景观生态学整理
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第一章 景观、景观生态学及历史
1、景观的定义 (狭义)在几十千米—几百千米的范围内,由不同生态系统类型所组成的、具有重复性格局的异质性地理单元。
(广义)出现在从微观到宏观不同尺度上、具有异质性或斑块性的空间单元。 区域:反映气候、地理、生物、经济、社会和文化综合特征的景观复合体。
2、景观生态学的定义
生态学:研究生物与环境之间相互关系的科学。
景观生态学:研究和改善景观空间格局与生态、社会、经济过程相互关系的整合性交叉科学。
3、景观生态学的研究内容
(1
)景观结构:景观组成单元的类型、多样性及空间关系。
面积、形状和丰富度,它们的空间格局以及能量、物质和生物体的空间分布。
(2)景观功能:景观结构与生态学过程的相互作用,主要体现在物质、能量和生物有机体在景观镶嵌体中的运动过程中。
(3)景观动态:景观的结构和功能上随时间的变化。包括景观结构单元的组成部分、多样性、形状和空间格局变化,以及由此导致的能量、物质和生物在分布于运动方面的差异。
景观生态学研究的中心问题:空间格局及其变化如何影响各种生态过程。
第二章 景观生态学的主要概念
一、格局、过程和尺度
1. 格局:是指空间格局,包括景观组成单元的类型、数目以及空间分布与配置。 空间分布与配置,常见的分布格局为:
均匀分布 :标准差=0
随机分布 :标准差=1
聚集分布 :标准差>1
2、过程:是指生态过程,包括景观组成单元内部或不同景观组成单元间的物质、能量、信息的流动和迁移转化过程的总称。包括植物的生理活动、种子或生物体的传播、种群动态、群落演替、生物生产力等等。
格局与过程的关系:格局在一定程度上决定了过程,而格局的形成和发展又受到 景观生态学的主要内容及基本理论
过程的影响。
3、尺度:是指在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和时间上所涉及的范围和发生的频率。尺度往往以粒度和幅度来表达。
粒度:又可分为空间粒度和时间粒度。
空间粒度(分辨率)指景观中最小可辨识单元所代表的特征长度、面积或体积;时间粒度指某一现象或时间发生的频率或时间间隔。
幅度:研究对象在空间或时间上的持续范围或长度。
尺度推绎:把一尺度上获得的信息和知识扩展到其它尺度上,包括尺度上推和尺度下推。
尺度上推:是把小尺度的信息转换为大尺度上的结果;
尺度下推:是把大尺度的信息转换为小尺度上的结果。
二、空间异质性
空间异质性:是指某种生态学变量在空间分布上的不均匀性及复杂程度。空间异质性是空间斑块性和空间梯度的综合反映。
斑块性:强调斑块的种类组成特征(定性特征)及其空间分布与配置关系;
梯度:沿某一方向景观特征(定量特征)有规律地逐渐变化的空间特征。
三、干扰
1、干扰:是指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。(火烧)
2、胁迫:指不利环境对生物体新陈代谢或其它生理过程的直接影响。(干旱)
3、干扰由三方面组成:系统、事件、尺度域。
4、特定尺度上,干扰包括两类:离散性干扰、扩散性干扰。
离散性干扰:是指造成有明显边界斑块的干扰(火烧后,针茅草原演变为羊草草原,形成明显斑块);
扩散性干扰:增加系统整体异质性,但不造成明显边界斑块(轻、中度放牧下,造成群落内某些喜食物种高度的变化,但不形成明显斑块)。
四、景观多样性
景观多样性:景观单元在结构和功能方面的多样性,包括斑块多样性、类型多样性和格局多样性。
斑块多样性:是指景观中斑块的数量、大小和形状;
类型多样性:是指景观类型的丰富度和复杂性;
格局多样性:是指景观类型空间分布的多样性。
五、景观连接度
景观连接度:是对景观空间结构单元相互之间连续性的度量,是描述景观生态过程的参数,侧重于反映景观功能。
根据度量方法不同,可以分为结构连接度和功能连接度。
结构连接度描述景观的空间连续性,具有较低的生物相关性;功能连接度与生物及生态学过程密切相关。
六、景观边界
生态过渡带:相邻生态系统间的过渡区。
景观边界:相对均质的景观之间所存在的异质景观,成为控制生物与非生物要素迁移的“半透膜”。如:农牧交错带、草原化荒漠亚带、潮间带等。许多景观边界属于生态环境脆弱带。
第三章景观生态学的基本理论和重大论题
范式:是科学群体所认可并共享的“大理论”。
一、岛屿生物地理学理论
1、岛屿:是指四面环水并在高潮时高于水面的自然形成的陆地区域。岛屿生物地理学理论中的岛屿指的是岛屿状生境。
2、主要内容:物种丰富度呈现随岛屿面积(斑块面积)的增加而增加的趋势。
Preston(1962)年,提出了著名的种—面积方程:S = c A z (S:物种丰富度,
A:面积,z 值理论为0.263,常在0.18与0.35之间;c 值
得变化反映地理位置变化对种丰富度的影响。
3、种—面积曲线的三种假说:
生境多样性假说:面积与生境多样性成正相关,因此,种丰富度与面积亦必然成正相关。
被动取样假说:岛屿生物类群可看做是来自种源生物群落的子集或样本,因此,物种丰富度是取样面积和频度的函数。
动态平衡理论:岛屿物种丰富度取决于物种迁入和灭绝两个过程。当迁入率与灭绝率相等时,岛屿物种丰富度达到动态平衡状态。即虽然物种的组成在不断更新,但其丰富度数值保持相对不变。
迁入率:是岛屿与大陆之间距离的函数,不同种在传播能力方面的差异导致距离大陆越远的岛屿的物种迁入率越小,称为“距离效应”。
灭绝率:岛屿的面积越小,其灭绝率越大,称为“面积效应”。
4:应用:
自然保护区面积的确定。面积每增加10倍,所含的物种数量成2的幂函数增加。
SLOSS(Single large or several small reserves) debate
Simberloff和Abele:在许多情况下,总面积之和等于一个大保护区的几个小保护区可能比一个大保护区拥有较多的物种;不是所有的物种都需要相同的大保护区,许多物种在小保护区亦能存在。
Diamond等人认为:①小保护区系统也许不能保护那些需要最小面积或最小种群存活的物种;②小保护区很难保护所有的营养级水平;③在一组小保护区中,绝灭速率较快;④保护区的破碎是不可逆的过程。
二、复合种群理论
1、复合种群:
狭义:由经常局部性绝灭,但又重新定居而再生的亚种群或局部种群所组成的种群。
广义:所有占据空间上非连续生境斑块的种群集合体,只要斑块之间存在个体或繁殖体的交流,不管是否存在局部种群周转现象,都称为复合种群。
种群周转:局部生境斑块中生物个体全部消失,尔后又重新定居,如此反复的过程。