《环境生态学》第六章 景观生态学

1、第六章 景观生态学景观生态学内容结构图第四节景观的生态过程干扰与景观格局的演变景观连接度与连通性景观中物种的运动影响中的水分和养分运动景观中的人文与文化过程一、干扰与景观格局演变干扰的类型按干扰产生的来源分自然干扰：无人为活动介入的在自然环境条件下发生的干扰人为干扰：在人类有目的的行为指导下，对自然进行的改造或生态建设按干扰的功能分内部干扰：在相对静止的长时间内发生的小规模干扰外部干扰：短期内的大规模干扰，打破了自然生态系统的演替过程按干扰的形成机制分物理干扰化学干扰生物干扰按干扰的传播特征分局部干扰跨边界干扰常见的干扰现象：火干扰放牧土壤物理干扰土壤施肥践踏外来物种入侵人类干扰干扰的性质：干

2、扰具有多重性干扰具有较大的相对性干扰具有明显的尺度性干扰是对生态演替过程的再调节干扰具有不协调性干扰在时空尺度上具有广泛性干扰的生态学意义：改变景观异质性：低强度的干扰可以增加景观异质性，而中、高强度的干扰则会降低景观的异质性。改变景观破碎化，从而影响物种的生存。影响景观的稳定性改变景观中的物种多样性：适度干扰下生态系统具有较高的物种多样性，而在较低和较高频率的干扰作用下，生态系统的物种多样性均趋于下降。（中度干扰假说）物种多样性与干扰强度的相互关系二、景观连接度与连通性景观连接度（Landscape Connectivity）：对景观空间结构单元相互之间连续性的量度，表示景观中各元素在功能和

3、生态过程上的联系。景观连通性（Landscape Connectedness）：表示景观元素在空间结构上的联系。abcd从a到b连通怀依次降低景观连接度与连通性的关系：景观连通性是测定景观的结构特征；而景观连接度则是测定景观的功能特征，反映了景观特征的两个不同方面。景观连通性可以从景观元素的空间分布得到反映，包括斑块大小、形状、同类斑块间的距离、廊道存在与否、不同类型树篱间相交的频率和由树篱组成的网络单元的大小等；而景观连接度的水平一方面取决于景观元素的空间分布特征，另一方面还取决于生物群体的生态行为或研究的生态过程和研究目的，要通过斑块之间生物种的迁移或其他生态过程进展的顺序程度来反映。景观

4、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研究的对象和目的景观连接度与连通性的生态学意义：景观连接度与生物多样性保护通过研究不同生物栖息地之间的景观连接度水平，分析生物群体之间的相互作用和联系，进而通过增减廊道的数量或改进廊道的质量，以促进生物多样性的保护。景观连接度与景观规划设计和管理景观规划和管理的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。对景观结构影响最明显的三种方式是：土地利用的调整、道路建设和城市规划，这三种方式都显著的改变着景观的生态功能。三、景观中的物种运动景观中物种运动的方式与类型主动运动：物种通过本身有目的的行为，从一个地方

5、迁徙至另外一个地方。被动运动：物种借助外界的作用物来达到迁移的目的。景观中动物的运动：景观中动物运动的主要方式：巢域范围内的运动疏散运动迁徙运动影响动物运动的因素：景观阻力斑块的大小和形状景观异质性景观格局廊道景观中植物的运动：植物传播的主要方式：风播植物水播植物动物传播植物景观结构对植物物种传播的影响景观结构的变化导致传播植物物种的动力机制发生变化景观结构的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运动的形式与特征水平运动主要表现为地表径流和地下径流垂直运动主要表现为土壤中的水分和养分被植物吸收，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

6、经过人类活动的影响将养分带入土壤中。不同景观元素对降雨和物质流失过程的影响物质和养分在景观中的垂直循环过程不同景观要素对水分和养分运动的影响：生态交错带对各种物质和生物体起到扩散和滞缓作用农业景观中的篱笆、沟渠网络可起到截留作用，调节水分和养分在农田景观中的流动。岸边植被缓冲带对地表径流可起到滞缓作用，调节入河洪峰量降低径流中污染物的含量，截留径流中的有机污染物微景观结构不同的景观格局对径流、侵蚀和元素的迁移影响差异较大。农田景观中不同树篱和溪沟在物质、养分流失中的作用不同土地利用结构对土壤水分和养分的影响a：林地坡耕地草地；b：林地草地坡耕地；c：草地林地坡耕地五、景观中的人文与文化过程由于

7、人类活动的干扰，景观已不完全是自然演替过程的产物，人类活动和人类文明的发展，一方面对自然景观产生了巨大的破坏作用另一方面人类活动对自然景观进行有目的的改造和修饰，将自然景观改造为有利于人类生存的格局，景观被人类注入了不同的文化色彩，从而强烈的影响着景观中的各种生态过程。农业系统中的物流和能流特征城市景观系统中物质和能量的输入和输出北方农村庭院系统的物质、能量循环图第五节景观动态变化景观稳定性景观变化的驱动因子景观变化的生态环境影响一、景观稳定性稳定性概念解释恒定性生态系统的物种数量、群落的生活型或环境的物理特征等参数不发生变化。这是一种绝对稳定的概念，几乎不存在。持久性生态系统在一定边界范围内

8、保持恒定或维持某一特定状态的历时长度。这是相对稳定的概念，且随研究对象不同而不同。惯性生态系统在风、火、病虫害以及食草动物数量剧增等扰动因子出现时保持恒定或持久的能力。弹性生态系统缓冲干扰并保持在一定阈界之内的能力。恢复性与弹性同义抗性描述系统在外界干扰后产生变化的大小，即衡量其对干扰的敏感性。变异性描述系统在给予搅动后种群密度随时间变化的大小。变幅生态系统可被改变并能迅速恢复原来状态的程度。景观变化与景观稳定性：干扰与景观稳定性：景观稳定性是系统的恢复和抗性两特征的产物，一般来说，景观的抗性越强，则景观就越稳定；景观的恢复性越强，景观也越稳定。景观稳定性也可看作是干扰的产物。景观之所以稳定，

9、是因为建立了与干扰相适应的机制。不同的干扰频度和规律下形成的景观稳定性不同。二、景观变化的驱动因子自然驱动因子地貌形成气候变化生命定居土壤发育自然干扰人为驱动因子人口因素技术因素政经体制及决策因素文化因素对土地利用的直接影响对土地利用的间接影响国际贸易体系国际财政体系官方发展机构市场扩展人口变化财产技术革新国家市场非官方组织个人当地区域国家景观（土地）调整破碎化改变国际体制干预途径影响因子管理实体变化结果同景观变化相联系的政经体制三、景观变化对生态环境影响景观变化对区域气候的影响影响土地表面性质改变地表的反射率影响温室气体和痕量气体的排放景观变化对土壤的影响影响土壤中的有关生态过程影响土壤养分

10、的流动景观变化对水环境的影响对水量的影响对水质的影响温室气体CO2CH4N2OCFC工业化前的浓度（l/L）2800.80.2881990年的浓度（l/L）3531.720.310.0002-0.0003年均增加（%）0.50.90.254滞留时间（a）1001015065-130吸收辐射能力（相对于CO2全球温暖化的贡献率（%）6015-30512主要温室气体的变化特点景观变化带来的生态环境问题：大气质量下降土壤侵蚀和土地沙化湿地减少水资源短缺非点源污染第六节景观生态学与生物多样性保护生物多样性景观多样性景观结构与生物多样性保护景观破碎化与异质种群动态景观生态学与自

11、然保护区设计一、生物多样性生物多样性（Biodiversity）：生命有机体及其赖以生存的生态综合体的多样化和变异性。生物多样性可分为四个层次：遗传多样性：生物体内决定性状的遗传因子及其组合的多样性。物种多样性：生命有机体的多样性。生态系统多样性：生物圈内生境、生物群落和生态系统的多样性以及生态系统内生境差异、生态过程变化的多样性。 景观多样性：由不同类型的景观要素或生态系统构成的景观在空间结构、功能机制和时间动态方面的多样性或变异性。生物多样性的价值：总经济价值使用价值直接使用价值间接使用价值选择价值 遗传价值 存在价值 可直接消费的产品功能效益食物生物量娱乐健康生态功能防洪风暴防护将来的直

12、接或间接使用价值为保留使用价值和非使用价值的价值认识到继续存在的价值生物多样性保护生境生境不可逆转的改变生境濒危物种非使用价值二、景观多样性景观多样性的类型：斑块多样性：景观中斑块的数量、大小和形状的多样性和复杂性。类型多样性：景观中不同景观类型的丰富度和复杂度。格局多样性：景观类型空间分布的多样性及各类型之间以及斑块与斑块之间的空间关系和功能关系。斑块多样性及其生态意义：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类型多样性及其生态意义：影响物种多样性在一景观中，类型多样性与物种

13、多样性呈正态分布，即类型多样性过高或过低，物种多样性都低，只有当景观类型、斑块数目与边缘生境达到最佳比率时，物种多样性最高。影响径流、侵蚀等生态过程格局多样性及其生态意义：景观类型的空间结构影响景观中的能流、物流和物种流相邻斑块间的聚集和分散影响斑块中的物种丰富度三、景观结构与生物多样性保护生物多样性保护的途径：迁地保护就地保护斑块与生物多样性廊道与生物多样性四、景观破碎化与异质种群动态景观破碎化可作两种理解：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，

14、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。异质种群的类型（Harrison）：大陆和岛屿型（mainland and island）斑块型（patchy population）卫星型（satellite population）完全隔绝型（非平衡型 Non-equilibrium）异质种群理论的要点：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

15、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。五、景观生态学与自然保护区设计自然保护区设计中景观生态学原理景观结构与功能原理景观异质性理论景观格局理论景观等级尺度理论干扰理论景观稳定性原理岛屿生物地理学理论自然保护区的选址原则：典型性或代表性稀有性脆弱性多样性面积因素天然性感染力潜在的保护价值科研潜力自然保护区的功能

16、分区：核心区缓冲区过渡区第七节景观生态学与全球变化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，Global Change）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）。

17、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。人口增长土地利用和覆盖的变化大气成分的变化生物多样性的变化土地荒漠化气候变化全球变化的主要内容及其关系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：（1）N 循环的改变；（2）土地利用和土地覆盖的改

18、变；（3）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

19、（La-Nina）温室效应主要的全球变化：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景观结构变化景观功能变化景观元素循环的改变大气中痕量气体浓度变化景观中能量变化全球气候变化水分循环改变水分重新分配大气中水汽含量变化景观变化与全球气候变化的关系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

20、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

21、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