景觀生態(tài)學基本理論課件

第2章景觀生態(tài)學基本理論

主要內容1生態(tài)學基礎理論知識(補充)2景觀生態(tài)學基本理論3景觀生態(tài)學基本原理第一節(jié)生態(tài)學基礎理論知識(補充)1種群的概念種群是一定空間中同種個體的集合，也就是說它是在一定空間內在特定時間段一起生活和繁衍的同種個體的總稱種群是由同種個體組成的，它通過種內關系構成一個統(tǒng)一的整體第一節(jié)生態(tài)學基礎理論知識(補充)2種群數量增長的基本模式

2.1無限環(huán)境中的增長:

生物種群在無限環(huán)境條件下，種群數量呈指數(幾何級數)增長(J型增長)

2.2有限環(huán)境中的增長：生物種群在有限環(huán)境條件的限制，種間竟爭加劇，生物出生率下降，死亡率上升，種群停止增長(S型增長)2.3自然種群在一個有限空間內，隨著種群密度的上升，受資源和空間的限制，種內竟爭加劇，影響種群的出生率和死亡率，從而降低種群的增長率，直至種群穩(wěn)定第一節(jié)生態(tài)學基礎理論知識(補充)3群落概念生物群落是指一定空間內全部動物、植物、微生物的同住結合，它們之間構成一定的相互關系第一節(jié)生態(tài)學基礎理論知識(補充)4群落特征群落中的優(yōu)勢種群落中的物種多樣性群落的種間關系群落的地帶性群落的穩(wěn)定性第一節(jié)生態(tài)學基礎理論知識(補充)5生態(tài)系統(tǒng)的概念在任何規(guī)模的時空單位內，由全部生物和物理環(huán)境所組成的統(tǒng)一體

(生態(tài)系統(tǒng)是一定空間內生物和非生物成分通過物質的循環(huán)、能量的流動、信息的傳遞，而相互作用、相互依存所構成的一個生態(tài)學功能單元)生態(tài)系統(tǒng)=生物群落(系統(tǒng)中有生命的生物成分)+自然環(huán)境(系統(tǒng)中的非生物成分)池塘水生生態(tài)系統(tǒng)森林生態(tài)系統(tǒng)生物圈生態(tài)系統(tǒng)第一節(jié)生態(tài)學基礎理論知識(補充)6生態(tài)系統(tǒng)的組成成分生態(tài)系統(tǒng)的組成：兩大部分+四個基本成分兩大部分：生物、非生物環(huán)境四個基本成分：生產者、消費者、還原者、非生物環(huán)境第一節(jié)生態(tài)學基礎理論知識(補充)7生產者太陽能等能源+CO2+水+無機鹽=>有機物的自養(yǎng)生物。如：綠色植物、光化細菌、化能細菌

第一節(jié)生態(tài)學基礎理論知識(補充)8消費者是生物成分中以其它生物為食的異養(yǎng)生物。如：草食動物(初級消費者)、肉食動物(次級消費者)、雜食動物(雜食性消費者)第一節(jié)生態(tài)學基礎理論知識(補充)9分解者把生態(tài)系統(tǒng)中動物、植物的尸體、殘體和排泄物分解為簡單的無機物歸還到環(huán)境中，重新提供給生產者利用。分解者又稱為還原者。如：細菌、真菌、放線菌、原生動物等第一節(jié)生態(tài)學基礎理論知識(補充)10生態(tài)系統(tǒng)的結構生態(tài)系統(tǒng)中的生物，通過營養(yǎng)關系彼此聯系，構成生態(tài)系統(tǒng)中的“食物鏈”和“食物網”第一節(jié)生態(tài)學基礎理論知識(補充)11生態(tài)系統(tǒng)的三個基本功能11.1物質生產和循環(huán)物質生產生態(tài)系統(tǒng)中的綠色植物通過光合作用把簡單無機物轉化為復雜的有機物，并貯存在有機體中以供生態(tài)系統(tǒng)中各種生命活動的能量需要物質循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)中生命活動所需的各種營養(yǎng)物質通過食物鏈各營養(yǎng)級的傳遞和轉化第一節(jié)生態(tài)學基礎理論知識(補充)11生態(tài)系統(tǒng)的三個基本功能11.2能量流動能量流動是指能量通過食物鏈和食物網在系統(tǒng)內的傳遞和耗散過程能量流動的十分之一定律第一節(jié)生態(tài)學基礎理論知識(補充)11生態(tài)系統(tǒng)的三個基本功能11.3信息傳遞信息傳遞是指生態(tài)系統(tǒng)內各生命組分之間的信息交流交換生態(tài)系統(tǒng)內的信息傳遞是保證生物種群生存和繁衍的需要第一節(jié)生態(tài)學基礎理論知識(補充)12生態(tài)系統(tǒng)演替生態(tài)系統(tǒng)演替是指一個群落被另一個群落(或者說一個生態(tài)系統(tǒng)被另一個生態(tài)系統(tǒng))代替的過程生態(tài)系統(tǒng)演替的特征①演替是有序的，在特定時段內，它有規(guī)律地向一個方向發(fā)展，因而可以預見

②演替是由于物理環(huán)境因子改變的結果，但演替本身受群落控制

③演替以穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)(頂極群落)為發(fā)展頂點，頂極群落是最稱定(平衡)的生態(tài)系統(tǒng)

④頂極群落(生態(tài)系統(tǒng))具有最大的生物量和生物間共生功能第一節(jié)生態(tài)學基礎理論知識(補充)13生物多樣性生物多樣性指的是地球上生物圈中所有的生物，即動物、植物、微生物，以及它們所擁有的基因和生存環(huán)境生物多樣性包括：遺傳多樣性、物種多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性第二節(jié)景觀生態(tài)學基本理論理論1—生態(tài)進化與生態(tài)演替理論

生態(tài)演替進化是景觀生態(tài)學的一個主導性基礎理論現代景觀生態(tài)學的許多理論原則如景觀可變性、景觀穩(wěn)定性與動態(tài)平衡性等，其基礎思想都起源于生態(tài)演替進化理論

第二節(jié)景觀生態(tài)學基本理論理論1—生態(tài)進化與生態(tài)演替理論

達爾文提出了生物進化論，主要強調生物進化?？藸柼岢錾鷳B(tài)學概念，強調生物與環(huán)境的相互關系，生物與環(huán)境協(xié)調進化克里門茨的生物群落與生態(tài)環(huán)境共同進化的生態(tài)演替進化論，突出了整體、綜合、協(xié)調、穩(wěn)定、保護的生態(tài)學觀點特羅爾提出景觀演替概念，他認為植被的演替，同時也是土壤、土壤水、土壤氣候和小氣候的演替，這就意味著各種地理因素之間相互作用的連續(xù)順序

第二節(jié)景觀生態(tài)學基本理論理論2—空間分異性與生物多樣性理論1空間分異性：地理學通常把地理分異分為地帶性、地區(qū)性、區(qū)域性、地方性、局部性、微域性等若干級別空間分異性是指生態(tài)學過程和格局在空間分布上的不均勻性和復雜性景觀的空間異質性可提高景觀對干擾的擴散阻力，緩解某些災害性壓力對景觀穩(wěn)定性的威脅，并通過景觀系統(tǒng)中多樣性的景觀要素之間的復雜反饋調節(jié)關系，使系統(tǒng)結構和功能的波動幅度控制在系統(tǒng)可調節(jié)的范圍之內第二節(jié)景觀生態(tài)學基本理論理論2—空間分異性與生物多樣性理論2生物多樣性生物多樣性是生物適應環(huán)境分異性的結果景觀具有生物多樣性效應，并由此派生出景觀結構功能的相關性，能流、物流和物種流的多樣性等

第二節(jié)景觀生態(tài)學基本理論理論3—景觀異質性與異質共生理論景觀異質性的理論內涵：景觀組分和要素，如基質、斑塊、廊道、動物、植物、生物量、熱能、水分、空氣、礦質養(yǎng)分等，在景觀中總是不均勻分布的。由于生物不斷進化，物質和能量不斷流動，干擾不斷，因此景觀永遠也達不到同質性的要求異質共生理論的核心思想：在自然界生存最久的并不是最強壯的生物，而是最能與其他生物共生并能與環(huán)境協(xié)同進化的生物第二節(jié)景觀生態(tài)學基本理論理論4—島嶼生物地理學理論理論內涵：當生境斑塊看作是被其它非生境景觀要素包圍而成的孤立“島嶼”時，生境斑塊內的物種多樣性與斑塊面積、隔離程度密切相關表達式：物種豐富度=f（生境多樣性，干擾，斑塊面積，演替階段，本底特征，斑塊隔離程度）第二節(jié)景觀生態(tài)學基本理論理論5—景觀邊緣效應理論（生態(tài)交錯帶）概念：景觀邊緣效應指斑塊邊緣由于受兩側生態(tài)系統(tǒng)的共同影響和交互作用，表現出與斑塊內部不同的生態(tài)學特征和功能的現象斑塊內部的土壤、小氣候（如光照、溫度、濕度、網速等）、物種組成等，與斑塊邊緣有明顯差異生態(tài)交錯帶（邊際帶）通常具有較高的生物多樣性和初級生產力，物質循環(huán)和能量流動速率更快，生態(tài)過程更活躍。一些需要穩(wěn)定而相對單一環(huán)境資源的物種，往往集中分布在斑塊內部；而另一些需要多種環(huán)境資源條件或適應多變環(huán)境的物種，主要分布在邊緣帶，稱為邊緣物種第二節(jié)景觀生態(tài)學基本理論理論5—景觀邊緣效應理論（生態(tài)交錯帶）在景觀系統(tǒng)中，凡處于兩種或兩種以上的物質體系、能量體系、功能體系之間所形成的“界面”，以及圍繞該界面向外延伸的“過渡帶”的空間區(qū)域，稱為“生態(tài)交錯帶”界面應視為相對均衡要素之間瓣“突發(fā)轉換”或“異?？臻g鄰接”生態(tài)交錯帶(ecotone)，又譯作“生態(tài)環(huán)境脆弱帶”或“生態(tài)環(huán)境過渡帶”第二節(jié)景觀生態(tài)學基本理論理論6—復合種群理論與源-匯模型1復合種群理論概念1：“由經常局部性絕滅，但又能重新定居而再生的種群所組成的種群”稱之為復合種群概念2：復合種群是由空間上相互隔離，但又有功能聯系（繁殖體或生物個體的交流）的2個或2個以上的亞種群組成的種群系統(tǒng)概念理解要點：亞種群頻繁地從生境斑塊中消失（斑塊水平的局部性絕滅）亞種群之間有繁殖體或個體的交流，從而使復合種群在景觀水平上表現出復合穩(wěn)定性斑塊尺度：生物個體通過日常采食和繁殖活動，發(fā)生非常頻繁的相互作用，從而形成局部范圍的亞種群單元景觀尺度：不同亞種群之間通過植物種子和其它繁殖體傳播，或通過動物運動交換。依靠外來繁殖體或個體維持生存的亞種群所在的斑塊稱為“匯斑塊”；為匯斑塊提供生物繁殖體或個體的斑塊稱之為“源斑塊”第二節(jié)景觀生態(tài)學基本理論理論6—復合種群理論與源-匯模型2源-匯模型源種群：出生率高于死亡率，遷入率高于遷出率的種群稱之為源種群匯群群：出生率低于死亡率，遷入率低于遷出率的種群稱之為匯種群源斑塊：含源種群的生境，為匯斑塊提供生物繁殖體或個體的斑塊匯斑塊：匯種群占據的生境，依靠外來繁殖體或個體維持生存的斑塊概念理解要點：源-匯模型描述破碎化景觀匯種群如果沒有足夠的繁殖體或個體遷入，則面臨滅絕第二節(jié)景觀生態(tài)學基本理論理論7—等級系統(tǒng)理論1概念和內涵：自然界是一個具有多水平分層等級結構的有序整體，在這個有序整體中，每一個層次或水平上的系統(tǒng)都是由低一級層次或水平的系統(tǒng)組成，并產生新的整體屬性等級系統(tǒng)中的任何一個子系統(tǒng)，都有自己的上一級歸屬關系，它既是上一級系統(tǒng)的組成部分，又是若干個下一級系統(tǒng)的系統(tǒng)整體等級系統(tǒng)中的每一層次系統(tǒng)，都有其整體結構和行為特征，并具有自我調節(jié)和控制機制一定層次上系統(tǒng)的整體屬性取決于各子系統(tǒng)的組成和結構，也取決于同一層次上各相關系統(tǒng)之間的相互影響，并受控于上一級系統(tǒng)的整體特征，并很難與更低級層次或更高級層次上的系統(tǒng)的屬性或行為建立直接聯系等級系統(tǒng)結構，呈樹狀分枝結構第二節(jié)景觀生態(tài)學基本理論理論7—等級系統(tǒng)理論2等級系統(tǒng)理論的意義：在等級系統(tǒng)中，不同等級層次上的系統(tǒng)，都具有相應的結構、功能、過程，需要研究解決的問題也不同。特定問題既需要在一定的時間和空間尺度上解決景觀是復雜的等級組織結構系統(tǒng)，選擇最佳時空尺度，才能認識和把握復雜系統(tǒng)的整體屬性和過程特征第二節(jié)景觀生態(tài)學基本理論理論8—耗散結構與自組織理論耗散（耗散原文字意為消散）結構理論：耗散結構理論是研究遠離平衡態(tài)的開放系統(tǒng)從無序到有序的演化規(guī)律的一種理論耗散結構：耗散結構是指處在遠離平衡態(tài)的復雜系統(tǒng)在外界能量流或物質流的維持下，通過自組織形成的一種新的有序結構。“耗散”在這里強調與外界有能量和物質交流這一特性

自組織：在非線性相互作用的條件下，系統(tǒng)從無序進入有序的過程稱之為自組織它是系統(tǒng)與外部環(huán)境相互作用達到某一臨界值時出現的有序結構，它是形成是一個由量變到質變，由無序到有序的過程，所以，被看作為一個自組織過程自組織具有自創(chuàng)生,自生長,自進化,自復制等特征第二節(jié)景觀生態(tài)學基本理論理論8—耗散結構與自組織理論“熵”（熵原文字意是轉變）：熵表示任何一種能量在空間中分布的均勻程度熵表達式ds=dsi+dse其中:ds系統(tǒng)總熵;dsi系統(tǒng)內部熵;dse系統(tǒng)與外界環(huán)境物質、能量交換而產生的熵熵隨時間而增大。能量差總是傾向于消除的。系統(tǒng)中能量完全均勻地分布，則系統(tǒng)的熵值最大在生態(tài)系統(tǒng)中，接近熱力學平衡態(tài)，意味著生命活動的終止，Dsi總是≧0當：dse＞0時，系統(tǒng)總熵增加，系統(tǒng)加速達到熱力學平衡態(tài)，系統(tǒng)的初始結構破壞，有序性下降，系統(tǒng)喪失原有功能當：dse=0時，系統(tǒng)總熵增加，或保持不變，但不可能減少。系統(tǒng)保持熱力學平衡態(tài)當：dse＜0時，系統(tǒng)負熵增加，總熵減小。系統(tǒng)加速從外部環(huán)境中吸收負熵，系統(tǒng)遠離熱力學平衡態(tài)第二節(jié)景觀生態(tài)學基本理論理論8—耗散結構與自組織理論的意義耗散結構的研究揭示了一種重要的自然現象，并對復雜系統(tǒng)的研究提出了新的方向自組織理論很好地說明生命體及地球等自然物體，是如何保持有序（活的生物體是一個開放系統(tǒng),通過與外界不停地交換物質和能量,從外界汲取取負熵,保持著它自組織的有序,保持著它旺盛的生命活力）第三節(jié)景觀生態(tài)學基本原理基本原理1—景觀的系統(tǒng)整體性原理概念：一個健康的景觀具有結構的完整性，功能的整體性，空間的連續(xù)性，動態(tài)變化的相對穩(wěn)定性概念理解要點：整體性（整體、穩(wěn)定、可識別）：景觀具有明確邊界，在地理空間上具有整體性，并且可辨識系統(tǒng)性（結構、功能、價值、穩(wěn)定）：景觀是由景觀要素有機聯系組成的復雜系統(tǒng)，具有獨立完整的結構，相應的生態(tài)學、經濟學、社會學功能，具有明顯的視覺特征和美學價值第三節(jié)景觀生態(tài)學基本原理基本原理2—尺度原理特定的問題，對應著特定的時間和空間尺度。在一定時間和空間尺度上得出的結果，不能簡單地推廣到其他尺度在更小尺度上，揭示成因機制；在更大的尺度綜合變化，并確定控制途徑第三節(jié)景觀生態(tài)學基本原理基本原理3—景觀生態(tài)流在景觀空間內各組分之間物質、能量、物種、信息流動的現象，稱之為景觀生態(tài)流景觀生態(tài)流是景觀生態(tài)過程的外在表現形式景觀格局的變化，必然伴隨著物種、養(yǎng)分、能量、信息的流動和空間再分配，亦景觀再生產過程第三節(jié)景觀生態(tài)學基本原理基本原理4—景觀的文化性原理概念：景觀（人類文明景觀、文化景觀）帶有明顯不同的文化色彩概念理解要點：一方水土養(yǎng)一方人：人們的生活方式、土地利用方式、宗教、自然觀、生態(tài)