景观生态学第二章

景观生态学,授课老师：陈菁博士邮箱：联系方式：,第二章目录,第一节斑块起源与类型,第二节斑块特征,第二章斑块,内容提要斑块是外貌和属性与周围景观要素有明显区别，且空间上可分辨的非线性景观要素。它是构成不同类型景观的重要因素。根据斑块的成因或起源，可将斑块分为四种主要类型。1.环境资源斑块2.干扰斑块3.残存斑块4.引入斑块,引言,景观结构（landscapestructure）指景观组成单元的类型、数量构成、多样性、空间关系及其影响机制。包括斑块、廊道、基质以及要素的类型、数量构成、空间配置形式、多样性、破碎化、连通性、优势度等特征。因此，斑块的类型、数量构成、多样性、空间关系等是构成不同类型景观的重要因素。自然界中的很多形态都是斑块状的，如一个区域内的土地利用类型和土地覆盖特征、土壤的空间分布、植物群落的水平结构以及马赛克（mosaic）、天空中的云等。在景观生态学中，斑块的概念与有机物的分布联系密切。,第一节斑块起源与类型,斑块（patch）的成因机制或者起源，涉及干扰、环境异质性和人类活动。这些成因因素对斑块最显著的影响是导致了斑块中的物种动态（物种灭绝、迁入、种群大小等方面）的变化。一、环境资源斑块二、干扰斑块三、残存斑块四、引入斑块,祁连山云杉林,一、环境资源斑块环境资源斑块具有以下共同特征：由于资源的分布相对而言是持久的，因此斑块也是持久的，具有很低的转化速率；在这样稳定的斑块中，种群波动的动态过程、灭绝和迁移的水平很低；由于斑块和周围基质的群落之间处于平衡状态，物种变化仅是正常状态先的变化，不存在休闲期或者调节期。,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。,第一节斑块起源与类型,二、干扰斑块定义：由基质或者先前的斑块中局部性干扰造成的小面积斑块称为干扰斑块（disturbancepatch）。形成：形成干扰斑块的干扰因素既可以是各种局部的自然因素，也可以是小范围的人类活动。自然因素通常是基质或者斑块外部和内部环境因子变化、相互作用的综合反映。特点：干扰斑块是消失速度最快的斑块，即具有最高的转化速率，或者最短的平均年龄、转化周期和持续时间。如果干扰是周期性的，那么上述的演替过程也就是周期性重复的，这样就会增加斑块的稳定性，使其具有较长的持续时间，并且以明显的环境和资源特征长期区别于基质，与之保持平衡。一旦周期性的干扰停止重复发生，干扰斑块最终也将消失。,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。,第一节斑块起源与类型,三、残存斑块定义：是由于基质受到广泛干扰后残留下来的部分为受干扰的小面积区域。因此，残存斑块通常是被受到干扰影响的基质包围着的、原有的植物和动物群落。形成：形成残存斑块的干扰，从类型上看与形成干扰斑块的干扰没有本质的区别，只是干扰的影响范围不同而已。特点：正因为残存斑块和干扰斑块的成因机制本质上是相同的，因此，它们之间具有许多相似的特征：都是自然或人工干扰的产物；在受到干扰的初期以及随后的演替过程中都发生着物种种群大小、灭绝和迁移的变化；都以相似性消失于基质或者先前的斑块中；都具有高的转化速率。残存斑块也可以由周期性的干扰形成。,第一节斑块起源与类型,四、引入斑块定义：人类有意无意地将动植物引入某些地区而形成的局部性生态系统或斑块称为引入斑块（introducedpatch），如种植园、作物地、高尔夫球场、居民区等。形成：在某种程度上，引入斑块与干扰斑块的成因机制具有相似之处：它们都是由小范围的干扰产生的，不过引入斑块的干扰因素仅仅是人类活动。分类：引入斑块可以分为种植斑块和聚居斑块两种类型。这两个类型的引入斑块具有不同的成因机制。1.种植斑块2.聚居斑块,（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,种植斑块(plantedpatch),（2）聚居斑块(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,斑块的持久性与稳定性,第二节斑块特征,斑块特征是景观空间结构的主要参数。斑块大小（面积）、形状、数量和空间组合关系是斑块的主要特征，这些斑块特征对景观结构、景观格局、景观多样性、景观异质性以及生态流、生物多样性等各种生态过程和现象具有深刻的影响。一、斑块面积斑块面积是景观中环境资源特征、干扰状况和群落演替共同作用的结果。景观要素的斑块大小在一定程度上可以反映景观动态发展史，同时对景观结构与功能产生直接影响，特别是对景观动态及其生物多样性具有直接的生态学意义。,1.描述斑块面积的指标斑块最容易确定的特征是其大小，或者面积。生态系统中的能量、物质、物种的变化和流动都与斑块大小有关。其中，最小面积在景观管理中意义显著。常采用斑块总面积（TA）、斑块平均面积（AV）、最小斑块面积（MN）、最大斑块面积（MX）作为描述斑块面积的指标。2.斑块面积与生态过程（1）斑块面积与物种数量（2）斑块面积与物质能量分配,二、斑块的形状与斑块大小一样，形状也是斑块最显著的特征之一。在生物地理学领域，研究者通常在地图上绘制形状图来展示或者描述物种的分布。在采样理论中，样区形状也是重要的内容。如果要获得一个生态系统的某些特征，就要考虑最理想的样区形状。1.斑块形状指数2.斑块形状与生态功能3.边缘与边缘效应4.斑块内缘比,第二节斑块特征,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,三、斑块数量斑块的数量特征及其空间分布对生态过程的影响是多方面的，也是景观规划、设计与管理必须考虑的重要方面。因此，很有必要对景观中斑块的数量特征进行量化，并进而研究相关生态过程与景观斑块特征间的相互作用程度。1.描述斑块数量的指标2.斑块密度,斑块密度的生态意义在于，首先它反映了景观的空间异质性，斑块密度大的景观孔隙性高。其次，可以反映景观的破碎化程度，可能影响一系列的生态过程，如决定一个空间上散布的种群的亚种群数目，而亚种群树目会影响整个种群的动态和稳定，并可能影响物种间交流的稳定性。,第二节斑块特征,四、斑块相关性,景观要素间的相互作用涉及景观中各种具体的生态过程，如景观要素间的能量、物质、物种流动。景观要素间的相互作用关系也相当明显。常用的相关性指标如下：1.斑块隔离度2.斑块总隔离度3.斑块可及性4.斑块间相互作用,不同斑块形状在生态效应上的优缺点,三、知识链接2-3描述斑块特征的其他指标,1.最近距离指数（I）原用于计算植物群落中植物个体距离的大小，以检验一个种是否服从随机分布。2.连接指数（P）描述景观中同类景观要素斑块的联系程度，这种联系可能是生物群体之间的物种交换，也可能是景观要素间直接的物质、能量交换和迁移，也属于距离指数。3.斑块蔓延度指数（C）表示一种类型斑块与其毗邻的另一种类型斑块的连接状况。4