第五章景觀生態(tài)流與景觀功能景觀生態(tài)教案

1、文檔編碼 : CN3Z2X1F4I4 HO8F4B3D1E1 ZN1I2X8N9D10第五章 景觀生態(tài)流與景觀功能. 教學目的和要求.把握景觀的主要生態(tài)過程及其動力機制. 把握景觀的基本功能；. 教學重點和難點. 景觀的主要生態(tài)學過程；第一節(jié) 景觀過程主要把握. 景觀的主要生態(tài)學過程第一節(jié) 景觀過程. 景觀過程的動力與運動機制：1.1 景觀過程的基本動力. 擴散：隨機分布格局. 重力：高度集合的分布格局. 運動：在抵達的景觀要素中高度集中,形成高度集合的分布格局第一節(jié) 景觀過程2. 媒介物. 風：物質流（風）,高壓低壓. 水：高處低處；重力差. 重力：滑坡、泥石流、塌崩等. 動物. 人第一節(jié)景

2、觀過程3. 運動格局. 連續(xù)運動和間歇運動. 擴張和散布其次節(jié) 景觀生態(tài)流 Ecology flow 一、空氣流1. 空氣流的動力. .大氣的水平運動就是風；太陽輻射促使地表氣溫上升, 這是風的 根本動力；空氣受熱上升在近地面形成低壓, 冷空氣補充過來就是風, 這是 風的直接動力；由于地球的自轉運動產生地轉偏向力, 這是 風的間接動力2. 空氣流的生態(tài)學效應. 空氣的流淌 , 是物質氣態(tài)循環(huán)的主要動力. 水分帶來降水：導致干旱：干旱風. 熱量. 攜帶污染物質 , 導致污染物質的轉移和擴散逆溫層 temperature inversion layer 1. 逆溫現(xiàn)象：.冬春季節(jié)的早晨或傍晚,特別

3、是在無風的天氣里,在城市常?？梢砸姷綗熿F上升到確定高度之后,就向水平方向漂浮起來,布滿四方, 整個視野很快就變得模糊起來,隨著煙霧的襲來,天氣陰森,太陽無光,壓得人透不過氣來,同時也會聞到煤煙味和其它難聞的氣味；身體抵抗才能較差的人,便會顯現(xiàn)胸悶、咳嗽、喉痛、嘔吐、呼吸困難等癥狀；. 一般情形下,在低層大氣中,通常氣溫是隨高度的增加而降低的；但有時在某些層次可能出 現(xiàn)相反的情形,氣溫隨高度的增加而上升,這種現(xiàn)象稱為逆溫；顯現(xiàn)逆溫現(xiàn)象的大氣層稱為逆溫層；.逆溫層通常顯現(xiàn)於對流層低層,厚度較薄,大約幾百至千馀公里左右；. 在逆溫層中,較暖而輕的空氣位于較冷而重的空氣上面,形成一種極其穩(wěn)固的空氣層,

4、就象 一個鍋蓋一樣,掩蓋在近地層的上空,嚴肅地阻礙著空氣的對流運動. 逆溫層的危害：逆溫層能阻礙空氣的垂直運動；受逆溫層影響的地區(qū),大氣都趨於穩(wěn)固,對流不易發(fā)生；因此,一般逆溫現(xiàn)象都會導致地面風力脆弱；空氣中的懸浮顆粒物、大量煙塵、水汽等集合在逆溫層下面,聚積而使空氣的能見度變差,也易造成大氣污染,空氣的質量變得惡劣. 由于近地層空氣中的水汽、煙塵以及各種有害氣體,上天無路,人地無門,只有飄浮在逆溫 層下面的空氣層中,有利于云霧的形成,而降低了能見度,給交通運輸帶來麻煩,更嚴肅的是,使空氣中的污染物不能準時擴散開去,加重大氣污染,給人們的生命財產和健康帶來危害；. 近代世界上所發(fā)生的重大公害大

5、事中,就有一半以上與逆溫層的影響有關；. 逆溫層的成因主要有以下幾種：地面輻射冷卻；. 因地面猛烈輻射而形成的逆溫稱為輻射逆溫；在晴朗無風或微風的夜晚,地面因輻射冷卻而降溫 , 與地面接近的氣層冷卻降溫最猛烈 , 而上層的空氣冷卻降溫緩慢 , 因此使低層大氣產生逆溫現(xiàn)象；輻射逆溫一般日出后 , 逆溫就逐步消逝了；空氣平流冷卻；空氣下沉增溫；空氣的亂流混合；鋒面上形成的逆溫；. 緊密結構 : . 喬+亞喬 +灌木 +草=密林帶 ; . 林帶上下枝葉密集 , 幾乎沒有透光孔隙 ; . 在林緣鄰近形成弱風區(qū) , 風速減速速度快 ; .防風成效好 , 距離短 , 形成嚴肅的湍流 ; . 防風距離短 ,

6、 樹高 25倍范疇之內；. 疏通結構 : . 喬木 +灌木 ; . 透光孔隙上下均勻 ; . 樹高的 30倍范疇內風速降低明顯 ; . 防風成效次之,防風距離較遠 30-35 倍 ,綜合成效好.通風結構 : . 孔隙多的屏障可以讓大量氣流通過,而防止湍流發(fā)生,因此防風成效最差 . 孔隙大的林帶防風距離長 40 倍處 ,但風速降低較小,而密實的林帶,防風距離短但風速降低大；. 上述氣流原理廣泛地應用在景觀規(guī)劃、設計和土地治理之中；比如：颶風、污染等；影響防風成效的因素. 樹高: 防風林帶的防風成效與樹高成比例 . 林帶方向與主風向的角度 .林帶的結構二、水流. 1. 景觀內水流特點 1 下滲：土

7、壤孔隙的大小（下滲率、過濾水中的物質）地下水或含水層（沙層、多孔巖石） 2 地表徑流降雨強度超過下滲速度時,發(fā)生順坡流淌的地表徑流；. 地表徑流的速度大小與降雨特點,地勢和植被有關 2. 水流的物質成分. 懸浮顆粒 . 細菌 .孢子 . 種子 . 朽葉碎片 . 粘粒、粉粒溶解物 3. 水流的景觀學意義. 物質運動 . 土壤顆粒、污染物質、水分、灰塵、雪、種子、小昆蟲、熱量 .地質營力：腐蝕、搬運和沉積 三、景觀中的水分和養(yǎng)分運動4. 運動的形式與特點. 水平運動 : 主要表現(xiàn)為地表徑流和地下徑流. 垂直運動 : 主要表現(xiàn)為土壤中的水分和養(yǎng)分被植物吸取,經過蒸騰作用揮發(fā)至大氣中,又經過降水或降塵

8、進入土壤,或經過人類活動的影響將養(yǎng)分帶入土壤中；不同景觀要素對水分和養(yǎng)分運動的影響：. 生態(tài)交叉帶對各種物質和生物體起到擴散和滯緩作用. 農業(yè)景觀中的籬笆、溝渠網絡可起到截留作用,調劑水分和養(yǎng)分在農田景觀中的流淌；. 岸邊植被緩沖帶 . 對地表徑流可起到滯緩作用,調劑入河洪峰量 . 降低徑流中污染物的含量,截留徑流中的有機污染物不同的景觀格局對徑流、腐蝕和元素的遷移影響差異較大；. 土壤流：土層表面和土壤內部的流不太明顯,但特別重要；形成；一部分由風造成,大部分由水. 土壤流速的準備因素：. 水的輸入量和時間 . 土壤的結構,特別是孔隙度 . 土壤對水中攜帶物質的滲濾成效,包括土壤顆粒對物質的

9、吸附作用；. 土壤流攜帶物質分成兩類：.顆粒物質,如細菌、孢子、腐爛的泥沙樹葉等；. 溶解性物質,如腐殖質、尿素、硝酸鹽、可溶性鹽等；雨量大小對于顆粒物質與溶解性物質有很大的差異；顆粒物質流和溶解物質流仍有一個不同：顆粒物質流發(fā)生在土壤表面,而溶解物質流發(fā)生在土壤內；水流腐蝕發(fā)生的三個因素：1 地表失去植被掩蓋,更多的雨水沖刷2 失去腐殖質后,礦質土壤暴露在降雨中,形成沖溝3 植物根系死亡,土壤顆粒凝聚力下降 A=fR、K、L、S、 C A- 土壤腐蝕 ;R- 降水程度 ;K- 土壤腐蝕因子 ;L- 坡長 ;S- 坡度 ;C- 植被掩蓋地表徑流的后果.使土壤變薄,生產力嚴肅下降 . 在地勢低的

10、地方形成積存地貌 , 使匯積區(qū)的土壤更加深厚和肥沃. 腐蝕沉積物導致河床淤積 , 河流水位增高 , 水庫淤積使水庫庫容削減能, 增加洪水的潛在危險, 進而降低水庫的泄洪機水土流失的危害空氣流和土壤流有兩種運動模式：. 連續(xù)運動 , 如：水流（遇湖除外）. 跳動運動 , 如：土壤流空氣流和土壤流的兩種運動形式的差別在于景觀結構的異質性, 異質性增強 , 就. 運動由連續(xù)運動變?yōu)樘鴦舆\動 . 運動中的停頓點增強,流的物質與流程環(huán)境間的關系越親熱 . 速度降低 三、物種流 1 物種流的運動特點物種流即動、植物穿越景觀的運動；三、物種流1.1 影響運動的兩個因素 . 取決于廊道、障礙和斑塊等結構因素

11、較同質的地區(qū),流較穩(wěn)固、連續(xù)；當物種從一景觀進入另一景觀時會發(fā)生變速或停頓；例如：大草原上的牛羊,沙漠上的狼群 . 取決于運動方向的景觀元素是有利于運動仍是障礙運動,所以分析物種運動,第一需要分析 景觀的異質性程度和景觀中的對比度；例如：狐貍遇河,鹿遇森林 : 速度變快 邊界穿越頻率 Boundary crossing frequency: 即物體在景觀中運動時,單位長度上越過邊界的數(shù)量；反映景觀的連通性；1.2 動、植物的運動類型同樣分成連續(xù)和跳動運動 跳動運動分成兩類：.一個生物體滯留一短的時期后連續(xù)運動叫休息點 rest stop . 一個生物體移動到一個地點后能成功地生長繁殖叫長歇點

12、stepping stone；. 例如：南美北部一些物種,以一系列島嶼為中途站,越過加勒比海進行傳播 1.3 動物的運動 領域 : 指的是用來防范同種其他個體侵入的地區(qū)范疇 動物有三種運動方式 : 巢區(qū)內運動 即動物在窩的四周進行覓食和其他日?；顒?；散布運動即動物個體離開產生的巢區(qū)到達一個新的巢區(qū)的運動；新巢區(qū)距老巢一般很遠,近成年動物離開父母到新處筑巢；疏散運動擴大小物種的分布范疇；例如：鳥遷徙 migration latitude migration和垂動物在不同季節(jié)利用不同地域之間進行周期性的運動；分緯度遷移直遷移 vertical migration. 緯度遷移：鳥類在冷暖地區(qū)的運動

13、垂直遷徙：動物在山地高海拔和低海拔間的遷徙. 鳥類夏季在高海拔地區(qū)繁殖, 冬季到低海拔越冬; 歐洲山羊夏季在高山植被覓食, 冬季到低海拔草地越冬影響動物運動的因素：. 景觀阻力 . 斑塊的大小和形狀 . 景觀異質性 . 景觀格局 .廊道舉例說明景觀結構對動物運動的影響1千米； 1 、臭鼬 Mephitidae mephitis 在北美分布很廣,巢穴多沿樹籬構筑,只有極少數(shù)臭鼬的活動范疇超過巢穴鄰近他們的來回距離隨季變化,春天繁殖季節(jié)之后,雄臭鼬跑的更遠,主要吃樹籬上的小動物；夏季在窩鄰近活動,可能此時食物豐富不需遠行,秋季降雪之前主要沿樹籬運動；.赤狐也廣泛分布于北美,棲息在地下的巢穴里,以各

14、種小動物為食,一種夜行動物,爭論表 明赤狐的窩幾乎都筑在高地生境中,比如,林地、谷物地、草場、樹籬、沙石地等；并且在調查的 517個巢穴中只有 8個位于居民區(qū) 275米以內；說明與建筑物的距離是赤狐巢穴分布的主要限制因素,巢區(qū)比臭鼬大,一般4千米、 2-4 千米,形狀長方形；. 在秋季和冬季, 快成年和成年狐貍離開巢穴 , 緣由不明 , 目標也不能推測,運動的平均直線距 離雄性為 31千米（最遠 211千米）,雌性為 11千米（最遠為 108千米）,赤狐的擴散為不規(guī)章擴散；分析具體個體的運行路線發(fā)覺有建筑物地區(qū)是它們穿越景觀的障礙,在距農家場院 92米以內極 少發(fā)覺這種動物,湖泊迫使赤狐轉變運

15、行路線,沒有狐貍游水過去；小河、 小溪不是重要障礙,河寬成為赤狐的障礙,赤狐的運動是跳動的,不是連續(xù)的；在夜間, 赤狐的運動時間占85%,停馬上間占 15%,用來休息或進行其他活動；赤狐都躲避廊道,沒有一只狐貍沿著河流大道,高速大路等主要廊道運動（也不于廊道平行運動）,甚至白天睡 覺也遠離大道 92米以外；在這個實例中,廊道只起“ 過濾器” 作用,而沒有顯示廊道的功能；1 動物回避對它不利的景觀元素,許多動物生存要求一種以上的生境；比如：狐貍躲開廊道、臭鼬躲開燕麥、白尾鹿生活在農牧交叉帶；2 廊道有時是柵欄,有時是通道；比如：樹籬是臭鼬的通道,大河是赤狐的障礙3 巢區(qū)的形狀通常是拉長的,有時是

16、線條狀的比如：赤狐巢區(qū)間一般存在障礙物 如: 峽谷 , 小河流 , 沼澤等 4 景觀中不平常的特點有特別重要的作用；比如：沙漠中的綠洲,對沙漠動物比如狼就是水源； 1.4 植物的運動2 植物的傳播以散布為主 1 散播的媒介物：水、風、動物重力等；不同繁殖體,媒介物不同,散布的距離也不一樣；. 蒲公英靠風傳播而且距離較遠. 楊樹靠重力傳播距離較近； 2 靠風散布的種子一般都有種翅 . 糖槭 . 飛散距離取決于種粒大小、風速、地勢等因素；3 種子散布方式和距離與該種在演替中的位置和生活史計策有關；先鋒樹種 : 多靠風或水散布,距離遠；. 比如：楊樹 頂級群落種 : 一般種子重,多靠動物、重力散布,

17、散布距離近 . 例如：紅松 景觀中植物的運動 . 植物傳播的主要方式：, 如落葉松 , 槭, 榆, 樹, 柳, 樺 .風播植物 : 種子靠風傳播 . 適 合風播的種子特點 : 一般小而輕,或具膜翅、纖毛等 .飛行距離取決于 : 種子大小 , 風力 , 地勢等 . 山楊 , 樺可以飛到 1-2km以外 . 菊科植物蒲公英的瘦果,成熟時冠毛開放,像一把降落傘,隨風飄揚,把種子散播遠方；. 水播植物 : 睡蓮 , 海邊植物 , 如棋盤腳 , 蓮葉桐及欖仁等 多數(shù)具有可使種實飄浮的氣囊、氣室 , 種子其表面蠟質不沾水 如睡蓮 、. 靠水力傳播的種實,果皮含有氣室、比重較水低,可以浮在水面上,經由溪流或

18、是洋流傳播；此類種子的種皮常 具有豐厚的纖維質,可防止種子因浸泡、吸水而腐爛或下沉；. 動物傳播植物1. 鳥傳播 鳥類傳播的種子,大部份都是肉質的果實,例如漿果、核果及隱花果；鳥類啄食樟科植物的種子后將種子吐出；果實被采食后,種子經過消化道后任憑排泄；靠鳥類傳播種子的植物是比較先進的一群,因鳥類傳播種子的距離是全部方式中最遠的；. 動物傳播植物 2. 昆蟲傳播 以花粉讓昆蟲吸食來傳播；3. 哺乳動物傳播 哺乳動物的傳播,大部份都是屬於一些中、大型的肉質果或乾果；一般而言,哺乳動物的體型比較大,食物的需要量大,故會選擇一些大型的果實；. 獼猴寵愛攝食毛柿及芭蕉的果實,也幫忙這些植物進行傳播；.

19、景觀結構對植物物種傳播的影響 . 景觀結構的變化導致傳播植物物種的動力機制發(fā)生變化 . 景觀結構的變化可以轉變區(qū)域小氣候,導致局域環(huán)境對植物的適應性發(fā)生變化 第三節(jié) 景觀元素的相互作用 2. 斑塊之間的相互作用斑塊之間的相互作用主要是由生物動力所致,風的作用很小,一般說來,能量和養(yǎng)分傳輸不重要而物種的遷移很重要,特別是動物中的特有種,可以從一個斑塊中到另一個斑塊中覓食,斑塊中發(fā)生物種的局部滅亡時,可以由相鄰斑塊得到補充；3. 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；廊道有利于相伴著斑塊內部種局部滅絕后的再遷移；斑塊是廊道的物種源；4. 廊道與本底的相互作用線狀廊道、帶狀

20、廊道,不但結構與功能不同,而且與圍繞本底的相互作用也不同 . 本底氣候對線狀廊道具有主導性影響 大多數(shù)作用的方向都是從廊道到本底；比如：灰塵、車輛污染會從大路進入農田； 廊道對本底的另一個重要作用是隔離種群,從而限制流淌 帶狀廊道與本底之間的流數(shù)量眾多,是相互依靠的, 由于內部效應使帶狀廊道可以具備許多開闊區(qū)的物種；5. 河流廊道與四周土地的相互作用. 河流廊道涵養(yǎng)水源 , 保持水土 , 吸取大量的養(yǎng)分 , 保持河水質量 , 河流廊道的植被將四周土地與河流分隔 , 植被對河水的質量與四周土地有許多影響；. 例如： 河岸帶植被阻隔了枯枝敗葉、種子以及動物的糞便進入河流之中；物質從土地向河流廊道運

21、動中,河流廊道起過濾作用；5.1 河岸植被帶與河流的相互作用1 河流對河岸植被帶的作用河流制造了一種特別生境,使河岸植被成為一中特別的類型；（1）能為河岸植被供應充分的水分（2）供應充分的空氣濕度（3）養(yǎng)分豐富、耐淹、植被變化由旱生- 濕生5.1 河岸植被帶與河流的相互作用2 河岸植被帶對河流的作用 保護穩(wěn)固性和保持水土坡地 - 河流之間的腐蝕以地表徑流攜帶的土壤流為主；河岸植被帶可截留土壤流和養(yǎng)分流,對坡岸土壤的愛惜作用特別明顯；例如：黃河、長江. 保護河流生物的能量和生存環(huán)境河流中的有機物 99%是外面引入的,河岸植被帶對溶解性的礦物養(yǎng)分和固體、顆粒進入河流有過濾和調劑作用；影響水溫,防止

22、水溫過熱,有利于氧氣的存留養(yǎng)分進入溪流有三個途徑：. 養(yǎng)分直接穿過河岸植被帶進入溪河；. 養(yǎng)分積存在河岸植被帶中的土壤中,通過地下流或通過土壤流進入河流；. 養(yǎng)分隨植物生長而進入生物,成為生物體的一部分,隨生物體進入溪流； 保護河流良好的水文狀況流量、流速、不會變干6 保護河流的良好水質.降低泥沙含量比如：黃河、長江.截留養(yǎng)分物質林帶與毗鄰景觀要素的相互作用1 農田防護林的形式：. 帶狀地在農田四周營造,并且交積成網,又稱農田防護林網. 林農間作,農田內間種樹木. 片林2 農田防護林對農田的作用 .林帶對農田的影響 : 小氣候、土壤濕度、動植物和作物產量；. 小氣候 a 風速降低 30%-40

23、% b 減弱湍流,降低農田蒸發(fā),保持水分 c 保持積雪,防止沙塵暴 d 增加空氣濕度 , 防止干熱風 e 溫度 : 白天略增加,夜間略降低. 水分狀況 降低地下水位減輕土壤含鹽量吸取地表徑流,削減土壤腐蝕. 增加農田生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性：緣由：. a 林帶中的物種向農田流淌 ; 比如：林帶中的鳥類等 . b 農田小氣候的改善使其他物種有了存活的可能 . 結果：.a 使害蟲、害獸和有害的病害增加 ; 比如兔鼠到農田中去 . b 使有害生物的天敵增加 比如：蛇等. 增產作用 . 一般小麥增產 10%-30% .玉米 10%-20% . 水稻增產 6% . 棉花 13% 第五節(jié) 景觀功能 . 景觀要素

24、內部及其之間的能量和物質流淌,以及景觀要素的相互作用是景觀過程的基本功 能；. 景觀的一般功能包括景觀的生產功能、生態(tài)功能、美學功能和文化功能；.景觀的生產功能：指景觀能夠為人類社會和生態(tài)系統(tǒng)供應物質產品和生物生產的功能；. 景觀的美學功能：是一個范疇廣泛、內涵豐富、比較難于確定的問題；文化景觀景觀的文化功能 1. 自然景觀的文化功能 1）自然景觀是藝術創(chuàng)作的來源之一；2）自然景觀陶冶人的情操；3）自然景觀是人類學習的源泉；2. 人文景觀的文化功能 1）供應歷史見證,是爭論歷史的好材料 2）提高景觀作為旅行資源的價值 3）豐富世界景觀的多樣性景觀的生態(tài)功能 . 指對人類生存和生活質量有貢獻的生態(tài)系統(tǒng)服務 . 服務指不能在市場上買賣,但具有重要價值的生態(tài)系統(tǒng)的性能,如凈化環(huán)境、保持水土、減 輕災難等；.Castanza 依據(jù)已出版的爭論報告和少數(shù)原始數(shù)據(jù)進行最低估量,獲得全球生態(tài)系統(tǒng)供應的服 務總價值為：每年平均 33萬億（ 16-54 萬億）美元,與之相比,全球 GNP的年總量為 18萬億美元,即全球生態(tài)系統(tǒng)服務總價值大約為全球GNP的 1.8 倍；它供應經. BioScience1997年的一篇報道認為生物多樣性的復原與保育對每個國家都很重要,濟和環(huán)境效益；估量美國每年從生物多樣性,如有機廢物處理、土壤形成和生物固氮等方面可以獲得 300