景觀生態(tài)學(xué)第1章

1、景觀生態(tài)學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)圖,第一章 景觀生態(tài)學(xué)中的基本概念,第一節(jié) 景觀和景觀生態(tài)學(xué),一、定義,二、景觀生態(tài)學(xué)發(fā)展歷史,三、景觀生態(tài)學(xué)中歐洲和北美學(xué)派,四、景觀生態(tài)學(xué)的發(fā)展趨勢,,,美學(xué)、地理和生態(tài)等不同學(xué)科的研究者，從不同立足點和角度 對景觀有不同的理解，定義各不相同。景觀生態(tài)學(xué)中側(cè)重強調(diào) 景觀的異質(zhì)性，不同生態(tài)系統(tǒng)的空間格局及其相互關(guān)系。不同學(xué)科對景觀的理解和主要關(guān)注點,一、定義,1、“景觀”的三種理解：◆視覺

2、美學(xué) 在歐洲，“景觀”一詞最早來源于《圣經(jīng)》中，用來描述耶路撒冷城美麗的景畫。與“風(fēng)景”同意。例“黃山”、“泰山”、“蘇州園林”?！舻乩韺W(xué) 景觀作為地球表面氣候、土壤、地貌、生物各種成分的綜合體，類似于生物群落。 ◆景觀生態(tài)學(xué) 空間上相鄰、功能上相關(guān)、發(fā)生上有一定特點的生態(tài)系統(tǒng)的聚合。,桂林山水景觀,山區(qū)地貌景觀,A.桂林山水景觀B.美國亞利桑那洲大峽谷景觀C.美國威斯康星大學(xué)Curtis草地景觀D.內(nèi)蒙古草原景觀

3、E.北美的Sonoran荒漠景觀F.亞洲溫帶荒漠景觀一角,人類與自然共同作用影響下的不同景觀,2、對景觀的一般理解　　　主要關(guān)注景觀的視覺特性和文化價值，沒有明確的空間界限，突出一種綜合直觀的視覺感受，這時景觀等同于“景色”、“風(fēng)景”、“景致”、“景象”等。3、景觀的科學(xué)含義（Forman & Godron)　　　由相互作用的生態(tài)系統(tǒng)鑲嵌構(gòu)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，其主要特征是可辨識性、空間重

4、復(fù)性和異質(zhì)性。,4、對景觀的六種認識（Moss）,景觀是相互作用的生態(tài)系統(tǒng)的異質(zhì)性鑲嵌體；景觀是地貌、植被、土地利用和人類居住格局的特殊結(jié)構(gòu)；景觀是生態(tài)系統(tǒng)向上延伸的組織層次；景觀是綜合人類活動與土地的區(qū)域整體系統(tǒng)；景觀是一種風(fēng)景，其美學(xué)價值由文化所決定；景觀是遙感圖像中的像元排列。,5、生態(tài)學(xué)通過兩種途徑使用景觀這一概念,直覺地將景觀看作基于人類范疇基礎(chǔ)之上的特定區(qū)域，景觀的尺度是數(shù)平方公里到數(shù)百平方公里；將景觀看作代表任

5、一尺度空間異質(zhì)性的抽象概念，這樣的景觀在空間上近似于生態(tài)系統(tǒng)。,6、生態(tài)學(xué)中景觀的特征,景觀是由不同空間單元鑲嵌組成，具有異質(zhì)性；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；景觀既是生物的棲息地，更是人類的生存環(huán)境；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；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。,7、景觀與土地的關(guān)系　　景觀是指土地的具體一部分，與土地不僅有著外延上的從

6、屬關(guān)系，而且景觀更代表了一種較為精細的尺度涵義，強調(diào)景觀供人類觀賞的美學(xué)價值和景觀作為復(fù)雜生命組織整體的生態(tài)價值及其帶給人類的長期效益，具有更大的內(nèi)涵；土地則側(cè)重于社會經(jīng)濟屬性，主要關(guān)注土地的肥力、土地的產(chǎn)權(quán)關(guān)系、土地的經(jīng)濟價值等。,8、景觀與環(huán)境的關(guān)系　　環(huán)境是指環(huán)繞人類周圍的客觀事物的整體，包括自然因素和社會因素，它們既可以實體形式存在，也可以非實體的形式存在；而景觀則指構(gòu)成我們周圍環(huán)境的實體部分，它不是環(huán)境中所有要素的全部，也不

7、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。,9、定義,景觀：是以類似方式重復(fù)出現(xiàn)的、相互作用的若干生態(tài)系統(tǒng)的聚合所組成的異質(zhì)性土地地域。（1986，F(xiàn)orman & Godron) 例：“秦嶺” 景觀生態(tài)學(xué)：研究相關(guān)景觀系統(tǒng)的相互作用、空間組織和相互關(guān)系的一門學(xué)科，即研究由相互作用的生態(tài)系統(tǒng)組成的異質(zhì)地表的結(jié)構(gòu)、功能和動態(tài)。,研究空間格局和生態(tài)過程相互關(guān)系，或不同尺度空間異質(zhì)性的原因和后果的生態(tài)學(xué)分支學(xué)科。,

8、10、英文教科書的解釋,二、景觀生態(tài)學(xué)發(fā)展歷史,起源： 20世紀30年代中歐和東歐，Troll(1939年)將景觀生態(tài)學(xué)定義為—研究某一景觀中生物群落之間錯綜復(fù)雜的因果反饋關(guān)系的科學(xué)。,主要目的：,將航空照片所映的空間景觀格局和Arthur Tanssley提出的“生態(tài)系統(tǒng)”概念整合到一起，從而更好地研究大尺度上格局和過程的關(guān)系。,把地理學(xué)的水平—結(jié)構(gòu)途徑與生態(tài)學(xué)的垂直—功能途徑結(jié)合，既滿足地理學(xué)家對土地單元生態(tài)知識的了解，又滿足生態(tài)學(xué)

9、家將研究結(jié)果從局部推廣到區(qū)域的需求。,Troll 對“復(fù)雜因果關(guān)系”的解釋明確了景觀生態(tài)學(xué)與生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)的3個差別：,① 更廣闊的空間尺度② 強調(diào)空間格局③ 同時考慮局地和區(qū)域尺度,Tansley對生態(tài)系統(tǒng)的最初定義包含了人類影響，Troll景觀概念也明確地包括了自然和人文兩種組分。但不少現(xiàn)代生態(tài)學(xué)家，忽視了“人文”因素。,Troll景觀生態(tài)學(xué),蘇聯(lián)生態(tài)學(xué)家生物地理群落學(xué),,20世紀70年代歐洲,景觀生態(tài)學(xué)迅速發(fā)展,,不受重視

10、,,,荷蘭、以色列生態(tài)學(xué)家系統(tǒng)化,,“景觀生態(tài)學(xué)是地理學(xué)研究的一個方面，它注重于由相關(guān)作用單元的某一地域的整體性”,,是基于系統(tǒng)論、控制論和生態(tài)系統(tǒng)學(xué)之上的跨學(xué)科的生態(tài)地理科學(xué)，是整體人類生態(tài)系統(tǒng)科學(xué)的一個分支,,,一般說來，從20世紀30年代開始，歐洲的大部分景觀生態(tài)學(xué)研究，諸如景觀制圖、評估、保護、規(guī)劃、設(shè)計和管理都更多地反映了人文性和整體論的觀點。,歐洲景觀生態(tài)學(xué)由于各自的重點不同，而有所不同。,20世紀80年代早期引入北美,19

11、82年，國際景觀生態(tài)協(xié)會捷克斯洛伐克國際會上正式成立,強調(diào)與其他生態(tài)學(xué)科學(xué)不同，它是著重于研究較大尺度上不同生態(tài)系統(tǒng)的空間格局和相互關(guān)系的科學(xué)，提出了“斑塊—廊道—基底模式”,1983年北美伊利諾伊州景觀生態(tài)學(xué)研討會,里程碑,分析發(fā)展現(xiàn)狀和存在問題，系統(tǒng)闡述研究內(nèi)容和方法,景觀生態(tài)學(xué)：研究空間異質(zhì)的發(fā)展、管理和生態(tài)學(xué)后果的科學(xué)。,4個代表性問題,1、景觀異質(zhì)性與生物體、物質(zhì)和能量流之間是如何相互作用的？2、什么樣的歷史和現(xiàn)實過程塑造了

12、現(xiàn)時的景觀格局？3、景觀異質(zhì)性如何影響干擾（蟲害、疾病、火災(zāi)）的擴散？4、如何利用景觀途徑促進自然資源管理？,,1986年，美國景觀生態(tài)學(xué)會成立。,Forman & Godron 《景觀生態(tài)學(xué)》1986,景觀：由反復(fù)出現(xiàn)形成某種規(guī)律性空間格局的多個生態(tài)系統(tǒng)所組成的、方圓幾十至幾百km2的地理單元。,景觀生態(tài)學(xué)：研究景觀結(jié)構(gòu)、功能和變化的科學(xué)。,景觀結(jié)構(gòu)：不同生態(tài)系統(tǒng)間的空間關(guān)系,景觀功能：生態(tài)系統(tǒng)間的能量、物質(zhì)和物種流,景觀

13、變化：生態(tài)系統(tǒng)鑲嵌體的結(jié)構(gòu)和功能隨時間的變化。,Forman & Godron 發(fā)展的斑塊—廊道—基底模式為研究景觀空間格局和過程提供了一個系統(tǒng)的概念構(gòu)架，對景觀生態(tài)學(xué)的迅速發(fā)展起到重要作用。,Watt （1947）“格局—過程”,,景觀生態(tài)學(xué)的重要學(xué)派,★美國的景觀格局和景觀功能研究(Forman, Risser,Turner)★荷蘭和德國的土地生態(tài)設(shè)計(Zorreveld,Haber 國家公園景觀規(guī)劃）★東歐的景觀綜合研

14、究和景觀生態(tài)規(guī)劃。（Mazur, Ruzicka(捷克）最優(yōu)設(shè)計）★加拿大和澳大利亞的土地生態(tài)分類★前蘇聯(lián)的景觀地球化學(xué)研究（波雷諾夫）,歐洲和北美景觀生態(tài)學(xué)發(fā)展特點及關(guān)系,1987年 《景觀生態(tài)學(xué)報》 創(chuàng)刊,中國景觀生態(tài)學(xué)起步較晚,傅伯杰 (1983，1985)介紹景觀生態(tài)學(xué)概念,李哈濱和Franklin(1988),肖篤寧等(1988),肖篤寧等(1989),,景觀生態(tài)學(xué)的發(fā)展史小結(jié),景觀綜合思想的萌芽（19世紀初至20世紀30

15、年代）：主要表現(xiàn)為洪堡德和帕薩格的綜合景觀概念的形成和發(fā)展以及?？藸柕纳鷳B(tài)學(xué)和坦斯利生態(tài)系統(tǒng)概念與思想的形成。景觀生態(tài)學(xué)學(xué)科思想的鞏固（20世紀30年代后期至60年代中期）：主要表現(xiàn)為Troll景觀生態(tài)學(xué)概念的正式提出以及蘇卡喬夫的生物地理群落學(xué)說的提出。景觀生態(tài)學(xué)的學(xué)科初創(chuàng)（20世紀60年代后期至80年代初）：主要表現(xiàn)為中西歐國家結(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)理論與應(yīng)用研究。景觀生態(tài)學(xué)的全面發(fā)展（20

16、世紀80年代至今）,四、景觀生態(tài)學(xué)的發(fā)展趨勢,景觀生態(tài)學(xué)基本理論與范式的研究新技術(shù)和新方法在景觀生態(tài)學(xué)中的廣泛應(yīng)用面向?qū)嶋H問題，拓展應(yīng)用領(lǐng)域,景觀生態(tài)學(xué)的研究展望,1 學(xué)科主要研究領(lǐng)域的進展 經(jīng)濟觀念與生態(tài)學(xué)研究的融合 人地和諧的未來景觀研究 在景觀結(jié)構(gòu)和空間格局方面 在景觀生態(tài)過程研究方面 在景觀格局與過程的關(guān)系研究上 在景觀變化分析方面

17、2 新出現(xiàn)的學(xué)科領(lǐng)域與生長點 公路和公路網(wǎng)的生態(tài)效應(yīng) 景觀毒理 (landscape toxicology)研究 濕地景觀生態(tài)研究 大城市的景觀生態(tài)過程,,重點研究方法和新技術(shù)現(xiàn)狀及動向 景觀生態(tài)動態(tài)模型 景觀指數(shù)(Landscape indicators)研究： 區(qū)域尺度上多因子風(fēng)險評價的相對估計法 流域動態(tài)模型 遙感與地理信息系統(tǒng)應(yīng)用景觀生態(tài)的應(yīng)用

18、進展 農(nóng)業(yè)與土地利用 自然資源管理 景觀規(guī)劃與設(shè)計 城市景觀規(guī)劃,,第二節(jié) 景觀生態(tài)學(xué)的研究范疇,一、景觀生態(tài)學(xué)研究的對象和內(nèi)容,二、景觀生態(tài)學(xué)與其他生態(tài)學(xué)的關(guān)系,三、景觀生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ),,一、景觀生態(tài)學(xué)研究的對象和內(nèi)容,研究對象和內(nèi)容可概括為3個基本方面,景觀結(jié)構(gòu),景觀組成單元的類型、多樣性及其空間關(guān)系,景觀功能,景觀結(jié)構(gòu)與生態(tài)學(xué)過程的相互作用，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

19、、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),景觀在結(jié)構(gòu)和功能方面隨時間的變化。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。,景觀生態(tài)學(xué)研究的重點,◆ 空間異質(zhì)性或格局的形成和動態(tài)及其生態(tài)學(xué)過程的相互作用；◆格局—過程—尺度之間的相互關(guān)系；◆景觀的等級結(jié)構(gòu)和功能特征以及尺度推繹問題；◆人類活動與景觀結(jié)構(gòu)、功能的相互關(guān)系；◆景觀異質(zhì)性（或多樣性）的維持

20、和管理,二、景觀生態(tài)學(xué)與其他生態(tài)學(xué)的關(guān)系,,與其他生態(tài)學(xué)相比景觀生態(tài)學(xué)：,景觀生態(tài)學(xué)明確強調(diào)空間異質(zhì)性、等級結(jié)構(gòu)和尺度在研究生態(tài)學(xué)格局和過程中重要性。中心問題：空間格局及其變化如何影響各種生態(tài)學(xué)過程。其次，大尺度上的人類活動對生態(tài)學(xué)系統(tǒng)的影響。景觀生態(tài)學(xué)尺度較其他學(xué)科更廣。,景觀生態(tài)學(xué)與生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)之間的差異,景觀是作為一個異質(zhì)性系統(tǒng)來定義并進行研究的，空間異質(zhì)性的發(fā)展和維持是景觀生態(tài)學(xué)的研究重點之一。景觀生態(tài)學(xué)研究的主要興趣在于景

21、觀鑲嵌體的空間格局。景觀生態(tài)學(xué)考慮整個景觀中的所有生態(tài)系統(tǒng)以及它們之間的相互作用，如能量、養(yǎng)分和物種在景觀斑塊間的交換。景觀生態(tài)學(xué)除研究自然系統(tǒng)外，還更多地考慮經(jīng)營管理狀態(tài)下的系統(tǒng)，人類活動對景觀的影響是其重要的研究課題。只有在景觀生態(tài)學(xué)中，一些活動范圍大的動物種群才能得到合理研究。景觀生態(tài)學(xué)重視地貌過程、干擾以及生態(tài)系統(tǒng)之間的相互關(guān)系，著重研究地貌過程和干擾對景觀空間格局的形成和發(fā)展所起的作用。,,三、 景觀生態(tài)學(xué)理論基礎(chǔ),Ⅰ

22、.整體論 Ⅱ.系統(tǒng)論,1 景觀結(jié)構(gòu)和功能原理2 生物多樣性原理3 物種流動原理4 營養(yǎng)再分配原理5 能量流動原理6 景觀變化原理7 景觀穩(wěn)定性原理,第三節(jié) 格局、過程、尺度,一、格局,包括景觀組成單元的類型、數(shù)目以及空間分布與配置。例如，不同類型的斑塊可在空間上呈隨機型、均勻型或聚集型分布。景觀結(jié)構(gòu)斑塊特征空間相關(guān)程度及詳細格局特征可通過一系列數(shù)量方法進行研究。,二、過程,強調(diào)事件或現(xiàn)象的發(fā)生、發(fā)展的動態(tài)特征。景觀生態(tài)

23、學(xué)常常涉及多種生態(tài)過程，其中包括：種群動態(tài)、種子或生物的傳播、捕食者—獵物相互作用、群落演替、干擾傳播、物質(zhì)循環(huán)、能量流動等等。,三、尺度,研究某一物體或現(xiàn)象時所采用的空間或時間單位，同時又可指某一現(xiàn)象或過程在空間踏時間上所涉及的范圍踏發(fā)生的頻率。,組織尺度：,個體、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)和景觀等。,尺度往往以粒度和幅度來表達。,指景觀中最小可辯識的單元所代表的特征長度、面積或體積（如速方、像元）,空間粒度,時間粒度,某一現(xiàn)象或事件發(fā)生的

24、（或取速的）頻率或時間間隔。如影像的像元，與分辯率直接相關(guān)。生物量取速時間的頻率。,,幅度,研究對象在空間或時間上的持續(xù)范圍或長度。,空間幅度,研究區(qū)域的總面積決定研究的空間幅度,時間幅度,研究項目持續(xù)時間，就是時間幅度,,粒度,,尺度,一般而言，從個體、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)、景觀到全球生態(tài)學(xué)，粒度和幅度呈逐漸增加趨勢。組織層次調(diào)質(zhì)研究（如景觀和全球生態(tài)學(xué)）往往是逐漸增加。而大幅度研究的分辨率往往較低，即局部范圍和短時間的變化信息往往被

25、忽略。,尺度在景觀生態(tài)學(xué)中的定義顯然不同于地理學(xué)或地圖學(xué)中的比例尺。,與尺度有關(guān)的另一個重要概念是尺度推繹。尺度推繹是指把某一尺度上所獲得的信息和知識擴展到勞動保險尺度上，或者通過在多尺度上的研究而探討生態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)和功能跨尺度特征的過程。尺度推繹為跨尺度信息轉(zhuǎn)換。,,第四節(jié) 空間異質(zhì)性和斑塊性,1、空間異質(zhì)性（spatial heterogeneity）,生態(tài)學(xué)變量在空間分布上的不均勻性及復(fù)雜程度。,空間異質(zhì)性依賴于尺度（粒度和幅度）

26、，粒度和幅度對空間異質(zhì)性的測量和理解有著重要的影響。,空間異質(zhì)性的確定，還與數(shù)據(jù)類型有關(guān)。景觀中不同的斑塊類型可能有各不相同的變異性和復(fù)雜性。對點格局數(shù)據(jù)，空間異質(zhì)性可以根據(jù)點的密度和最近鄰體距離的變異性來測量。對于類型圖（如土地利用圖、植被圖），空間異質(zhì)性可以根據(jù)其斑塊組成和配置的復(fù)雜性來測量。,二、空間格局、異質(zhì)性和斑塊。,空間格局、異質(zhì)性和斑塊是相互聯(lián)系，但又略有區(qū)別的一組概念。,空間異質(zhì)性是自然界最普遍的特征，也是景觀生態(tài)學(xué)研究

27、的核心所在。非生物的環(huán)境異質(zhì)性（如地形、地質(zhì)、水文及土壤等方面的空間變異）以及干擾是景觀異質(zhì)性產(chǎn)生的主要原因。,空間異質(zhì)性、斑塊、空間格局及它們對尺度（粒度和幅度）的依賴性,當(dāng)景觀幅度（整個研究區(qū)域，圖中虛線框）和粒度（樣方或取樣面積，圖中實線框）改變時，生態(tài)學(xué)家所觀察到的空間異質(zhì)性也隨之變化,第五節(jié) 干擾,一、概念,1、干擾：發(fā)生在一定地理位置上，對生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)造成直接損傷的、非連續(xù)性的物理作用或事件?？芍苯佑绊懮鷳B(tài)系統(tǒng)功能。,2

28、、干擾與“脅迫”,干擾不同于“脅迫”，脅迫概念源于生理學(xué)，指不利環(huán)境條件對生物體新陳代謝或其生理過程的直接影響。,生態(tài)學(xué)脅迫：生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)未受到直接損傷時，其功能被影響。,干擾直接改變生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，脅迫直接影響生態(tài)系統(tǒng)功能。,干擾與脅迫既有聯(lián)系，又有區(qū)別。,,3、干擾的構(gòu)成,3方面：系統(tǒng)—事件—和尺度,生態(tài)學(xué)干擾的概念,系統(tǒng)具有一定的尺度域，而干擾事件來自于系統(tǒng)外部，并發(fā)生在一定尺度上。,4、案例,受干擾種群可能在其內(nèi)部出現(xiàn)種群密度小于

29、周圍種群密度的情況。,狂風(fēng)吹折密閉森林中的大樹而改變此處群落的垂直結(jié)構(gòu)。,人類的刀耕火種改變當(dāng)?shù)仃懙鼐坝^格局,西雙版納,第六節(jié) 斑塊－廊道－基底模式,一、概念,1、斑塊（patch）,泛指與周圍環(huán)境在外貌或性質(zhì)上不同，并具有一定內(nèi)部均質(zhì)性的空間單元。,斑塊可以是植物群落、湖泊、草原、農(nóng)田或居民區(qū)等。,2、廊道（corridor）,指景觀中與相鄰兩邊環(huán)境不同的線性或帶狀結(jié)構(gòu)。,防風(fēng)林帶、河流、道路、峽谷等,3、基底（matrix）,景

30、觀中分布最廣、連續(xù)性最大的背景結(jié)構(gòu)。常見的有森林基底、草原基底、農(nóng)田基底和城市用地基底等。,要確切分斑塊、廊道、基底有時是很困難的，也是不必要的。因為景觀結(jié)構(gòu)單元的劃分總是與觀察尺度相聯(lián)系，所以斑塊、廊道和基底的區(qū)分往往是相對的。,浙江寧紹平原的水鄉(xiāng)廊道景觀,,北京城區(qū)街道景觀,,英國倫敦城市景觀,,江南水田斑塊,,河流廊道景觀,四川丘陵農(nóng)業(yè)景觀,,松嫩平原濕地景觀,二、理論基礎(chǔ),斑塊、廊道、基底模式基于島嶼生物地理學(xué)和群落斑塊動態(tài)