景观生态学之景观结构 PPT课件

1 3景观结构 景观是由景观元素组成 景观元素是地面上相对同质的生态要素或单元 景观元素有三种类型 1斑块 patch 2走廊 corridor 3基质 matrix 2 3 3 1斑块 patch 定义 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 例 天空的云 嵌花路面的石子 3 1 1起源与类型 起源原因 特点 1干扰斑块 disturbancepatch 原因 由于局部干扰而产生的 采伐后的森林 草原烧荒 地表煤矿干扰是引起生态系统格局显著偏离其常态的事件 举例 风 火 冰雹 山崩 虫害等 4 干扰 内 外因 如火灾 短期 长期 短期特点 具有最高的周转率 持续时间最短 消失最快的斑块类型 5 2残存斑块 remantpatch 原因 由包围着一小块未受干扰地区的大范围干扰造成的 举例 寒冷过后阳坡上留下的鸟巢 火灾大火过后残留的一片森林松弛期 某些种群灭绝速率升高的时期 调整期 物种变动速率增高的时期 6 3环境资源斑块 environmentalpatch 原因 由于环境资源的空间异质性或镶嵌分布而引起 例如 长白山植物垂直分布 森林中的沼泽特点 存留时间长 周转率低 7 4引进斑块 introducedpatch 原因 人类将生物引进一个地区 就产生了引进斑块 1 种植斑块 plantedpatch 原因 由人种植植物而产生的特点 人维护 存留时间长 8 2 聚居地 homeshabitation 特点 受人干扰的景观中最显著并无处不在的景观成分之一 物种 人 引进的动植物 不慎引入的害虫 从异地移入的本地种例如 村落 城镇 9 斑块的持久性与稳定性 10 3 1 2斑块的大小 1面积对能量和养分的影响一般的情况总是大斑块比小斑块含的能量和养分丰富 也有不同 比如 一个小斑块 麦田 从边缘到内部我们会发现边缘产生的产量高于内部 原因 充分利用光 温度 水 且竞争少 动物的分布也会因边缘内部的喜爱程度而有所不同 许多野兔 野鸡等喜欢在边缘地带活动 食草与食肉动物也经常在边缘地带活动 边缘单位的生物量也高于内部 11 边缘地带植物密度高于内部 故营养也高于内部地带 由于小斑块的饿边缘 内部比大于大斑块 因此小斑块单位面积的能量与物质不同于大的斑块 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面积对物种的影响 1 岛屿在生物群落里 物种的多样性随面积的增加而增加 岛上种数与面积大小的关系的三种解释 12 S CAZS 多样性A 面积C 比例常数Z 一般为0 18 0 35 大岛屿物种多稀有种多小岛近亲繁殖 13 分析表明 大致的规律是面积增加10倍 物种增加2倍 面积增加100倍 物种增加4倍 即面积每增加10倍 所含的物种数量成2的幂函数增加 2是个平均值 通常在1 4 3 0之间 这种关系的另一层含义表明 如果原生生态系统保存10 的面积 将有50 的物种保存下来 如果保存1 的面积 则会有25 保存物种被保存 1967年麦克阿瑟和威尔逊创立岛屿生物地理学理论 他们认为岛屿钟的多样性取决于物种的迁入率和灭绝率 而迁入率和灭绝率与岛屿的面积 隔离程度及年龄等有关 S f 生境的多样性 干扰 面积 隔离程度 年龄 14 1 陆地景观陆地景观与岛屿有所不同 斑块的边界并不明确 并且隔离程度的重要性降低 S f 生物多样性 干扰 面积 年龄 本底异质性 隔离程度 边界不连续性 15 区别 障碍物不同海岛的隔离是与大陆相对而言岛屿与陆地景观的形成时间大相径庭与边缘的作用 设计保护区时 面积比较关键 主要保护 1较高的当地物种多样性2稀有种和濒危种3稳定的生态系统 16 17 18 3森林的破碎化及其生态后果物种生存环境危机树木的变化动物的变化鸟类昆虫 19 4斑块与自然保护区大的自然保护区保护物种多完整比破碎要好尽量减少隔离度簇状比线状好走廊连接圆形较好 20 3 1 3斑块的形状 形状与面积同等重要例如 鸟 昆虫觅食 巢域一般为长方形 1生态学意义形状分析可了解物种动态 物种分布是稳定 扩展 收缩 还是迁移甚至以了解迁移路线 斑块的形状对生物的散布和觅食具有重要作用 斑块的形状与环境变化及更新过程有关 园林设计 采取不同斑块形状 收到不同的艺术效果 21 D 形状系数L 斑块固边长度A 斑块面积D值说明某一斑块周边长度与面积同该斑块相等的圆的圆周长之比 比值为1为圆形 比值越大说明该斑块周边越发达 形状系数 22 2边缘与边缘效应定义 边缘是指两个不同的生态系统相交而形成的狭窄地区 斑块的边缘部分有不同于内部的物种组成和过渡 这就是通常所说的边缘效应 特点 由一种环境条件组合 过渡为另一种环境条件组合 由一类动植物组合过渡为另一类动植物组合 不仅包括两个生态系统内部的成分并且有其特有的成分 23 边缘的类型 固有边缘 inherentedge 环境资源上的差异造成的边缘 特点 过渡缓慢 连续性强 变化很小 举例 森林和沼泽之间的边缘诱导边缘 inducededge 天然或人为干扰造成的边缘 特点 过渡显著 存在时间短 举例 森林与火烧迹地之间的边缘 24 25 边缘宽度的影响因子 a太阳角向赤道方向超过向极地方向的宽度 b温带超过热带c主风超过其他风向d斑块与本底垂直结构差异越大 边缘宽度差异越大 根据对边缘或内部的反应 将生物分为 边缘种 edgespecies 和内部种 interiorspecies 边缘种和内部种将动物分成三类 a对两个生态系统均有要求b对边缘的特殊生境有特殊的要求c主要与一种生态系统有关系 但可扩展到边缘 26 3圆形斑块与长条形斑块的生态比较 27 4环状斑块形状很特殊的斑块特点 内部 边缘低 内部种少举例 环绕北极地区分布格局高山环绕山体绕湖周围 28 5半岛 peninsula 定义 指的是一个斑块中狭长的外延部分 漏斗效应 人们常见的在半岛顶端 动物路径密度高的现象 鸟类 维管束植物减少 物种多样性递减 内部 边缘比解释 29 30 3 1 4斑块的构型 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Fragstatshttp ftp fsl orst edu pub fragstats2 0斑块相关性的指标 隔离度 可及度 相互作用 总隔离度破碎化指标 斑块密度 边缘密度 31 3 2廊道 corridor 与本底有所区别的一条带状土地 可以看作是一个线状或带状的斑块 例如 树篱 公路 3 2 1廊道的作用 双重作用 将景观分离 将景观连接1 运输 公路 铁路 运河 输电线等2 保护 长城 围墙 林带等3 资源 走廊地带野生动物丰富 植物种类较多4 观赏 古代曲径通幽 颐和园的长廊 西湖的苏堤 32 33 3 2 2廊道的起源 走廊按起源可分为 干扰廊道 残余廊道 环境资源廊道 种植廊道 3 2 3廊道的结构特点 1弯曲度 curvilinearity 廊道中两点间的实际距离与它们之间的直线距离之比 与沿廊道的移动有关 动物 人更消耗体力 34 35 2连通性 connectivety 定义 单位长度廊道中中断数量来度量 例如 农田树篱作用 一个廊道连通性高低决定了廊道的通道和屏障功能 3狭点 narrow 定义 廊道中的狭窄处作用 影响运动例如 河流峡口4结点 nodes 定义 两个廊道的连接处或一个廊道与斑块的连接处 36 作用 结点在管理与规划中十分有用 因为它提供了许多相连系的物种源 当物种在斑块中消失时 有利于物种重新迁入 例如 河流急转弯的凹面常出现一片泛滥平原 两条公路交叉处的重叠植被5廊道的内部特点1 从边缘到中心的物种组成发生急剧变化例如 公路 河流 林带2 环境条件与外部有所不同例如 林荫路冬暖夏凉3 水平上延伸一段距离 水平梯度也会发生变化 37 38 3 2 4廊道的分类 1线状廊道廊道是一条很窄的带 植被类型基本上是边缘占优势 一般有7种 道路 铁路 堤堰 沟渠 输电线 草本或灌丝带 树篱2带状廊道廊道是一条很窄的带 其宽度是可以造成一个内部环境 含有内部种 每个侧面都存在边缘效应 39 线状廊道与带状廊道的对比 带状廊道与线状廊道的基本生态差异主要在于宽度 具有重要的功能意义 40 林带宽度增加 环境异质性增加 进而造成物种多样性增加 林带很窄时 边缘 内部种都很少 随宽度增加边缘 内部种均增加 但边缘种在宽度略增加时即迅速增加 而内部种则要在宽度达到一定值时才能增加 阈值一般为7 12米 林带宽度与物种多样性 41 3河流廊道河流廊道是沿河流分布的 与周围本底不同的植被带 42 1 结构 河床边缘 漫滩 堤坝 岸上高地 举例 长江 黄河 2 宽度多宽为宜 a应具备有效地控制从高地到河流的水流和营养的功能 b有利于森林内部种沿河运动 宽度应超出边缘效应 43 44 4 功能 1它控制着河水及周围陆地进入河流的物质流动 2它影响河流本身的运输 3侵蚀 养分流 地表径流 洪水 沉积作用 水的质量都与廊道的宽度有关 4它为物种的迁移和栖息提供了条件 5为人类运输航道 物质资源 保护作用 3 河流等级 最小的河流叫一级河流 两个一级河流合成一个二级河 45 3 3本底 基质 范围广 连接度最高 并且在景观功能上起着优势作用的景观要素类型 景观中的背景地域 46 2 3 1本底的标准 1相对面积一般来说 本底的面积超过现存其他类型景观元素的面积总和 假如一种景观元素类型覆盖50 以上的面积 就可以认为是本底 2连通性如果一个空间不被两端与该空间的周界相连的边界隔开 则认为该空间是连通的 47 连通性高的作用 1 可以作为障碍物将其他要素分开 例如 防火带2 便于物种迁移与基因交换 3 使其他要素成为生境岛 3动态控制例如 原始林采伐烧地 农田与林网 48 3 3 2结构特征 1孔隙度 porosity 斑块在本底中称为孔 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 49 孔隙度的生态意义 1 它提供了一个了解物种隔离程度和植物种群遗传变异的线索 2 孔隙度是边缘效应总量的指标 是一个对野生生物管理 对能流物流指导意义的因素 孔隙度低表明景观中有边远地区存在 这对需要边缘生境的动物很重要 3 孔隙度与动物觅食密切相关 适宜的孔隙对觅食及育后复原 4 采伐对野生动物的影响 5 人文地理中 研究住宅与村庄孔隙的分别十分重要 50 2边界形状景观元素间的边界像一个半透膜 边界的形状对本底与斑块间的相互关系极为重要 具备最小的周长与面积之比的形状不利于能量与物质交换 具节省资源的特征 相反 周长与面积之比大的形状利于与周围环境进行大量的能量与物质交流 看凹面边界的左边元素向右扩展更