第五章景观生态流与景观功能景观生态教案

1、文档编码 : CN3Z2X1F4I4 HO8F4B3D1E1 ZN1I2X8N9D10第五章 景观生态流与景观功能. 教学目的和要求.把握景观的主要生态过程及其动力机制. 把握景观的基本功能；. 教学重点和难点. 景观的主要生态学过程；第一节 景观过程主要把握. 景观的主要生态学过程第一节 景观过程. 景观过程的动力与运动机制：1.1 景观过程的基本动力. 扩散：随机分布格局. 重力：高度集合的分布格局. 运动：在抵达的景观要素中高度集中,形成高度集合的分布格局第一节 景观过程2. 媒介物. 风：物质流（风）,高压低压. 水：高处低处；重力差. 重力：滑坡、泥石流、塌崩等. 动物. 人第一节景

2、观过程3. 运动格局. 连续运动和间歇运动. 扩张和散布其次节 景观生态流 Ecology flow 一、空气流1. 空气流的动力. .大气的水平运动就是风；太阳辐射促使地表气温上升, 这是风的 根本动力；空气受热上升在近地面形成低压, 冷空气补充过来就是风, 这是 风的直接动力；由于地球的自转运动产生地转偏向力, 这是 风的间接动力2. 空气流的生态学效应. 空气的流淌 , 是物质气态循环的主要动力. 水分带来降水：导致干旱：干旱风. 热量. 携带污染物质 , 导致污染物质的转移和扩散逆温层 temperature inversion layer 1. 逆温现象：.冬春季节的早晨或傍晚,特别

3、是在无风的天气里,在城市常常可以见到烟雾上升到确定高度之后,就向水平方向漂浮起来,布满四方, 整个视野很快就变得模糊起来,随着烟雾的袭来,天气阴森,太阳无光,压得人透不过气来,同时也会闻到煤烟味和其它难闻的气味；身体抵抗才能较差的人,便会显现胸闷、咳嗽、喉痛、呕吐、呼吸困难等症状；. 一般情形下,在低层大气中,通常气温是随高度的增加而降低的；但有时在某些层次可能出 现相反的情形,气温随高度的增加而上升,这种现象称为逆温；显现逆温现象的大气层称为逆温层；.逆温层通常显现於对流层低层,厚度较薄,大约几百至千馀公里左右；. 在逆温层中,较暖而轻的空气位于较冷而重的空气上面,形成一种极其稳固的空气层,

4、就象 一个锅盖一样,掩盖在近地层的上空,严肃地阻碍着空气的对流运动. 逆温层的危害：逆温层能阻碍空气的垂直运动；受逆温层影响的地区,大气都趋於稳固,对流不易发生；因此,一般逆温现象都会导致地面风力脆弱；空气中的悬浮颗粒物、大量烟尘、水汽等集合在逆温层下面,聚积而使空气的能见度变差,也易造成大气污染,空气的质量变得恶劣. 由于近地层空气中的水汽、烟尘以及各种有害气体,上天无路,人地无门,只有飘浮在逆温 层下面的空气层中,有利于云雾的形成,而降低了能见度,给交通运输带来麻烦,更严肃的是,使空气中的污染物不能准时扩散开去,加重大气污染,给人们的生命财产和健康带来危害；. 近代世界上所发生的重大公害大

5、事中,就有一半以上与逆温层的影响有关；. 逆温层的成因主要有以下几种：地面辐射冷却；. 因地面猛烈辐射而形成的逆温称为辐射逆温；在晴朗无风或微风的夜晚,地面因辐射冷却而降温 , 与地面接近的气层冷却降温最猛烈 , 而上层的空气冷却降温缓慢 , 因此使低层大气产生逆温现象；辐射逆温一般日出后 , 逆温就逐步消逝了；空气平流冷却；空气下沉增温；空气的乱流混合；锋面上形成的逆温；. 紧密结构 : . 乔+亚乔 +灌木 +草=密林带 ; . 林带上下枝叶密集 , 几乎没有透光孔隙 ; . 在林缘邻近形成弱风区 , 风速减速速度快 ; .防风成效好 , 距离短 , 形成严肃的湍流 ; . 防风距离短 ,

6、 树高 25倍范畴之内；. 疏通结构 : . 乔木 +灌木 ; . 透光孔隙上下均匀 ; . 树高的 30倍范畴内风速降低明显 ; . 防风成效次之,防风距离较远 30-35 倍 ,综合成效好.通风结构 : . 孔隙多的屏障可以让大量气流通过,而防止湍流发生,因此防风成效最差 . 孔隙大的林带防风距离长 40 倍处 ,但风速降低较小,而密实的林带,防风距离短但风速降低大；. 上述气流原理广泛地应用在景观规划、设计和土地治理之中；比如：飓风、污染等；影响防风成效的因素. 树高: 防风林带的防风成效与树高成比例 . 林带方向与主风向的角度 .林带的结构二、水流. 1. 景观内水流特点 1 下渗：土

7、壤孔隙的大小（下渗率、过滤水中的物质）地下水或含水层（沙层、多孔岩石） 2 地表径流降雨强度超过下渗速度时,发生顺坡流淌的地表径流；. 地表径流的速度大小与降雨特点,地势和植被有关 2. 水流的物质成分. 悬浮颗粒 . 细菌 .孢子 . 种子 . 朽叶碎片 . 粘粒、粉粒溶解物 3. 水流的景观学意义. 物质运动 . 土壤颗粒、污染物质、水分、灰尘、雪、种子、小昆虫、热量 .地质营力：腐蚀、搬运和沉积 三、景观中的水分和养分运动4. 运动的形式与特点. 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取,经过蒸腾作用挥发至大气中,又经过降水或降尘

8、进入土壤,或经过人类活动的影响将养分带入土壤中；不同景观要素对水分和养分运动的影响：. 生态交叉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,调剂水分和养分在农田景观中的流淌；. 岸边植被缓冲带 . 对地表径流可起到滞缓作用,调剂入河洪峰量 . 降低径流中污染物的含量,截留径流中的有机污染物不同的景观格局对径流、腐蚀和元素的迁移影响差异较大；. 土壤流：土层表面和土壤内部的流不太明显,但特别重要；形成；一部分由风造成,大部分由水. 土壤流速的准备因素：. 水的输入量和时间 . 土壤的结构,特别是孔隙度 . 土壤对水中携带物质的渗滤成效,包括土壤颗粒对物质的

9、吸附作用；. 土壤流携带物质分成两类：.颗粒物质,如细菌、孢子、腐烂的泥沙树叶等；. 溶解性物质,如腐殖质、尿素、硝酸盐、可溶性盐等；雨量大小对于颗粒物质与溶解性物质有很大的差异；颗粒物质流和溶解物质流仍有一个不同：颗粒物质流发生在土壤表面,而溶解物质流发生在土壤内；水流腐蚀发生的三个因素：1 地表失去植被掩盖,更多的雨水冲刷2 失去腐殖质后,矿质土壤暴露在降雨中,形成冲沟3 植物根系死亡,土壤颗粒凝聚力下降 A=fR、K、L、S、 C A- 土壤腐蚀 ;R- 降水程度 ;K- 土壤腐蚀因子 ;L- 坡长 ;S- 坡度 ;C- 植被掩盖地表径流的后果.使土壤变薄,生产力严肃下降 . 在地势低的

10、地方形成积存地貌 , 使汇积区的土壤更加深厚和肥沃. 腐蚀沉积物导致河床淤积 , 河流水位增高 , 水库淤积使水库库容削减能, 增加洪水的潜在危险, 进而降低水库的泄洪机水土流失的危害空气流和土壤流有两种运动模式：. 连续运动 , 如：水流（遇湖除外）. 跳动运动 , 如：土壤流空气流和土壤流的两种运动形式的差别在于景观结构的异质性, 异质性增强 , 就. 运动由连续运动变为跳动运动 . 运动中的停顿点增强,流的物质与流程环境间的关系越亲热 . 速度降低 三、物种流 1 物种流的运动特点物种流即动、植物穿越景观的运动；三、物种流1.1 影响运动的两个因素 . 取决于廊道、障碍和斑块等结构因素

11、较同质的地区,流较稳固、连续；当物种从一景观进入另一景观时会发生变速或停顿；例如：大草原上的牛羊,沙漠上的狼群 . 取决于运动方向的景观元素是有利于运动仍是障碍运动,所以分析物种运动,第一需要分析 景观的异质性程度和景观中的对比度；例如：狐狸遇河,鹿遇森林 : 速度变快 边界穿越频率 Boundary crossing frequency: 即物体在景观中运动时,单位长度上越过边界的数量；反映景观的连通性；1.2 动、植物的运动类型同样分成连续和跳动运动 跳动运动分成两类：.一个生物体滞留一短的时期后连续运动叫休息点 rest stop . 一个生物体移动到一个地点后能成功地生长繁殖叫长歇点

12、stepping stone；. 例如：南美北部一些物种,以一系列岛屿为中途站,越过加勒比海进行传播 1.3 动物的运动 领域 : 指的是用来防范同种其他个体侵入的地区范畴 动物有三种运动方式 : 巢区内运动 即动物在窝的四周进行觅食和其他日常活动；散布运动即动物个体离开产生的巢区到达一个新的巢区的运动；新巢区距老巢一般很远,近成年动物离开父母到新处筑巢；疏散运动扩大小物种的分布范畴；例如：鸟迁徙 migration latitude migration和垂动物在不同季节利用不同地域之间进行周期性的运动；分纬度迁移直迁移 vertical migration. 纬度迁移：鸟类在冷暖地区的运动

13、垂直迁徙：动物在山地高海拔和低海拔间的迁徙. 鸟类夏季在高海拔地区繁殖, 冬季到低海拔越冬; 欧洲山羊夏季在高山植被觅食, 冬季到低海拔草地越冬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 .廊道举例说明景观结构对动物运动的影响1千米； 1 、臭鼬 Mephitidae mephitis 在北美分布很广,巢穴多沿树篱构筑,只有极少数臭鼬的活动范畴超过巢穴邻近他们的来回距离随季变化,春天繁殖季节之后,雄臭鼬跑的更远,主要吃树篱上的小动物；夏季在窝邻近活动,可能此时食物丰富不需远行,秋季降雪之前主要沿树篱运动；.赤狐也广泛分布于北美,栖息在地下的巢穴里,以各

14、种小动物为食,一种夜行动物,争论表 明赤狐的窝几乎都筑在高地生境中,比如,林地、谷物地、草场、树篱、沙石地等；并且在调查的 517个巢穴中只有 8个位于居民区 275米以内；说明与建筑物的距离是赤狐巢穴分布的主要限制因素,巢区比臭鼬大,一般4千米、 2-4 千米,形状长方形；. 在秋季和冬季, 快成年和成年狐狸离开巢穴 , 缘由不明 , 目标也不能推测,运动的平均直线距 离雄性为 31千米（最远 211千米）,雌性为 11千米（最远为 108千米）,赤狐的扩散为不规章扩散；分析具体个体的运行路线发觉有建筑物地区是它们穿越景观的障碍,在距农家场院 92米以内极 少发觉这种动物,湖泊迫使赤狐转变运

15、行路线,没有狐狸游水过去；小河、 小溪不是重要障碍,河宽成为赤狐的障碍,赤狐的运动是跳动的,不是连续的；在夜间, 赤狐的运动时间占85%,停马上间占 15%,用来休息或进行其他活动；赤狐都躲避廊道,没有一只狐狸沿着河流大道,高速大路等主要廊道运动（也不于廊道平行运动）,甚至白天睡 觉也远离大道 92米以外；在这个实例中,廊道只起“ 过滤器” 作用,而没有显示廊道的功能；1 动物回避对它不利的景观元素,许多动物生存要求一种以上的生境；比如：狐狸躲开廊道、臭鼬躲开燕麦、白尾鹿生活在农牧交叉带；2 廊道有时是栅栏,有时是通道；比如：树篱是臭鼬的通道,大河是赤狐的障碍3 巢区的形状通常是拉长的,有时是

16、线条状的比如：赤狐巢区间一般存在障碍物 如: 峡谷 , 小河流 , 沼泽等 4 景观中不平常的特点有特别重要的作用；比如：沙漠中的绿洲,对沙漠动物比如狼就是水源； 1.4 植物的运动2 植物的传播以散布为主 1 散播的媒介物：水、风、动物重力等；不同繁殖体,媒介物不同,散布的距离也不一样；. 蒲公英靠风传播而且距离较远. 杨树靠重力传播距离较近； 2 靠风散布的种子一般都有种翅 . 糖槭 . 飞散距离取决于种粒大小、风速、地势等因素；3 种子散布方式和距离与该种在演替中的位置和生活史计策有关；先锋树种 : 多靠风或水散布,距离远；. 比如：杨树 顶级群落种 : 一般种子重,多靠动物、重力散布,

17、散布距离近 . 例如：红松 景观中植物的运动 . 植物传播的主要方式：, 如落叶松 , 槭, 榆, 树, 柳, 桦 .风播植物 : 种子靠风传播 . 适 合风播的种子特点 : 一般小而轻,或具膜翅、纤毛等 .飞行距离取决于 : 种子大小 , 风力 , 地势等 . 山杨 , 桦可以飞到 1-2km以外 . 菊科植物蒲公英的瘦果,成熟时冠毛开放,像一把降落伞,随风飘扬,把种子散播远方；. 水播植物 : 睡莲 , 海边植物 , 如棋盘脚 , 莲叶桐及榄仁等 多数具有可使种实飘浮的气囊、气室 , 种子其表面蜡质不沾水 如睡莲 、. 靠水力传播的种实,果皮含有气室、比重较水低,可以浮在水面上,经由溪流或

18、是洋流传播；此类种子的种皮常 具有丰厚的纤维质,可防止种子因浸泡、吸水而腐烂或下沉；. 动物传播植物1. 鸟传播 鸟类传播的种子,大部份都是肉质的果实,例如浆果、核果及隐花果；鸟类啄食樟科植物的种子后将种子吐出；果实被采食后,种子经过消化道后任凭排泄；靠鸟类传播种子的植物是比较先进的一群,因鸟类传播种子的距离是全部方式中最远的；. 动物传播植物 2. 昆虫传播 以花粉让昆虫吸食来传播；3. 哺乳动物传播 哺乳动物的传播,大部份都是属於一些中、大型的肉质果或乾果；一般而言,哺乳动物的体型比较大,食物的需要量大,故会选择一些大型的果实；. 猕猴宠爱摄食毛柿及芭蕉的果实,也帮忙这些植物进行传播；.

19、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转变区域小气候,导致局域环境对植物的适应性发生变化 第三节 景观元素的相互作用 2. 斑块之间的相互作用斑块之间的相互作用主要是由生物动力所致,风的作用很小,一般说来,能量和养分传输不重要而物种的迁移很重要,特别是动物中的特有种,可以从一个斑块中到另一个斑块中觅食,斑块中发生物种的局部灭亡时,可以由相邻斑块得到补充；3. 斑块廊道的相互作用.类似于斑块之间的相互作用,主要的流是物种流；廊道有利于相伴着斑块内部种局部灭绝后的再迁移；斑块是廊道的物种源；4. 廊道与本底的相互作用线状廊道、带状

20、廊道,不但结构与功能不同,而且与围绕本底的相互作用也不同 . 本底气候对线状廊道具有主导性影响 大多数作用的方向都是从廊道到本底；比如：灰尘、车辆污染会从大路进入农田； 廊道对本底的另一个重要作用是隔离种群,从而限制流淌 带状廊道与本底之间的流数量众多,是相互依靠的, 由于内部效应使带状廊道可以具备许多开阔区的物种；5. 河流廊道与四周土地的相互作用. 河流廊道涵养水源 , 保持水土 , 吸取大量的养分 , 保持河水质量 , 河流廊道的植被将四周土地与河流分隔 , 植被对河水的质量与四周土地有许多影响；. 例如： 河岸带植被阻隔了枯枝败叶、种子以及动物的粪便进入河流之中；物质从土地向河流廊道运

21、动中,河流廊道起过滤作用；5.1 河岸植被带与河流的相互作用1 河流对河岸植被带的作用河流制造了一种特别生境,使河岸植被成为一中特别的类型；（1）能为河岸植被供应充分的水分（2）供应充分的空气湿度（3）养分丰富、耐淹、植被变化由旱生- 湿生5.1 河岸植被带与河流的相互作用2 河岸植被带对河流的作用 保护稳固性和保持水土坡地 - 河流之间的腐蚀以地表径流携带的土壤流为主；河岸植被带可截留土壤流和养分流,对坡岸土壤的爱惜作用特别明显；例如：黄河、长江. 保护河流生物的能量和生存环境河流中的有机物 99%是外面引入的,河岸植被带对溶解性的矿物养分和固体、颗粒进入河流有过滤和调剂作用；影响水温,防止

22、水温过热,有利于氧气的存留养分进入溪流有三个途径：. 养分直接穿过河岸植被带进入溪河；. 养分积存在河岸植被带中的土壤中,通过地下流或通过土壤流进入河流；. 养分随植物生长而进入生物,成为生物体的一部分,随生物体进入溪流； 保护河流良好的水文状况流量、流速、不会变干6 保护河流的良好水质.降低泥沙含量比如：黄河、长江.截留养分物质林带与毗邻景观要素的相互作用1 农田防护林的形式：. 带状地在农田四周营造,并且交积成网,又称农田防护林网. 林农间作,农田内间种树木. 片林2 农田防护林对农田的作用 .林带对农田的影响 : 小气候、土壤湿度、动植物和作物产量；. 小气候 a 风速降低 30%-40

23、% b 减弱湍流,降低农田蒸发,保持水分 c 保持积雪,防止沙尘暴 d 增加空气湿度 , 防止干热风 e 温度 : 白天略增加,夜间略降低. 水分状况 降低地下水位减轻土壤含盐量吸取地表径流,削减土壤腐蚀. 增加农田生态系统生物多样性：缘由：. a 林带中的物种向农田流淌 ; 比如：林带中的鸟类等 . b 农田小气候的改善使其他物种有了存活的可能 . 结果：.a 使害虫、害兽和有害的病害增加 ; 比如兔鼠到农田中去 . b 使有害生物的天敌增加 比如：蛇等. 增产作用 . 一般小麦增产 10%-30% .玉米 10%-20% . 水稻增产 6% . 棉花 13% 第五节 景观功能 . 景观要素

24、内部及其之间的能量和物质流淌,以及景观要素的相互作用是景观过程的基本功 能；. 景观的一般功能包括景观的生产功能、生态功能、美学功能和文化功能；.景观的生产功能：指景观能够为人类社会和生态系统供应物质产品和生物生产的功能；. 景观的美学功能：是一个范畴广泛、内涵丰富、比较难于确定的问题；文化景观景观的文化功能 1. 自然景观的文化功能 1）自然景观是艺术创作的来源之一；2）自然景观陶冶人的情操；3）自然景观是人类学习的源泉；2. 人文景观的文化功能 1）供应历史见证,是争论历史的好材料 2）提高景观作为旅行资源的价值 3）丰富世界景观的多样性景观的生态功能 . 指对人类生存和生活质量有贡献的生态系统服务 . 服务指不能在市场上买卖,但具有重要价值的生态系统的性能,如净化环境、保持水土、减 轻灾难等；.Castanza 依据已出版的争论报告和少数原始数据进行最低估量,获得全球生态系统供应的服 务总价值为：每年平均 33万亿（ 16-54 万亿）美元,与之相比,全球 GNP的年总量为 18万亿美元,即全球生态系统服务总价值大约为全球GNP的 1.8 倍；它供应经. BioScience1997年的一篇报道认为生物多样性的复原与保育对每个国家都很重要,济和环境效益；估量美国每年从生物多样性,如有机废物处理、土壤形成和生物固氮等方面可以获得 300