景观生态学概念与理论
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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》讲义绪论景观生态学是地理学、生态学以及系统论、控制论等多学科交叉、渗透而形成的一门新的综合学科。
主要研究空间格局和生态过程的相互作用。
作为一门学科,景观生态学是20世纪60年代在欧洲形成的,土地利用规划和评价一直是其主要的研究内容。
直到20世纪80年代初,景观生态学在北美才受到重视,迅速发展成为一门很有朝气的学科,引起了越来越多的学者的重视与参与。
景观生态学给生态学和地理学带来了新的思想和新的方法,已成为生态学和地理学和前沿学科之一。
第一章景观生态学的概念及发展一景观生态学中的基本概念1 生态学2 景观3 景观生态系统4景观生态学1 景观景观的特征与表象是丰富的,人们对景观的感知和认识也是多样的。
因此,对于景观不同学科有着不同的理解,甚至在同一学科中(如地理学)也长期存在着不同解释。
由于景观概念的不确定性,经常导致它与“风景”、“土地”、“环境”等词意的混淆。
1.1景观定义理解:景观(landscape)的定义有多种表述,但大都是反映内陆地形、地貌或景色的(诸如草原、森林、山脉、湖泊等),或是反映某一地理区域的综合地形特征。
(图)在生态学中,景观的定义可概括为狭义和广义两种。
狭义景观是指在几十千米至几百千米范围内,由不同类型生态系统所组成的、具有重复性格局的异质性地理单元(如Forman 和Godron,1986;Forman,1995)。
而反映气候、地理、生物、经济、社会和文化综合特征的景观复合体相应地称为区域(region;见Forman,1995)。
狭义景观和区域即人们通常所指的宏观景观;广义景观则包括出现在从微观到宏观不同尺度上的,具有异质性或缀块性的空间单元。
广义景观概念强调空间异质性,景观的绝对空间尺度随研究对象、方法和目的而变化。
(图)它体现了生态学系统中多尺度和等级结构的特征。
(在欧洲,“景观”一词最早出现在希伯来文的《圣经》(旧约全书)中,用来描绘具有所罗门王国教堂、城堡和宫殿的耶路撒冷城美丽的景色。
景观生态学概念与理论邬建国(美国亚利桑那州立大学生命科学系)Landscape Ecology - Concepts and Theories。
Wu Jianguo (Department of L if e Sciences ,A rizonaS tate University West , PO Box 37100 , Phoenix ,A Z 85069 — 7100) 。
Chinese Journal of Ecolo2gy ,2000 ,19 (1) :42 - 52。
Landscape ecology is an interdisciplinary field that has been rapidly developing in the past fewdecades。
New ideas and perspectives that emphasize spatial heterogeneity , hierarchical linkages ,and interactions between pattern ,process ,and scale have given the field an unique and significant identity。
This paper is intended to review and synthesize the recent advances in landscape ecology ,presenting a set of core concepts and theories ,which include scale , pattern - process ,spatial het2 erogeneity , edge effect , hierarchy theory ,patch dynamics ,patch — corridor — matrix model ,island biogeographic theory , metapopulation theory ,landscape connectivity ,neutral models ,and percola2 tion theory。
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。
景观生态学概念与理论一、本文概述1、景观生态学的定义与重要性景观生态学是一门研究景观空间格局、生态系统过程与人类活动之间相互关系的科学。
它主要关注不同生态系统之间以及生态系统内部的空间异质性,包括景观的结构、功能和动态变化。
景观生态学的定义体现了其在生态学研究中的重要地位,它融合了生态学、地理学、环境科学等多个学科的理论和方法,旨在从宏观和微观两个层面揭示景观生态系统的复杂性、多样性和可持续性。
景观生态学的重要性体现在多个方面。
景观生态学有助于人们深入理解和认识自然生态系统的结构与功能,为生态保护和管理提供科学依据。
景观生态学关注人类活动对景观生态系统的影响,能够为城市规划、土地利用、生态恢复等实践活动提供指导。
景观生态学还关注景观生态系统的动态变化和可持续性,有助于预测和应对全球气候变化、生物多样性保护等全球性生态环境问题。
因此,景观生态学在生态学、环境科学、地理学等领域具有广泛的应用前景和重要的学术价值。
随着人类对自然生态系统的认识不断深入和环境保护意识的提高,景观生态学的研究和应用将更加广泛和深入。
2、景观生态学与相关学科的关系景观生态学作为一门综合性的学科,与其他多个学科有着紧密的联系和交叉。
它与生态学有着直接的关联。
生态学是研究生物与其环境之间相互关系的科学,而景观生态学则更侧重于研究不同生态系统之间的空间关系和相互作用。
景观生态学在生态学的基础上,进一步拓展了生态系统的空间尺度,将不同生态系统纳入到一个统一的框架中进行研究。
景观生态学与地理学也有着密切的联系。
地理学是研究地球表面自然现象和人文现象空间分布、演变及其相互关系的科学。
景观生态学在地理学的基础上,更加关注地表景观的空间格局、动态变化以及人类活动对景观的影响。
地理学为景观生态学提供了丰富的空间分析方法和工具,有助于揭示景观格局与过程之间的内在联系。
景观生态学还与城市规划、环境科学、农业科学等多个学科有着交叉。
城市规划关注城市空间布局和生态环境建设,景观生态学可以为城市规划提供生态优先的理念和方法。
景观生态学期末复习资料第一章1、景观:概念:狭义——在几十千米至几百千米范围内,由不同类型生态系统所组成的、具有重复性格局的异质性地理单元。
广义——包括出现在从微观到宏观不同尺度上的具有异质性或斑块性的空间单元。
美学概念:地理学概念:生态学概念:2、景观有哪些基本特征?如何理解景观和景观要素之间联系与区别?基本特征:空间异质性、功能一致性、地域性、可辨识性、可重复性等①相互作用的生态系统的异质性镶嵌;②地貌、植被、土地利用和人类居住格局的特别结构;③生态系统以上区域以下的组织层次;④综合人类活动与土地的区域系统;⑤一种风景,其美学价值由文化所决定;⑥遥感图像中的像元排列。
景观要素是景观的构成基本单元,强调的是均质性,而景观则强调异质性。
在一定条件下其地位可以相互转化,二者的关系体现了景观现象的尺度效应。
景观景观要素相同点都具有等级结构特征,可在不用的问题或等级尺度上处于不同的地位整体景观的组成成分不同点空间实体的整体性组成景观的空间单元的均质性异质性地域单元从属性地域单元1、景观生态学概念:以景观为对象,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。
研究对象和内容: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:即指景观在结构和功能方面随时间的变化;④景观规划和管理。
第二章景观生态学基本理论:系统论、等级系统理论、空间异质性理论、时空尺度、渗透理论、复合种群理论等。
基本原理:系统整体性原理、尺度性原理、结构镶嵌原理、文化性原理、多重价值原理等。
第三章1、景观形成的自然因素气候:指的是地球上某一地区多年时段内大气的一般状态,是该时段各种天气过程的综合表现,是景观分异的最主要因素。
地貌:是指地球表面内外营力相互作用形成的多种多样的地貌或形态,式景观的基本构成要素之一。
土壤(发育):作为景观的主要成分,是连续分布在地球陆地表面的自然客体,其发生、发展与景观密不可分,是反映景观的一面镜子。
景观生态学与生物多样性保护随着人类社会的快速发展,环境问题越来越引起人们的关注。
其中,生物多样性保护成为维护自然生态平衡的重要任务。
而景观生态学作为一门学科,通过研究人类干预对自然景观及其生态系统的影响,为生物多样性保护提供了重要的理论及方法。
1. 景观生态学的基本概念景观生态学是研究景观格局,生物特征及其相互关系的学科。
它关注的是由不同地貌和生物组成的景观组织与演化过程。
通过分析景观中各种要素的空间分布和相互关系,寻找自然与人类活动相互作用的规律。
景观生态学提供了一种理论与方法体系,用于指导生物多样性的保护。
2. 景观格局与生物多样性景观格局是景观生态学的核心内容之一。
景观破碎化和破坏对生物多样性的影响巨大。
当景观破碎化较为严重时,生态过程被干扰,物种的迁移及交换受到限制。
这导致了物种的灭绝和生态系统的破坏。
而在保护生物多样性的过程中,合理规划和管理景观格局变得至关重要。
3. 人类活动对生物多样性的影响人类活动对于生物多样性保护起着重要的作用,既可促进,也可破坏生态系统。
因此,人类的活动必须在可持续的范围内进行。
例如,在城市设计与规划中,需要考虑到生物多样性保护的需求。
建立生态廊道与绿化带,提供适宜的栖息地,以方便物种迁移与繁衍。
4. 全球气候变化与生物多样性的关系全球气候变化对于生物多样性保护产生着巨大的影响。
气候变暖、降水变化等因素都对物种的适应和生态系统的稳定产生影响。
景观生态学通过研究气候变化对景观格局和物种适应性的影响,为生物多样性保护提供科学依据,以应对全球气候变化带来的挑战。
5. 技术手段在生物多样性保护中的应用随着科技的进步,各种技术手段在生物多样性保护中得到了广泛应用。
例如,遥感技术可以用于监测及评估生态系统的状况;地理信息系统(GIS)可以用于景观格局的分析和规划等。
这些技术手段为生物多样性保护提供了大量的数据和方法,提高了保护和管理的效果。
6. 生态旅游与生物多样性保护生态旅游是一种以保护生物多样性为目的的旅游方式。
简述景观生态学理论景观生态学(Landscape Ecology)是研究在一个相当大的区域内,由许多不同生态系统所组成的整体(即景观)的空间结构、相互作用、协调功能及动态变化的一门生态学新分支。
下面由店铺为大家整理的简述景观生态学理论,希望对大家有帮助!简述景观生态学理论许多学者对景观生态学基础理论的探索已经作出了重要贡献,例如Risser等提出的5条原则,Forman等提出的7项规则等等。
但从景观生态学理论研究现状来看,目前用理论这一术语表达景观生态学的基础理论,比用原理、定律、定理等方式更适宜些。
相关学科为景观生态学提供的基础理论,概括起来主要有以下7项。
1.生态进化与生态演替理论达尔文提出了生物进化论,主要强调生物进化;海克尔提出生态学概念,强调生物与环境的相互关系,开始有了生物与环境协调进化的思想萌芽。
应该说,真正的生物与环境共同进化思想属于克里门茨。
他的五段演替理论是大时空尺度的生物群落与生态环境共同进化的生态演替进化论,突出了整体、综合、协调、稳定、保护的大生态学观点。
坦斯里提出生态系统学说以后,生态学研究重点转向对现实系统形态、结构和功能和系统分析,对于系统的起源和未来研究则重视不够。
但就在此时,特罗尔却接受和发展了克里门茨的顶极学说而明确提出景观演替概念。
他认为植被的演替,同时也是土壤、土壤水、土壤气候和小气候的演替,这就意味着各种地理因素之间相互作用的连续顺序,换句话说,也就是景观演替。
毫无疑问,特罗尔的景观演替思想和克里门茨演替理论不但一致,而且综合单顶极和多顶极理论成果发展了生态演替进化理论。
生态演替进化是景观生态学的一个主导性基础理论,现代景观生态学的许多理论原则如景观可变性、景观稳定性与动态平衡性等,其基础思想都起源于生态演替进化理论,如何深化发展这个理论,是景观生态学基础理论研究中的一个重要课题。
2.空间分异性与生物多样性理论空间分异性是一个经典地理学理论,有人称之为地理学第一定律,而生态学也把区域分异作为其三个基本原则之一。
景观生态学的理论与应用研究景观生态学将生态学应用到人工场地、城市和不同类型生态系统的设计、管理和规划中。
其主要研究的是人工和自然系统之间的相互作用,以及如何利用和保护生态资源。
本文将从理论与应用两个方面探讨景观生态学的发展。
一、景观生态学的理论基础景观生态学主要基于三个理论:景观格局、生态过程和社会可以接受的景观。
1. 景观格局:景观是由几个小单元构成的组合体。
景观结构、组成和配置的组合称为景观格局。
景观格局如何影响生态系统的生长和繁衍被称为景观生态学的格局影响理论。
2. 生态过程:生态过程是指生态系统在时间和空间上发生的相互作用。
在景观尺度上,这些过程包括交互作用、能量流和物质循环。
景观生态学通过研究这些生态过程的特征来评估生态系统的可持续性和健康状况。
3. 社会可以接受的景观:景观生态学不仅关注生态系统的过程和结构,还考虑到人类如何与这个生态系统互动。
在人工景观中,社会可以接受的景观是指被公认为美观、有用和有用价值的景观。
二、景观生态学的应用景观生态学的应用非常广泛,下面列出其中几个方面:1. 城市景观设计和规划:在城市规划中,景观生态学的目标是为居住者提供生态系统服务。
这包括洪水调节、生命和财产保护、空气和水的过滤,以及精神健康等方面。
景观生态学可以帮助设计城市景观,使其最大限度地提供这些生态系统服务。
2. 自然保护和恢复:景观生态学有助于保护多样化生态多样性,促进种群繁衍和栖息地保护。
它也有助于开展生态系统恢复和修复工作,尤其对于受到人工影响的地区。
景观生态学的这一应用对于物种保护和恢复计划、工业和农业管理以及公共资源管理都非常重要。
3. 园林景观设计和管理:景观生态学可以为园林景观设计提供生态指导,以实现美学、经济、生态和文化目标的有机结合。
景观生态学还有助于管理园林景观,包括树木、花园、草地和水面,以避免环境破坏、生物入侵和生态系统崩溃等问题。
4. 生态旅游:景观生态学可以促进生态旅游产业的发展和可持续利用,通过提高访客对生态系统的认知和理解,从而提高其保护意识和贡献。
景观理论的概念景观理论是指对于景观(landscape)的研究和理论化的一系列概念和思想。
景观是指人类与自然环境及其相互关系所形成的地域系统,是一个包含有形和无形元素、自然和人文要素、社会和文化特征的整体。
景观理论研究的主要目标是探讨景观的结构、功能、变化和管理等问题,以及对景观的设计、规划和保护等方面提供理论指导和实践指导。
景观理论的概念主要包括以下几个方面:1. 景观的可持续发展理论:这一理论主张人类与自然环境的和谐共存,强调在保护自然环境的基础上实现经济、社会和文化的可持续发展。
景观的可持续发展理论关注生态系统的稳定性、景观的多样性和可用性,并提出了一系列的理论框架和方法,如生态系统服务和生态灾害防控等,以促进景观的可持续发展。
2. 景观生态学理论:景观生态学是景观和生态学相结合的一门学科,强调研究人类活动对于地球生态系统的影响和管理方法。
景观生态学理论主张从整体的观点研究和管理景观,通过分析景观的空间格局和功能,来探讨生物多样性的维持、物种的迁移和风险评估等生态问题。
3. 景观美学理论:景观美学是一门以美学原理和方法研究景观的学科,强调审美意识对于景观的评价和设计的重要性。
景观美学理论提出了一系列美学原则和方法,如景观识读、意义生成和情感体验等,以探讨景观的审美价值和设计的效果。
4. 景观规划和设计理论:景观规划和设计是指根据景观的特点和需求,通过科学的规划和设计方法,为景观的建设和管理提供理论依据和操作指南。
景观规划和设计理论主张以人为本,注重景观的可用性和适应性,强调景观的整体性和多功能性,同时融入地域文化和社会发展的要求。
5. 景观保护和管理理论:景观保护和管理是指通过一系列的保护和管理措施,保护和管理好景观的整体性和功能。
景观保护和管理理论关注景观的可持续利用和社会参与,注重保护自然环境和文化遗产,同时合理利用和开发人类活动的潜力,推动景观的保护和管理工作。
总体而言,景观理论涉及多个学科和领域的研究,强调研究和管理景观的整体性、功能性和可持续性。
生态学中的景观生态研究景观生态学是生态学研究的一个分支,其主要研究对象是由生物群落、土地利用、气候等因素构成的景观。
景观生态学的研究范围广泛,涉及到生物多样性、景观格局、生态过程等诸多方面,尤其对于保护自然生态系统及改善人类居住环境具有重要意义。
本文将以生态学中的景观生态研究为主题,介绍景观生态学的概念、研究方法及应用价值。
一、景观生态学的概念景观生态学的研究对象是由生物群落、土地利用、气候等因素构成的景观,在景观尺度上探究生态系统的结构和功能,涉及到生物多样性、景观格局、生态过程等多个方面。
景观生态不只研究生态系统的内部结构和关系,还关注生态系统在不同时间和空间尺度上的连续性和连通性,研究生态系统在人类活动干扰下的演变过程。
景观生态学将生态学研究从点标度拓展至空间尺度,将传统的物种保护和生态系统保护提高到景观水平,是生态学研究的重要进展。
二、景观生态学的研究方法景观生态学有许多研究方法,包括景观分析技术、遥感技术、GIS技术、模型分析等。
下面将介绍其中一些常用的研究方法。
1. 景观分析技术景观分析技术是通过对景观的格局和功能进行量化分析,评估不同景观格局与功能之间相互作用的方法。
通过对景观要素的分类、测量和统计分析,能够获得分析结果,了解景观中生态系统的空间分布及生态过程的变化。
其中最常用的景观指数有景观多样性指数、景观分离度指数、路径长度指数、边缘密度指数、面积分维数指数等。
这些指数可以用于评估景观格局对于生态过程的影响。
2. 遥感技术遥感技术是通过在空间上获取景观信息,并进行数据处理和分析,来推测出地表和地表以下的环境特征和过程的方法。
遥感技术常用于获取景观的生态信息,包括植被类型、植被密度、土地利用类型、地形高程等。
使用遥感技术可以获取到海量的数据,结合GIS技术的分析和处理,可以深入地了解到景观格局与生态过程的关系。
3. GIS技术GIS技术是将空间数据和非空间数据相结合的信息系统。
通过对地理实体进行特征抽象、规约和编码,实现快速呈现和分析数据,对研究生态系统、制定环境规划、资源管理、土地利用等方面都有很大的帮助。
一、名词解释1、景观:景观具有广义与狭义概念。
其中广义:为从微观到宏观不同尺度上的、具有异质性或斑块性的空间单元。
狭义:指几十平方千米至几百平方千米范围内,由不同生态系统类型所组成的异质性地理单元。
2、景观要素:景观是由不同生态系统组成的镶嵌体,其每一个组成单元为景观要素。
3、景观生态学:以景观为研究对象,研究景观结构、功能、变化及其规划与管理的一门宏观生态学科。
4、斑块:外貌和属性与周围景观要素由明显区别,且在空间上可分辨的非线性景观要素。
5、廊道:不同与两边基质的狭长地带6、景观连接度:景观空间结构单元之间连通性的生物学度量指标(L/3(V-2))7、环度:网络中现有结点的环路存在程度。
(L-V+1/2V-5)8、基质:景观中面积最大、连通性最好、优势度最好的景观要素9、孔隙度:景观内具有闭合边界的斑块密度的两度,指单位面积上闭合边界里的斑块数目。
10、镶嵌性:指一个系统的组分在空间结构上互相拼接成一个整体。
11、景观格局:在某特定尺度上景观的空间结构特征,即空间格局。
指大小形状各异的景观要素在空间上的排列形式,或景观要素类型、数目及空间分布与配置等。
12、景观异质性:景观系统特征在空间、时间上的不均匀性和复杂程度。
13、景观生态过程:物质和能量在景观要素内部及其之间的流动引起的14、扩散:溶质物质或者悬浮物质从高浓度向低浓度移动的过程。
15、质量流动:物质沿能量梯度移动的过程。
16、运动:物体通过消耗自身能量从一处向另一处移动的过程。
17、景观生态流:指物质、能量、物种及其他信息在景观各空间组分中的流。
17、狭管效应:能量和物质在通过景观的狭窄地带时流速发生改变。
18、景观稳定性:景观保持原状态及其收到干扰后回归该状态的能力19、景观亚稳定性:受到一定干扰后发生变化并达到可预测波动状态。
20、景观不稳定性:波动方式经常发生变化或不可预测。
21、破碎化:一个生境或土地类型分解成小块生境或小地块的过程。
景观生态学概念与理论邬建国(美国亚利桑那州立大学生命科学系)Landscape Ecology - Concepts and Theories. Wu Jianguo ( Department of L if e Sciences , A rizona S tate University West , PO Box 37100 , Phoenix , A Z 85069 - 7100) . Chinese Journal of Ecolo2gy ,2000 ,19 (1) :42 - 52.Landscape ecology is an interdisciplinary field that has been rapidly developing in the past few decades. New ideas and perspectives that emphasize spatial heterogeneity , hierarchical linkages , and interactions between pattern , process , and scale have given the field an unique and significant identity. This paper is intended to review and synthesize the recent advances in landscape ecology , presenting a set of core concepts and theories , which include scale , pattern - process , spatial het2 erogeneity , edge effect , hierarchy theory , patch dynamics , patch - corridor - matrix model , island biogeographic theory , metapopulation theory , landscape connectivity , neutral models , and percola2 tion theory.Key words : landscape ecology , scale , pattern and process , spatial heterogeneity , hierarchy theory , edge effect , patch dynamics , metapopulation theory , landscape connectivity.作者简介:邬建国,博士。
美国亚利桑那州立大学生命科学系教授。
现代景观生态学是一门新兴的、正在深入开拓和迅速发展的学科。
因此,不但欧洲和北美的景观生态学有显著不同,就是在北美景观生态学短暂的发展进程中也逐渐形成了不同的观点和论说。
概括地说,景观生态学研究的重点主要集中在下列几个方面,即:空间异质性或格局的形成及动态;空间异质性与生态学过程的相互作用;景观的等级结构特征;格局- 过程-尺度之间的相互关系;人类活动与景观结构,功能的反馈关系以及景观异质性(或多样性) 的维持和管理[1~6 ] 。
反映这些研究重点的主要景观生态学概念和理论是什么呢? 本文拟在总结该学科最近20 多年来的发展的基础上,概括地阐述其中的一些主要概念和理论(图2) 。
1 景观和景观生态学有关景观的定义,有多种表述,但一般讲是指反映内陆地形地貌景色的图象,诸如草原、森林、山脉、湖泊等;或是某一地理区域的综合地形特征;或者是人们放眼所映获的自然景色。
而生态学中,景观的定义可概括为狭义和广义两种。
狭义景观是指几十公里至几百公里范围内,由不同生态系统类型所组成的异质性地理单元[1 ,2 ] 。
而反映气候、地理、生物、经济、社会和文化综合特征的景观复合体称为区域。
狭义景观和区域可统称为宏观景观。
广义景观则指出现在从微观到宏观不同尺度上的, 具有异质性或缀块性的空间单元[3 ,4 ] 。
显然,广义景观概念强调空间异质性,其空间尺度则随研究对象、方法和目的而变化,而且它突出了生态学系统中多尺度和等级结构的特征。
这一概念越来越广泛地为生态学家所关注和采用。
因此,概言之,景观生态学是研究景观单元的类型组成、空间格局及其与生态学过程相互生态学杂志2000 ,19 (1) ∶42 - 52Chinese Journal of Ecology© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 作用的综合性学科。
强调空间格局,生态学过程与尺度之间的相互作用是景观生态学研究的核心所在。
景观生态学的研究对象和内容可概括为三个基本方面。
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,即指景观在结构和功能方面随时间推移发生的变化[5 ] 。
景观的结构,功能和动态是相互依赖、相互作用的(图1) 。
这正如其它生态学组织单元(如种群、群落、生态系统) 的结构与功能是相辅相成的一样,结构在一定程度上决定功能,而结构的形成和发展又受到功能的影响。
景观生态学研究的具体内容很广,而且常常涉及图1 景观结构、功能和动态的相互关系以及景观生态学中的基本概念和理论Fig. 1 The relationship among the structure function and dynamics of landscapeand basic concepts and thories in landscape ecology到不同组织层次的格局和过程。
比如,景观结构特征与生理生态过程、生物个体行为、种群动态、群落动态以及生态系统在不同时空尺度上的作用都属于景观生态学观察、研究的范畴。
那么,景观生态学与其它生态学科的区别在哪呢? 与其它生态学学科相比,景观生态学明确强调空间异质性、等级结构(hierarchical st ructure) 和尺度( scale) 在研究生态学格局和过程中的重要性。
而人类活动对生态学系统的影响,也往往是在较大尺度上景观生态学研究的一个重要方面。
虽然其它生态学科的研究内容也可笼统地说成是相应的生态学组织单元的结构、功能和动态,但景观生态学尤其突出空间结构和生态学过程在多个尺度上的相互作用(图2) 。
因此,无论是从时间和空间上,还是从组织水平上而言,景观生态学研究的尺度域(domains of scale) 都比其它学科更宽。
2 景观生态学中的一些主要概念和理论下面,我们就集中讨论景观生态学中的若干主要概念和理论(图2) 。
它们是:尺度及其有关概念,格局与过程,空间异质性和缀块性,等级理论,边缘效应,缀块动态理论,缀块2廊道2基底模式,种2面积关系和岛屿生物地理学理论,复合种群理论,以及景观连接度、中性模型和渗透理论。
2. 1 尺度及其有关概念邬建国:景观生态学概念与理论43© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.尺度一般是指对某一研究对象或现象在空间上或时间上的量度,分别称为空间尺度和时间尺度。
此外,组织尺度(organi2zational scale) 的概念,即在由生态学组织层次(如个体、种群、群落、生态系统、景观)组成的等级系统中的位置,也广为使用。
在景观生态学中,尺度往往以粒度(grain)和幅度(extent ) 来表达[7 ] 。
空间粒度指景图2 景观生态学与其它生态学学科的关系以及一些突出特点Fig. 2 The relationship of landscape ecology to other ecological disciplines and some of its salient characterstics 观中最小可辨识单元所代表的特征长度、面积或体积。
例如,在不同观察高度上放眼望去,生态学家会发现对于同一森林景观,其最小可辨识结构单元会随着距离而发生变化,在某一观察距离上的最小可辩识景观单元则代表了该景观的空间粒度。
对于空间数据或图相资料而言,其粒度对应于最大分辨率或像元(pixel) 大小。
时间粒度则指某一现象或事件发生的频率或时期间隔。
例如,某一生态演替研究中的取样时间间隔或某一干扰事件发生的频率,都是时间粒度的例子。
幅度是指研究对象在空间或时间上的持续范围。
具体地说,研究区域的总面积决定该研究的空间幅度;研究项目持续多久,则确定其时间幅度。
一般而言,从个体、种群、群落、生态系统、景观直到到全球生态学,粒度和幅度均趋于增加。
粒度和幅度相互联系,但又不相同。
为此,在讨论尺度问题时,经常有必要将粒度和幅度加以区分。
44 生态学杂志第19 卷第1 期© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 在景观生态学中,尺度一词的用法往往不同于地理学或地图学中的比例尺(虽然尺度和比例尺的英文均为Scale) 。
一般而言,大尺度(或粗尺度,coarse scale) 常指较大空间范围内的景观特征,往往对应于小比例尺、低分辨率;而小尺度(或细尺度,fine scale) 则常指较小空间范围内的景观特征,往往对应于大比例尺、高分辨率。
在景观生态学研究中,人们往往需要利用某一尺度上所获得的信息或知识来推测其它尺度上的特征,这一过程即所谓尺度推绎(scaling) 。
尺度推绎包括尺度上推( scaling up) 和尺度下推( scaling down) 。
由于生态学系统的复杂性,尺度推绎往往采用数学模型和计算机模拟作为其重要工具。
2. 2 格局与过程景观生态学中的格局,往往是指空间格局,即缀块和其它组成单元的类型、数目以及空间分布与配置等。
空间格局可粗略地描述为随机型、规则型和聚集型。
更详细的景观结构特征和空间关系可通过一系列景观指数和空间分析方法加以定量化[7~8 ] 。
与格局不同,过程则强调事件或现象发生、发展的程序和动态特征。
景观生态学常常涉及到的生态学过程包括种群动态、种子或生物体的传播、捕食者和猎物的相互作用、群落演替、干扰扩散、养分循环,等等。
2. 3 空间异质性和缀块性空间异质性( spatial heterogeneity) 是指生态学过程和格局在空间分布上的不均匀性及其复杂性。