，在景观中实现再分配，或者迁移到更远的地

9、方；另一部分可能会被反复循环利用；还有一部分会随水流进入河湖海洋，融入更大范围的物质循环。,在景观中，最为活跃的养分运动往往发生在水陆间，尤其是河流与陆地间。陆地与河流廊道交汇处，异质性最高，可直接利用的自然资源也极为丰富。矿质养分由高地进入河流廊道的途径：养分直接穿越廊道进入河流；养分可能被机械阻拦，累积在廊道内的土壤中，逐渐淤积于谷底；养分随植被生长而被廊道植物所吸收，成为生物量的一部分。,空气流1.风流和风型 风可分为平行流动的层状气流和向上或向下流动的湍流两种风型，不同风型的风流对所携带物质的流动会有不同影响。大尺度的空气流动起着输送水分和热量的功能。带有大量水汽的气团上升可形成降水，

10、有利于植物生长，下沉运动造成干旱，使地表形成沙漠。景观尺度上风气起着传播花粉、包子、小昆虫、种子等作用。另外风还传播烟尘和各种污染物。,2.声音 声音也是空气流动的一种方式。声能从声源以线性轨迹向各方面辐射。景观中的声音有两种作用：传递信息和干扰。景观结构对声能的扩散和传播有影响：例：宽的植被带能有效地反射和吸收声能；常绿植物能反射更多的噪声，而落叶植物能吸收更多噪声，几种植物的混交对减弱中等频率的噪声特别有效。,动物流1.动物运动方式：巢域内运动、疏散运动、迁徙运动巢域内运动：动物围绕它们的巢穴取食和日常活动。疏散运动：指某种动物个体从其出生地向新巢区的单向运动，新巢区通常远离其出生地。这种

11、疏散多见于接近成年的个体离开父母区建立自己的巢区。迁徙运动：动物随季节变化而在不同地域进行的周期性往返运动。,2.动物的分布格局 在大多数情况下，大片同质性地区不适宜动物生存。廊道与动物运动的关系取决于廊道类型和动物类型。小路成为许多动物的通道，大路可能成为障碍动物巢区通常呈偏长形，有时呈线条形。不同的巢区之间通常存在着天然障碍物。景观异质性在景观功能中起着重要的作用。,植物流1.植物的散布 植物在景观中只能依赖种子、果实或孢子等繁殖体，通过繁殖体进行散布。因此植物的散布就是植物繁殖体的运动过程。,2.植物分布区的变化植物的分布区边界的变化：植物分布区的边界会由于环境的周期性变化而发生变化。植

12、物种的灭绝、适应或散布植物种在新分布区的传播：植物到达一个新的分布区，如果缺乏相应的限制条件，会发生传播，并可能对当地物种的生存产生极大的影响，形成生态入侵。,六、景观结构对流的影响,1.廊道与流2.斑块与流3.基质与流4.网络与流5.景观边界与流,廊道与流,廊道是某些物种的栖息地；廊道是一些生态流运动的通道；廊道可以起到对生态流的屏障作用或过滤效应；廊道可以成为某些生态流的源或汇。,斑块与流,斑块大小：影响单位面积内的生物量、生产力、生物多样性等；斑块形状和走向：影响着养分的迁移和物种的运动；斑块密度：影响通过景观的“流”的速率；斑块的分布构型：影响干扰的传播和扩散。,基质与流,基质连接度：

13、基质连接度高，生态流受到的屏障作用小；景观阻力：影响景观内各种生态流的速度；狭窄地带：可以影响各种生态流的运动速度；孔隙度和斑块间的相互作用：高孔隙度的基质可以对生态流通过基质造成影响，影响的大小取决于生态流的性质、以及斑块是否适宜于流通过；,网络与流,结点结点对流有两种作用：作为廊道的交接区和流动物体的源和汇。结点通常是生态流的中继点而不是迁移的最终目的地，中继点上常出现对物流的某种控制：扩大或加速物流，降低流中的“噪声”或“不相关性”，提供临时贮存地。网络的连接度廊道与景观内所有结点的连接程度，就是网络连接度。连接度高，生态流的速度高。网络的环度环度为能流和物流提供选择性路线的环数。,景观

14、边界与流,通道或廊道 过滤或屏障 源 汇 生境,景观中的关键点,具有重要内容或源地效应的部位（如大型自然植被）或不寻常的地物（如沙漠中的河流）；变化较多的区域，特别是生态敏感区，以及那些一旦受到干扰就长时期得不到恢复的区域；各种形式的流交汇的地方。,总言之，景观结构对生态流的影响主要表现在4个方面：景观格局的空间分布，如方位（坡向）、母质组成和坡度等，将影响局部空气流动、地表温度、养分丰缺或其它物质（如污染物）在景观中的分布状况；景观结构将影响景观中生物迁移、扩散、物质和能量在景观中的流动；景观格局同样影响由非地貌因子引起的干扰在空间上的分布、扩散与发生频率；景观结构变化将改变各种生态过程的演

15、变及其在空间上的分布规律。从某种意义上来说，景观结构是各种景观生态过程的瞬间表现。例：洪水塑造地貌；森林大火后新的斑块廊道基质构型；有河狸居住的河流。,七、生态流对景观功能的影响,景观的功能即景观元素之间的相互作用，即能量流、养分流和物种流等生态流从一种景观元素迁移到另外一个景观元素。1.斑块基质之间的相互作用 2.斑块斑块之间的相互作用3.斑块廊道的相互作用 4.廊道基质间的相互作用,斑块基质之间的相互作用,例1：农田（或空地）基质与森林斑块 主要的生态流：能量流、养分流、物种流，能量流只涉及边缘部分，其余的流则多涉及每个景观要素，且不同形式的流在景观中大多呈双向流动。主要驱动机制：风、水和

16、生物动力,例2：农田（或空地）基质与聚居斑块主要的生态流有：能量流、养分流 主要驱动机制：人和非原生生物动力，景观流主要是从斑块流向基质。,斑块斑块之间的相互作用,具有相似群落的斑块之间的相互作用主要由生物动力所致，风的作用很小；一般说来，斑块间能量和养分的传输不重要，而物种的迁移很重要，尤其是动物中的特有种，可以从一个斑块到另一个斑块觅食，斑块中发生物种的局部灭绝时，可以由相邻斑块得到补充。,不同斑块间的生态流水是斑块间养分流动的主要媒介物。毗邻田地的落叶硬木林，能通过地表径流转移作物80%以上的硝酸盐和全部磷。落叶硬木林从作物地得到的养分高于亩草地和其他林地。,斑块廊道的相互作用,类似于斑

17、块之间的相互作用，主要的流是物种流。廊道有利于伴随着斑块内部种局部灭绝后的物种再迁移。斑块是廊道的物种源。,山地森林对河流的作用主要表现在以下4个方面：（1）维持景观稳定性和保持水土（2）维持河流生物的能量和生存环境（3）维持河流良好的水文状况（4）维持河流的良好水质,廊道基质间的相互作用,线状廊道、带状廊道和河流廊道，不但结构与功能不同，而且与围绕基质的相互作用也不同。基质气候对线状廊道具有主导性影响，此外，大多数作用的方向都是从廊道到基质;如：灰尘、车辆污染会从公路进入农田。在线状廊道上繁育的非原生物种会散布到基质中。廊道对基质的另一个重要作用是隔离种群，从而限制流动;带状廊道与基质之间的

18、流数量众多，且互相依赖，这是由于宽度效应使带状廊道可以具备许多开阔区的物种;河流廊道与基质间的相互作用以水流为主要驱动力，流动方向基本是从基质向河流。,八、景观的一般功能,景观的生产功能1.自然景观的生产功能（自然植被的净第一性生产）2.农业景观的生产功能（粮食作物）生产力大大提高3.城市景观的生产功能 生物生产（生物初级生产、生物次级生产）非生物生产（物质生产、非物质生产）,景观的生态功能 景观的生态功能不同于生物生产过程，它主要表现为公益价值，如提供保存生物进化所需要的丰富物种和遗传资源，太阳能和二氧化碳的固定，区域气候的调解，维持水及营养物质的循环，维护整个大气化学成分的稳定等等。,景观的美学功能 景观的美学价值是一个范围广泛、内涵丰富、比较难于确定的问题。随着时代的发展，人们的审美观也在变化，如人工景观的创造是工业社会强大生产力的体现，城市化与工业化相伴生，然而久居高楼如林、车声嘈杂的城市之后，人们又期盼亲近自然和回归自然。,景观的文化功能1.自然景观的文化功能（1）自然景观是艺术创作的来源之一（2）自然景观陶冶人的情操（3）自然景观是人类学习的源泉,2.人文景观的文化功能（1）提供历史见证，是研究历史的好教材（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,作 业,1.简述景观生态流移动的机制2.简述景观结构对景观生态流的影响,