生態(tài)學景觀格局結構特征

1、2 景觀是由景觀元素組成，景觀元素是地面上相對同質的生態(tài)要素或單元。 景觀元素有三種類型： 1 斑塊(patch) 2 走廊(corridor) 3 基質(matrix)2.1 斑塊(patch)定義：斑塊是一個在外觀上與周圍環(huán)境明顯不同的非線性地表區(qū)域。 例：天空的云、嵌花路面的石子。2.1.1 起源與類型（起源原因、特點）1 干擾斑塊(disturbance patch) 原因：由于局部干擾而產生的。 采伐后的森林，草原燒荒，地表煤礦 干擾是引起生態(tài)系統(tǒng)格局顯著偏離其常態(tài)的事件。 舉例：風、火、冰雹、山崩、蟲害等。干擾內、外因（如火災）短期、長期短期特點：具有最高的周轉率、持續(xù)時間最短、消

2、失最快的斑塊類型。 2 殘存斑塊(remant patch) 原 因: 由包圍著一小塊未受干擾地區(qū)的大范圍干擾造成的. 舉 例: 寒冷過后陽坡上留下的鳥巢、火災大火過后殘留的一片森林 松弛期：某些種群滅絕速率升高的時期。 調整期：物種變動速率增高的時期。3 環(huán)境資源斑塊(environmental patch) 原因：由于環(huán)境資源的空間異質性或鑲嵌分布而引起。 例如：長白山植物垂直分布、森林中的沼澤 特點：存留時間長、周轉率低。 4 引進斑塊(introduced patch) 原因：人類將生物引進一個地區(qū)，就產生了引進斑塊。（1）種植斑塊(planted patch) 原因：由人種植植物而產

3、生的特點：人維護、存留時間長（2）聚居地(homes habitation) 特點：受人干擾的景觀中最顯著并無處不在的景觀成分之一。 物種：人、引進的動植物、不慎引入的害蟲、從異地移入的本地 種 例如：村落、城鎮(zhèn)斑塊持久性時間未干擾 在斑塊內干擾 在本底中干擾長期干擾單一干擾（短期）環(huán)境資源斑塊 干擾斑塊 殘存斑塊 引進斑塊斑塊的持久性與穩(wěn)定性2.1.2 斑塊的大小 1 面積對能量和養(yǎng)分的影響 一般的情況總是大斑塊比小斑塊含的能量和養(yǎng)分豐富。也有不同，比如，一個小斑塊（麥田）從邊緣到內部我們會 發(fā)現邊緣產生的產量高于內部。 原因：充分利用光、溫度、水、且競爭少。 動物的分布也會因邊緣內部的喜愛

4、程度而有所不同。許多野兔、野雞等喜歡在邊緣地帶活動，食草與食肉動物也經常在邊緣地帶活動，邊緣單位的生物量也高于內部。 邊緣地帶植物密度高于內部，故營養(yǎng)也高于內部地帶，由于小斑塊的餓邊緣/內部比大于大斑塊，因此小斑塊單位面積的能量與物質不同于大的斑塊。 大斑塊比小斑塊有更高的營養(yǎng)級的動物，并且食物鏈也更長。 2 面積對物種的影響 （1）島嶼 在生物群落里，物種的多樣性隨面積的增加而增加。 島上種數與面積大小的關系的三種解釋：S=CAZ種的豐富度面積S=CAZ S-多樣性 A-面積 C-比例常數 Z-一般為0.180.35大島嶼物種多稀有種多小島近親繁殖 分析表明，大致的規(guī)律是面積增加10倍，物種

5、增加2倍；面積增加100倍，物種增加4倍；即面積每增加10倍， 所含的物種數量成2的冪函數增加，2是個平均值，通常在1.43.0之間。這種關系的另一層含義表明，如果原生生態(tài)系統(tǒng)保存10%的面積，將有50%的物種保存下來。如果保存1%的面積，則會有25%保存物種被保存。 1967年麥克阿瑟和威爾遜創(chuàng)立島嶼生物地理學理論。他們認為島嶼鐘的多樣性取決于物種的遷入率和滅絕率，而遷入率和滅絕率與島嶼的面積、隔離程度及年齡等有關。S=f（+生境的多樣性-干擾+面積-隔離程度+年齡）（1）陸地景觀 陸地景觀與島嶼有所不同，斑塊的邊界并不明確，并且隔離程度的重要性降低。 S=f（+生物多樣性-（+）干擾+面積

6、+年齡+本底異質性-隔離程度-邊界不連續(xù)性）物種多樣性速率遷入滅絕小大SsSLP物種多樣性速率P滅絕遷入遠近SNSF區(qū)別：障礙物不同海島的隔離是與大陸相對而言島嶼與陸地景觀的形成時間大相徑庭與邊緣的作用設計保護區(qū)時，面積比較關鍵。 主要保護：1 較高的當地物種多樣性 2 稀有種和瀕危種 3 穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)3 森林的破碎化及其生態(tài)后果 物種生存環(huán)境危機 樹木的變化 動物的變化 鳥類 昆蟲4 斑塊與自然保護區(qū) 大的自然保護區(qū)保護物種多 完整比破碎要好 盡量減少隔離度 簇狀比線狀好 走廊連接 圓形較好2.1.3 斑塊的形狀 形狀與面積同等重要 例如:鳥、昆蟲覓食，巢域一般為長方形。1 生態(tài)學意義 形

7、狀分析可了解物種動態(tài)（物種分布是穩(wěn)定、擴展、收縮、還是遷移甚至以了解遷移路線） 斑塊的形狀對生物的散布和覓食具有重要作用。 斑塊的形狀與環(huán)境變化及更新過程有關。 園林設計，采取不同斑塊形狀，收到不同的藝術效果。 D-形狀系數 L-斑塊固邊長度 A-斑塊面積 D值說明某一斑塊周邊長度與面積同該斑塊相等的圓的圓周長之比，比值為1為圓形，比值越大說明該斑塊周邊越發(fā)達ALD2形狀系數 2 邊緣與邊緣效應 定義： 邊緣是指兩個不同的生態(tài)系統(tǒng)相交而形成的狹窄地區(qū)。 斑塊的邊緣部分有不同于內部的物種組成和過渡，這就是通常所說的邊緣效應。 特點： 由一種環(huán)境條件組合、過渡為另一種環(huán)境條件組合，由一類動植物組合

8、過渡為另一類動植物組合，不僅包括兩個生態(tài)系統(tǒng)內部的成分并且有其特有的成分。 邊緣的類型： 固有邊緣（inherent edge）： 環(huán)境資源上的差異造成的邊緣。 特點：過渡緩慢、連續(xù)性強、變化很小。 舉例：森林和沼澤之間的邊緣 誘導邊緣（induced edge）： 天然或人為干擾造成的邊緣。 特點：過渡顯著、存在時間短。 舉例：森林與火燒跡地之間的邊緣。 邊緣寬度的影響因子： a 太陽角向赤道方向超過向極地方向的寬度。 b 溫帶超過熱帶 c 主風超過其他風向 d 斑塊與本底垂直結構差異越大，邊緣寬度差異越大。根據對邊緣或內部的反應，將生物分為：邊緣種(edge species)和內部種（in

9、terior species)邊緣種和內部種將動物分成三類： a 對兩個生態(tài)系統(tǒng)均有要求 b 對邊緣的特殊生境有特殊的要求 c 主要與一種生態(tài)系統(tǒng)有關系，但可擴展到邊緣3 圓形斑塊與長條形斑塊的生態(tài)比較形 狀指 標內部/邊緣邊緣長度與本底作用斑塊內障礙物生境異質性物種多樣性走廊價值尋食效應圓 形高小小少小大小小長條形低大大多大小大大4 環(huán)狀斑塊 形狀很特殊的斑塊 特點：內部/邊緣低，內部種少 舉例：環(huán)繞北極地區(qū)分布格局 高山環(huán)繞山體 繞湖周圍5 半島（peninsula） 定義：指的是一個斑塊中狹長的外延部分。 漏斗效應：人們常見的在半島頂端，動物路徑密度高的現象。鳥類、維管束植物減少物種多樣

10、性遞減內部/邊緣比解釋2.1.4 斑塊的構型 斑塊在景觀中的空間排布情況，它們的空間分布對能量、物種的流動有重要影響。 例如：居住區(qū) Fragstats ./pub/fragstats2.0 斑塊相關性的指標：隔離度、可及度、相互作用、總隔離度 破碎化指標：斑塊密度、邊緣密度、 2.2 廊 道 (corridor) 與本底有所區(qū)別的一條帶狀土地,可以看作是一個線狀或帶狀的斑塊. 例如:樹籬、公路2.2.1 廊道的作用 雙重作用:將景觀分離、將景觀連接 1.運輸：公路、鐵路、運河、輸電線等 2.保護：長城、圍墻、林帶等 3.資源：走廊地帶野生動物豐富、植物種類較多 4.觀

11、賞：古代曲徑通幽、頤和園的長廊、西湖的蘇堤2.2.2 廊道的起源走廊按起源可分為：干擾廊道、殘余廊道、環(huán)境資源廊道、種植廊道 2.2.3 廊道的結構特點1 彎曲度(curvilinearity) 廊道中兩點間的實際距離與它們之間的直線距離之比，與沿廊道的移動有關。動物、人更消耗體力.2 連通性(connectivety) 定義：單位長度廊道中中斷數量來度量。 例如：農田樹籬 作用：一個廊道連通性高低決定了廊道的通道和屏障功能。3 狹點(narrow) 定義：廊道中的狹窄處 作用：影響運動 例如：河流峽口4 結點(nodes) 定義：兩個廊道的連接處或一個廊道與斑塊的連接處。 作用：結點在管理與

12、規(guī)劃中十分有用，因為它提供了許多相連系的物種源，當物種在斑塊中消失時，有利于物種重新遷入。 例如：河流急轉彎的凹面常出現一片泛濫平原，兩條公路交叉處的重疊植被5 廊道的內部特點 1) 從邊緣到中心的物種組成發(fā)生急劇變化 例如：公路、河流、林帶 2) 環(huán)境條件與外部有所不同 例如：林蔭路冬暖夏涼 3) 水平上延伸一段距離，水平梯度也會發(fā)生變化。2.2.4 廊道的分類1 線狀廊道 廊道是一條很窄的帶，植被類型基本上是邊緣占優(yōu)勢。 一般有7種：道路、鐵路、堤堰、溝渠、輸電線、草本或灌絲帶、樹籬2 帶狀廊道 廊道是一條很窄的帶，其寬度是可以造成一個內部環(huán)境，含有內部種，每個側面都存在邊緣效應。線狀廊道

13、與帶狀廊道的對比線狀廊道與帶狀廊道的對比帶狀廊道與線狀廊道的基帶狀廊道與線狀廊道的基本生態(tài)差異主要在于寬度，本生態(tài)差異主要在于寬度，具有重要的功能意義。具有重要的功能意義。 林帶寬度增加，環(huán)境異質性增加，進而造成物種多樣性增加。林帶很窄時，邊緣、內部種都很少，隨寬度增加邊緣、內部種均增加，但邊緣種在寬度略增加時即迅速增加，而內部種則要在寬度達到一定值時才能增加，閾值一般為7-12米。 邊緣種多樣性（物種數量）林帶寬度內部種林帶寬度與物種多樣性 3 河流廊道 河流廊道是沿河流分布的，與周圍本底不同的植被帶。 1) 結構：河床邊緣、漫灘、堤壩、岸上高地。 舉例：長江、黃河 2) 寬度多寬為宜： a

14、 應具備有效地控制從高地到河流的水流和營養(yǎng)的功能。 b 有利于森林內部種沿河運動，寬度應超出邊緣效應。4) 功能： 1 它控制著河水及周圍陸地進入河流的物質流動。 2 它影響河流本身的運輸。 3 侵蝕、養(yǎng)分流、地表徑流、洪水、沉積作用、水的質量都與廊道的寬度有關。 4 它為物種的遷移和棲息提供了條件。 5 為人類運輸航道、物質資源、保護作用。3) 河流等級：最小的河流叫一級河流。兩個一級河流合成一個二級河。2.3 本底（基質） 范圍廣、連接度最高，并且在景觀功能上起著優(yōu)勢作用的景觀要素類型。景觀中的背景地域。 2.3.1 本底的標準1 相對面積 一般來說，本底的面積超過現存其他類型景觀元素的面

15、積總和。假如一種景觀元素類型覆蓋50%以上的面積，就可以認為是本底。2 連通性 如果一個空間不被兩端與該空間的周界相連的邊界隔開，則認為該空間是連通的。 連通性高的作用： 1) 可以作為障礙物將其他要素分開。 例如：防火帶 2) 便于物種遷移與基因交換。 3) 使其他要素成為生境島。3 動態(tài)控制 例如：原始林采伐燒地、農田與林網 2.3.2 結構特征1 孔隙度(porosity) 斑塊在本底中稱為孔。 單位面積的斑塊數目稱為孔隙度。它是本底中斑塊密度的量度。與斑塊大小無關?？紫抖鹊纳鷳B(tài)意義： 1）它提供了一個了解物種隔離程度和植物種群遺傳變異的線索。 2）孔隙度是邊緣效應總量的指標，是一個對野生生物管理、對能流物流指導意義的因素。 孔隙度低表明景觀中有邊遠地區(qū)存在，這對需要邊緣生境的動物很重要。 3）孔隙度與動物覓食密切相關，適宜的孔隙對覓食及育后復原。 4）采伐對野生動物的影響。 5）人文地理中，研究住宅與村莊孔隙的分別十分重要。2 邊界形狀 景觀元素間的邊界像一個半透膜，邊界的形狀對本底與斑塊間的相互關系極為重要，具