景觀生態(tài)學(xué)講義打印版

..《景觀生態(tài)學(xué)》講義緒論景觀生態(tài)學(xué)是地理學(xué)、生態(tài)學(xué)以及系統(tǒng)論、控制論等多學(xué)科交叉、滲透而形成的一門新的綜合學(xué)科。主要研究空間格局和生態(tài)過程的相互作用。作為一門學(xué)科,景觀生態(tài)學(xué)是20世紀60年代在歐洲形成的,土地利用規(guī)劃和評價一直是其主要的研究內(nèi)容。直到20世紀80年代初,景觀生態(tài)學(xué)在北美才受到重視,迅速發(fā)展成為一門很有朝氣的學(xué)科,引起了越來越多的學(xué)者的重視與參與。景觀生態(tài)學(xué)給生態(tài)學(xué)和地理學(xué)帶來了新的思想和新的方法,已成為生態(tài)學(xué)和地理學(xué)和前沿學(xué)科之一。第一章景觀生態(tài)學(xué)的概念及發(fā)展一景觀生態(tài)學(xué)中的基本概念1生態(tài)學(xué)2景觀3景觀生態(tài)系統(tǒng)4景觀生態(tài)學(xué)1景觀景觀的特征與表象是豐富的,人們對景觀的感知和認識也是多樣的。因此,對于景觀不同學(xué)科有著不同的理解,甚至在同一學(xué)科中〔如地理學(xué)也長期存在著不同解釋。由于景觀概念的不確定性,經(jīng)常導(dǎo)致它與"風(fēng)景"、"土地"、"環(huán)境"等詞意的混淆。1．1景觀定義理解：景觀〔landscape的定義有多種表述,但大都是反映內(nèi)陸地形、地貌或景色的〔諸如草原、森林、山脈、湖泊等,或是反映某一地理區(qū)域的綜合地形特征。〔圖在生態(tài)學(xué)中,景觀的定義可概括為狹義和廣義兩種。狹義景觀是指在幾十千米至幾百千米范圍內(nèi),由不同類型生態(tài)系統(tǒng)所組成的、具有重復(fù)性格局的異質(zhì)性地理單元〔如Forman和Godron,1986;Forman,1995。而反映氣候、地理、生物、經(jīng)濟、社會和文化綜合特征的景觀復(fù)合體相應(yīng)地稱為區(qū)域〔region;見Forman,1995。狹義景觀和區(qū)域即人們通常所指的宏觀景觀；廣義景觀則包括出現(xiàn)在從微觀到宏觀不同尺度上的,具有異質(zhì)性或綴塊性的空間單元。廣義景觀概念強調(diào)空間異質(zhì)性,景觀的絕對空間尺度隨研究對象、方法和目的而變化?！矆D它體現(xiàn)了生態(tài)學(xué)系統(tǒng)中多尺度和等級結(jié)構(gòu)的特征。<在歐洲,"景觀"一詞最早出現(xiàn)在希伯來文的《圣經(jīng)》〔舊約全書中,用來描繪具有所羅門王國教堂、城堡和宮殿的耶路撒冷城美麗的景色。后來在15世紀中葉西歐藝術(shù)家們的風(fēng)景油畫中,景觀成為透視中所見地球表面景色的代稱。這時,景觀的含義同漢語中的"風(fēng)景"、"景致"、"景象"等一致,等同于英語中的"scenery",都是視覺美學(xué)意義上的概念。中國從東晉開始,山水風(fēng)景畫就已從人物畫的背景中脫穎而出,使山水風(fēng)景很快成為藝術(shù)家們的研究對象,景觀作為風(fēng)景的同義語也因此一直為文學(xué)家、藝術(shù)家沿用至今。這種針對美學(xué)風(fēng)景的景觀理解,既是景觀最樸素的含義,也是后來科學(xué)概念的來源。從這種一般理解中可以看出,景觀沒有明確的空間界限,主要突出一種綜合直觀的視覺感受。>景觀生態(tài)學(xué)中幾種代表性的景觀定義：Naveh:景觀是自然、生態(tài)和地理的綜合體,包括所有的自然與人為格局和過程。Haber：景觀是為生物或人類所綜合感知的土地,而不考慮其單個成分。Forman:景觀是由相互作用的生態(tài)系統(tǒng)鑲嵌組成,并以類似形式重復(fù)出現(xiàn),具有高度空間異質(zhì)性的區(qū)域。景觀最新定義：景觀是一個由不同土地單元鑲嵌組成,具有明顯視覺特征的地理實體,它處于生態(tài)系統(tǒng)之上,大地理區(qū)域之下的中間尺度；兼具經(jīng)濟、生態(tài)和文化的多重價值。綜合起來,對景觀可以作如下理解：①景觀由不同空間單元鑲嵌組成,具有異質(zhì)性；②景觀是具有明顯形態(tài)特征與功能聯(lián)系的地理實體,其結(jié)構(gòu)與功能具有相關(guān)性和地域性；③景觀既是生物的棲息地,更是人類的生存環(huán)境；④景觀是處于生態(tài)系統(tǒng)之上,區(qū)域之下的中間尺度,具有尺度性；⑤景觀具有經(jīng)濟、生態(tài)和文化的多重價值,表現(xiàn)為綜合性。1.2景觀分類Naveh:把景觀劃分為開放景觀〔包括鄉(xiāng)村自然、半自然景觀、農(nóng)業(yè)和半農(nóng)業(yè)景觀、建筑景觀〔包括鄉(xiāng)村景觀、、城郊景觀和城市工業(yè)景觀和文化景觀。Forman:按照景觀塑造過程中的人類影響強度劃分為：自然景觀、經(jīng)營景觀和人工景觀。自然景觀的特點：它們的原始性和多樣性,因此對于自然景觀應(yīng)以保護其科學(xué)價值和生態(tài)平衡為中心,資源〔包括旅游資源的開發(fā)利用必須十分謹慎,并以嚴格的生態(tài)保護措施為前提。經(jīng)營景觀：由于其經(jīng)濟價值和生態(tài)價值而成為我們重要的研究對象,通常具有如下特性和研究重點：可再生資源的生產(chǎn)性、景觀變化的持續(xù)性、人類生存環(huán)境的穩(wěn)定性人工景觀的共同特征和研究重點：規(guī)劃化的空間布局；顯著的經(jīng)濟性和很高的能量效率；高度特化的功能和巨大的轉(zhuǎn)化效率；景觀的文化特性和視覺多樣性追求?？傮w景觀〔mainlandscape或macrochore：是指某一地理區(qū)域內(nèi)所有地系的總和。1.3"景觀"與"土地"、"環(huán)境"的區(qū)別與聯(lián)系同：均有"地域綜合體"的含義區(qū)別：景觀：土地的具體一部分,是土地的外延從屬,更代表了一種較為精細的尺度涵義；強調(diào)美學(xué)價值、生態(tài)價值和社會效益；具有異質(zhì)性；存在形式為實體。概括其特點可為以下七性：空間異質(zhì)性、地域性、可辯識性、可重復(fù)性、功能一致性、尺度性和多功能性。土地：側(cè)重于社會經(jīng)濟屬性,主要關(guān)注土地的肥力、產(chǎn)權(quán)關(guān)系、經(jīng)濟價值；均質(zhì)性地塊單元；環(huán)境：環(huán)繞于人類周圍的客觀事物的整體,包括自然因素和社會因素；存在形式有實體和非實體形式；景觀則指構(gòu)成我們周圍環(huán)境的實體部分。既不是環(huán)境中所有要素的全部,也不是它們簡單相加而組成的整體,而是它們綜合作用的產(chǎn)物。2生態(tài)學(xué)生態(tài)學(xué)英文是Ecology,直接涵義是有關(guān)研究"住所"或"棲息"場所的科學(xué),自然界中的任何一種生物都是在特定的環(huán)境中生存的,與環(huán)境密切相關(guān),所以早期生態(tài)學(xué)的涵義是指研究生物有機體與其周圍環(huán)境之間相互關(guān)系的科學(xué),這一認識被稱為經(jīng)典定義,而現(xiàn)代生態(tài)學(xué)的涵義是指研究生態(tài)系統(tǒng)〔存在于生物與非生物之間的關(guān)系形成一個功能單位即可稱為生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能及其發(fā)生發(fā)展的進化規(guī)律與調(diào)控生態(tài)平衡機理的科學(xué)。3景觀生態(tài)系統(tǒng)景觀生態(tài)系統(tǒng)是一個中尺度的宏觀系統(tǒng),是一個以無機環(huán)境為基礎(chǔ)、生物為主體、人類為主導(dǎo)的復(fù)雜系統(tǒng),具有特定的結(jié)構(gòu)、功能和動態(tài)特征。4景觀生態(tài)學(xué)4．1景觀生態(tài)學(xué)的概念景觀生態(tài)學(xué)的概念是德國地植物學(xué)家Troll1939年在利用航片解譯研究東非土地利用時提出來的,用來表示對支配一個區(qū)域單位的自然---生物綜合體的相互關(guān)系的分析。景觀生態(tài)學(xué)是地理學(xué)、生態(tài)學(xué)以及系統(tǒng)論、控制論等多學(xué)科交叉、滲透而形成的一門綜合學(xué)科。它主要來源于地理學(xué)上的景觀和生物學(xué)中的生態(tài),把地理學(xué)對地理現(xiàn)象的空間相互作用的橫向研究和生態(tài)學(xué)對生態(tài)系統(tǒng)機能相互作用的縱向研究結(jié)合為一體,以景觀為對象,通過物質(zhì)流、能量流、信息流和物種流在地球表層的遷移與交換,研究景觀的空間結(jié)構(gòu)、功能及各部分之間的相互關(guān)系,研究景觀的動態(tài)變化及景觀優(yōu)化利用和保護的原理與途徑。用簡單的表述為：研究景觀的結(jié)構(gòu)、功能和變化的學(xué)科。其核心主題包括：景觀空間格局〔從自然到城市,景觀格局與生態(tài)關(guān)系,人類活動對格局、過程與變化的影響,尺度和干擾對景觀的作用。注：物種流：即動植物在景觀要素或景觀間的流動。這種流動可以：改變生物棲息空間、取食或獲取營養(yǎng)的空間,逃避危險或逆境,促使生命延續(xù),同時也改變景觀結(jié)構(gòu)。能量流：同生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動,景觀中的能量流往往是包含在物質(zhì)流中完成的。生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動開始于綠色植物的光合作用和綠色植物對太陽能的固定,并通過一系列取食和被取食的關(guān)系在生態(tài)系統(tǒng)中傳遞。信息流：信息傳遞,是某一個體發(fā)送信號,另一個體接受信號,并引起后者反應(yīng)的過程。信息流動是景觀中的一種生態(tài)過程,包括自然信息和人工信息。突發(fā)信息的流動往往標志著景觀中巨大變化的到來。例如：國家決策、市場信息等往往會影響到景觀內(nèi)種植斑塊的變化。4.2景觀生態(tài)學(xué)的研究范疇景觀生態(tài)學(xué)的研究對象和內(nèi)容可概括為3個基本方面：〔1景觀結(jié)構(gòu)：即景觀組成單元的類型、多樣性及其空間關(guān)系。〔2景觀功能：即景觀結(jié)構(gòu)與生態(tài)學(xué)過程的的相互作用,或景觀結(jié)構(gòu)單元之間的相互作用。這些作用主要體現(xiàn)在能量、物質(zhì)和生物有機體在景觀鑲嵌體中的運動過程中?！?景觀動態(tài)：即指景觀在結(jié)構(gòu)和功能方面隨時間的變化。具體地講,景觀動態(tài)包括景觀結(jié)構(gòu)單元的組成成分、多樣性、形狀和空間格局的變化,以及由此導(dǎo)致的能量、物質(zhì)和生物在分布與運動方面的差異。4.3景觀生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ)：景觀生態(tài)學(xué)的概念和理論體系尚待完善,它在形成和發(fā)展過程中,汲取了生態(tài)學(xué)、地理學(xué)及其他學(xué)科的現(xiàn)有理論,如生態(tài)系統(tǒng)理論、島嶼生物地理學(xué)理論、地域分異理論、人地相互作用理論、系統(tǒng)論、生物控制論等。這些理論可以說是景觀生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ)。1.系統(tǒng)論;2.島嶼生物地理學(xué)理論;3.異質(zhì)種群理論;4.景觀連接度和滲透理論;5.等級理論和景觀復(fù)雜性;〔這五理論為景觀生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ)中較為重要的理論基礎(chǔ)。將在以后課中詳細闡述4.4景觀生態(tài)學(xué)的主要特點：1強調(diào)異質(zhì)性,重視尺度性,高度綜合性；2景觀綜合、空間結(jié)構(gòu)、宏觀動態(tài)、區(qū)域建設(shè)、應(yīng)用實踐；3景觀生態(tài)學(xué)強調(diào)景觀空間異質(zhì)性的維持和發(fā)展,生態(tài)系統(tǒng)之間的相互作用,景觀格局與生態(tài)過程的關(guān)系以及人類對景觀及其組分的影響。4.5景觀生態(tài)學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域?廣泛應(yīng)用于各行各業(yè):國土整治、資源開發(fā)、自然保護、環(huán)境治理、區(qū)域規(guī)劃、城市風(fēng)景園林設(shè)計、自然保護區(qū)設(shè)計等等.?景觀生態(tài)學(xué)在現(xiàn)代規(guī)劃設(shè)計方面的應(yīng)用：其主要是通過景觀生態(tài)分析、景觀生態(tài)評價、景觀生態(tài)設(shè)計和景觀生態(tài)規(guī)劃等工作,對自然資源管理、保護及開發(fā)利用等方面起著越來越大的作用。對景觀專業(yè)來說,學(xué)習(xí)景觀生態(tài)學(xué)將對我們做景觀設(shè)計和規(guī)劃時是一種必不可少的指導(dǎo)思想。4.6景觀生態(tài)學(xué)與其他相關(guān)生態(tài)學(xué)的差異<1>景觀生態(tài)學(xué)的總體特征景觀生態(tài)學(xué)強調(diào)異質(zhì)性,重視尺度性,高度綜合性。這是景觀生態(tài)學(xué)的總體征。<2>景觀生態(tài)學(xué)的研究主要內(nèi)容：空間格局及其變化如何影響各種生態(tài)學(xué)過程一直是景觀生態(tài)學(xué)中的中心問題。大尺度上的人類活動對生態(tài)學(xué)系統(tǒng)的影響,也是景觀生態(tài)學(xué)研究的一個極其重要的方面。〔其他生態(tài)學(xué)科的研究內(nèi)容也可籠統(tǒng)地說是相應(yīng)的生態(tài)學(xué)組織單元的結(jié)構(gòu)、功能和動態(tài),但景觀生態(tài)學(xué)更突出空間結(jié)構(gòu)和生態(tài)學(xué)過程在多個尺度上的相互作用。更注重從水平層次,而其它則多為垂直層次,因此又稱景觀生態(tài)學(xué)為空間生態(tài)學(xué)<3>景觀生態(tài)學(xué)的生態(tài)位生態(tài)位是一個既抽象又內(nèi)涵豐富的生態(tài)學(xué)名詞。其基本思想是：生態(tài)位是生物單元在特定生態(tài)系統(tǒng)中與環(huán)境相互作用的過程中所形成的相對地位與作用。不僅滲透到了現(xiàn)代生態(tài)學(xué)研究的諸多領(lǐng)域,成為生態(tài)學(xué)中最重要的基礎(chǔ)理論研究內(nèi)容之一。而且它日益廣泛地應(yīng)用于政治、經(jīng)濟、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、建筑設(shè)計等領(lǐng)域,并促使教育生態(tài)位、產(chǎn)業(yè)生態(tài)位、發(fā)展生態(tài)位等。從組織水平上講,處于個體生態(tài)學(xué)---種群生態(tài)學(xué)---群落生態(tài)學(xué)---生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)---景觀生態(tài)學(xué)---區(qū)域生態(tài)學(xué)---全球生態(tài)學(xué)系列中的較高層次,具有很強的實用性。景觀綜合、空間結(jié)構(gòu)、宏觀動態(tài)、區(qū)域建設(shè)、應(yīng)用實踐是景觀生態(tài)學(xué)的幾個主要特點。從學(xué)科地位來講,景觀生態(tài)學(xué)兼有生態(tài)學(xué)、地理學(xué)、環(huán)境科學(xué)、資源科學(xué)、規(guī)劃科學(xué)、管理科學(xué)等許多現(xiàn)代大學(xué)科群系的多功能優(yōu)點,適宜于組織協(xié)調(diào)跨學(xué)科多專業(yè)的區(qū)域生態(tài)綜合研究,因而在現(xiàn)代生態(tài)學(xué)分類體系中處于應(yīng)用基礎(chǔ)生態(tài)學(xué)的地位。4.6其他相關(guān)生態(tài)學(xué):個體生態(tài)學(xué)：種群生態(tài)學(xué)：群落生態(tài)學(xué)：生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)：區(qū)域生態(tài)學(xué)：全球生態(tài)學(xué)：二、景觀生態(tài)學(xué)發(fā)展簡史對于景觀生態(tài)學(xué)來說,大致分為四個階段：景觀綜合思想的萌芽景觀生態(tài)學(xué)學(xué)科思想的鞏固景觀生態(tài)學(xué)的學(xué)科初創(chuàng)景觀生態(tài)學(xué)的全面發(fā)展階段時期主要代表者主要代表思想第一階段19世紀初到20世紀30年代洪堡〔德,近代地理學(xué)創(chuàng)始人把景觀作為地理學(xué)術(shù)語,指具有一定風(fēng)光特征外表的地理區(qū)域的總體特征。奠定了地理學(xué)、景觀學(xué)、景觀生態(tài)學(xué)的綜合思想基礎(chǔ)帕薩格〔德,從事景觀學(xué)研究景觀是由景觀要素---氣候、水、土壤、植被和文化現(xiàn)象組成的地區(qū)復(fù)合體,并稱這種地區(qū)復(fù)合體為景觀空間；提出景觀單元等級體系,最小單元是景觀要素,如斜坡、草地、谷底、池塘、沙丘等,一組鄰接而相關(guān)的要素組成小區(qū),鄰接的小區(qū)組成區(qū)域〔景觀,景觀區(qū)域可組成如中歐森林這樣的大區(qū),大區(qū)再組成世界性的大區(qū)域地帶〔景觀帶。第二階段20世紀30年代后期到60年代中期Troll〔德國學(xué)者,1939年,研究東非土地利用問題時提出正式提出"景觀生態(tài)學(xué)"一詞,認為景觀生態(tài)學(xué)是兩種科學(xué)觀點相結(jié)合的產(chǎn)物：一種是地理學(xué)的〔景觀,另一是生物學(xué)的〔生態(tài)學(xué)。景觀生態(tài)學(xué)是"表示支配一個區(qū)域不同地域單元的自然---生物綜合體相互關(guān)系的分析。它不是一門新學(xué)科,或?qū)W科的新分支,而是綜合研究的特殊觀點。蘇卡喬夫〔20世紀30年代末提出了生物地理群落概念,把生物群落學(xué)說確定為景觀學(xué)的特殊分支,認為生物地理群落是植物群落所占據(jù)的生態(tài)條件一致的地表地段,是植物、動物、微生物、小氣候、地質(zhì)構(gòu)造、土壤、水文狀況等相互作用的總體,是景觀的最小結(jié)構(gòu)部分〔形態(tài)。第三階段20世紀60年代后期到80年代初海博、威斯特夫、劉文等主要表現(xiàn)為,中西歐國家〔德國、荷蘭、捷克結(jié)合自然和環(huán)境保護、土地利用及規(guī)劃等應(yīng)用實踐開展景觀生態(tài)學(xué)的理論與應(yīng)用研究第四階段20世紀80年代初的國際景觀生態(tài)聯(lián)合會成立之后美國系統(tǒng)學(xué)派〔我國目前偏于此派從生態(tài)學(xué)中發(fā)展起來的,主要進行景觀生態(tài)系統(tǒng)研究,把景觀生態(tài)研究建立在現(xiàn)代科學(xué)和系統(tǒng)生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)上,側(cè)重于景觀的多樣性、異質(zhì)性、穩(wěn)定性的研究,形成了從景觀空間格局分析、景觀功能研究、景觀動態(tài)預(yù)測、指導(dǎo)景觀控制和管理和一系列方法,從而奠定了景觀生態(tài)系統(tǒng)學(xué)的基礎(chǔ)。這是景觀生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)和理論研究的核心歐洲應(yīng)用學(xué)派從地理學(xué)派中發(fā)展起來的,代表著景觀生態(tài)學(xué)的傳統(tǒng)觀點和應(yīng)用研究。主要是應(yīng)用于景觀生態(tài)學(xué)思想和方法進行土地評價、利用、規(guī)劃、設(shè)計以及自然保護區(qū)和國家公園的景觀設(shè)計與規(guī)劃等,并形成了一整套景觀生態(tài)規(guī)劃方法；強調(diào)人是景觀的重要組分并在景觀中起主導(dǎo)作用,注重宏觀生態(tài)工程設(shè)計和多學(xué)科綜合研究,從而開拓了景觀生態(tài)學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域。注：1968年,Rintelen理論與應(yīng)用植物社會學(xué)私立研究所所長Tuxen主持召開了首屆國際景觀生態(tài)學(xué)研討會。1982年10月,在捷克舉行的第六屆景觀生態(tài)問題國際研討會上成立了國際景觀生態(tài)學(xué)會〔IALE,標志著景觀生態(tài)學(xué)走向一個新的發(fā)展水平。海博,Munchen/Weihenstephan技術(shù)大學(xué)的代表人物,研究內(nèi)容涉及城鄉(xiāng)生態(tài)系統(tǒng)的相互作用、土地利用系統(tǒng)與景觀結(jié)構(gòu)、自然保護的理論和實踐、生物指示物在環(huán)境承載評價中的運用、發(fā)展中國家的景觀生態(tài)學(xué)、建立在數(shù)學(xué)和控制模型及方法基礎(chǔ)上的理論景觀生態(tài)學(xué)等方面；荷蘭,1960年在Leersom成立自然管理研究所,劉文和威斯特夫等發(fā)展了自然保護地與景觀生態(tài)管理的理論基礎(chǔ)和實踐指南。1971年,威斯特夫提出了依"自然度"劃分的四個主要景觀類型：自然景觀、近自然景觀、半自然景觀及農(nóng)業(yè)景觀。三景觀生態(tài)學(xué)的展望〔一景觀生態(tài)學(xué)基本理論與范式研究1景觀生態(tài)學(xué)基本理論：景觀、生態(tài)及綜合系統(tǒng)論綜合系統(tǒng)論,即整體性理論,學(xué)科思想的出發(fā)點；景觀即水平異質(zhì)性,主要表現(xiàn)為空間格局與組合；生態(tài)體現(xiàn)為垂直異質(zhì)性,主要表現(xiàn)為相互關(guān)聯(lián)方面。2范式：是指學(xué)科所使用對象、理論、方法及假設(shè)的規(guī)范化集合。〔二新技術(shù)和方法的應(yīng)用近年來,景觀生態(tài)學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域主要包括生物多樣性保護、土地持續(xù)利用、資源管理和全球變化等。其應(yīng)用技術(shù)和方法也多種多樣,但應(yīng)用較廣泛的新技術(shù)和方法仍是景觀生態(tài)學(xué)的主要任務(wù)之一。生物多樣性是指生命有機體及其借以存在的生態(tài)復(fù)合體的多樣性和變異性。生物多樣性是人類生存的基礎(chǔ)。目前,人類對自然的過度利用導(dǎo)致生物多樣性的大量、快速喪失,保護生物多樣性成為我們實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展過程中面臨的首要任務(wù)。實踐表明,我們要達到生物多樣性保護的目的,就必須從生態(tài)系統(tǒng)和景觀方面來進行,因此,景觀生態(tài)學(xué)在生物多樣性保護有著重要的作用。土地持續(xù)利用由于研究和認識的角度的不同,其含義也各不相同。但概括起來說,土地持續(xù)利用就是協(xié)調(diào)人類當代與后代之間在經(jīng)濟、社會與環(huán)境方面的需求,同時維持和提高土地資源質(zhì)量。景觀生態(tài)學(xué)起源于土地研究,國際上對土地評價的研究非常重視,自20世紀60年代來,美國、英國、荷蘭等國均開展了土地評價方面的研究工作。但隨著人口增長,土地退化、環(huán)境問題的日益加劇,土地持續(xù)利用問題成為該領(lǐng)域研究焦點,利用景觀生態(tài)學(xué)原理進行土地利用的社會、經(jīng)濟與環(huán)境效益分析,發(fā)展了土地持續(xù)利用評價的指標與方法。全球變化廣義上是指可能改變地球承載生物能力的全球環(huán)境變化,包括氣候變化、森林減少和退化、荒漠化、水資源減少及生物多樣性喪失等。狹義的則是指大氣中溫室氣體濃度增加、臭氧層耗損、全球氣候變暖等,一句話即全球氣候變化。3S技術(shù)等新技術(shù)的應(yīng)用及研究有助于把學(xué)科研究推進到更高的研究水平。3S是指遙感技術(shù)〔簡稱RS、地理信息系統(tǒng)〔GIS和全球定位系統(tǒng)〔GPS。遙感在廣義上講,就是在不與物體直接接觸的情況下,通過某種儀器在較遠距離以外,接收物體反射或發(fā)射的電磁波,來獲得有關(guān)物體特征和狀況的信息。遙感技術(shù)主要是通過航天或航天設(shè)備,如飛機、人造衛(wèi)星等,攜帶各種傳感器,如雷達發(fā)射接受器等記錄地物光譜特征的技術(shù)。GIS是一系列用來收集、存貯、提取、轉(zhuǎn)換和顯示空間數(shù)據(jù)的計算機工具。地圖也可以是認為是一種最簡單的地理信息系統(tǒng),它是利用印刷品〔地圖來反映與地理空間有關(guān)的信息。GPS是由美國國防部耗資100億美元為軍用目的發(fā)展起來的。全球定位系統(tǒng)是由一系列專用衛(wèi)星組成,這些衛(wèi)星不停地繞地球運轉(zhuǎn)并發(fā)回地面它們具體空間位置的信息。根據(jù)這些信息和三角測量學(xué)原理,地表任何一個地點的地理坐標即可算出。景觀生態(tài)學(xué)作為一門研究景觀空間格局與生態(tài)過程的學(xué)科,分析各種景觀現(xiàn)象在不同時空尺度上的分布特征、演變規(guī)律、空間鑲嵌關(guān)系及其對不同景觀格局的模擬研究核心,而遙感和地理信息系統(tǒng)在空間分析和空間模擬上的強大功能,為在景觀生態(tài)學(xué)的應(yīng)用和推廣提供了基礎(chǔ)。思考題：1、什么是景觀？景觀與土地和環(huán)境有什么區(qū)別和聯(lián)系？2、基于什么原因產(chǎn)生對景觀和景觀生態(tài)學(xué)的研究？景觀生態(tài)學(xué)研究的理論方向和各種流派核心理論如何？3、什么叫景觀生態(tài)學(xué)？其基本理論和應(yīng)用領(lǐng)域如何？4、景觀生態(tài)學(xué)研究的主要內(nèi)容和發(fā)展方向如何？有什么重要意義？第二章景觀生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ)一、景觀生態(tài)學(xué)中的幾個重要概念1、斑塊---廊道---基質(zhì)模式：是構(gòu)成并用來描述景觀空間格局的一個基本模式。A斑塊：是在景觀的空間比例尺上所能見到的最小異質(zhì)性單元,即一個具體的生態(tài)系統(tǒng)。B廊道：是指不同于兩側(cè)基質(zhì)的狹長地帶,可以看作是一個線狀或帶狀斑塊。圖1XX會稽山旅游度假區(qū)規(guī)劃旅游度假區(qū)的規(guī)劃設(shè)計要結(jié)合自然,對于大范圍的旅游度假區(qū)的規(guī)劃要考慮諸如環(huán)境、生態(tài)、社會,文化、歷史、經(jīng)濟等方面的內(nèi)容。圖2XX市的綠化系統(tǒng)規(guī)劃展示了"XX市的綠化系統(tǒng)規(guī)劃",強調(diào)大環(huán)境、大生態(tài),項目中具體考慮水系、水質(zhì)、土壤、地質(zhì)、大氣、綠化、游憩空間等景觀規(guī)劃要素。C基質(zhì)：是景觀中范圍廣闊、相對同質(zhì)且連通性最強的背景地域,是一種重要的景觀元素。它在很大程度上決定著景觀的性質(zhì),對景觀的動態(tài)起著主導(dǎo)作用。通常會把基質(zhì)看作是景觀中占絕對主導(dǎo)地位的斑塊。斑塊---廊道---基質(zhì)模式的形成,對景觀結(jié)構(gòu)、功能和動態(tài)的表述更為具體、形象,有利于考慮景觀結(jié)構(gòu)與功能之間的相互關(guān)系,比較它們在時間上的變化。但這三者之間的區(qū)分一般是相對的。例：圖片示2、景觀結(jié)構(gòu)與格局A景觀結(jié)構(gòu)：是指景觀的組分構(gòu)成及其空間分布形式。景觀結(jié)構(gòu)特征是景觀性狀最直觀的表現(xiàn)方式,也是景觀生態(tài)學(xué)研究的核心內(nèi)容之一。B景觀結(jié)構(gòu)與格局的區(qū)別與聯(lián)系：傳統(tǒng)的理解：景觀結(jié)構(gòu)包括景觀的空間特征〔如景觀元素的大小、形狀及空間組合等和非空間特征〔如景觀元素的類型、面積比率等兩部分內(nèi)容,而景觀格局概念一般是指景觀組分的空間分布和組合特征。這兩個概念均為尺度相關(guān)概念,表現(xiàn)為大結(jié)構(gòu)中包含有小的格局；大格局中同樣含有小的結(jié)構(gòu)。但,現(xiàn)階段一般不再區(qū)分兩者之間的概念差異。3、異質(zhì)性A異質(zhì)性：指在一個景觀區(qū)域中,景觀元素類型、組合及屬性在空間或時間上的變異程度,是景觀區(qū)別于其他生命層次的最顯著特征。景觀生態(tài)學(xué)研究主要基于地表的異質(zhì)性信息,而景觀以下層次的生態(tài)學(xué)研究則大多數(shù)需要以相對均質(zhì)性的單元數(shù)據(jù)為內(nèi)容?！步Y(jié)合第一章景觀生態(tài)學(xué)的強調(diào)異質(zhì)性B景觀異質(zhì)性包括時間異質(zhì)性和空間異質(zhì)性,是時空耦合異質(zhì)性。是景觀元素間產(chǎn)生能量流、物質(zhì)流的原因?？臻g異質(zhì)性反映一定空間層次景觀的多樣性時間異質(zhì)性反映不同時間尺度景觀空間異質(zhì)性的差異。正是時空兩種異質(zhì)性的交互作用導(dǎo)致了景觀系統(tǒng)的演化發(fā)展和動態(tài)平衡,系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能、性質(zhì)和地位取決于其時間和空間異質(zhì)性。所以,景觀異質(zhì)性原理不僅是景觀生態(tài)學(xué)的核心理論,也是景觀生態(tài)規(guī)劃的方法論基礎(chǔ)和核心。4、尺度A尺度：指研究對象時間和空間的細化水平。任何景觀現(xiàn)象和生態(tài)過程均具有明顯的時間和空間尺度特征。〔景觀生態(tài)學(xué)研究的重要任務(wù)之一就是：了解不同時間、空間水平的尺度信息,弄清研究內(nèi)容隨尺度發(fā)生變化的規(guī)律性。不同的分析尺度對于景觀結(jié)構(gòu)特征以及研究方法的選擇均具有重要影響。B景觀尺度效應(yīng)的實質(zhì)：是不同的尺度水平具有不同的約束體系,屬于某一尺度的景觀生態(tài)過程和性質(zhì)受制于該尺度特殊的約束體系。尺度差異可以直觀地利用圖像信息的分辨率水平來表示。二、景觀生態(tài)學(xué)的一些重要理論基礎(chǔ)〔一系統(tǒng)論與景觀生態(tài)學(xué)1系統(tǒng)論：是一門運用邏輯學(xué)和數(shù)學(xué)方法研究一般系統(tǒng)運動規(guī)律的理論,從系統(tǒng)的角度揭示了客觀事物和現(xiàn)象之間相互聯(lián)系、相互作用的共同本質(zhì)和內(nèi)在規(guī)律性。系統(tǒng)論是由美籍奧地利生物學(xué)家貝塔朗菲〔L.V.Bertalanffy在第二次世界大戰(zhàn)前后提出來的。2系統(tǒng)的主題是：闡述對于一切系統(tǒng)普遍有效的原理,不管系統(tǒng)組成元素的性質(zhì)和關(guān)系如何,任何學(xué)科的研究對象都可看作一個系統(tǒng)。基于此,引出描述系統(tǒng)的特有概念：3系統(tǒng)論的基本概念：系統(tǒng)、層次、結(jié)構(gòu)、功能、反饋、信息、平衡、漲落、突變和自組織等。系統(tǒng)是由若干要素組成的具有一定新功能的有機整體；層次指系統(tǒng)組織的等級秩序性；結(jié)構(gòu)是系統(tǒng)內(nèi)部組成要素間相對穩(wěn)定的聯(lián)系方式、組織秩序與時空表現(xiàn)形式；功能指系統(tǒng)對外部環(huán)境所表現(xiàn)出的性質(zhì)、能力和功效；反饋是系統(tǒng)輸出與輸入之間的相互作用,系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)的循環(huán)過程；信息指不確定性的量度,系統(tǒng)的組織程度和有序程度,物質(zhì)、能量時空不均勻性的表現(xiàn)；平衡是指在一定條件下,系統(tǒng)所處的相對穩(wěn)定的狀態(tài)；漲落是對系統(tǒng)穩(wěn)定平衡狀態(tài)的偏離,又稱干擾和噪聲；突變指外部條件連續(xù)變化時系統(tǒng)發(fā)生在躍遷臨界點上的不連續(xù)性；自組織是系統(tǒng)自發(fā)走向有序結(jié)構(gòu)的性質(zhì)和能力。4系統(tǒng)論的原則：整體性、關(guān)聯(lián)性、結(jié)構(gòu)性、開放性、動態(tài)性整體性：是系統(tǒng)論的基本原則,主要是正確處理整體和部分之間的辯證關(guān)系。"整體大于部分之和"關(guān)聯(lián)性：系統(tǒng)論主張從對象的整體和全局進行考察,反對孤立研究其中任何部分及僅從個別方面思考和解決問題。結(jié)構(gòu)性：整體性與關(guān)聯(lián)性原則則統(tǒng)一于結(jié)構(gòu)性原則。其著眼于系統(tǒng)整體內(nèi)部所有要素之間的關(guān)聯(lián)方式。包括層次性和有序性。開放性：強調(diào)系統(tǒng)和環(huán)境是相互聯(lián)系、相互作用,并在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。動態(tài)性：把系統(tǒng)作為一種不斷運動、發(fā)展變化的客觀實體去研究。5景觀生態(tài)學(xué)與系統(tǒng)論的關(guān)系綜合整體性思想有機關(guān)聯(lián)性思想動態(tài)性思想有序性思想目的性思想景觀生態(tài)學(xué)從研究對象和研究方法上就體現(xiàn)著綜合、整體等系統(tǒng)論的思想。綜合整體性、有機關(guān)聯(lián)性、動態(tài)性、有序性和目的性是一般系統(tǒng)論最基本的出發(fā)點,同時也是景觀生態(tài)系統(tǒng)最重要的5個基本特征,從而使系統(tǒng)論成為研究景觀生態(tài)系統(tǒng)的強有力工具?！捕u嶼生物地理學(xué)理論1島嶼：島嶼是一種假設(shè)。"有一個相對簡化的自然環(huán)境,有比較明確的"邊界"；有不受人為干擾的"體系"；有內(nèi)部相對均一的"介質(zhì)"；有外部差異顯著的"鄰域"。如沙漠中的綠洲、陸地中的水體、開闊地包圍的林地和自然保護區(qū)等。島嶼是重要的自然實驗室。"島嶼"應(yīng)用廣泛：許多自然環(huán)境都可看成是大小、形狀和隔離程度不同的島嶼。小到一片"樹葉",大到自然保護區(qū),涉及植物、動物、微生物等。2島嶼生物地理學(xué)理論：MacArchur和Wilson的島嶼生物地理學(xué)理論定量闡述了島嶼上物種的豐富度與面積的關(guān)系,其關(guān)系式通常用<1>式表示:S=CAZ<1>式中,S代表物種豐富度,A代表島嶼面積,C為與生物地理區(qū)域有關(guān)的擬合參數(shù),Z為與到達島嶼難易程度有關(guān)的擬合參數(shù)。島嶼生物地理學(xué)理論首次從動態(tài)方面闡述了物種豐富與面積及隔離程度的關(guān)系,認為島嶼上物種的豐富度取決于新物種的遷入和原來占據(jù)島嶼的物種的滅絕。這兩個過程的相互消長導(dǎo)致了島嶼上物種豐富度的動態(tài)變化。當遷入率與絕滅率相等時,島嶼物種數(shù)達到動態(tài)的平衡狀態(tài),即物種的數(shù)目相對穩(wěn)定,但物種的組成卻不斷變化和更新。這種狀態(tài)下物種的種類更新的速率在數(shù)值上等于當時的遷入率或絕滅率,通常稱為物種周轉(zhuǎn)率或更替率。換言之,物種周轉(zhuǎn)率是指單位時間內(nèi)原有種被新來種取代的數(shù)目。在理論上,平衡態(tài)時的物種周轉(zhuǎn)率在數(shù)值上等于種遷入率或種絕滅率。就不同的島嶼而言,種遷入率隨其與大陸種庫〔種遷入源的距離而下降。這種由于不同種在傳播能力方面的差異和島嶼隔離程度相互作用所引起的現(xiàn)象稱為"距離效應(yīng)"。另一方面,島嶼面積越小,種群則越小,由隨機因素引起的物種絕滅率將會增加。該現(xiàn)象稱為"面積效應(yīng)"。這就是島嶼生物地理學(xué)理論的核心內(nèi)容<圖1>。圖1MacArchur和Wilson<1963,1967>島嶼生物地理學(xué)動態(tài)模型〔島嶼生物地理學(xué)理論圖示該模型表明物種遷入率隨距離,絕滅率隨面積變化的規(guī)律。模型預(yù)測了島嶼上物種數(shù)目的變化。在遷入率與絕滅率相等時,島嶼物種豐富度達到動態(tài)平衡,此時物種周轉(zhuǎn)率在數(shù)值上等于當時的遷入率或絕滅率。每一個島嶼面積與隔離程度的組合都將產(chǎn)生一個特定的的物種數(shù)量與物種周轉(zhuǎn)率的組合。島嶼上的物種數(shù)目由兩個過程決定：物種遷入率和絕滅率;離大陸越遠的島嶼上的物種遷入率越小〔距離效應(yīng)；島嶼的面積越小其絕滅率越大〔面積效應(yīng)。因此,面積較大而距離較近的島嶼比面積較小而距離較遠的島嶼的平衡態(tài)物種數(shù)目要大。面積較小和距離較近的島嶼分別比大而遙遠的島嶼的平衡態(tài)物種周轉(zhuǎn)率要高。3意義：島嶼生物地理學(xué)理論的提出和迅速發(fā)展是生物地理學(xué)領(lǐng)域的一次革命。大量資料表明,面積和隔離程度確實在許多情況下是決定物種豐富度的最主要因素,而且生物賴以生存的環(huán)境,大至海洋中的島嶼、高山、林地,小到森林中的林窗都可以視為大小和隔離程度不同的島嶼。1豐富了生物地理學(xué)理論和生態(tài)學(xué)論；2促進了我們對生物種多樣性地理分布與動態(tài)格局的認識和理解。如：〔1對異質(zhì)環(huán)境中種群動態(tài)模型的發(fā)展〔2體現(xiàn)在景觀研究中的廣泛應(yīng)用；Harris〔1984系統(tǒng)地將該理論應(yīng)用到森林景觀研究和管理；Forman和Godron<1986>試圖將景觀綴塊的物種多樣性與綴塊的結(jié)構(gòu)特征及其他因素聯(lián)系；島嶼生物地理學(xué)理論的簡單性及其適用領(lǐng)域的普遍性使這一理論長期成為物種保護和自然保護區(qū)設(shè)計的理論基礎(chǔ)?！踩愘|(zhì)種群〔復(fù)合種群1復(fù)合種群傳統(tǒng)的種群理論：以"均質(zhì)種群"為對象,但實際上,絕大多數(shù)種群生存在充滿綴塊性的或破碎化的景觀中。美國生態(tài)學(xué)家Levins在1970年創(chuàng)造了"復(fù)合種群"一詞,用來表示"由經(jīng)常局部性絕滅,但又重新定居而再生的種群所組成的種群。復(fù)合種群：是由空間上彼此隔離,而在功能上又相互聯(lián)系的兩個或兩個以上的亞種群或局部種群組成的種群綴塊系統(tǒng)。亞種群出現(xiàn)在生境綴塊中,而復(fù)合種群的生境則對應(yīng)于景觀綴塊鑲嵌體。"復(fù)合"這個詞正是強調(diào)這種空間復(fù)合體特征。2復(fù)合種群的類型一般的來說,復(fù)合種群分為五種類型：A經(jīng)典型〔或Levins復(fù)合種群由許多大小或生態(tài)特征相似的生境綴塊組成。主要特點：每個亞種群具有同樣的絕滅概率；整個系統(tǒng)的穩(wěn)定必須來自綴塊間的生物個體或繁殖體交流,并且隨生境綴塊的數(shù)量變大而增加。B大陸---島嶼型復(fù)合種群〔或核心---衛(wèi)星復(fù)合種群由少數(shù)很大的和許多很小的生境綴塊所組成。大綴塊起到"大陸庫"的作用,基本上不經(jīng)歷局部絕滅現(xiàn)象,小綴塊種群頻繁消失,來自大綴塊的個體或繁殖體不斷再定居,使其得以持續(xù)?！埠喲灾?小的要依賴于大的。此外,由少數(shù)質(zhì)量很好的和許多質(zhì)量很差的生境綴塊組成的復(fù)合體或雖然沒有特大綴塊,但綴塊大小的變異程度很大的生境系統(tǒng)。其動態(tài)特征："源---匯"動態(tài)種群系統(tǒng)。這也提醒我們景觀營造時要注意主次之分。生活中"先富帶動后富"之理。C綴塊性種群指由許多相互之間有頻繁個體或繁殖體交流的生境綴塊組成的種群系統(tǒng)。這種的特點是：空間非連續(xù),綴塊間的生物個體或繁殖體交流發(fā)生在同一生命周期,功能于一體。D非平衡態(tài)復(fù)合種群空間結(jié)構(gòu)上非連續(xù),與經(jīng)典型或綴塊性復(fù)合種群相似。但是,再定居過程不明顯或全然沒有,從而使系統(tǒng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)。該復(fù)合種群系統(tǒng)一般是不穩(wěn)定的,即隨著生境總量的減小而趨于絕滅。E中間型或混合型復(fù)合種群不同空間范圍內(nèi)這些復(fù)合種群表現(xiàn)不同結(jié)構(gòu)特征。在這5種類型中,從生境斑塊之間種群交流強度來看：非平衡態(tài)型最弱,斑塊型最強；從生境斑塊大小分布差異或亞種群穩(wěn)定性差異來說,大陸---島嶼型高于其他類型。3異質(zhì)種群理論與島嶼生物地理學(xué)理論的區(qū)別異質(zhì)種群理論：強調(diào)過程研究,從種群水平上研究物種的消亡規(guī)律,側(cè)重遺傳多樣性,對瀕危物種的保護更有意義；島嶼生物地理學(xué)理論：注重格局研究,從群落水平上研究物種的變化規(guī)律,對物種多樣性的保護更有意義?！菜木坝^連接度和滲透理論1景觀連接度景觀連接度就是指景觀空間結(jié)構(gòu)單元之間的連續(xù)性程度。景觀連接度依賴于觀察尺度和所研究對象的特征尺度。景觀連接度可以從結(jié)構(gòu)連接度和功能連接度兩個方面來考慮。前者指景觀在空間上表現(xiàn)出來的表觀連續(xù)性,可根據(jù)衛(wèi)片、航片或各類地圖來確定。后者是以所研究的生態(tài)學(xué)對象或過程的特征來確定的景觀連續(xù)性。不考慮生態(tài)學(xué)過程,單純考慮景觀的表觀結(jié)構(gòu)連接度是沒有什么意義的。2滲透理論滲透理論是研究臨界閥現(xiàn)象的。其最突出的要點就是當媒介的密度達到某一臨界密度時,滲透物突然能夠從媒介材料的一端到達另一端。臨界閥現(xiàn)象是指某一事件或過程〔因變量在影響因素或環(huán)境條件〔自變量達到一定程度〔閥值時突然地進入另一種狀態(tài)的情形。也就是一個由量變到質(zhì)變的過程,從一種狀態(tài)過渡到另一種截然不同狀態(tài)的過程?！参宓燃壚碚摵途坝^復(fù)雜性1等級理論等級理論是20世紀60年代以來逐漸發(fā)展形成的,關(guān)于復(fù)雜系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能和動態(tài)的理論。等級是一個由若干層次組成的有序系統(tǒng),它由相互聯(lián)系的亞系統(tǒng)組成,亞系統(tǒng)又由各自的亞系統(tǒng)組成,以次類推。屬于同一亞系統(tǒng)中的組分之間的相互作用在強度或頻率上要大于亞系統(tǒng)之間的相互作用。等級理論認為,任何系統(tǒng)皆屬于一定的等級,并具有一定的時間和空間尺度。等級理論是景觀總體構(gòu)架的基礎(chǔ)。2景觀復(fù)雜性景觀作為動態(tài)綴塊鑲嵌體,在空間和時間上都表現(xiàn)出高度復(fù)雜性。系統(tǒng)的復(fù)雜性常常與其組分的數(shù)量、組分間的關(guān)系及觀察都有關(guān)。復(fù)雜系統(tǒng)往往有許多組分,但系統(tǒng)復(fù)雜性主要還是由組分間相互作用來決定。生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜性來源于時間和空間的異質(zhì)性和大量組分間的非線性相互作用。判斷某個生態(tài)學(xué)系統(tǒng)是否復(fù)雜還依賴于描述的途徑和觀測的目標。思考題：1名詞解釋：斑塊-廊道-基質(zhì)模式；景觀結(jié)構(gòu)；景觀格局；景觀異質(zhì)性；景觀尺度2景觀生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ)主要有哪些？請簡述各理論主要內(nèi)容。第三章景觀結(jié)構(gòu)第一節(jié)景觀發(fā)育一景觀發(fā)育1影響景觀發(fā)育的因素所有的景觀都有其獨特的發(fā)育歷史。對于其形成的因素一般分為生物和環(huán)境兩個方面。具體來說即：生物的相互作用、非生物環(huán)境的變異、人類定居和土地利用的歷史與現(xiàn)狀、自然干擾的頻率和植被演替以及某些動植物對景觀的改變和控制等。也可以說是人為和自然因素兩大類。2人為活動影響景觀發(fā)育的五大方面改變了景觀中植物的優(yōu)勢度和多樣性,特別是森林優(yōu)勢樹種；擴大或縮小了一些動植物種的分布區(qū)；人類活動對景觀結(jié)構(gòu)改變的同時,也為雜草〔外來物種入侵提供了機會；改變了土壤的營養(yǎng)狀況；人類定居和土地利用改變了景觀鑲嵌格局。二景觀結(jié)構(gòu)的基本組成要素景觀生態(tài)學(xué)的研究對象和內(nèi)容可概括為3個基本方面：〔1景觀結(jié)構(gòu)：即景觀組成單元的類型、多樣性及其空間關(guān)系。第二章中景觀結(jié)構(gòu)：是指景觀的組分構(gòu)成及其空間分布形式。景觀結(jié)構(gòu)特征是景觀性狀最直觀的表現(xiàn)方式,也是景觀生態(tài)學(xué)研究的核心內(nèi)容之一?！?景觀功能：即景觀結(jié)構(gòu)與生態(tài)學(xué)過程的的相互作用,或景觀結(jié)構(gòu)單元之間的相互作用。這些作用主要體現(xiàn)在能量、物質(zhì)和生物有機體在景觀鑲嵌體中的運動過程中?！?景觀動態(tài)：即指景觀在結(jié)構(gòu)和功能方面隨時間的變化。具體地講,景觀動態(tài)包括景觀結(jié)構(gòu)單元的組成成分、多樣性、形狀和空間格局的變化,以及由此導(dǎo)致的能量、物質(zhì)和生物在分布與運動方面的差異。景觀結(jié)構(gòu)的基本組成要素包括斑塊、廊道和基質(zhì),它們的時空配置形成鑲嵌格局即為景觀結(jié)構(gòu)。本章將介紹景觀結(jié)構(gòu)的基本組成要素的發(fā)育歷史、結(jié)構(gòu)特征和生態(tài)意義,以及相關(guān)的概念和理論。第二節(jié)斑塊斑塊：是在景觀的空間比例尺上所能見到的最小異質(zhì)性單元,即一個具體的生態(tài)系統(tǒng)。1斑塊的主要類型及成因〔1斑塊的起源影響斑塊起源的主要因素包括環(huán)境異質(zhì)性、自然干擾和人類活動。根據(jù)起源可以將其分為以下幾類：①環(huán)境資源斑塊：環(huán)境異質(zhì)性導(dǎo)致環(huán)境資源斑塊產(chǎn)生。環(huán)境資源斑塊相當穩(wěn)定,與干擾無關(guān)。如：裸露山脊上的石南荒原、石灰?guī)r地區(qū)的低濕地、沙漠上的綠洲以及山谷內(nèi)聚集的傳粉昆蟲等,都屬于環(huán)境資源斑塊。起源：由于環(huán)境資源的空間異質(zhì)性及鑲嵌分布規(guī)律。②干擾斑塊：基質(zhì)內(nèi)的各種局部干擾都可形成干擾斑塊。如：森林采伐、草原燒荒及礦區(qū)開采等都是地球表面廣泛分布的干擾斑塊。此類具有最高的周轉(zhuǎn)率,持續(xù)時間最短,通常是消失最快的斑塊類型。當然也有例外,如一個重復(fù)放牧的牧場,演替過程持續(xù)不斷地重復(fù)進行或重新開始,斑塊也能保持穩(wěn)定,持續(xù)較長時間。成因：分為兩類：自然的和人為的。自然如泥石流、雪崩、風(fēng)暴、冰雹、哺乳動物的踐踏等其他許多自然變化；人類活動是造成長期干擾斑塊的主要因素。③殘存斑塊：與干擾斑塊剛好相反,是動植物群落在受干擾基質(zhì)內(nèi)的殘留部分。植物殘存斑塊,如景觀遭火燒時殘存的植被斑塊、免遭蝗蟲危害的植被；動物殘存斑塊如生活在溫暖陽坡免遭嚴寒淘汰的鳥類、罕見嚴寒期生存下來的巢棲皮蠅群落等。成因：自然干擾和人類活動。④引進斑塊：當人們把生物引進某一地區(qū)時,就相繼產(chǎn)生了引進斑塊。它與干擾斑塊相似,小面積的干擾可產(chǎn)生。在所有情況下,新引進的物種,無論是植物、動物或人等,都對斑塊產(chǎn)生持續(xù)而重要的影響。一般情況可以分為兩類：種植斑塊和聚居地。種植斑塊如農(nóng)田、人工林、高爾夫球場等,這一類是在基質(zhì)上形成的。這種斑塊內(nèi)物種動態(tài)和斑塊周轉(zhuǎn)率取決于人類的管理活動。不進行經(jīng)營管理就會慢慢的被基質(zhì)的物種侵入從而發(fā)生演替。聚居地生態(tài)系統(tǒng)包括不同類型的物種,但目前歸為4種：人、引進的動植物、不慎引入的害蟲和從異地移入的本地種。但人類聚居地是最明顯而又普遍存在的景觀成分之一,包括房屋、庭院、場院和毗鄰的周圍環(huán)境。主要是由于干擾形成的,有局部的,也有可能是全部清除自然生態(tài)系統(tǒng),然后興建土木,并引進新物種。這里面,人是最重要的,不僅是巨大的消費者,也是保持聚居地的長期干擾的實施者。在前面景觀的解釋中,我們曾在歐洲應(yīng)用學(xué)派的主要理論內(nèi)容中："強調(diào)人是景觀的重要組分并在景觀中起主導(dǎo)作用"。人可以用當?shù)鼗蚍钱數(shù)膩硌b飾自己的家園,可會引進一些動物或牲畜等等活動使聚居地的生態(tài)系統(tǒng)總是處于不穩(wěn)定狀態(tài)。這也是此類斑塊的生態(tài)系統(tǒng)的特點?！?斑塊的形狀斑塊的形狀對生物的擴散和覓食具有重要作用。例如,通過林地遷移的昆蟲或脊椎動物,或飛越林地的鳥類,容易發(fā)現(xiàn)垂直于遷移方向的狹長形采伐跡地,但卻經(jīng)常遺漏圓形采伐跡地。相反,它們也可能錯過平行于遷移方向的狹長采伐跡地。因此,斑塊的形狀和走向?qū)Υ┰骄坝^擴散的動植物至關(guān)重要。<斑塊形狀的生態(tài)學(xué)意義后講>通常有三大類：①圓形和扁長形斑塊②環(huán)狀斑塊③半島〔peninsula2斑塊化〔1斑塊化是指斑塊的空間格局及其變異。通常表現(xiàn)在斑塊大小、內(nèi)容、密度、多樣性、排列狀況、結(jié)構(gòu)和邊界特征等方面?！?斑塊化產(chǎn)生的原因和機制極為復(fù)雜,可大致分為物理的和生物的,或內(nèi)部的和外源的。有的人把它歸納為5類：局部性隨機干擾〔如火、土壤侵蝕、風(fēng)倒；捕食作用；選擇性草食作用；植被的空間格局；以上諸類的不同組合。鄔建國等認為自然界的斑塊化可分為物理斑塊化〔或非生物的環(huán)境斑塊化和生物斑塊化。〔3斑塊化的特點①斑塊的可感知特征②斑塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)③斑塊的相對均質(zhì)性④斑塊的動態(tài)特征⑤斑塊化的尺度和生物依賴性⑥斑塊等級系統(tǒng)⑦等級水平相互作用關(guān)系⑧斑塊敏感性⑨斑塊等級系統(tǒng)中的核心水平⑩斑塊化原因和機制的尺度依賴性〔4斑塊化的生態(tài)與進化效應(yīng) 自然界各種等級系統(tǒng)都普遍存在時間和空間的斑塊化。它反映了系統(tǒng)內(nèi)部或系統(tǒng)間的時空異質(zhì)性,影響著生態(tài)學(xué)過程。不同斑塊的大小、形狀、邊界性質(zhì)以及斑塊間的距離等空間分布特征構(gòu)成斑塊化的差異,并控制生態(tài)過程的速率。在一個較大的時空尺度上,生物和非生物斑塊的長期共同演化,反映出斑塊化的進化效應(yīng)?？臻g異質(zhì)性和環(huán)境變異促使生物不斷面臨生存選擇。各種生物的生活史、分布策略、基因變異以及表型可塑性等等的差異即是這種演化的作用,也是生物斑塊化的表征。斑塊化及其生態(tài)和進化效應(yīng)已為生態(tài)學(xué)研究的重要課題之一。種群動態(tài)與斑塊化斑塊化具有重要的生態(tài)學(xué)意義,其顯著效應(yīng)之一就是異質(zhì)種群的形成。異質(zhì)種群是同種的局域種群在不同斑塊上分布的總和,即種群之"群"。它是生境斑塊化程度和種群遷移或擴散速率的函數(shù)。種群在空間的分布形式和存亡也取決于這種函數(shù)關(guān)系。局部種群的大小和斑塊"年齡"影響異質(zhì)種群動態(tài)。異質(zhì)種群對生境破碎化的反應(yīng)存在兩種相反的作用,即：a由于生境的斑塊化,每一斑塊上的種群有可能由于個體數(shù)目太少而喪失基因的變異性,加劇種群消亡滅絕的危險；b由于斑塊化往往產(chǎn)生亞種群。當一個異質(zhì)種群面臨毀滅性災(zāi)難時,這種斑塊化也許能為某些亞種群提供庇護所,從而有利于最終保存該種群。資源分布的斑塊化生物生存在很大程度上取決于資源的時空分布格局。資源的斑塊化決定了資源的可利用程度,并控制著生物對資源的利用方式。資源斑塊化的重要性表現(xiàn)在：第一,資源的有效程度和分布格局對生物個體能量平衡的影響；第二,物種與斑塊化的相互作用促使斑塊分化成為不同種的生境；第三,斑塊化程度在不同時空尺度的閥值作用。資源有效程度高時,其空間分布格局并不重要；而當資源有效程度低于某一限度進,其空間分布格局的重要性依資源的有效程度降低而明顯提高。這種空間斑塊化的重要性又體現(xiàn)在生物個體對攝取資源所消耗的能量的大小。不同空間斑塊化對生物個體能量收支平衡產(chǎn)生重要影響。資源斑塊化的作用還因生物種對資源攝取方式的不同而異。顯然,如果某種生物要花費相當大的能量在某一斑塊空間上攝取資源,那么該資源遲早會失去作為該種群生境的作用。由于不同種群對資源分布格局有各自的利用方式,不同斑塊化也就分化成為特有種群的生境。這種生境特化程度的高低也取決于斑塊化程度,表現(xiàn)出斑塊化與生物的協(xié)同進化作用。干擾與斑塊化干擾是時空斑塊化形成的主要原因之一,它影響資源的空間分布。另一方面,斑塊化又直接控制干擾的擴散。景觀生態(tài)學(xué)家近來非常重視在景觀水平上研究干擾和異質(zhì)景觀的相互作用過程。干擾與斑塊化的研究主要涉及以下三個問題：a景觀斑塊和干擾過程是怎樣相互作用的？b斑塊的大小、形狀、邊界結(jié)構(gòu)和斑塊間的距離如何影響干擾過程？c是否存在一個與某一干擾強度和頻度相對應(yīng)的景觀斑塊化的亞穩(wěn)態(tài)？斑塊化和干擾過程的相互作用是復(fù)雜的,會因情況不同而不同。一般認為,斑塊的大小、形狀、邊界結(jié)構(gòu)和斑塊間的距離影響干擾過程。其實,這種影響也因干擾因素而異。比如,一般情況下,不同年齡的林分斑塊對火的擴散有阻滯作用,幼齡林和成熟林的鑲嵌結(jié)構(gòu)、斑塊大小、形狀、邊界及斑塊間距離都直接影響火的行為。但是,1988年美國XX公園的大火,由于極端干燥氣候的影響,使這種異齡林斑塊化的作用極不明顯,大火幾乎燒毀各年齡的林木。從歷史上看,斑塊化的形成,也是干擾作用的結(jié)果。不同地形影響下火干擾所形成的異齡林的斑塊化即是例證。人類影響的斑塊化人類活動導(dǎo)致自然景觀趨于斑塊化。只有了解了人類影響產(chǎn)生什么樣的斑塊化以及與自然景觀的斑塊化有何異同？人們才能從中找到闡釋當前人類所共同面臨的環(huán)境壓力的答案。首先,應(yīng)該認識到人類的影響無處不在,且在各種尺度上施加影響。但是,以往的研究更多注重于小尺度上的影響,如森林砍伐和水污染等。其實,人類影響在大尺度上或全球尺度上的效應(yīng)是任何其他生物所無法比擬的,人類劇烈地改變著人類自身的生存環(huán)境并且危機和消滅眾多與其共生物種的生境。人類的影響包括國家政策、法律、經(jīng)濟和政治制度,以及人口密度、生活方式、文化水準、公共道德倫理和價值觀念等等。這些影響的差別在小尺度上研究往往不容易察覺,但在大尺度上則容易理解。比如,衛(wèi)星圖片分析發(fā)現(xiàn),美國與加拿大邊界的決然差別,反映出美國強化土地利用所形成的格局與加拿大森林保護的森林覆被格局明顯不同。美國另一端與墨西哥的邊界所反映的是另一種格局的差別,衛(wèi)片顯示出墨西哥境內(nèi)的河流污染與美國境內(nèi)對比的差異,這是由于兩國對污染控制政策的差別所致。這種人類作用所造成的大尺度上的斑塊化與陸地生態(tài)系統(tǒng)反應(yīng)的小尺度是造成目前陸地生態(tài)系統(tǒng)正反饋的主要原因之一,也是推動目前"全球氣候變化"和"可持續(xù)發(fā)展的生物圈"等全球性研究計劃發(fā)展的原因。其次,人類影響的斑塊化在結(jié)構(gòu)和功能上都不同于自然斑塊化。人類影響的斑塊化一般來說斑塊大、形狀單一、邊界整齊、結(jié)構(gòu)簡單。而且,斑塊間缺乏"廊道",不利于斑塊間的信息交流和物種的遷移。斑塊化與物種的共同演化斑塊化并非孤立地產(chǎn)生,它是與各種生命形式長期共同演化的結(jié)果。正由于各種生命形式與各種異質(zhì)的環(huán)境相互作用,在適者生存的選擇壓力下,導(dǎo)致了物種的多樣性。而物種多樣性的本身則增加了生物斑塊化。生物種作用于環(huán)境,改變了非生物斑塊化,這種相互作用是最重要的斑塊化的進化效應(yīng)。斑塊化與生物種共同演化的一個證明就是種群擴散所采用的有性和無性繁殖策略。一個種采用什么樣的性形式延續(xù)其個體,同環(huán)境的異質(zhì)性有關(guān)。生物個體可以通過無性聚殖而盡快占據(jù)周圍生境,如顫楊的根莖能存活上千年,一旦條件適宜即可大量萌發(fā)。有性繁殖則可通過種子采用不同的傳播方式〔如風(fēng)、水、動物等向其他更大范圍的生境擴散,種子還可以通過休眠來躲避不利的時間和空間的變異。這種擴散策略稱為種在擴散安全性與環(huán)境不確定性之間的權(quán)衡。目前斑塊化與物種共同演化最引人注意的另一個證明是生物個體大小和生境的空間尺度大小的關(guān)系。生物個體大小是該生物在特定的時空尺度上與環(huán)境相互作用進化的結(jié)果。生物個體小,其生境空間尺度也小。而生物個體大,對其生境空間尺度也要求更大。生物個體大小還被用來測定環(huán)境的異質(zhì)性程度以及種的消亡。生物個體大小的研究提供了從個體水平到生物種水平進化過程的聯(lián)系,并且把小尺度上的生態(tài)過程和大尺度上的進化格局聯(lián)系起來。這種聯(lián)系的內(nèi)在機理是生物個體大小使其能量平衡制約著生物個體的活動空間、種群密度、地理分布以及種的消亡概率。這種能量平衡制約著生物個體對不同空間分布格局的資源的利用效率,也影響資源分布格局。斑塊化與生物多樣性生物多樣性包括基因多樣性、物種多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性。這些多樣性體現(xiàn)出生物斑塊化,也是非生物斑塊化在不同時空尺度上的產(chǎn)物。任何一個種群的適應(yīng)生存都受到環(huán)境斑塊化的限制。所謂適者生存,往往是某一生物種能適應(yīng)于某一幅度的異質(zhì)環(huán)境,從而使適應(yīng)的基因得以保存。3斑塊的度量指標斑塊大小斑塊形狀內(nèi)緣比斑塊數(shù)量和構(gòu)型3.1.斑塊大?。杭窗邏K的面積,通常以平方米或公頃為單位來量度,是影響斑塊生態(tài)功能的一個重要因素。通常而言,斑塊內(nèi)的物種、物質(zhì)、能量與斑塊面積呈大小正相關(guān),但這種相關(guān)并非是線性的,而是呈曲線狀：開始時物種隨斑塊面積的增大增加很快,但這種增加會越來越慢,最終停滯。景觀斑塊大小及其分布規(guī)律研究〔景觀斑塊大小分布規(guī)律存在著等級效應(yīng),從本研究結(jié)果來看以適中的劃分尺度為佳.當然,如何定量確定這種"適中的尺度"以及等級尺度怎樣影響斑塊大小分布規(guī)律,這亦值得更為廣泛的討論與研究.對于自然保護區(qū)的設(shè)立、種群及群落動態(tài)、生物多樣性保護等均具有積極的影響.3.1.1一般情況總是大斑塊比小斑塊含的能量和養(yǎng)分豐富；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。也有不同,比如,一個小斑塊〔麥田從邊緣到內(nèi)部我們會發(fā)現(xiàn)邊緣產(chǎn)生的產(chǎn)量高于內(nèi)部。原因：生物在邊緣地帶可充分利用光、溫度、水、且競爭少。動物的分布也會因邊緣內(nèi)部的喜愛程度而有所不同。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(jīng)常在邊緣地帶活動,邊緣單位的生物量也可高于內(nèi)部。由于斑塊內(nèi)部和邊緣帶的能量和養(yǎng)分存在差異,小斑塊的邊緣比例又高于大斑塊,因此,正常情況下,小斑塊單位面積上的能量和養(yǎng)分含量不同于大斑塊。加之其它因素的綜合作用,常常會引起兩者單位面積上的能量和養(yǎng)分含量的差異。3.1.2分析表明,在生物群落里,物種的多樣性隨面積增加而增加,大致規(guī)律是面積增加10倍,物種增加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(shù)量成2的冪函數(shù)增加,2是個平均值,通常在1.4~3.0之間。這種關(guān)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?！?島嶼島嶼生物地理學(xué)理論：島嶼物種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(guān)?！苍诔鞘猩鷳B(tài)建設(shè)和自然保護中,應(yīng)注意營造多樣的環(huán)境,特別要重視那些特殊的棲息地和微棲息地的保護,它們對于維持本地區(qū)鳥類甚至生物的多樣性具有重要的意義。S=f〔+生境的多樣性-干擾+面積-隔離程度+年齡〔2陸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+年齡+基質(zhì)異質(zhì)性-隔離程度-邊界不連續(xù)性3.2.內(nèi)緣比內(nèi)緣比：指斑塊內(nèi)部與外側(cè)邊緣帶的面積之比。環(huán)狀斑塊形狀很特殊的斑塊特點：內(nèi)部/邊緣低,內(nèi)部種少舉例：環(huán)繞北極地區(qū)分布格局高山環(huán)繞山體繞湖周圍半島〔peninsula3.3.斑塊的形狀〔過去描述斑塊形狀的指標通常是形狀指數(shù),但形狀指數(shù)不能提供斑塊形狀復(fù)雜性的直接度量。近年來,常用分維方法來進行生態(tài)學(xué)的格局分析。利用專題地圖來研究景觀斑塊大小特征及其分形是常用的手段。形狀與面積同等重要,斑塊形狀的生態(tài)學(xué)意義：?形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,甚至可以了解遷移路線；?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(guān)；?園林設(shè)計,采取不同斑塊形狀,收到不同的藝術(shù)效果。形狀系數(shù)公式：D-形狀系數(shù)L-斑塊邊界實際長度A-斑塊面積其中D值越高,斑塊形狀越復(fù)雜。圓形和扁長形斑塊圓形〔或正方形斑塊與相同面積的矩形斑塊相比具有較多的內(nèi)部面積和較少的邊緣,相同面積的狹長斑塊則可能全是邊緣。由于斑塊內(nèi)部和邊緣之間的動植物群落和種群特征不同,所以將這些特征同斑塊內(nèi)緣比率〔interiorratio加以比較,就可以估計出斑塊形狀的重要性。較高的內(nèi)緣比率可促進某些生態(tài)過程,而較低的內(nèi)緣比率可增強其他重要過程。形狀的功能效應(yīng)主要取決于景觀內(nèi)斑塊長軸的走向。因為它往往代表著某些景觀流的走向。②環(huán)狀斑塊環(huán)狀生態(tài)系統(tǒng)的總邊界較長,邊緣帶寬,內(nèi)緣比率較低,與扁長斑塊相似,而與圓形斑塊不同,因此環(huán)狀斑塊內(nèi)部種相對稀少.森林采伐可形成環(huán)狀帶,其結(jié)果是邊緣帶增加內(nèi)部種減少.③半島〔peninsula景觀中最常見的斑塊形狀呈狹長狀或凸狀外延,稱之為半島。指的是一個斑塊中狹長的外延部分。漏斗效應(yīng)：人們常見的在半島頂端,動物路徑密度高的現(xiàn)象。正方形或矩形斑塊的角也可起到半島的作用,也可以將其看作是尖狀廊道。它們可起到景觀內(nèi)物種遷移通路的作用,因而實際上可能是物種遷移的"漏斗"或"聚集器"。在半島的頂端,動物路徑密度較大,顯示出漏斗效應(yīng)。相反,半島對其兩側(cè)斑塊也起到一處屏障作用。3.4.斑塊數(shù)量和構(gòu)型3.4.1景觀是由許多斑塊共同構(gòu)成的一個鑲嵌體,其中斑塊的數(shù)目可以根據(jù)以下四個方面的特性來分別確定：①每種群落類型的斑塊數(shù)目；②斑塊的起源和成因；③斑塊的大??；④斑塊的形狀。3.4.2斑塊一般不是單獨存在于景觀之中,某些特定的斑塊鑲嵌結(jié)構(gòu)在不同的景觀中重復(fù)出現(xiàn),不同類型的斑塊之間存在正的或負的組合,并且呈現(xiàn)隨機、均勻或是聚集的空間分布格局,對景觀內(nèi)干擾的擴散有著重要影響。干擾與斑塊空間構(gòu)型之間存在一種負反饋機制：相鄰的類似斑塊越多,干擾就越容易擴散；干擾越擴散,斑塊就越少；斑塊越少,干擾就越不容易擴展；干擾越不容易擴展,斑塊就越加發(fā)育。如此往復(fù),只要斑塊密度與干擾水平都在一定限度內(nèi)波動,其結(jié)果就是穩(wěn)定的。第三節(jié)廊道廊道是指不同于兩側(cè)基質(zhì)的狹長地帶,其兩端通常與大型廊道是指不同于兩側(cè)基質(zhì)的狹長地帶,其兩端通常與大型斑塊相連；它既可以呈隔離的條狀,如公路、河道；也可以是與周圍基質(zhì)呈過渡性連續(xù)分布,如某些更新過程中的帶狀采伐跡地。一廊道的作用：〔分離或連接景觀雙重作用1.運輸：公路、鐵路、運河、輸電線等2.保護：長城、圍墻、林帶等3.物種棲息地：走廊地帶野生動物豐富、植物種類較多4.觀賞：古代曲徑通幽、頤和園的長廊、西湖的蘇堤其中,運輸和保護等均屬于廊道的通道和阻隔作用。幾乎所有的景觀都會被廊道分割,同時又被廊道連結(jié)在一起。如城市街道,如果沒有街道,城市的交通就不會存在；正因為有街道等,城市內(nèi)部才會進行物質(zhì)或信息等的交流。長江和黃河為我國的兩條母親水系,它們養(yǎng)育著我國所有的人民。但由于長江和黃河的阻隔使我國劃為南北兩方,從而孕育了南北兩種截然不同的風(fēng)土人情。山脈廊道是城市的天然屏障,有利于生物多樣性保護,防止各種人為干擾所造成的生態(tài)"孤島"。因此,建設(shè)途經(jīng)山脈的各種城市交通線不應(yīng)破壞山體,應(yīng)繞道或鑿道。另外,廊道也會影響景觀生態(tài)過程,是物種棲息地。如美國佛羅里達州大約花了4年時間在州際75號公路興建野生動物跨越道,原因是其需要對野生動物行為動態(tài)進行記錄。二、廊道的度量指標曲度寬度連通性內(nèi)環(huán)境曲度曲度：即廊道的彎曲程度。廊道的不同彎曲程度對物流、能流等有重要作用。其生態(tài)意義：通過曲度來判斷生物沿廊道的移動速度。一般來說,廊道愈直,距離愈短,生物在景觀中兩點間的移動速度就越快；反之亦反?！捕c間直線最短寬度：廊道的狹長程度。廊道的狹長程度對物種沿廊道或穿越廊道的遷移有意義。寬度大,則物種遷移速度慢。在設(shè)計時,廊道寬度應(yīng)根據(jù)河流寬度和被保護物種來確定。用公式簡單表示為：W=f〔a,v,u,c,l…其中,W為寬度,f為影響寬度各種因素的統(tǒng)稱,a代表保護目標,v代表廊道植被構(gòu)成情況〔垂直、水平及年齡結(jié)構(gòu)、多樣性、密度、蓋度等,u代表其他〔游憩、文化遺產(chǎn)保護、交通運輸、過濾等,l代表長度。日本,針對不同的保護動物計算出了相應(yīng)的廊道寬度。如：黑熊為10km,日本獼猴為數(shù)千米等。連通性：指廊道如何連接或在空間上怎樣連續(xù)的量度,可簡單地用廊道單位長度上間斷點的數(shù)量表示。具體單位取決于研究對象的尺度。n<1,2,3,…>m=-------------╳100%L其中m為連通性程度,n為間斷點數(shù),L為廊道長度。通常m值越大表明連通性越差。間斷：連續(xù)分布的廊道沿線往往有一些斷開區(qū),這些斷開區(qū)稱為間斷點。如河流沿岸有橋梁跨越的地方。4內(nèi)環(huán)境:指廊道中的局部小環(huán)境,針對對象不同其內(nèi)環(huán)境也不同。三、廊道的的起源和類型1廊道按起源可分為：環(huán)境資源廊道干擾廊道殘存廊道種植廊道再生廊道<1>環(huán)境資源廊道：是由環(huán)境資源在空間上的異質(zhì)性線狀分布形成的。如河流廊道。〔2干擾廊道：帶狀干擾所致。如線性采運作業(yè)、鐵路和動力線通道等?！?殘存廊道：周圍基質(zhì)受到干擾后的結(jié)果。如采伐森林所留下的林帶?！?種植廊道：與種植斑塊相同,是由于人類種植而形成。如防護林帶、綠籬等?！?再生廊道：受干擾區(qū)內(nèi)的再生帶狀植被。如沿柵欄長成的綠籬等。2單就廊道結(jié)構(gòu)而言,一般劃分為：線狀廊道帶狀廊道河流廊道線狀廊道是指全部邊緣物種占優(yōu)勢的狹長條帶。一般有：道路、鐵路、堤堰、溝渠、輸電線、草本或灌絲帶、樹籬等。共同點：由邊緣種組成,相對于動植物而言無中心地帶。起因：人為活動常運輸?shù)?。帶狀廊道是指具有含豐富內(nèi)部物種的內(nèi)部環(huán)境的較寬條帶,其每個側(cè)面都可能存在邊緣效應(yīng),如較寬的山林防火帶、超高速公路等。共同點：廊道較寬,每邊均有邊緣效應(yīng),中心有內(nèi)環(huán)境。河流廊道是指沿河流分布而不同于周圍基質(zhì)的植被帶。它包括河道本身,以及河道兩側(cè)的河漫灘、堤壩和部分高地,寬度隨河流大小而變化。河流廊道結(jié)構(gòu)可簡化為：河床邊緣+漫灘+堤壩+岸上高地。河流廊道的功能：①控制從高地到河流的水、礦物養(yǎng)分等的流動；②為動物、植物的遷移提供路徑,促進高地或坡地森林內(nèi)部種沿河流向下游遷移,同時也促進下游濕生或水生物種向高地坡地蔓延；但同時對某些物種的遷移也起著阻斷作用；③作為一些物種的棲息地；④直接影響河水〔保持河水清涼,凋落物沉積于河水中,會成為河流食物鏈的基礎(chǔ)。概括起來即為：A控制水流和礦質(zhì)養(yǎng)分流動；B作為陸地植物在景觀中遷移路徑河流廊道多寬為宜：a應(yīng)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(nèi)部種沿河運動,寬度應(yīng)超出邊緣效應(yīng)。四廊道與斑塊的異同相同點：形成機制相同〔環(huán)境資源異質(zhì)性、自然干擾、人類活動不同點：A廊道具有連通性或其間斷點的存在；B廊道具有內(nèi)環(huán)境的梯度變化；C廊道具有寬度效應(yīng)第四節(jié)基質(zhì)基質(zhì)是景觀中面積最大、連接性最好的景觀要素,如廣闊的草原、沙漠、連片分布的森林等,在整體上對景觀動態(tài)起著控制作用。基質(zhì)是景觀中范圍廣闊、相對同質(zhì)且連通性最強的背景地域,是一種重要的景觀元素。一基質(zhì)的判定標準1相對面積：通?；|(zhì)的面積超過現(xiàn)存的任何其他景觀要素類型的面積；2連通性：基質(zhì)的連通性較其他現(xiàn)存景觀要素高；3控制程度：基質(zhì)對景觀動態(tài)的控制程度較其他景觀要素類型大1相對面積一般來說,如果某種景觀要素所占面積超過現(xiàn)存的任何其它景觀要素類型的總面積,或說占景觀面積的50%以上,那么它就很可能是基質(zhì)。2連通性如果景觀中的某一要素〔通常為線狀或帶狀要素連接的較為完好,并環(huán)繞所有其它現(xiàn)存景觀要素時,可以認為是基質(zhì),如具有一定規(guī)模的農(nóng)田林網(wǎng)、樹籬等。3動態(tài)控制如果景觀中的某一要素對景觀動態(tài)控制程度較其它要素類型大,也可以認為是基質(zhì)。例：綠洲的沙漠化二基質(zhì)的特征及作用1基質(zhì)連通性2內(nèi)部相對均質(zhì)性3孔隙度孔隙度孔隙度是景觀基質(zhì)中所含斑塊密度的量度,即包括在基質(zhì)內(nèi)的單位面積的閉合邊界〔不接觸所研究空間或景觀的周界的數(shù)目,與研究對象的尺度和分辯率有關(guān)。具有閉合邊界的斑塊數(shù)量越多,基質(zhì)的孔隙度就越高。孔隙度的生態(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(yīng)總量的指標,是一個對野生生物管理、對能流物流運動具指導(dǎo)意義的因素。3人文地理中,研究住宅區(qū)或村莊的孔隙度十分重要。第五節(jié)景觀邊界與生態(tài)交錯帶一、景觀的邊緣效應(yīng)1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)。2邊緣效應(yīng)：指景觀要素的邊緣地帶由于受到外圍環(huán)境的影響而表現(xiàn)出與其中心部分不同的生態(tài)學(xué)特征。3邊緣效應(yīng)的特點：由一種環(huán)境條件組合過渡為另一種環(huán)境條件組合;由一類動植物組合過渡為另一類動植物組合,不僅包括兩個生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的成分,并且有其特有的成分。正效應(yīng)：如生產(chǎn)力提高,物種多樣性增加等；負效應(yīng)：如種類組分減少,植株生理生態(tài)指標下降、生物量和生產(chǎn)力降低。二、生態(tài)交錯帶1景觀邊界：是在特定時空尺度下,相對均質(zhì)的景觀之間所存在的異質(zhì)性過渡區(qū)域。2生態(tài)交錯帶：是指相鄰生態(tài)系統(tǒng)之間的過渡區(qū),往往也是尺度較大的不同景觀類型之間的邊界地帶。它是景觀格局的特殊組分。3生態(tài)交錯帶〔景觀邊界的時空特征①異質(zhì)性：在一定空間尺度上,景觀邊界具有相鄰景觀的部分特點,因此異質(zhì)性高；相鄰景觀通過景觀邊界相互滲透、連接和區(qū)分,邊界內(nèi)還具有自身特有的組分—邊緣種,因此更增加了景觀邊界的異質(zhì)性；②動態(tài)性：在一定的時間尺度上,景觀邊界具有脆弱、敏感和不穩(wěn)定等一系列動態(tài)特征；③宏觀性：在一定的時空范圍內(nèi),景觀邊界是一個景觀功能單元,因此景觀邊界是一個景觀尺度上的生態(tài)實體；④尺度性：景觀邊界對觀察尺度的反應(yīng)敏感,在某一個尺度上觀察到的景觀邊界,會在較小或更大尺度上消失?！簿坝^邊界有斑塊水平、景觀類型水平和景觀大區(qū)域水平等不同的層次第六節(jié)網(wǎng)絡(luò)景觀要素之間的空間聯(lián)系方式：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和生態(tài)交錯帶一網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)把不同的生態(tài)系統(tǒng)相互連接起來,是景觀中最常見的一種結(jié)構(gòu),它包括由廊道相互連接而形成的廊道網(wǎng)絡(luò),以及由同質(zhì)性和異質(zhì)性景觀斑塊通過廊道的空間聯(lián)系形成的斑塊網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)功能的重要性：不僅在于物種沿著它或穿越它移動,而且還在于它對周圍景觀基質(zhì)和斑塊群落的影響。主要類型：A廊道網(wǎng)絡(luò)1廊道網(wǎng)絡(luò)由結(jié)點〔節(jié)點、交叉點和連接廊道構(gòu)成,分布在基質(zhì)上。可分為兩種形式：分枝網(wǎng)絡(luò)和環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。分枝網(wǎng)絡(luò)是一種樹枝狀的等級結(jié)構(gòu)；環(huán)形網(wǎng)絡(luò)是一種封閉環(huán)路結(jié)構(gòu)。2廊道網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特征結(jié)點、網(wǎng)眼大小、網(wǎng)狀格局、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的決定因素〔1結(jié)點通?？梢云鸬街欣^點〔站的作用,而不是遷移的目的地。結(jié)點在景觀管理與規(guī)劃中十分有用,因為它提供了許多相聯(lián)系的物種源,當物種在斑塊中消失時,有利于物種重新遷入。另外也可以看作藝術(shù)的美學(xué)欣賞?！?網(wǎng)狀格局：相互連接并含有許多環(huán)路的廊道構(gòu)成一個網(wǎng)狀格局。網(wǎng)狀格局的生態(tài)意義：影響物種遷移〔3網(wǎng)眼大小：即網(wǎng)絡(luò)線間的平均距離或網(wǎng)線所環(huán)繞的景觀要素的平均面積。物種在完成其功能,如覓食、保護領(lǐng)地或繁殖時,對網(wǎng)絡(luò)線間的平均距離或面積相當敏感,不同物種對網(wǎng)眼大小的反應(yīng)不同。道路網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)眼大?。嚎捎脝挝幻娣e內(nèi)的道路總長度來表示?！?網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的決定因素：景觀的歷史和文化通常是決定網(wǎng)絡(luò)空間結(jié)構(gòu)的重要因素,多數(shù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要取決于人類活動的影響.例外：河流網(wǎng)絡(luò)2.廊道網(wǎng)絡(luò)描述網(wǎng)絡(luò)連通性：指在一個系統(tǒng)中,廊道與系統(tǒng)內(nèi)所有結(jié)點的連結(jié)程度。可用網(wǎng)絡(luò)連接度指數(shù)和環(huán)度指數(shù)來表示?！?連接度指數(shù)：用網(wǎng)絡(luò)的連接線數(shù)與最大可能連接線數(shù)之比來表示。<2>環(huán)度指數(shù)：即連接網(wǎng)絡(luò)中現(xiàn)有結(jié)點的環(huán)路存在程度,用網(wǎng)絡(luò)中實際環(huán)路數(shù)與最大可能出現(xiàn)環(huán)路數(shù)之比表示。環(huán)路：指能為能流、物流和物種提供可選擇路線的環(huán)數(shù)。連接度指數(shù)和環(huán)度指數(shù)的取值范圍都在0～1.0之間：連接度指數(shù)為0,即各結(jié)點之間互不連接；為1,即每個結(jié)點都應(yīng)與其它結(jié)點相連接。環(huán)度指數(shù)為0,即網(wǎng)絡(luò)無環(huán)路；為1,即網(wǎng)絡(luò)具有最大環(huán)路數(shù)。B斑塊網(wǎng)絡(luò)斑塊網(wǎng)絡(luò)：由同質(zhì)性和異質(zhì)性景觀斑塊通過廊道的空間聯(lián)系形成。異質(zhì)種群生態(tài)學(xué)將景觀看作是由真實生境斑塊〔片段構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò),物種以局域種群的形式生活在這些斑塊上,并通過遷移進行聯(lián)系,形成"斑塊網(wǎng)絡(luò)"。斑塊網(wǎng)絡(luò)的生態(tài)意義：對異質(zhì)種群的遷移、占據(jù)和滅絕有重要影響。第四章景觀生態(tài)過程第一節(jié)生態(tài)過程與流概念一、生態(tài)過程與流：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,即生態(tài)流。景觀生態(tài)過程的具體體現(xiàn)就是各種形式的生態(tài)流〔物流、能流、物種流、人口流、信息流。二、景觀中生態(tài)流移動的機制1媒介物作用:風(fēng)、水、飛行動物、地面動物、人2驅(qū)動力作用：擴散、重力、行為生態(tài)流的流動表現(xiàn)出三種最基本的形式：擴散、物質(zhì)流和運動。擴散：用來指物體在景觀中的隨機運動。擴散作用主取決于不同景觀斑塊間的溫度或密度差。物質(zhì)流：是物質(zhì)在重力和擴散力作用影響下沿能量梯度的運動。運動：是物體消耗本身能量從一個地方移動到另一個地方。一般來說,擴散在景觀中形成最少的聚集格局,物質(zhì)流居中,而運動可在景觀中形成最明顯的聚集格局,如鳥棲息處聚積有大量磷和氮,人類在某個區(qū)域里的集中居住。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,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。對物種來說,間歇運動又可以分為兩種：①休息站式：即該物種在某地做短暫停留后再繼續(xù)運動；②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。連續(xù)運動和間歇運動兩種運動形式的差別在于景觀結(jié)構(gòu)的異質(zhì)性。景觀異質(zhì)性的增強使得：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。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,這種運動形式即為綜合運動。第二節(jié)相鄰景觀要素間的物質(zhì)流相鄰景觀要素間的物質(zhì)流主要包括水流、養(yǎng)分流和空氣流,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。一、水流1.水流在土壤中的傳輸形式：下滲、侵蝕和地表徑流、中間徑流2.水流的方向和速度:水流的方向總是固定的："水往低處流"3.水流的速度主要取決于以下三個因素：①水輸入量及其時間；②土壤結(jié)構(gòu),特別是土壤孔隙度；③土壤對水攜帶物質(zhì)的過濾作用。二、養(yǎng)分流養(yǎng)分流主要是以溶解質(zhì)的形式隨水流而遷移的,屬于土流的一部分。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：①養(yǎng)分直接穿越廊道進入河流；②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；③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。三、空氣流1.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。景觀結(jié)構(gòu)特征〔如山的形態(tài)、植被結(jié)構(gòu)、建筑物等會對風(fēng)型和風(fēng)速造成影響,所以在景觀規(guī)劃設(shè)計中必須考慮到風(fēng)的運動規(guī)律和作用。2.聲音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：第三節(jié)流與景觀結(jié)構(gòu)一、景觀結(jié)構(gòu)對生態(tài)流的影響1.廊道與流①廊道是某些物種的棲息地；②廊道是一些生態(tài)流運動的通道；③廊道可以起到對生態(tài)流的屏障作用或過濾效應(yīng)；④廊道可以成為某些生態(tài)流的源或匯。2.斑塊與流①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；②斑塊形狀和走向：影響著養(yǎng)分的遷移和物種的運動；③斑塊密度：影響通過景觀的"流"的速率；④斑塊的分布構(gòu)型：影響干擾的傳播和擴散。3.基質(zhì)與流①基質(zhì)連接度：基質(zhì)連接度高,生態(tài)流受到的屏障作用??；②景觀阻力：影響景觀內(nèi)各種生態(tài)流的速度；③狹窄地帶：可以影響各種生態(tài)流的運動速度；④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；⑤結(jié)點或斑塊的影響范圍：同一斑塊或結(jié)點對不同的生態(tài)流可以有不同的影響范圍；⑥半島交指狀景觀的影響：半島交指狀景觀可以顯示物種流的不同格局。物種穿越半島交錯結(jié)合地區(qū)的速度隨流的方向而明顯不同；⑦與流有關(guān)的空間方向：斑塊形狀對生態(tài)流的流動有影響,平行于物種運動方向的扁長斑塊對基質(zhì)內(nèi)運動個體的攔截可能比與物流方向垂直的斑塊少得多；⑧距離：連接兩點間的直線最短距離〔幾何距離往往是生態(tài)流速度較快的線路。4.網(wǎng)絡(luò)與流①結(jié)點與廊道②網(wǎng)絡(luò)的連接度③網(wǎng)絡(luò)的環(huán)度④結(jié)點的性質(zhì)與結(jié)點間的距離⑤結(jié)點與物體的空間擴散過程5.景觀邊界與流①通道或廊道②過濾或屏障③源④匯⑤生境6.景觀中的關(guān)鍵點①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；②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；③各種形式的流交匯的地方?？傃灾?景觀結(jié)構(gòu)對生態(tài)流的影響主要表現(xiàn)在4個方面：①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；②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；③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；④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,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。二、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,