景观生态学4景观格局分析方法

景观生态学原理|——景观格局与分析景观的三个特征：1、格局：生态系统的大小、形状、数量、类型及空间配置相关的能量、物质和物种的分布2、功能：景观单元之间的相互作用，生态系统组分间的能量流动、物质循环和物种流3、动态：斑块镶嵌结构与功能随时间的变化3.1 景观发育景观格局的形成，受到生物与非生物两个方面的影响3.2 景观要素景观要素包括景观斑块、廊道、基质，以及附加结构3.2.1 斑块（patch）空间的非连续性以及内部均质性1. 斑块起源主要因素：环境异质性（environmental heterogeneity）自然干扰（natural disturbance）人类活动（human activity）1、环境资源斑块由于环境异质性导致，稳定，与自然干扰无关，由于环境资源的空间异质性和镶嵌规律2、干扰斑块由于基质内的各种局部干扰引起，具有最高的周转率，持续时间最短3、残存斑块是动植物群落受干扰后基质内残留的部分4、引进斑块人们把生物引入某一地区后形成的斑块1）种植斑块2）聚居地2. 斑块面积1、对物质和能量的影响2、对物种的影响1）岛屿，面积效应——生境多样性（habitat diversity）——物种多样性2）陆地，基质异质性高3. 斑块形状斑块的形状和走向对穿越景观扩散的动植物至关重要1、圆形和扁长形斑块，内缘比（interior ratio）2、环状斑块3、半岛4. 斑块镶嵌相似的斑块容易造成扩散不同类型的斑块镶嵌，能够形成对抗干扰的屏障、5. 斑块化（缀块性，patchiness）与斑块动态1、斑块化机制斑块化：斑块的空间格局及其变异，大小、内容、密度、多样性、排列状况、结构、边界特征对比度（contrast）：斑块之间以及斑块与基质之间的差异程度空间异质性（spatial heterogeneity）：通过斑块化、对比度以及梯度变化所表现出来的空间变异性生物感知（organism-sensed）：生物对于斑块化的反应最小斑块化尺度（smallest patchiness scale）：粒度（grain）最大斑块化尺度（largest patchiness scale）：幅度（extent）斑块化动态：斑块内部变化和斑块间相互作用导致的空间格局及其变异随时间的变化斑块化产生的原因：物理的和生物的，内部和外源的2、斑块化的特点1）可感知2）内部结构，时空等级性，大尺度斑块是小尺度斑块的镶嵌体3）相对均质性4）动态特征5）生物依赖性6）斑块的等级系统（patch hierarchy）7）等级间的相互作用8）斑块敏感性（patch sensitivity）9）斑块等级系统中的核心水平：最能集中体现研究对象或过程特征的等级水平，相应的时空尺度称为核心尺度（focal scale）10）斑块化原因和机制的尺度依赖性3、斑块化的生态与进化效应3.2.2 廊道（corridor）廊道是线性的景观单元，具有通道合阻隔的双重作用1. 廊道的起源干扰廊道、残存廊道、环境资源廊道、种植廊道、再生廊道2. 廊道的结构特征1）曲度：廊道的弯曲程度，影响物质、能量、物质的移动速度2）宽度3）连通性：廊道单位长度上间断点的数量表示4）内环境：较大的边缘生境和较小的内部生境3. 廊道分类1）线状廊道：全部由边缘物种占优势的狭长条带2）带状廊道：较丰富的内部种的内环境的较宽条带3）河流廊道：分布在河流两侧3.2.3 基质（matrix）1. 基质的判定1）相对面积2）连通性3）控制程度4）3个标准结合2. 孔隙度和边界形状孔隙度（porosity）：单位面积的斑块数目3.2.4 附加结构（add-on）异常景观特征，在整个景观中只出现一次或几次的景观类型3.3 景观格局特征目的：从无序的斑块镶嵌中，发现潜在的有意义的规律性3.3.1 斑块-廊道-基质模式（patch-corridor-matrix model）3.3.2 景观对比度1. 低对比度结构自然形成的，热带雨林，相邻景观要素彼此相似2. 高对比度结构自然、人工3.3.3 景观粒径（landscape grain）粗粒（coarse grain）和细粒（fine grain）生物体粒径（home range）：生物体对其敏感或利用的区域粒径大小取决于整个景观的尺度3.3.4 景观多样性（landscape diversity）由不同类型生态系统构成的景观在格局、功能和动态方面的多样性或变异性，反映景观的复杂性程度1）斑块多样性：数量、大小、形状的多样性2）类型多样性：景观类型的丰富度3）格局多样性：景观类型空间镶嵌的多样性3.3.5 景观异质性（landscape heterogeneity）多样性——斑块性质的多样化异质性——斑块空间镶嵌的复杂性，景观结构空间分布的非均匀性、非随机性1）空间异质性2）时间异质性3）功能异质性梯度分布镶嵌结构3.4 生态交错带与生态网络3.4.1 边缘效应与生态交错带景观单元之间的空间联系：生态交错带、网络结构1. 边缘效应(edge effect)边缘地带由于环境条件不同，可以发现不同的物种组成和丰富度边缘物种：仅仅或主要利用景观边界的物种内部物种：远离景观边界的物种2. 生态交错带(ecotone)描述物种从一个群落到其界限的过渡分布区，由两个不同性质的斑块的交界及各自的边缘带组成生态过渡带（transition zone）景观边界（landscape boundary）1）特征：生态应力带（tension zone）、边缘效应、阻碍物种分布（半透膜）、2）描述：结构：大小、宽度、形状、生物结构、限制因素、内部异质性、密度、分形维数、垂直性、外形或长度、曲合度功能：稳定性、波动、能量、功能差异、通透性、对比度、通道、过滤、屏障、源、汇、栖息地3）尺度效应：某一尺度上可以明辨的交错带在另一尺度上可能模糊不清4）气候变化：更为敏感，迟滞（lag）5）生态交错带与生物多样性：农业生产把异质的自然景观变成大范围同质的人工景观，消灭了自然生态交错带，扩展了人为生态交错带3.4.2 生态网络与景观连通性生态网络（network）将不同的生态系统相互连接起来两类物种：生活在网络包围的景观要素内部的物种，廊道是一种障碍；生活在廊道内、沿着廊道迁移的物种1. 廊道网络由节点（node）和连接廊道构成，分布在基质上形式：分支网络（branching network）：树状的等级结构环形网络（circuit network）：封闭的环路结构1）廊道网络的结构特征网络交点、网状格局、网眼大小、网络结构的决定因素（历史和文化的）2）廊道网络描述连通性：在一个系统中所有交点被廊道连接起来的程度，指示网络的复杂度，用r指数方法来计算r指数：连接廊道数与最大可能连接廊道数之比r=L/Lmax=L/3(V-2)，V为节点数环度：用α指数衡量，表示能流、物流、物种迁移路线的可选择程度。

景观生态学2011年01月01日第一章景观生态学的概念和发展1❀景观（狭义）：是指在几平方千米到数百平凡千米范围内，由不同类型的生态系统以某种空间组合方式组成的异质性地理空间单元。

景观的基本特征：❀景观是一种生态系统；❀景观具有一定自然和文化特征的地域空间实体；❀景观是异质性生态系统的镶嵌体；❀景观是人类活动和生存的基本空间；❀景观是一种风景。

2❀景观生态学是以景观为研究对象，重点研究其结构、功能、变化及其科学规划和有效管理的一门宏观生态学科。

景观生态学的特点：❀整体观和系统观；❀异质性和尺度性；❀综合性和宏观性；❀目的性和实践性。

3❀景观生态学主要研究内容：景观结构、景观功能、景观动态、景观规划与管理4❀景观生态学的主要流派和特征主要流派：北美系统学派（Forman&特纳）和欧洲应用学派（温克&哈伯）特征：北美注重自然，关注结构、功能和动态；欧洲以人为中心，关注人类经营的生态系统。

6❀格局：一般指空间格局，是指景观要素在景观空间内的配置和组合形式。

7❀尺度：在观察或研究某一物体或现象时所采用的时间和空间单位，同时也可以指某一现象过程在空间和时间上所涉及的范围，分别称空间尺度和时间尺度。

包含幅度（范围）和粒度（分辨率）。

8❀干扰：是指发生在一定地理位置上，偶然发生的不可预知的、对生态系统结构造成直接损伤的、非连续的物理作用或事件。

第二章景观生态学的理论基础1❀岛屿生物地理学理论：岛屿生物地理学理论中物种数量与岛屿面积之间的关系表达为：S=cA z 式中 S---岛屿的生物物种数；A---岛屿面积；c---与单位面积平均物种数有关的常数；z---待定参数，它与岛屿的地理位置、隔离度和邻域状况等有关。

景观中生境斑块的面积大小、形状、数目以及空间位置关系，对生物多样性和各种生态学过程的影响。

物种丰富度=f（生境多样性，干扰，斑块面积，演替阶段，本底特征，斑块隔离程度）最大贡献：是把生境的斑块的空间特征和物种数量联系在了一起。

`景观生态学中 景观生态学中，一般将景观中景观要素的类型、分类属性及其数量关 般将景观中景观要素的类型 分类属性及其数量关 系特征称为景观结构。

`景观中景观要素在空间上组合配置关系及其变化规律称为景观空间格 局。

`景观结构模型 景观异质性 景观空间格局``` `1 斑块 1、斑块 斑块是在外观上不同于周围环境的非线性地表区域，具有相对同质性， 是构成景观的基本结构和功能单元。

`景观生态学研究中更注重作为生态系统的有生命的斑块 一般指动植 景观生态学研究中更注重作为生态系统的有生命的斑块， 般指动植 物群落。

` `斑块的起源和类型 --环境资源型斑块:自然环境资源的空间异质性或镶嵌分布而形成的 斑块。

` `--干扰斑块：局部干扰形成的斑块 --残存斑块：大面积干扰后残存下来的局部未受干扰的自然或半自然 斑块。

`--引入斑块：由人类有意或无意将生物引进一个地区而形成的或者完 全由人工建立和维护的斑块。

全由人工建立和维护的斑块` `斑块大小 斑块大小： ---斑块大小的意义：斑块大小与生物多样性、斑块大小与生境适宜 性、斑块大小与边缘效应` ` ` `---斑块大小的测度 斑块形状： ---斑块形状的意义：斑块形状影响生物多样性 斑块形状的意义：斑块形状影响生物多样性 ---斑块形状测度`` `斑块的尺度性和相对性：---采用不同的尺度研究景观时，斑块的划分结果可能不同 ---斑块的相对性`` ` ` ` ` ` `斑块的其他生态特征---斑块的可感知性 斑块的可感知性 ---斑块的内部结构 ---斑块的相对均质性 斑块的相对均质性 ---斑块的动态性 ---斑块的尺度性和生物依赖性 斑块的尺度性和生物依赖性 ---斑块等级系统 ---核心等级水平与斑块敏感性 核心等级水平与斑块敏感性` `2 廊道 2、廊道 廊道是不同于两侧本底的狭长地带，可以看作是一个线状或带状斑块。

`廊道的起源：廊道的产生机理与斑块相同，与斑块的起源和成因相类 似。

景观生态学空间格局分析方法综述景观生态学是研究景观格局和生态过程之间相互关系的学科领域。

景观格局表示了自然和人类活动在地表上的分布情况，而生态过程则是描述生物间相互作用和能量流动的过程。

了解景观生态学空间格局的分析方法对于保护和管理生态系统具有重要意义。

下文将综述几种常用的景观生态学空间格局分析方法。

1. 景观破碎度指数：景观破碎度指数是通过计算规定空间单位内的斑块个数和大小来反映景观破碎程度的指标。

常用的景观破碎度指数包括片段化指数（Patchiness Index）、简化指数（Simpson Index）和破碎度指数（Fragmentation Index）。

这些指数可以帮助研究者评估景观的连续性和完整性，以及对生物多样性和生态过程的影响。

2.斑块统计：斑块统计是通过计算不同类型和形状的斑块在景观中的分布情况来分析景观格局。

常用的斑块统计方法包括斑块大小分布、斑块形状指数和边缘/面积比等。

斑块统计方法可以帮助研究者了解景观中不同类型斑块的大小、数量、形状和分布情况，从而评估景观格局对于物种分布和迁移的影响。

3. 景观分维：景观分维是通过计算景观中斑块的空间分布来确定景观的复杂度和分散程度的指标。

常用的景观分维方法包括盒维法（Box-counting method）和多重分形方法（Multi-fractal method）。

景观分维方法可以帮助研究者定量描述和比较不同景观的空间复杂性和分散程度。

综上所述，景观生态学空间格局的分析方法主要包括景观破碎度指数、斑块统计、景观分维以及边界和分岔分析等方法。

这些方法通过计算斑块的大小、形状、分布和连接程度等指标来描述景观格局的特征，从而帮助研究者了解景观对于生物多样性和生态过程的影响。

这些分析方法可以为保护和管理生态系统提供科学依据，以实现生态系统的可持续发展。

景观生态学2007年试题及答案一名词概念解释（20分，每个2分）1景观机制模型：也称景观过程模型，是从机制出发来模拟生态学过程的空间动态。

2生态系统健康：生态系统具有弹性，保持着内稳定性，有能力供养并维持一个平衡、完整、适应的生物群落，为人类提供需求的同时，维持着系统本身的多样性特征。

3八邻域规则：eight neighbor rule，与中心细胞直接相连的上、下、左、右以及两个对角线上的8个细胞都为其相邻细胞，因此整个邻域由9个细胞组成。

4半方差分析5高光谱遥感：在紫外到中红外波段范围内，划分成许多非常窄且光谱连续的波段来进行探测的遥感系统。

与多波段遥感相比，其光谱分辨率较高。

6生态学干扰：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。

7斑块及斑块动态：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。

8景观多样性：景观多样性是指不同类型的景观在空间结构,功能机制和时间动态方面的多样化和变异性。

9尺度推绎：把某一尺度上所获得的信息和知识扩展到其他尺度上，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；简言之，尺度推绎即为跨尺度信息转换。

10MODIS：中等分辨率成像光谱仪，搭载在terra和aqua卫星上的一个重要的传感器，是卫星上唯一将实时观测数据通过x波段向全世界直接广播，并可以免费接收数据并无偿使用的星载仪器。

二简答题（30分，每个15分）1、景观生态学中景观格局的分析方法景观格局定量分析方法主要有三大类：景观空间格局指数分析法、景观格局分析模型分析法和景观模拟模型分析法。

2遥感在景观生态学中的应用(1)植被和xx分类(2)生态系统和景观特征的定量化a不同尺度上缀块的空间格局b植被的结构特征、生境特征以及生物量c干扰的范围、严重程度及频率；d生态系统中生理过程的特征。

(3)景观动态以及生态系统管理方面的研究axx在空间和时间上的变化；b植被动态(包括群落演替)；c景观对人为干扰和全球气候变化的反应。

景观生态学-4格局与过程景观生态学是一个关注人类与环境相互作用的学科，其研究对象不仅包括自然生态系统，还包括人工生态系统和不同尺度的景观空间。

景观生态学的研究方法和角度主要分为两个方面：格局和过程。

格局是指景观空间的空间结构、组织、形态和分布，描述了景观的形状、大小、分布和连接方式。

景观格局的特点和变化对生态系统功能和生物多样性产生着直接或间接的影响。

在景观格局中，联结性是一个重要的特征。

景观联结性指各个空间要素间通过生态过程的连通程度。

高连通性的景观可以促进物种迁移和种群扩散，降低遗传分化和物种灭绝的风险。

反之，低连通性的景观使得物种无法迁移和扩散，导致物种灭绝和生态系统崩溃。

景观连通性的维护可以通过提高景观的空间复杂度来实现。

景观复杂度指景观中要素间空间关系的多样性和复杂程度。

提高景观复杂度可以增加景观内部的空间异质性，增强生态系统的适应性和稳定性。

相反，降低景观复杂度会降低生态系统的稳定性和弹性，提高对外部干扰的敏感程度。

在景观格局中，景观斑块大小和分布格局也是重要的因素。

斑块大小对物种领域分布、头数大小和维持时间有着重要影响。

斑块的分布格局直接影响物种在景观中的连通程度。

一般来说，大面积、集中分布的斑块会提高物种的连通程度，增加物种迁移和扩散的可能性。

所谓的过程，是指景观中在空间中发生的生态作用，包括物质、能量和信息传输以及地管理作用。

生态过程是指物种在景观空间中的交互作用，包括食物链、捕食和繁殖等过程。

能量和物质循环是景观生态系统维持的重要过程。

通常将景观生态系统中的生态过程分为两类：小区域过程和大区域过程。

小区域过程是指在景观中小面积内发生的相对封闭的生态过程。

典型的小区域过程包括物种之间的关系、食物链的关系和生态圈中微生物的生物地理和化学作用。

大区域过程是指在大规模景观空间范围内发生的宏观生态学过程，例如物种迁移、鸟类迁徙和气候变化。

大区域过程对小区域过程有重要影响，因为大区域过程决定了物种的来源和去向以及其生态系统中的连通性。