景观生态学基本理论
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景观生态学的基本理论一、耗散结构理论1. 耗散结构理论概述⏹一个远离平衡态的非线性的开放系统(不管是物理的、化学的、生物的乃至社会的、经济的系统),通过不断地与外界交换物质和能量,在系统内部某个变量的变化达到一定的阈值时,通过涨落,系统可能发生突变,由原来的混沌无序状态转变为一种在时间上、空间上或功能上的有序状态。
⏹由于这种在远离平衡的非线性区形成的有序结构,以能量的耗散来维持自身的稳定性,故称为“耗散结构”(dissipativestructure) 。
⏹耗散结构:位于远离平衡态的复杂系统,在外界能量流或物质流的维持下,通过自组织形成一种新的有序结构。
2. 耗散结构理论的意义⏹耗散结构理论认为:生态系统属于耗散结构系统,在于:1). 生态系统是开放系统;2). 所有生态系统都远离热力学平衡态;3). 生态系统中普遍存在着非线性动力学过程。
二、等级理论(hierarchy theory )等级理论是关于复杂系统结构、功能和动态的系统理论。
通常,等级是一个由若干个单元组成的有序系统,而复杂性常具有等级形式。
一个复杂系统由相互关联的亚系统组成,亚系统又由各自的亚系统组成,往下类推直到最低层次。
所以,等级系统中的每一层次都由不同的亚系统或整体元组成,每一级组成单元相对于低层次表现出整体特性,而对高层次则表现出从属性或制约性。
基于等级理论,复杂系统可视为由具有离散性等级层次组成的等级系统。
解析:高等级层次上的生态过程(如全球植被变化)呈现大尺度、低频率和慢速;而低等级层次的生态过程(如局地植物群落物种组成变化)为小尺度、高频率和快速。
不同等级层次间相互作用,高层次对低层次的制约作用在模型中可表达为常数,而低层次提供机制和功能,其信息常以平均值的形式来表达。
等级系统结构:分垂直和水平两种。
前者指等级系统层次数目、特征及其相互作用关系,后者指同一层次上亚系统的数目、特征和相互作用关系。
层次和整体单元的边界称为界面。
景观生态学1、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,它处于生态系统之上,大地理区域之下的中间尺度,兼具经济、生态和文化的多重价值。
2、景观的基本特征:(1)景观是一个生态学系统。
(2)景观是具有一定自然和文化特征的地域空间实体。
(3)景观是异质生态系统的镶嵌体。
(4)景观是人类活动和生存的基本空间。
3、景观生态学:以景观为研究对象,重点研究景观的结构、功能和变化,以及景观的科学规划和有效管理的一门宏观生态学学科。
4、景观生态学的特点:(1)整体性和系统性(2)异质性和尺度性(3)综合性和宏观性(4)目的性和实践性5、景观生态学的学科地位:(1)一门横断学科(2)景观水平上的生态学6、景观生态学发展简史:(1)萌芽阶段:是地理学的景观学与生物学的生态学从各自独立发展逐步走向结合的时期。
海克尔把研究生物与环境之间的科学定义为生态学;坦斯利进一步提出了生态系统的概念(2)形成阶段:随着景观学和生态学的发展,生态学观点在景观研究中越来越受到重视。
一大批生态学家、地理学家和林学家,试图借助景观概念的综合特征解决生态学研究中出现的新问题。
(3)发展阶段:1982年在原捷克斯洛伐克召开的第六届景观生态学国际学术研讨会上,国际景观生态学会(IALE)的成立,标志着景观生态学进入新的发展阶段。
(4)提高阶段7、景观生态学的发展趋势:静态研究、动态研究、应用研究8、景观生态学研究的热点问题:(1)干扰对景观格局、过程的影响和干扰在景观中的传播和扩散。
(2)景观格局和景观过程的关系。
(3)小尺度实验研究及其尺度外推。
(4)景观动态模拟预测模型、景观规划设计辅助决策,以及多尺度空间耦合模型。
(5)景观的多重价值评价和作为社会经济发展规划与决策基础的景观社会经济研究。
(6)人类在景观中的作用和景观规划设计。
8、景观生态学研究热点地区:(1)流域系统(2)湿地(3)文化景观(4)城—乡过渡带和胜太脆弱带(5)重点或关键性自然景观第二章1、景观生态学的基本理论(1)耗散结构与自组织理论(2)等级系统理论(3)空间异质性与景观格局(4)时空尺度(5)空间镶嵌与生态交错带(6)景观连接度与渗透理论(7)岛屿生物地理学理论(8)复合种群理论与源—汇模型2、景观生态学的基本原理(1)景观的系统整体性原理(2)景观生态研究的尺度性原理(3)景观生态流再空间在分配原理(4)景观结构镶嵌性原理(5)景观的文化性原理(6)景观演化的人类主导性原理(7)景观多重价值原理3、空间异质性:生态学过程和格局在分布上的不均匀性和复杂性。
景观生态学的基本理论一、耗散结构理论1. 耗散结构理论概述一个远离平衡态的非线性的开放系统(不管是物理的、化学的、生物的乃至社会的、经济的系统),通过不断地与外界交换物质和能量,在系统内部某个变量的变化达到一定的阈值时,通过涨落,系统可能发生突变,由原来的混沌无序状态转变为一种在时间上、空间上或功能上的有序状态。
由于这种在远离平衡的非线性区形成的有序结构,以能量的耗散来维持自身的稳定性,故称为“耗散结构” (dissipative structure) 。
耗散结构:位于远离平衡态的复杂系统,在外界能量流或物质流的维持下,通过自组织形成一种新的有序结构。
2. 耗散结构理论的意义耗散结构理论认为:生态系统属于耗散结构系统,在于:1) . 生态系统是开放系统;2) . 所有生态系统都远离热力学平衡态;3) . 生态系统中普遍存在着非线性动力学过程。
二、等级理论 ( hierarchy theory )等级理论是关于复杂系统结构、功能和动态的系统理论。
通常,等级是一个由若干个单元组成的有序系统,而复杂性常具有等级形式。
一个复杂系统由相互关联的亚系统组成,亚系统又由各自的亚系统组成,往下类推直到最低层次。
所以,等级系统中的每一层次都由不同的亚系统或整体元组成,每一级组成单元相对于低层次表现出整体特性,而对高层次则表现出从属性或制约性。
基于等级理论,复杂系统可视为由具有离散性等级层次组成的等级系统。
解析:高等级层次上的生态过程(如全球植被变化)呈现大尺度、低频率和慢速;而低等级层次的生态过程(如局地植物群落物种组成变化)为小尺度、高频率和快速。
不同等级层次间相互作用,高层次对低层次的制约作用在模型中可表达为常数,而低层次提供机制和功能,其信息常以平均值的形式来表达。
等级系统结构:分垂直和水平两种。
前者指等级系统层次数目、特征及其相互作用关系,后者指同一层次上亚系统的数目、特征和相互作用关系。
层次和整体单元的边界称为界面。
景观生态学的原理及应用一、引言景观生态学是研究自然和人类活动对景观格局和功能的影响的学科。
它是生态学的一个重要分支,旨在理解景观变化的原因和后果,并提供可持续土地管理和保护策略。
本文将介绍景观生态学的基本原理,并探讨其在环境保护和土地规划中的应用。
二、景观生态学的基本原理1.景观格局:景观生态学关注的重点是景观的空间结构和组成。
通过研究景观格局,可以了解景观内各种生态系统之间的相互关系,以及它们对自然过程的响应。
2.生态过程:景观生态学研究的另一个关键领域是生态过程。
这些过程包括能量流动、物质循环、种间相互作用等。
了解这些过程对景观生态系统的功能和稳定性至关重要。
3.景观变化:景观生态学通过研究景观变化的原因和模式,揭示人类活动对景观格局和生态过程的影响。
这有助于制定有效的土地管理和保护策略,以实现可持续发展。
三、景观生态学的应用1. 环境保护景观生态学在环境保护方面发挥着重要作用。
通过研究和评估景观对生物多样性、生态系统功能和生态过程的影响,可以制定合理的保护策略。
例如,通过保护和恢复关键的景观连接和栖息地,可以促进物种的迁移和种群的稳定。
2. 土地规划景观生态学为土地规划提供了科学依据。
通过分析和评估不同土地利用方式对景观格局和生态过程的影响,可以优化土地利用规划,提高土地利用的效益和可持续性。
此外,景观生态学的方法还可以用于评估和预测基础设施建设对景观的影响。
3. 生态恢复景观生态学可以指导生态系统的恢复工作。
通过了解景观格局和生态过程对生态系统功能的影响,可以制定合理的恢复策略。
例如,通过恢复破碎的景观连接和栖息地,可以促进物种的迁移和重建生态系统的稳定性。
4. 城市规划景观生态学在城市规划中也有广泛应用。
城市景观的合理规划和设计可以提供更好的生态服务,改善城市环境质量。
通过研究城市景观的空间结构和组成,可以优化城市绿地系统的布局,减少环境污染,提高城市生态系统的弹性和可持续性。
四、总结景观生态学作为一门交叉学科,关注景观格局和生态过程对生态系统的影响,具有重要的理论和应用价值。
一、景观生态学当前研究热点答:从“21世纪景观生态学十大论题”的国际景观生态学大会,各国学者面对新的问题和新的挑战,提出景观生态学新世纪研究热点看主要包括以下几个方面:异质景观中的能量、物质和生物流过程;土地利用和覆盖变化的起因、过程和效应;非线性科学和复杂性科学在景观生态学中的应用;尺度推绎;景观生态学方法论的创新;将景观指数与生态过程相结合, 并发展能反映生态和社会经济过程的综合景观指数;把人类和人类活动整合到景观生态学中;景观格局的优化;景观水平的生物多样性保护和可持续性发展;景观数据的获得和准确度评价。
而从美国第十五届景观生态学年会看,景观生态学热点话题除了,景观生态动态模型、生物多样性保护、遥感与地理信息系统应用、决策支持系统外,新的研究热点方向还包括:首先,经济观念与生态学研究的融合,生态学家越来越重视经济要素在自然保护中的作用,同时,自然生态价值的经济学量化也正引起人们的重视;在景观格局与过程的关系研究上,以不同方法从不同侧面,剖析景观格局对自然生态过程的影响,在理论上加深对景观异质性作用的了解。
例如,景观格局与过程对鸟类繁殖、迁移、觅食等活动影响。
在景观变化分析方面,重要成果包括自然和人为干扰条件下森林景观格局动态的模拟模型,可选择性未来景观分析模型等,对由自然和人为干扰条件下过去、未来景观变化进行了对多方位,参数的分析。
在景观生态过程研究方面,主要有流域尺度上的生态过程研究;不同管理措施下林地演替过程的研究;河谷景观的生态功能研究等。
另外生态恢复方面研究,体现人们在物质需要满足后,向更高层次的精神需要过渡时期的特点。
二、景观生态学基本理论的核心思想和在实际中的应用答:耗散结构与自组织理论:系统内部不断增加的熵达到并维持耗散系统这种新的远离热力学平衡态,它是系统与环境相互作用达到某一临界值时出现的有序结构,它的形成是一个由量变到质变,由无序到有序,是一个自组织过程。
实践意义:生态系统是耗散结构,是一个开放的系统,它与周围的物质不断的发生能量和物质的交换,其远离热力平衡态,且生态系统中普遍存在着非线性动力学过程,来源于外界环境连续不断的负熵流使生态系统稳定;森林景观系统通过植物和其他生理过程使系统通过耗散结构保持稳定。
景观生态学景观生态学第一章一、什么是景观?狭义的景观是指一般在几平方千米到数百平方千米范围内,由不同类型的生态系统以某种空间组织方式组成的异质性地理空间单元。
二、景观有哪些基本特征?1.景观是一个生态学系统;2.景观是具有一定自然和文化特征的地域空间实体;3.景观是异质生态系统的镶嵌体;4.景观是人类活动和生存的基本空间。
如何理解景观要素和景观结构成分?景观要素:景观是由异质生态系统组成的陆地空间镶嵌体,这些相互作用的、性质不同的生态系统称为景观要素。
景观结构成分:景观结构成分是生态学性质和自然地理学中性质各异,而形态特征和空间分布特征相似的景观要素,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。
三、什么是景观生态学?景观生态学:景观生态学是以景观为研究对象,重点研究景观的结构、功能和变化,以及景观的科学规划和有效管理的一门宏观生态学科。
其主要研究内容有哪几方面?1、景观结构(即景观组成单元的类型、多样性及其空间关系);2、景观功能(即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);3、景观动态(即景观在结构和功能方面随时间推移发生的变化);4、景观规划与管理(即根据景观结构、功能和动态及其相互制约和影响机制,制定景观恢复、保护、建设和管理的计划和规划,确定相应的目标、措施和对策)。
四、景观生态学有哪些特点?1.整体观和系统观;2.异质性和尺度性;3.综合性和宏观性;4.目的性和实践性第二章一、景观生态学的基本理论有哪些?1.耗散结构与自组织理论2.等级系统理论3.空间异质性与景观格局4.时空尺度5.空间镶嵌与生态交错带6.景观连接度与渗透理论7.岛屿生物地理学理论8.复合种群理论与源——汇模型耗散结构与自组织理论的核心思想是什么?系统内部不断增加的熵达到并维持这种新的远离热力学平衡态,故称这种新的稳定结构为耗散结构,它是系统与环境相互作用达到某一临界值时出现的有序结构,它的形成是一个由量变到质变,由无序到有序的过程,因而被看作是一个自组织过程。