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景观生态学复习材料 王珍、涂日朝、邢志然、叶进培、肖清碧（整理）第一章 景观生态学的一般概念1、景观（Forman）；景观是指一组以相似方式重复出现的相互作用的生态系统所组成的异质性地表区域。2、景观生态学（Forman）: 景观生态学是以景观结构、功能和动态特征为主要研究对象的一门新兴宏观生态学分支学科。3、景观生态学研究范畴景观结构：即景观组成单元的数量构成及空间组合与分布特征，其中景观组分的空间结构特征又被称为景观格局。景观功能：景观对自身内部及其他相关生命系统生存和发展所能提供的支撑作用。景观动态：景观在各种内外部驱动因素作用下其结构和功能的时间变化过程与特征。4、尺度:一般是指对某一研究对象或现象在空间上或时间上的量度，分别称为空间尺度和时间尺度。5、粒度：空间分辨率的最小单位6、幅度：表示研究区域的大小或需要考虑的时间长度。7、空间异质性：由不相关或不相似的组成构成的系统。（景观内部事物或者其属性在时间或空间分布上的不均匀性或非随机性特征。）8、景观多样性：景观单元结构和功能方面的多样性，反应景观的复杂程度。9、景观多样性包括斑块多样性、类型多样性和格局多样性。在研究中往往更重视它与其他层次生物多样性的关联。（多样性指数：丰富度、均匀度、优势度）图解：在景观类型少，大均质斑块，小边缘生境条件下，物种多样性低；随着类型（生境）多样化和边缘物种增加，物种多样性也增加。首先，当景观类型、斑块数目与边缘生境达到最佳比率时，物种多样性最高；其次，随着景观类型和斑块数目增多，景观破碎化，致使斑块内部物种向外迁移，物种多样性也随着降低；最后，残留的小斑块有重要的生境意义，维持着低的物种多样性。10、景观连接度；是对景观空间结构单元相互之间连续性的量度，侧重于反映景观的功能，是描述景观生态过程的参数；反映了景观促进或阻碍生物体或某种生态过程在源汇斑块间运动的程度。11、干扰类型：按干扰产生的来源可以分为自然干扰和人为干扰；依据干扰的功能可以分为内部干扰和外部干扰；依据干扰的机制可以分为物理干扰、化学干扰和生物干扰；依据干扰传播特征，可分为局部干扰和跨边界干扰。12、干扰与景观破碎化：干扰对景观破碎化的影响比较复杂，主要有两种情况：一些规模较小的干扰可以导致景观破碎化。当干扰足够强大时，将可能导致景观均质化而不是景观的进一步破碎化，同时破坏原有景观系统的特征和生态功能。第二章 景观生态学的理论框架1、岛屿生物地理学理论：（P24）岛屿生物地理学理论定量阐述了岛屿上物种的丰富度与面积的关系, 其关系式通常用(1) 式表示: S = CAZ S 代表物种丰富度,A 代表岛屿面积, C 为与生物地理区域有关的拟合参数（常数）, Z 为与到达岛屿难易程度有关的拟合参数（指数）理论值0.263，位于0.18-0.35之间。距离效应：物种迁入率随其迁入源的距离而降低。（越远迁移率越小）面积效应 ：岛屿面积越小，种群则越小，由随机因素引起的物种绝灭率将会增加。面积较大而距离较近的岛屿比面积较小而距离较远的岛屿的平衡态物种数目要大。面积较小和距离较近的岛屿分别比大而遥远的岛屿的平衡态物种周转率要高。2、复合种群分类：经典型、大陆-岛屿型、斑块型、非平衡态型、混合型。3、景观生态学的基本原理1）、景观结构与功能原理景观是异质性的，物种、能量和物质在斑快、廊道和基质之间的分布方面表现出不同的结构，因此，景观在这些结构性景观要素间的物种、能量和物质流动方面有功能性的差异。2）、尺度分析原理景观尺度是由具体的研究目的或确切的经营问题的空间尺度或大小来定义的。假如一个研究或经营问题主要涉及一个特定的尺度，那么在更小尺度上出现的的过程与格局并不总是可以被观察到，而在更大尺度上出现的过程与格局则可能被忽略。3）、景观结构镶嵌性原理景观结构镶嵌性原理认为：景观是由不同景观元素（斑块、廊道、基质）镶嵌组成的一个整体，不同的景观元素集合会构成不同的景观镶嵌格局，并进而影响着生态流在景观中的运动或流动。4）、景观稳定性原理景观斑快的稳定性可能以3种明显不同的方式增加：趋向于物理系统稳定性（以没有生物量为特征）；趋向于干扰后的迅速恢复（存在低生物量）；趋向于对干扰的高度抗性（通常存在高生物量）。5）、景观变化原理：在无干扰条件下，景观的水平结构逐渐向着均质性发展；中度干扰将迅速增加异质性；而严重干扰则可能增加，也可能减少异质性。6）、物种流动原理物种在景观组分之间的扩张和收缩既影响景观的异质性，也受景观异质性的控制。7）、能量流动原理热能和生物量通过景观各组分边界的速率随景观异质性的增加而增大。8）、养分再分布原理矿物养分在景观组分之间的再分布速率随这些组分中干扰强度的增加而增加。9）、景观演化的人类主导性原理该原理认为：景观演化的动力包括人为活动影响与自然干扰，由于今天世界上人类活动影响的普遍性与深刻性，因此对于作为人类生存环境的各类景观而言，人类活动在景观动态变化中起着主导作用，人类可通过对变化方向的改变和速率的调控来实现景观的定向演变和可持续发展。10）、景观多重价值与文化关联原理该原理认为：景观作为一个由不同土地单元镶嵌组成、具有明显视觉特征的地理实体，兼具经济、生态和美学价值；同时，景观不仅影响着人类文化，文化也创造了各类景观，对景观的创造和其价值的评价可能会因人类群体文化的差异而表现出区别。第三章 景观空间结构与景观异质性一、斑块斑块是一个在外观上与周围环境明显不同的非线性地表区域。 影响斑块起源的主要因素包括环境异质性、自然干扰和人类活动。根据起源可以将其分为以下几类：1、环境资源斑块：由环境资源在空间上的异质性引起的斑块。因环境条件或资源的不同，造成斑块内的生物与周围基质有所不同。 2、干扰斑块：由基质内各种局部干扰引起的斑块，如森林火烧、采伐、放牧以及局部植被暴发病虫害等都可在基质内产生斑块，斑块内的物种组成、物种相对丰度和变化速率等与基质之间有着明显差异。3、残存斑块：是由于基质受到广泛干扰后残留下来的部分未受干扰的小面积区域，其成因机制正好与干扰机制相反。4、引进斑块: 种植斑块和聚居地。二、斑块的度量指标1、斑块大小。即斑块的面积，通常以平方米或公顷为单位来量度，是影响斑块生态功能的一个重要因素。面积对能量和养分的影响：1）、大斑块比小斑块含的能量和养分丰富。2）、大斑块比小斑块有更高的营养级的动物，并且食物链也更长。2、斑块的形状：斑块的形状对生物的扩散和觅食具有重要作用。斑块的形状和走向对穿越景观扩散的动植物至关重要。例如:鸟、昆虫觅食，巢域一般为长方形。 圆形和扁长形斑块环状斑块半岛3、内缘比：指斑块内部与外侧边缘带的面积之比。4.斑块数量和构型 斑块在景观中的空间排布情况，它们的空间分布对能量、物种的流动有重要影响。例如：居住区斑块数量：景观是由许多斑块共同构成的一个镶嵌体，其中斑块的数目可以根据以下四个方面的特性来分别确定：每种群落类型的斑块数目：斑块的起源和成因；斑块的大小；斑块的形状。三、廊道是指不同于两侧相邻土地的狭长地带，可以看作是一个线状或带状的斑块。（一）按起源可分为1、干扰廊道：是由各种带状干扰所形成的廊道，例如线性采伐作业、道路的修建以及某些断层区域2、残存廊道：一般是由基质内干扰所形成的带状区域，如森林砍伐后留下的带状林带，穿越农牧交错带大片农田两侧所形成的特殊植被带均是残遗的植被群落构成的廊道3、环境资源廊道：是由环境资源的空间线性异质性特征所形成的廊道，如河流廊道或山脊线等4、种植廊道：由人类特殊目的的种植活动而形成的廊道，如农田防护林和道路两边的植被带等5、再生廊道：是指受到干扰地区再生的植被所形成的廊道，例如沿着一些栅栏或铁丝网形成的特殊廊道类型（二）按廊道结构划分为1、线状廊道。是指全部边缘物种占优势的狭长条带。2、带状廊道。是指具有含丰富内部物种的内部环境的较宽条带，其每个侧面都可能存在边缘效应，如较宽的山林防火带。3、河流廊道。是指沿河流分布而不同于周围基质的植被带。它包括河道本身，以及河道两侧的河漫滩、堤坝和部分高地，宽度随河流大小而变化（三）廊道的度量指标(连接度、环度、曲度和间断)1、曲度：即廊道的弯曲程度。廊道的不同弯曲程度对物流、能流等有重要作用2、宽度：廊道的狭长程度。对物种沿廊道或穿越廊道的迁移有意义3、连通性：指廊道如何连接或在空间上怎样连续的量度。可简单地用廊道单位长度上间断点的数量表示。4、内环境：指廊道中的局部小环境，针对对象不同其内环境也不同林带宽度。四、基质是景观中面积最大、连接性最好的景观要素，如广阔的草原、沙漠、连片分布的森林等，在整体上对景观动态起着控制作用判定指标：1. 相对面积指标2. 连接度 3.动态控制孔隙度:单位面积的斑块数目称为孔隙度。它是本底中斑块密度的量度，与斑块大小无关五、有关概念1、景观粒度：粒度是景观组分规模大小的量度，这是一个与尺度密切相关的概念。粒度可以用现存所有斑块的平均直径或面积来量度。 2、景观对比度 ：（邻近的）不同景观单元之间的相异程度3、景观边界 在特定的时空尺度下，相对均质的景观之间所存在的异质性过度区域。第四章 反映景观功能的生态流1、生态流景观元素之间的相互作用，即能量流、养分流和物种流从一种景观元素迁移到另外一个景观元素。通过大量的“流”，一种景观元素对另外一种景观元素施加控制作用。通过景观的流有三种 1）能量流 例如：热能、生物能2）养分流 例如：无机物质、有机物质、水3）物种流 例如：各种类型的动植物以及遗传基因2、景观中最主要的驱动力：扩散作用、重力作用和行为作用。3、相邻景观要素间的无机流主要包括：水流、养分流、空气流。4、景观中的关键点是指：具有重要内容或源地效应的部位（如大型自然植被，或靠近城市），或者不寻常的地物（如沙漠中的河流）。变化较多的区域，特别是生态敏感区，以及那些一旦受到干扰就长时间得不到恢复的区域。各种形式的流交会的地方。第五章 景观变化与景观动态模型1、景观变量随时间变化的趋势可用3个独立参数来描述： 1）、变化的总趋势（上升、下降和水平趋势）； 2）、围绕总趋势的相对波动幅度（大范围和小范围）； 3)、波动的韵律（规则和不规则）。2、景观稳定性：生物系统的稳定性是相对的，景观参数的长期变化呈水平状态，并且在其水平线上下波动，波动幅度和周期具有统计特征的，我们认为是稳定的。3、景观变化的5种空间过程：穿孔、分割、破碎度、缩小和消失4、景观空间动态模型：空间概率模型、元胞自动机模型和景观过程模型。第六章 景观生态分类与评价1、景观生态分类：景观生态学分类就是根据景观生态系统内部水热状况的分异、物质与能量交换形式的差异以及自然要素和人类活动的差异，按照一定的原则、依据、指标，把把一系列相互区别、各具特色的景观生态类型进行个体划分和类型归并，揭示景观内部格局、分布规律、演替方向。2、景观生态分类原则：综合性原则、主导因子原则、实用原则、等级性原则3、根据人类影响强度的景观分类：自然景观、经营景观、耕作景观、城郊景观、城市景观4、景观系统的生态服务功能：生态服务功能是指生态系统与生态过程所形成及所维护的人类赖以生存的自然环境条件与效用，它不仅为人类提供了食品、医药及其他生产生活原料，还创造与维持了地球生命支持系统，形成了人类生存所必须的环境条件。5、生态系统的服务功能分为4个层次：生态系统的生产（包括生态系统的产品及生物多样性的维护）生态系统的基本功能（包括传粉、传播种子、生物防治、土壤形成等）生态系统的环境效应（包括减缓干旱和洪涝灾害、调节气候、净化空气等）生态系统的娱乐功能（休闲娱乐、文化、美学等）6、生态系统服务功能价值分类：直接利用价值、间接利用价值、选择价值、存在价值7、生态系统服务功能价值的评价方法：一是替代市场技术，二是模拟市场技术 费用支出法市场价值法替代市场价值法条件价值法生产成本法8.生态系统健康：生态系统健康是生态系统内的物质循环和能量流动未受到损害，关键生态组分和有机组织保存完整，且缺乏疾病，对长期或突发的自然或人为扰动能保持弹性和稳定性，整体功能表现出多样性、复杂性、活力和相应的生产力，其发展终极是生态整合。 第七章 景观数量化研究方法与研究手段1、景观尺度分析：当测度、试验、分析或模拟的时空尺度发生变化时，景观系统特征也随之发生变化。2、景观遥感分类的基本方法：数据收集与预处理 选择训练样区与GPS定位遥感影像分类 分类结果的后处理 分类精度的评价第八章 景观生态规则1、景观生态规划指运用景观生态学原理，以区域景观生态系统整体优化利用为基本目标，在景观生态分析、综合及评价的基础上，建立区域景观生态系统优化利用的空间结构和模式。2、景观生态规划的原则自然优先原则、持续性原则、针对性原则、异质性原则、多样性原则、经济性原则、 社会性原则、综合性原则、整体优化原则、景观个性原则3、景观生态规划的步骤确定规划范围与规则目标景观生态调查景观空间格局与生态过程分析景观生态分类和制图景观生态适宜性分析景观功能区划分景观生态规划方案评价及实施4、城市景观的特点现代城市是一类脆弱的人工生态系