第四章景观生态过程

1、第四章第四章 景观生态过程景观生态过程 景观演变是一个十分复杂的过程。在这个过程中，有自然和人为两方面的因子共同作用，并且随着经济发展和人口增长，人文因素在景观演变过程中起着愈来愈大的作用。景观格局的形成反映了不同的景观生态过程，与此同时景观格局又在一定程度上影响着景观的演变过程，如景观中的物质、能量流动、信息交换、文化特征等。景观结构对生态过程的影响主要表现:景观格局的空间分布，如方位(坡向)、母质组成和坡度等，将影响到局域空气流动、地表温度、养分丰缺或其他物质(如污染物)在景观中的分布状况;景观结构将影响景观中生物迁移、扩散(种子、果肉等)、物质和能量(水、水溶物质、有机或无机固体颗粒)在

2、景观中的流动;景观格局同样影响由非地貌因子引起的干扰在空间上的分布、扩散与发生频率，如:火、风和放牧等;景观结构将改变各种生态过程的演变及其在空间上的分布规律。 从某种意义上说，景观格局是各种景观生态演变过程中的瞬间表现。然而由于生态过程的复杂性和抽象性，很难定量地、直接地研究生态过程的演变和特征。 一、干扰与景观格局演变 二、景观连接度与连通性 三、景观中的物种运动 四、景观中的水分和养分运动 五、景观中的人文与文化过程一、干扰与景观格局演变 (一)干扰类型与常见的干扰现象1、干扰的类型 根据不同分类原则，干扰可以划分为不同类型，一般有4种分类方法:按于扰产生的来源可以分为自然干扰和人为干扰

3、。依据干扰的功能可以分为内部干扰和外部干扰。依据干扰的形成机制可以分为物理干扰、化学干扰和生物干扰。根据干扰传播特征，可以将干扰分为局部干扰和跨边界干扰。2.几种常见的干扰现象(1)火干扰(fire)(2)放牧(grazing)(3)土壤物理干扰(soit disturbance)(4)土壤施肥(nutrient Input)(5)践踏(trampling)(6)外来物种入侵(7)人类干扰(二)干扰的性质(三)干扰的生态学意义 干扰的生态影响主要反映在景观中各种自然因素的改变，例如火灾、森林砍伐等干扰，导致景观中局部地区光、水、能量、土壤养分的改变，进而导致微生态环境的变化，直接影响到地表植物

4、对土壤中各种养分的吸收和利用，这样在一定时段内将会影响到土地覆被的变化。其次，干扰的结果还可以影响到土壤中的生物循环、水分循环、养分循环，进而促进景观格局的改变。 （1）干扰与景观异质性 （2）干扰与景观破碎化 （3）干扰与景观稳定性 （4）干扰与物种多样性二、景观连接度与连通性(一)景观连接度与连通性的概念 景观连通性是指景观元素在空间结构上的联系，而景观连接度是景观中各元素在功能上和生态过程上的联系。景观连接度的提出与应用，对景观生态学在生物多样性保护与生物资源管理方面具有重要意义。(二)景观连接度与连通性的特征1.景观连接度的影响因子组成景观的元素和空间分布格局研究的生态过程；不同的生态

5、过程，运动变化的机理不同研究的对象和目的；对于生物群体而言，不同的生物种，同一种景观结构，其景观连接度将会不同2.景观连接度与连通性的关系 景观连通性可从下述几个方面得到反映:斑块的大小、形状、同类斑块之间的距离、廊道存在与否、不同类型树篱之间相交的频率和由树篱组成的网络单元的大小。而景观连接度要通过斑块之间生物种迁徙或其他生态过程进展的顺利程度来反映。具有较高的连通性，不一定有较高的景观连接度。连通性较差的景观，景观连接度不一定较小。3.景观连接度与廊道的关系 景观连接度是一抽象的概念，而廊道是景观连接度的一种表现方式，廊道和景观连接度没有直接的关系，景观连接度的大小还取决于廊道的质量。对于

6、生物群体而言，景观连接度只有一种含义，当景观连接度较大时，表明生物群体在景观中迁徙、觅食、交换、繁殖和生存比较容易，受到的阻力较小。当景观连接度较小时，生物群体在景观中迁徙、交换和觅食将受到更多的限制，运动的阻力较大，生存困难。对于生物群体而言，景观连接度只有一种含义，当景观连接度较大时，表明生物群体在景观中迁徙、觅食、交换、繁殖和生存比较容易，受到的阻力较小。当景观连接度较小时，生物群体在景观中迁徙、交换和觅食将受到更多的限制，运动的阻力较大，生存困难。对于生物群体而言，廊道具有多重属性。一般认 为 它 在 景 观 中 将 起 到 5 种 作 用 ： 通 道（conduit)、隔离带(bar

7、rier)、源(source)、汇(sink)和栖息地(habitat)。此外，廊道还可以起到过滤的作用，由不同植物种类(或物质)组成的廊道，在功能上将允许某些物种或物质顺利通过，对其他物种或物质将起到阻挡作用。(三)景观连接度与连通性的生态学意义1.景观连接度与生物多样性保护 景观连接度是生态过程和生态功能的测定指标，对生物群体来说，它是定量描述不同生物群体单元或生物栖息地之间在生态过程上的联系。2.景观连接度与景观设计和规划 景观规划与管理的原理可以从景观连接度和景观连通性的概念中正确理解，其目的不仅仅是提高景观中各元素之间的连通性，关键是增强景观元素相互间的连接度。三、景观中的物种运动(

8、一)景观中物种运动的方式与类型 物种在景观中的运动与人类运动具有许多相似的地方。主动运动和被动运动是物种最常见的两种运动方式。主动运动一般指物种通过本身有目的的行为，从一个地方迁徙至另外一个地方。通常表现较多的是动物在景观中的运动，比如动物和候鸟的季节性迁徙。另外一种是被动运动方式，一般要借助于外界的作用物来达到迁移的目的。植物在景观中的迁徙就是一种被动式的，通过风.、水和其他动物或人类将植物种从一个地方带到其他地方，这种迁移方式对景观面貌和格局的影响较大，有时甚至可以完全破坏原来的景观格局。(二)景观中的动物运动景观中动物的运动可以有3种方式:巢域范围内的运动：指它们用作取食和进行其他日常活

9、动的“家”(如巢、窝)的周围地区。疏散运动：指动物个体从它们的出生地向新巢域进发的单向运动。迁徙运动：动物在不同季节所利用的不同栖息地间进行的周期性运动。(1)景观阻力与动物运动 由于景观结构和斑块资源的差异，不同物种在景观中的运动方式和速度是不同的。(2)斑块大小、形状与动物运动 斑块形状对生物的扩散和动物的觅食以及物质和能量的迁移具有重要的影响。(3)景观异质性与物种运动 景观异质性的大小与动物的运动和迁移并没有直接的关系，主要取决于动物对各景观要素的敏感性。 (4)景观格局与动物运动 生物生存的必要条件之一是必须具备面积适宜的栖息地，其二是在栖息地及其周围应有足够的食物来源可以满足物种的

10、生存需求，同时要求这些食物资源在空间上可以为物种所获得。适宜的居住环境，可以为物种提供一个基本的生活和休息场所，使其免遭外来物种的袭击。景观中食物资源斑块的空间分布决定了食物的可获取性。 (5)廊道与动物运动 廊道一般指在景观中存在的狭长的、具有一定宽度的斑块体。通常人们认为廊道的存在可以有利于物种在不同斑块之间的交换、迁移，有利于物种的保护，其实不然。对于生物群体而言，廊道具有多重属性，它可以起到通道、隔离带、源、汇、栖息地和过滤的作用。对于某些物种起通道作用的廊道，对于其它物种来说很可能就是隔离的作用，主要取决于廊道的宽度、长度、物质组成和质量。(三)景观中的植物运动1.植物运动的方式 根

11、据传播的过程和机制，植物在景观中的传播可以分为：风播植物：以风力作用作为传播的主动力水播植物：以水流作为传播动力的植物类型动物传播植物：主要靠动物食用植物的果实或携带植物的种子至其他地方达到传播的目的2.景观结构与植物传播 景观结构对植物物种迁移和传播的影响表现在两个方面：景观结构导致传播植物物种的动力机制发生变化；景观结构变化可以改变区域小气候，导致局域环境对植物的适应性发生变化。四、景观中的水分和养分运动 水分和养分在生物中的循环与景观结构的特征具有密切关系，合理的景观结构将有利于水分和养分的循环，从而提高生物的生产力和改善区域生态环境，而不适宜的景观结构可以导致水分和养分循环失调，带来一

12、些不利的生态环境问题。目前遍布全球的水土流失、土壤盐渍化等在一定程度上均与区域的微景观结失调相关。(一)景观中水分和养分运动的形式与特征 水分和养分循环是推动景观生态系统演替与发展的重要因素，景观中水分和养分的运动主要有两种形式：水平运动和垂直运动。v水平运动：水平运动：水分的水平运动主要表现为地表径流和地下径流。 养分的水平运移较水分在景观中的运动复杂得多，但常常与景观中水分的运移紧密地结合在一起。v垂直运动：垂直运动：景观中水分和养分的垂直运动主要表现为土壤中的水分和养分被植物或农作物吸收，经过蒸腾作用挥发至大气中，又经过降水或降尘进入土壤，或者经过人类活动的影响以其他方式将养分带入土壤中

13、，形成一个局部的水分和养分小循环。(二)景观结构与水分和养分运动1.生态交错带与水分和养分运动 生态交错带是相邻两种或多种介质之间具有一定宽度的过渡地带，是一个具有不同时空尺度的由边界(生态过渡带)部分地调节的相互作用的斑块系统。生态过渡带的独特性决定了它的重要性。一般认为生态过渡带具有四个方面的特征:生态交错带具有较高的生物多样性，因为生态交错带是两种或几种以上生态系统(广义)的交接地带，其物质和物种均来源于多个方面，所以生态交错带地区具有较高的生物多样性。生态交错带对相邻斑块(生态系统)起着重要的控制作用，景观各组分之间或两个生态系统之间的相互作用，积极地发生在边界(生态过渡带)，这种作用

14、具体地表现为物质交换、能量流动，即所谓的生态流。 生态交错带是比较敏感的地区，很容易受到干扰的影响和破坏。自然界气候与环境的改变，均可以引起生态交错带的变化，从而导致整个景观空间格局的改变。生态交错带往往是生态风险较大的地区。一般来说，与其相邻的生态系统相比，生态交错带具有较高的脆弱性。在相邻的生态系统内部，由于有反馈机制进行调节，可以在一定程度上保证生态系统的稳定性。而在生态系统的边缘生态交错带的地方，反馈机制相对较弱，生态交错带极易遭到瓦解。2.农业景观中的篱笆、沟渠网络与水分、养分运动 无论在中国，还是在世界其他国家，常常可以在农田景观中发现由篱笆、沟渠、道路组成的、连接完好的人工网络系

15、统。 平原地区篱笆、沟渠网络系统可以调节土壤水分和养分的流动。3.岸边植被缓冲带与水分、养分流动 岸边植被缓冲带的建立，目的是为了保护河岸免遭侵蚀而发生崩塌。 当地下水从农田向水体运动，岸边植被缓冲带的存在明显起到了两种生态效应：对地表径流可以起到滞缓作用，调节入河(水体)的洪峰流量。当大量从农田、城市景观地区产生的地表径流流经岸边植被缓冲带时，径流的速度将会大大降低，导致大量的径流就地入渗。岸边植被缓冲带可以降低径流中污染物的含量，截留径流中的有机污染物。4.微景观结构对水分、养分的影响 微景观结构主要是指不同景观要素在空间上的组合。景观类型的空间布局对生态过程(物质迁移、能量交换.、物种运

16、动)具有重要影响。不同的景观空间格局(林地、草地、农田、裸露地等的不同配置)对径流、侵蚀和元素的迁移影响差异较大。五、景观中的人文与文化过程(一)人类文化与景观建设 根据人类对自然景观千扰的程度和影响的深度可以分为干扰、改造(reform)和构建( build)等3个方面。(二)农田景观 农业开发的过程不仅改变了景观格局，同时也在较大程度上改变了景观生态过程。农田景观的形成一方面需要重新引入新的物种，满足人类的物质和精神需求;另一方面农田景观的形成将意味着景观生态过程的改变。(三)城市景观 城市景观系统与周边景观系统(农田景观、乡村景观)的物质能量的交换有两个方面:其一是大量高新技术产品(商品)的输出，将形成城市景观物流和能流的主导方向;其二是大量无法为城市景观生态系统吸纳的废弃物的形成，在许多情况下不得不在偏远的郊区或山区建立适当规模的垃圾或污水处理厂，将对整个景观地区形成负面的生态效应。(四)乡村景观 乡村景观是世界范围内最早出现并分布最广的一种类型。在结构上与城市景观的最大区别是人工建筑物空间分布密度的减小以及自然景观成分的增多;在功能上，乡村景观与其周边存在的农田景观具有更为密切的联系，一方面除了乡村地区劳动的