生态系统与景观ppt课件

.,应用生态学,闫明山西师范大学生命科学学院2011.05,.,应用生态学,景观生态学全球生态学环境保护与可持续发展生态风险评价与生态规划,.,第一节景观生态学,景观生态学概述景观结构景观功能景观应用,.,一、景观生态学概述,（一）景观与景观生态学（二）景观生态学研究内容,.,（一）景观与景观生态学,景观景观生态学,.,1.景观,景观（landscape）：反映地形地貌景色的图像。景观由相互作用的生态系统镶嵌构成，并以类似形式重复出现，具有高度空间异质性的区域，其主要特征是可辨识性、空间重复性和异质性。,.,对景观的六种认识,景观是相互作用的生态系统的异质性镶嵌体；景观是地貌、植被、土地利用和人类居住格局的特殊结构；景观是生态系统向上延伸的组织层次，处于生态系统之上，区域之下的中间尺度，具有尺度性；景观是综合人类活动与土地的区域整体系统；景观是一种风景，其美学价值由文化所决定，具有经济、生态和文化的多重价值，表现为综合性；景观是遥感图像中的像元排列。,.,2.景观生态学,景观生态学（landscapeecology）研究景观单元的类型组成、空间格局及其与生态学过程相互作用的一门综合性学科。其核心是空间格局、生态过程及其相互作用。景观生态学是一门新兴的多学科之间交叉的学科，其主体是地理学与生态学之间的交叉；它强调异质性，重视尺度性，高度综合性；与土地利用规划、自然保护等应用实践有密切关系。,.,（二）景观生态学研究内容,景观结构：景观组成（元素）的类型、多样性、空间关系景观功能：景观空间结构与生态过程的相互作用景观动态：景观结构与功能随时间的变化,.,二、景观结构,景观结构包括：景观中各种生态系统（在景观中称斑块，patch）的大小、形状、组成、数目和分布。定量描述：各个拼块的大小、面积、数目、形状在不同景观中的定量描述。结构元素：Forman和Gordan（1986）提出：“斑块廊道基底模式”，为我们提供了一种描述生态系统的“空间语言”，使得描述更具体、形象。,.,斑块,斑块是指依赖于尺度的，与周围环境在性质上或外观上不同的，但又具有同质性的非线性空间实体。按其起源不同，可将其分为如下几类：环境资源斑块干扰斑块残存斑块引进斑块种植斑块聚居地,.,斑块镶嵌的作用,如果一个斑块是火灾或害虫爆发的干扰源，则当它被隔离时，干扰就不会进一步扩散；反之，如果相邻斑块与之类似，则干扰很容易扩散。不同类型的斑块镶嵌在一起，就能够形成一种有效的屏障。,.,斑块化的生态与进化效应,形成异质种群资源分布的斑块化直接控制干扰的扩散人类影响的斑块化斑块化与物种的共同演化影响生物多样性的形成,.,廊道,廊道：景观中与相邻两边的环境不同的线状或带状结构。廊道的作用：通道（运输）的作用和阻隔（资源保护）的作用。廊道的类型：按起源分：干扰廊道、残存廊道、环境资源廊道、种植廊道、再生廊道按宽窄分：线状廊道、带状廊道、河流廊道按高矮分：低位廊道、高位廊道,.,廊道的结构特征,曲度：与生物沿廊道的移动有关。宽度：影响物种沿廊道或穿越廊道的迁移。连通性：廊道如何连接或在空间上怎样连续的量度。内环境：廊道内部的环境变化。,.,基底,基底又称基质：范围最广、连通性最高并且在景观功能上起着优势作用的景观要素。基底的判定方法：在一个景观中占的相对面积最大；连通性最大，并把其它景观要素包围；对景观动态有显著的控制作用。相对面积、连通性、控制程度三者结合。,.,三、景观功能,景观中斑块的总数景观破碎化影响种群的大小和灭绝的速率景观破碎化影响物种的散布和迁移的速率景观中斑块的面积和形状影响物种的分布和生产力影响能量和养分的分布和转移,.,四、景观应用,景观破碎化与异质种群动态作为一种过程，栖息地的破坏使得剩下的斑块碎片散布在整个景观中，对于那些只局限于原始栖息地类型的物种，破碎化意味着其原来完整的种群被那些不适合于栖息的地块分割为隔离的小种群。作为一种格局，是破碎化过程的结果。具有一定的大小、形状、空间配置关系和能对特定物种运动形成阻力的一群斑块在空间中分配的集合。,.,异质种群理论,异质种群是指由一组空间相隔，相互有联系的局部种群所组成。一个异质种群要长期生存，各组成的局部种群之间的迁入率必须大于各自的灭绝率。异质种群越大，种群能生存的时间越长。异质种群的稳定性由局部种群之间的迁移率来维持，迁移率越高，则动态稳定性越高。不同栖息地局部种群因环境的不同会导致遗传结构的不同，当这些个体相互迁移时，能增加局部种群的遗传多样性，从而提高种群的生存力。组成异质种群的局部种群之间的距离、动物的扩散能力对异质种群的维持有重要作用。有一个大种群和许多小的卫星种群所组成的异质种群，若大种群的数量足够大或相互之间有一定的扩散率，则对物种的保护十分有利。,.,自然保护区设计与生物多样性保护,自然保护区的功能分区核心区、缓冲区、过渡区土地利用规划,.,第二节全球生态学,全球环境变化景观变化对全球气候变化的影响景观对全球气候变化的响应,.,一、全球环境变化,全球环境变化（简称全球变化，GlobalChange）是指由于人类活动直接或间接造成的，出现在全球范围内的，异乎寻常的人类生态环境的变化。全球变化的研究是以气候变化为核心展开的，目前国际公认的全球变化研究，是由三个相互独立、相互依存的科学计划组成：以研究气候系统中物理方面问题为主的世界气候研究计划（WCRP）；以研究地球系统中的生物地球化学循环及过程为主的国际地圈生物圈计划（IGBP）；以了解导致全球环境变化的人类因素为主的全球环境变化的人类因素计划（IHDP）。,.,全球变化生态学,全球变化生态学是研究全球变化的生态过程、生态关系、生态机制、生态后果及生态对策的科学。目前的全球变化生态研究是关于区域及全球变化趋势、原因、机制和效应的研究，其目的在于探索由于人类活动所引起的全球变化对人类赖以生存与持续发展的陆地生态系统与人类生存环境的作用及其反应，以期找出应对的策略，最大限度地减小全球变化的不利影响，使地球朝着有利于人类生存与持续发展的方向发展。,.,全球变化的主要内容,引起全球变化的根本原因在于全球性人口的增长，人类活动主要从三个方面引起全球变化：N循环的改变；土地利用和土地覆盖的改变；大气CO2浓度的改变。,.,.,主要的全球变化,人口增长：巨大的人口压力是全球变化的主要驱动因子，有效地控制世界人口增长已成为解决地球环境问题的关键。大气成分变化：在与全球气候变化关系密切的大气成分中，最受人们关注的是CO2、CH4、N2O、CFCs、O3。土地利用和土地覆盖的变化：最重要的土地覆盖变化是森林转变为农田；最显著的土地利用变化是农业对土地的集约管理。,.,主要的全球变化,全球气候变化：全球温暖化：其理论解释是温室效应；降雨格局发生变化：中纬度地区降雨量增大，北半球亚热带地区的降雨量下降，而南半球的降雨量增大。全球云量分布的变化海平面上升气候灾害事件增加厄尔尼诺（El-Nino）和拉尼娜（La-Nina）,.,主要的全球变化,生物多样性变化：现在物种灭绝的速度是人类社会出现之前自然速度的100-1000倍以上，并且未来物种灭绝的速度将以目前10倍的速度增加。荒漠化：由于不恰当的人为活动，导致的干旱、半干旱和半湿润地带的土地退化现象。,.,二、景观变化对全球气候变化的影响,.,景观变化在全球气候变化中的作用,森林景观的变化对全球气候变化的影响森林景观的破坏森林植被中的碳直接释放到大气中造成土壤碳库的大量损失而进入大气中引起洪水泛滥，增加湿地景观，从而增加了甲烷的排放源改变全球水循环及地表反射率等，直接引起气候变化森林景观的重建,.,景观变化在全球气候变化中的作用,湿地景观的变化对全球气候变化的影响湿地的萎缩，减少了甲烷的排放源。湿地的减少，改变了土壤性质，加速了土壤有机碳的分解，使土壤中的有机碳以二氧化碳的形式大量释放到大气中。,.,景观变化在全球气候变化中的作用,农业景观的变化对全球气候变化的影响农业景观的增加，导致原景观中的碳库大量损失，并以CO2、CH4等形式排放到大气中。农业生产中大量使用化肥和有机肥，使大量CO2、CH4、N2O等温室气体排放到大气中。人工湿地的增加，也增加了温室气体的排放。种植园、草地和农业撂荒地等景观类型的增加，可减缓CO2等温室气体的排放。农业用水的增加，改变了陆地水循环模式，从而影响陆地水分的分布状况。农业景观的变化，改变了地表反射率而影响能量的分配,.,景观变化在全球气候变化中的作用,荒漠景观的变化对全球气候变化的影响荒漠景观的增加，使原有景观类型中的大量碳库丧失，并以CO2等形式排放到大气中。荒漠景观的扩展改变了地表反射率，导致大气中能量的重新分配。荒漠化的发展，增强了土壤蒸散作用，从而影响大气含水量和水循环。荒漠化的发展，使大气中尘埃等固体微粒的含量增加，减少了到达地面的太阳辐射。,.,景观变化在全球气候变化中的作用,城市景观的发展对全球气候变化的影响城市的发展不断侵吞周边的土地，使耕地资源不断减少。城市的道路和建筑物，增加了地表反射率，造成局地增温效应（城市热岛效应）。城市中大量化石燃料等能源的输入和使用，释放出大量温室气体和其他大气污染物，对局域和全球气候产生影响。城市景观中输出的固体废弃物不仅直接影响到景观，而且也是大气中CH4的主要来源之一。城市中大量污水的输出对周围景观产生影响，造成土壤退化；而且也向大气中释放出大量的CH4。,.,三、景观对全球气候变化的响应,气候变化对景观的影响海平面上升对海岸景观的影响影响或淹没沿海低地景观地下水位上升，导致土壤盐渍化而使土地退化海水倒灌与洪水加剧风暴加剧影响岛屿景观景观单元中物种流对全球气候变化的反应随着全球气候变暖的不断加剧，物种会向两极或高海拔地区迁移，在此过程中，将导致大量物种的灭绝。,.,海平面上升的原因及其后果,.,景观类型对气候变化的响应,森林景观对森林生产力的影响一般认为，CO2浓度的升高对森林生产力和生物量的增加在短期内能起到促进作用，但不能保证其长期持续地增加