景观生态学ppt 付博杰
☺景观与土地的关系:
景观是指土地的具体一部分,与土地不仅有着外延上的从 属关系,而且景观更代表了一种较为精细的尺度涵义,强调景 观供人类观赏的美学价值和景观作为复杂生命组织整体的生态 价值及其带给人类的长期效益,具有更大的内涵;土地则侧重 于社会经济属性,主要关注土地的肥力、土地的产权关系、土 地的经济价值等。
临界阈值 绝对尺度 相对尺度 尺度分析 尺度效应
三、岛屿生物地理学理论与异质种群
岛屿生物地理学理论 假设生境中物种迁移和灭绝过程之间达到生态平 衡态,除面积外,其它环境因素都相似,则物种数量 与生境面积之间的关系可用下式表示: S=cAz 或 lgS=lgc+zlgA 式中,S为生物物种数目,A为生物物种存在的空间面 积,C为物种分布密度,Z为某个统计指数。 岛屿生物地理学理论模型: dS/dt=I-E 式中,I为迁入率,与隔离程度有关;E为灭绝率,与 岛屿面积有关。
四、渗透理论
渗透理论是用于研究多孔介质中流体的运 动规律的。渗透过程一般存在一个临界值(渗 透概率),当多孔介质所构成的有限单元中渗 透概率P<PC=0.5928时,流体就保留其中; 而当P>PC,流体就会穿越有限单元网格发生 渗透。 渗透理论已广泛用于疾病流行、干扰、森 林火灾和害虫爆发以及动物运动和资源利用方 面的研究。
生物学研究对象的生命组织层次
自 然 界 中 的 物 质 组 织 模 型
现代生态学的研究热点:
生物多样性的研究 生态系统服务功能的研究 全球生态变化的研究 景观生态学 恢复生态学 生物灾害与生物安全的研究 环境污染过程中的重要生态学问题研究 分子生态学
二、景观与景观生态学
对景观的一般理解: 主要关注景观的视觉特性和文化价值, 没有明确的空间界限,突出一种综合直观的 视觉感受,这时景观等同于“景色”、“风 景”、“景致”、“景象”等。 景观的科学含义:(Forman & Godron) 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。
பைடு நூலகம்
三、景观生态学的发展简史:
景观综合思想的萌芽(19世纪初至20世纪30年代): 景观综合思想的萌芽 主要表现为洪堡德和帕萨格的综合景观概念的形成 和发展以及海克尔的生态学和坦斯利生态系统概念 与思想的形成。 景观生态学学科思想的巩固(20世纪30年代后期至 景观生态学学科思想的巩固 60 60年代中期):主要表现为Troll景观生态学概念的 Troll 正式提出以及苏卡乔夫的生物地理群落学说的提出。 景观生态学的学科初创(20世纪60年代后期至80年 景观生态学的学科初创 代初):主要表现为中西欧国家结合自然和环境保 护、土地利用及规划等应用实践开展景观生态学理 论与应用研究。 景观生态学的全面发展(20世纪80年代至今) 景观生态学的全面发展
景观生态学
主讲:戚春林 环境与植物保护学院生态气象室
教学用书及参考书:
傅伯杰等.景观生态学原理及应用.科学出版社, 2001.7 徐化成.景观生态学.中国林业出版社,1996.5 李博等.生态学.高等教育出版社,2000.2
景观生态学内容结构图
景观生态学
景观生态学的概念及发展 景观生态学的理论基础 景观结构 景观生态过程 景观动态变化 景观生态学与生物多样性保护 景观生态学与全球变化
异质种群与岛屿生物地理学
异质种群的理论涉及到岛屿生物地理学中的平衡 理论,因为在这两个理论体系中都有一个共同的基本 过程,即个体迁入并建立新的局部种群以及局部种群 的灭绝过程。岛屿生物地理学模型可改写为: dP/dt=m(1-P)-eP 此时方程中的P表示在任意时刻t已被占据的岛屿比例, 其平稳值为P=m/(m+e)。 种群指在条件较好的斑块生境中生存并具 “源”种群 有较高增长率的局部种群。 种群指在条件较差的斑块生境中生存并具 “汇”种群 有负的局部种群增长率的局部种群。
尺度及其相关术语
术 语 尺 度 组织水平 比例尺 分辨率 范 围 外 推 内 涵 所研究客体或过程的时间维和空间维,可用分辨率和范围来描述 生物等级中的位置 对空间距离的缩减程度 空间上可能分辨的最小水平,又称粒度 研究区域的大小和需要考虑的时间长短 据已知进行推测,把信息从一个尺度转移到另一尺度,或从一个 系统转移到另一个系统 在性质、属性或现象上产生突变的点 真实距离、方向、外形 根据生物的功能联系用作两点间的相对描述 将小尺度上的斑块格局重新组合为较大尺度上空间格局的过程, 通常斑块形状由不规则趋向规则 景观最小斑块随尺度的增大而发生类型转化与面积增大,景观多 样性指数相应减小
景观生态学的核心概念:
景观研究的尺度性 景观生态学的研究基本上对应着中尺度范围,即从几平方 公里到几百平方公里,从几年到几百年。 大尺度主要反映大气候分异;中尺度主要反映地表结构分 异;小尺度主要反映土壤、植物和小气候分异。 尺度分析:一般是将小尺度上的斑块格局经过重新组合而 尺度分析 在较大尺度上形成空间格局的过程。 尺度效应:随尺度的增大,景观出现不同类型的最小斑块, 尺度效应 最小斑块面积逐渐增大,而景观多样性指数随尺度的增大而减 小。 尺度性与系统稳定性:在小尺度上生态系统常表现出非平 衡特征或瞬变特征,而大尺度上仍可体现出与平衡模型相似的 结果,景观系统常常可以克服其中的局部生物反馈的不稳定。 尺度性与系统持续性:在较高尺度上,混沌可提高景观生 态系统的持续性而避免异质种群的灭绝。
直觉地将景观看作基于人类范畴基础之上的特 定区域,景观的尺度是数平方公里到数百平方 公里; 将景观看作代表任一尺度空间异质性的抽象概 念,这样的景观在空间上近似于生态系统。
生态学中景观的特征:
景观是由不同空间单元镶嵌组成,具有异质性; 景观是具有明显形态特征与功能联系的地理实体, 其结构与功能具有相关性和地域性; 景观既是生物的栖息地,更是人类的生存环境; 景观是处于生态系统之上,区域之下的中间尺度, 具有尺度性; 景观具有经济、生态和文化的多重价值,表现为综 合性。
第一章 景观生态学的概念及发展 什么是生态、生态学 景观与景观生态学 景观生态学的发展 景观生态学的发展趋势
一、什么是生态、生态学
生态是指生物的生理习性和生活习性及其与生 生态 存环境所有关系的总和。 生态学(Ecology)是研究生物与其环境相互关系的 生态学 科学。 这个定义是由德国博物学家E.Haeckel 于1866年 在其著作《普通生物形态学》(Generelle Morphologie Der Organismen)中首次提出的。 生态学的理论基础是建立在进化论物种起源的 “自然选择 自然选择”和“最适者生存 最适者生存”两项基本原则上。 自然选择 最适者生存
对景观的六种认识:(Moss)
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; 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; 景观是遥感图像中的像元排列。
生态学通过两种途径使用景观这一概念:
四、景观生态学的发展趋势:
景观生态学基本理论与范式的研究 新技术和新方法在景观生态学中的广 泛应用 面向实际问题,拓展应用领域
第二章 景观生态学的理论基础
系统论 自然等级理论与尺度效应 岛屿生物地理学理论与异质种群 渗透理论 地域分异规律 景观生态学的一般原理与核心概念
一、系统论
系统论是一门运用逻辑学和数学方法研究 一般系统运动规律的理论,从系统的角度揭示 了客观事物和现象之间相互联系、相互作用的 共同本质和内在规律性。 系统论的基本概念包括系统、层次、结构、 功能、反馈、信息、平衡、涨落、突变和自组 织等。 系统论的基本原则包括整体性原则、关联 性原则、结构性原则、开放性原则、动态性原 则等。
五、地域分异规律
地域分异规律是指景观在地球表层按一定 的层次发生分化并按一定的方向发生有规律分 布的现象。对于景观生态学研究中景观类型的 分布和尺度转换研究具有重要的指导意义。
地带性分异规律:其成因是太阳能在地球表层的 非均匀分布,表现为地球表层自然景观以及许多 自然现象和过程由赤道向两极呈有规律的变化。 非地带性分异规律:其成因是地球内能对地表作 用的非均衡性,表现为干湿带性、垂直地带性等
岛屿生物地理学理论的要点:
岛屿上的物种数不随时间而变化 这是一种动态平衡,即灭亡种不断地被新迁 入的种所代替 大岛比小岛能“供养”更多的种 随岛屿距大陆的距离由近到远,平衡点的种 数逐渐降低
异质种群理论:
异质种群:由经常局部性绝灭,但又重新 异质种群 定居而再生的种群所组成的种群。 异质种群动态的数学模型(R.Levin): dP/dt=mP(1-P)-eP =(m-e)P[1-P/(1-e/m)] =(m-e)P 1-P/(1-e/m) 此方程的平衡值为: P=1-e/m 式中,P为未灭绝的亚种群比例,即已被一个 种所占据的斑块的数量与总斑块数量的比值, m为物种定居能力常数,e为物种灭绝速率常数
景观生态学中的系统论思想:
景观生态学的综合整体性思想 景观生态学的有机关联性思想 景观生态系统的动态性 景观生态系统的有序性 景观生态系统的目的性
二、自然等级理论与尺度效应
等级理论认为:任何系统皆属于一定的等 级,并具有一定的时间和空间尺度。 整个生物圈是一个多重等级层次系统的有 序整体,每一高级层次系统都是由具有自己特 征的低级层次系统组成的。 景观是由不同生态系统组成的空间镶嵌体, 同样具有等级特征,景观的性质依其所属的等 级不同而异。
景观生态学与生态系统生态学之间的差异:
景观是作为一个异质性系统来定义并进行研究的,空间异质 性的发展和维持是景观生态学的研究重点之一。 景观生态学研究的主要兴趣在于景观镶嵌体的空间格局。 景观生态学考虑整个景观中的所有生态系统以及它们之间的 相互作用,如能量、养分和物种在景观斑块间的交换。 景观生态学除研究自然系统外,还更多地考虑经营管理状态 下的系统,人类活动对景观的影响是其重要的研究课题。 只有在景观生态学中,一些活动范围大的动物种群才能得到 合理研究。 景观生态学重视地貌过程、干扰以及生态系统之间的相互关 系,着重研究地貌过程和干扰对景观空间格局的形成和发展 所起的作用。