景觀生態(tài)過程課件

1、一、景觀生態(tài)流與生態(tài)過程1.景觀生態(tài)流： 景觀中的能量、養(yǎng)分和多數(shù)物種，都可以從一種景觀要素遷移到另一種景觀要素，表現(xiàn)為物質(zhì)、能量、信息、物種等的流動過程。 景觀生態(tài)流的表現(xiàn)形式即為景觀過程。 2.生態(tài)過程： 生態(tài)過程的含義比生態(tài)流要廣，一個生態(tài)過程往往會伴隨有許多流的發(fā)生。例：生態(tài)系統(tǒng)的演替過程；風(fēng)、火、地質(zhì)和人為因素的干擾過程；景觀空間格局和生物多樣性的變化過程3.與景觀生態(tài)流有關(guān)的兩個重要概念 景觀邊界：在特定時空尺度下，相對均質(zhì)的景觀之間所存在的異質(zhì)性過渡區(qū)域。類似半透膜，能對進入和要離開景觀要素的生態(tài)流進行過濾 成熟度：在相鄰景觀要素成熟度不同的地方，幼年期和老年期要素，在不同的場合

2、，可以分別起源或匯的作用。（如成熟林地可為周圍空地提供種源） 二 景觀中生態(tài)流移動的機制1 媒介物: 風(fēng)、水、動物、人 風(fēng)：攜帶水分、灰塵、雪、種子、小昆蟲、熱量等；水：包括雨水、冰、地表徑流、地下水、河流、洪水等，能夠攜帶的物質(zhì)同上動物 ： 如鳥、蜜蜂、可攜帶種子、孢子等；人：人對物質(zhì)、能量和物種在景觀中的傳播作用更強，常有意識地造成景觀過程的改變。2 驅(qū)動力:擴散、重力、運動擴散：原描述從高濃度區(qū)向低濃度區(qū)的分子運動，現(xiàn)將其概念含義拓寬用來指物體在景觀中的隨機運動。擴散作用主要取決于不同景觀斑塊間的溫度或密度差。由于均質(zhì)系統(tǒng)內(nèi)不存在擴散，因此其與異質(zhì)性緊密相連。風(fēng)、氣流均是擴散作用的表現(xiàn)形

3、式。例：灑香水、 粉塵擴散等；擴散是一種低耗能過程。重力：是物質(zhì)沿重力梯度移動的基本作用力。水流：在重力作用下，水流可攜帶許多物質(zhì)（如礦質(zhì)養(yǎng)分、種子等）運動，并常引起地表土壤侵蝕，對景觀中物質(zhì)的傳輸和再分配起著不可替代的作用。風(fēng)流：是由于大氣中的壓力差引起的，作為一種傳輸媒介，它不僅可以使一些物體（如昆蟲、種子、樹葉等）進行短距離擴散，還可傳輸熱能。 運動：是物體消耗本身能量從一個地方移動到另一個地方。例：動物捕食、人類走路或乘坐各類交通工具穿越景觀等。 擴散：使物體在景觀中的隨機運動。驅(qū)動力下,生態(tài)流的流動表現(xiàn)出三種最基本的形式： 擴散、物質(zhì)流、運動。 物質(zhì)流：是物質(zhì)在重力和擴散力作用影響下

4、沿能量梯度的運動運動：是物體消耗本身能量從一個地方移動到另一個地方。擴散：最少的聚 集格局；物質(zhì)流：居中；運動：最明顯的聚集格局三 景觀中生態(tài)流移動的模式間歇運動、連續(xù)運動、綜合運動、擴張擴散 生態(tài)流在由甲地向乙地運動的過程中，將與沿途的景觀要素發(fā)生作用。這種相互作用，可以是生態(tài)作用，也可以是機械作用。如果這種作用不能使它們停歇下來，它們在做連續(xù)運動；如果使它們停歇下來，它們在做間歇運動。1.連續(xù)運動 流的主體在從源到匯移動的過程中，不存在運動速度為0的狀況，既為連續(xù)運動。2.間歇運動 流的主體從源到匯移動的過程中，其間出現(xiàn)過運動速度為0的狀況，即流的主體在某地出現(xiàn)過停歇，既為間歇運動。 間歇

5、運動又可以分為兩種： 休息站式：即該物種在某地做短暫停留后再繼續(xù)運動； 暫住站式：指該物種不僅在某地停留休息，而且在該地成功地生長和繁殖，從而為物種的進一步擴散提供了新的種源。 3.綜合運動流的主體在移動過程中，可以是連續(xù)的，也可以是間歇的。出現(xiàn)連續(xù)運動和間歇運動的原因：景觀結(jié)構(gòu)的異質(zhì)性。景觀結(jié)構(gòu)的異質(zhì)性作用： 生態(tài)流運動由連續(xù)運動變?yōu)樘S運動； 運動中的停頓點增強，流的物質(zhì)與流程環(huán)境間 的關(guān)系越密切；流的速度降低。4.擴張散布擴張散布是指物體在繼續(xù)占據(jù)原有位置的基礎(chǔ)上擴大其分布面積。如：大型停車場的熱能向周圍地區(qū)的散布，樹種在母樹周圍萌生時植物物種的擴張性生長。四、景觀生態(tài)流的運動方向和距離

6、1.運動方向相互作用角：與景觀生態(tài)流的方向有關(guān)的景觀結(jié)構(gòu)的空間方向，即為相互作用角。斑塊的形狀平行于生態(tài)流的方向，斑塊的形狀垂直于生態(tài)流的方向，2.運動的距離直線距離：連接兩點間的距離為直線距離，是兩點間的最短距離。時間距離：把兩點間運動速度最快的線路所需的最短運動時間稱為時間距離。五、 相鄰景觀要素間的生態(tài)流 相鄰景觀要素間的生態(tài)流主要包括水流、養(yǎng)分流、空氣流、動物流、植物流，它們往往是聯(lián)系在一起共同發(fā)生作用的，尤其是養(yǎng)分流往往是以溶解質(zhì)的形式伴隨水流運動發(fā)生的。 通過這些流在景觀要素間的流動，導(dǎo)致景觀中的物質(zhì)、物種、信息和能量得到再分配，結(jié)果使景觀單一化或多樣化。水流1.水流在土壤中的傳輸

7、形式：下滲、侵蝕和地表徑流、中間徑流下滲：雨水進入土壤表面的過程。侵蝕和地表徑流：侵蝕和地表徑流首先沖走落葉層和腐質(zhì)層等地表顆粒物質(zhì)，然后將礦質(zhì)土沖掉，最后侵蝕基巖；在此過程中，也把一些植物種子、繁殖體和小動物沖走使之擴散。中間徑流：主要根據(jù)水勢梯度流動，遇到河流即入河流。除了橫向流動外，還可向下流向基巖，與地下水匯合形成基底徑流。 2.水流的方向和速度：水流的方向總是固定的：“水往低處流”水流的速度主要取決于以下三個因素：水輸入量及其時間；土壤結(jié)構(gòu)，特別是土壤孔隙度；土壤對水攜帶物質(zhì)的過濾作用。 3.潮汐和海流潮汐和海流是海洋環(huán)境中海水的兩種主要流動方式。潮汐：引起水位變化和海浪運動對海岸地

8、形的塑造作用很強，形成特殊的海岸帶景觀。海流：盛行風(fēng)推動和海水密度差異引起的全球范圍內(nèi)的海水流動。傳輸熱量的作用。4.水流攜帶的物質(zhì)：水流攜帶物質(zhì)一般可分成兩類：顆粒物質(zhì)：如細菌、孢子、腐爛的泥沙樹葉等溶解性物質(zhì)：如腐殖質(zhì)、尿素、硝酸鹽、可溶性鹽等養(yǎng)分流：景觀中的養(yǎng)分流通常伴隨著水流和土壤侵蝕而發(fā)生的 1.水流攜帶的養(yǎng)分流水流攜帶的物質(zhì)分為顆粒和溶解物兩大類2.土壤侵蝕引起的養(yǎng)分流土壤侵蝕是景觀中養(yǎng)分流的另一種主要形式。養(yǎng)分主要來源于巖石和土壤中無機物的風(fēng)化、溶解，以及有機質(zhì)的分解，隨水分被植物吸收后一部分進入食物鏈，在景觀中實現(xiàn)再分配，或者遷移到更遠的地方；另一部分可能會被反復(fù)循環(huán)利用；還有

9、一部分會隨水流進入河湖海洋，融入更大范圍的物質(zhì)循環(huán)。 在景觀中，最為活躍的養(yǎng)分運動往往發(fā)生在水陸間，尤其是河流與陸地間。陸地與河流廊道交匯處，異質(zhì)性最高，可直接利用的自然資源也極為豐富。礦質(zhì)養(yǎng)分由高地進入河流廊道的途徑：養(yǎng)分直接穿越廊道進入河流；養(yǎng)分可能被機械阻攔，累積在廊道內(nèi)的土壤中，逐漸淤積于谷底；養(yǎng)分隨植被生長而被廊道植物所吸收，成為生物量的一部分?？諝饬?. 風(fēng)流和風(fēng)型 風(fēng)可分為平行流動的層狀氣流和向上或向下流動的湍流兩種風(fēng)型，不同風(fēng)型的風(fēng)流對所攜帶物質(zhì)的流動會有不同影響。 大尺度的空氣流動起著輸送水分和熱量的功能。帶有大量水汽的氣團上升可形成降水，有利于植物生長，下沉運動造成干旱，使

10、地表形成沙漠。景觀尺度上風(fēng)氣起著傳播花粉、包子、小昆蟲、種子等作用。另外風(fēng)還傳播煙塵和各種污染物。 2. 聲音 聲音也是空氣流動的一種方式。聲能從聲源以線性軌跡向各方面輻射。 景觀中的聲音有兩種作用：傳遞信息和干擾。景觀結(jié)構(gòu)對聲能的擴散和傳播有影響： 例：寬的植被帶能有效地反射和吸收聲能；常綠植物能反射更多的噪聲，而落葉植物能吸收更多噪聲，幾種植物的混交對減弱中等頻率的噪聲特別有效。動物流1.動物運動方式：巢域內(nèi)運動、疏散運動、遷徙運動巢域內(nèi)運動：動物圍繞它們的巢穴取食和日?；顒印Ｊ枭⑦\動：指某種動物個體從其出生地向新巢區(qū)的單向運動，新巢區(qū)通常遠離其出生地。這種疏散多見于接近成年的個體離開父母

11、區(qū)建立自己的巢區(qū)。遷徙運動：動物隨季節(jié)變化而在不同地域進行的周期性往返運動。2.動物的分布格局 在大多數(shù)情況下，大片同質(zhì)性地區(qū)不適宜動物生存。廊道與動物運動的關(guān)系取決于廊道類型和動物類型。小路成為許多動物的通道，大路可能成為障礙動物巢區(qū)通常呈偏長形，有時呈線條形。不同的巢區(qū)之間通常存在著天然障礙物。景觀異質(zhì)性在景觀功能中起著重要的作用。植物流1.植物的散布 植物在景觀中只能依賴種子、果實或孢子等繁殖體，通過繁殖體進行散布。因此植物的散布就是植物繁殖體的運動過程。2.植物分布區(qū)的變化植物的分布區(qū)邊界的變化：植物分布區(qū)的邊界會由于環(huán)境的周期性變化而發(fā)生變化。植物種的滅絕、適應(yīng)或散布植物種在新分布區(qū)

12、的傳播：植物到達一個新的分布區(qū)，如果缺乏相應(yīng)的限制條件，會發(fā)生傳播，并可能對當?shù)匚锓N的生存產(chǎn)生極大的影響，形成生態(tài)入侵。六、 景觀結(jié)構(gòu)對流的影響1. 廊道與流2. 斑塊與流3. 基質(zhì)與流4. 網(wǎng)絡(luò)與流5. 景觀邊界與流廊道與流廊道是某些物種的棲息地； 廊道是一些生態(tài)流運動的通道；廊道可以起到對生態(tài)流的屏障作用或過濾效應(yīng)；廊道可以成為某些生態(tài)流的源或匯。斑塊與流斑塊大小：影響單位面積內(nèi)的生物量、生產(chǎn)力、生物多樣性等；斑塊形狀和走向：影響著養(yǎng)分的遷移和物種的運動；斑塊密度：影響通過景觀的“流”的速率；斑塊的分布構(gòu)型：影響干擾的傳播和擴散。 基質(zhì)與流基質(zhì)連接度：基質(zhì)連接度高，生態(tài)流受到的屏障作用?。?/p>

13、景觀阻力：影響景觀內(nèi)各種生態(tài)流的速度；狹窄地帶：可以影響各種生態(tài)流的運動速度；孔隙度和斑塊間的相互作用：高孔隙度的基質(zhì)可以對生態(tài)流通過基質(zhì)造成影響，影響的大小取決于生態(tài)流的性質(zhì)、以及斑塊是否適宜于流通過；網(wǎng)絡(luò)與流 結(jié)點結(jié)點對流有兩種作用：作為廊道的交接區(qū)和流動物體的源和匯。結(jié)點通常是生態(tài)流的中繼點而不是遷移的最終目的地，中繼點上常出現(xiàn)對物流的某種控制：擴大或加速物流，降低流中的“噪聲”或“不相關(guān)性”，提供臨時貯存地。網(wǎng)絡(luò)的連接度廊道與景觀內(nèi)所有結(jié)點的連接程度，就是網(wǎng)絡(luò)連接度。連接度高，生態(tài)流的速度高。網(wǎng)絡(luò)的環(huán)度環(huán)度為能流和物流提供選擇性路線的環(huán)數(shù)。景觀邊界與流通道或廊道 過濾或屏障 源 匯 生

14、境 景觀中的關(guān)鍵點具有重要內(nèi)容或源地效應(yīng)的部位（如大型自然植被）或不尋常的地物（如沙漠中的河流）；變化較多的區(qū)域，特別是生態(tài)敏感區(qū)，以及那些一旦受到干擾就長時期得不到恢復(fù)的區(qū)域；各種形式的流交匯的地方。 總言之，景觀結(jié)構(gòu)對生態(tài)流的影響主要表現(xiàn)在4個方面：景觀格局的空間分布，如方位（坡向）、母質(zhì)組成和坡度等，將影響局部空氣流動、地表溫度、養(yǎng)分豐缺或其它物質(zhì)（如污染物）在景觀中的分布狀況；景觀結(jié)構(gòu)將影響景觀中生物遷移、擴散、物質(zhì)和能量在景觀中的流動；景觀格局同樣影響由非地貌因子引起的干擾在空間上的分布、擴散與發(fā)生頻率；景觀結(jié)構(gòu)變化將改變各種生態(tài)過程的演變及其在空間上的分布規(guī)律。 從某種意義上來說，

15、景觀結(jié)構(gòu)是各種景觀生態(tài)過程的瞬間表現(xiàn)。例：洪水塑造地貌；森林大火后新的斑塊廊道基質(zhì)構(gòu)型； 有河貍居住的河流。七、 生態(tài)流對景觀功能的影響 景觀的功能即景觀元素之間的相互作用，即能量流、養(yǎng)分流和物種流等生態(tài)流從一種景觀元素遷移到另外一個景觀元素。1.斑塊基質(zhì)之間的相互作用 2.斑塊斑塊之間的相互作用3.斑塊廊道的相互作用 4.廊道基質(zhì)間的相互作用斑塊基質(zhì)之間的相互作用例1：農(nóng)田（或空地）基質(zhì)與森林斑塊 主要的生態(tài)流：能量流、養(yǎng)分流、物種流，能量流只涉及邊緣部分，其余的流則多涉及每個景觀要素，且不同形式的流在景觀中大多呈雙向流動。主要驅(qū)動機制：風(fēng)、水和生物動力例2：農(nóng)田（或空地）基質(zhì)與聚居斑塊主要

16、的生態(tài)流有：能量流、養(yǎng)分流 主要驅(qū)動機制：人和非原生生物動力，景觀流主要是從斑塊流向基質(zhì)。斑塊斑塊之間的相互作用具有相似群落的斑塊之間的相互作用主要由生物動力所致，風(fēng)的作用很?。灰话阏f來，斑塊間能量和養(yǎng)分的傳輸不重要，而物種的遷移很重要，尤其是動物中的特有種，可以從一個斑塊到另一個斑塊覓食，斑塊中發(fā)生物種的局部滅絕時，可以由相鄰斑塊得到補充。不同斑塊間的生態(tài)流水是斑塊間養(yǎng)分流動的主要媒介物。毗鄰田地的落葉硬木林，能通過地表徑流轉(zhuǎn)移作物80%以上的硝酸鹽和全部磷。落葉硬木林從作物地得到的養(yǎng)分高于畝草地和其他林地。斑塊廊道的相互作用類似于斑塊之間的相互作用，主要的流是物種流。廊道有利于伴隨著斑塊內(nèi)

17、部種局部滅絕后的物種再遷移。斑塊是廊道的物種源。山地森林對河流的作用主要表現(xiàn)在以下4個方面：（1）維持景觀穩(wěn)定性和保持水土（2）維持河流生物的能量和生存環(huán)境（3）維持河流良好的水文狀況（4）維持河流的良好水質(zhì)廊道基質(zhì)間的相互作用 線狀廊道、帶狀廊道和河流廊道，不但結(jié)構(gòu)與功能不同，而且與圍繞基質(zhì)的相互作用也不同。基質(zhì)氣候?qū)€狀廊道具有主導(dǎo)性影響，此外，大多數(shù)作用的方向都是從廊道到基質(zhì);如：灰塵、車輛污染會從公路進入農(nóng)田。在線狀廊道上繁育的非原生物種會散布到基質(zhì)中。 廊道對基質(zhì)的另一個重要作用是隔離種群，從而限制流動; 帶狀廊道與基質(zhì)之間的流數(shù)量眾多，且互相依賴，這是由于寬度效應(yīng)使帶狀廊道可以具備許多開闊區(qū)的物種;河流廊道與基質(zhì)間的相互作用以水流為主要驅(qū)動力，流動方向基本是從基質(zhì)向河流。八、景觀的一般功能景觀的生產(chǎn)功能1.自然景觀的生產(chǎn)功能（自然植被的凈第一性生產(chǎn)）2.農(nóng)業(yè)景觀的生產(chǎn)功能（糧食作物）生產(chǎn)力大大提高3.城市景觀的生產(chǎn)功能 生物生產(chǎn)（生物初級生產(chǎn)、生物次級生產(chǎn)） 非生物生產(chǎn)（物質(zhì)生產(chǎn)、非物質(zhì)生產(chǎn)）景觀的生態(tài)功能 景觀的生態(tài)功能不同于生物生產(chǎn)過程，它主要表現(xiàn)為公益價值，如提供保存生物進化所需要的豐富物種和遺傳資源，太陽能和二氧化碳的固定，區(qū)域氣候的調(diào)解，維持水及營養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)，維護整個大氣化學(xué)成分的穩(wěn)定等