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第二章 景观生态学的理论基础.


第四节 源-汇系统理论
在地球表层系统普遍存在的物质迁移运动中,有 的系统单元是作为物质迁出源,而另一些系统组 成单元则是作为接纳迁移物质的聚集场所,被称 为汇。
流域水文状况,地貌过程中的侵蚀-沉积,土壤 -植物系统的生物地球化学循环,养分元素和污 染物质在土壤圈、水圈和生物圈中的运移、物种 迁移等存在源汇问题。
பைடு நூலகம்
2.3尺度对生态学格局和过程的影响
• 景观格局和生态过程在不同尺度上会表现出不同的 特征。当尺度发生改变时,景观格局和生态过程都 随之变化。
• 尺度对空间异质性的影响:
–假设幅度一定,粒度增大通常会降低空间的差异。假设 粒度一定,幅度增大将会包含更多的空间异质性,体现 多样化的景观类型或研究区域内更多的景观要素。
2.2 异质种群持续生存的必要条件
离散的局部繁殖种群。 所有的亚种群均有绝灭的风险。即使是最大
的亚种群也有绝灭的可能。 亚种群有重建的可能。重建率随斑块间距离
的增大而锐减,也与物种的迁移能力有关。 局域动态的非同步性。(P31)
第三节 渗透理论
• 临界阈现象:某一事件或过程在影响因子或环境 条件到达某一阈值而发生的从一种状态过渡到另 一种截然不同状态的过程。
最根本的作用在于简化复杂系统,以便对其结 构、功能和动态进行理解和预测。
2.尺度效应
2.1尺度定义
–指在所研究的生态系统的面积大小(空间尺度), 或者指所研究的生态系统动态的时间间隔(即时 间尺度)。
–小尺度表示较小的研究面积,或较短的时间间隔。 大尺度则用于表示较大的研究面积和较长的时间 间隔。
2.(复合)异质种群理论
1.岛屿生物地理学理论
岛屿生物地理学理论的研究对象:岛屿。也被 广泛地应用于所有岛状生境的研究中。
理想岛屿的特征: 比较明确的“边界” 相对不受人为干扰的“体系” 内部相对均一的“介质” 外部差异显著的“领域”
1.1“物种-面积”关系
S = CAz S:物种丰富度;A:物种存在的空间面积; C:物种的分布密度;z:一个统计指数,理论值
• 尺度对景观稳定性的影响:一个系统是否平衡依 赖于人们所观察的尺度。
–小尺度上:生态系统常表现出非平衡特征或 “瞬变特征”,可能会出现激烈波动;
–大尺度上:生态系统常常可以克服其中局部生 物反馈的不稳定性,而体现出较大的稳定性。
第二节 岛屿生物地理学理论与异质种群理论
1.岛屿生物地理学理论
1.1 “物种-面积”关系 1.2平衡理论
在渗透理论中,允许连通斑块出现的最小生境面 积百分比称为渗透阈值,理论值为0.5928。
渗透阈值的影响因素
依赖于景观结构,实际景观中生境细胞多呈聚 集型分布;或者景观中存在有促进物种迁移的 廊道,因此,实际景观中的渗透阈值通常要比 低于理论值。
还取决于物种的行为生态学特征。
渗透理论对研究景观结构(特别是连接度)和 功能间的关系具有启发性和指导意义,能使我 们联想到能量、物质和生物在景观镶嵌体中的 运动与景观连接度之间相互关系的许多问题。
• 它往往是一个由量变到质变的过程,由一种状态 过渡到另一种截然不同状态的过程。
–资源条件(光、水和养分)对植物生长和繁殖的影响 (限制因子定律或忍耐极限定律)
–最小存活种群。
连通斑块的形成标志着:景观从高度离散状态突 然转变为高度连续状态;生物个体从只在局部生 境范围内运动的情形突然进入可从景观的一端运 动到另一端的状态。
基本的事实是:任何的自然保护区,并不是孤立 的空间隔离,它与周围的区域及环境,保持着密 切的动态联系,尤其是物种的迁移与演替、物种 的发展与消亡。
2. 异质种群理论
2.1异质种群
异质种群指在斑块生境中,空间上具有 一定的距离,但彼此间通过扩散个体相互联 系在一起的许多小种群或局部种群的集合, 一般也称为一个种群的种群。
栖息地的破碎化而使得一个较大的生物种群 被分割成为许多小的局部种群、由于破碎化 的栖息地生境的随机变化,致使那些被分割 的小局部种群随时都有可能发生随机灭绝。
但同时又由于个体在破碎化的栖息地,或者 说是在生境斑块之间的迁移作用,又使得在 那些还没有被占据的生境斑块内有可能建立 起新的局部种群.
一般地,在时间尺度相同的情况下,处于等级中 高层次的组成要素的行为或过程常表现出大尺度、 低频率和低速率的特征,如全球植被变化;而处 于等级中低层次的组成要素的行为或过程则常表 现出小尺度、高频率和高速率的特征,如局部植 物群落中物种组成的变化。
具体作用:
最为突出的贡献在于大大增强了生态学家的尺 度感。先确定等级、尺度,然后分析格局和过 程,是目前生态学研究的基本范式。
岛屿离陆地和其它岛屿越 远,迁入率越小,其上的
影响物种丰富度的距离效应 物种数目就越少,被称为 (distance effect) 距离效应。
生物多样性随岛屿面积增
影响物种丰富度的面积效应 加而增加的现象,被称为
(area effect)
面积效应。
现实表明,只有把“物种-面积”关系和“均衡 理论”有机结合起来,才能更好地理解岛屿生物 地理学原理,对物种的自然保护才能做出更加完 善的解释。
“源”种群与“汇”种群
所谓“源”种群是那些在条件较好的斑块生境中 生存并具有较高增长率的局部种群。
在生态学研究中,通常将种群出生率高于死亡率并且迁 入率低于迁出率的种群称为源种群;
所谓“汇”种群是指那些在条件较差的斑块生境 中生存并具有负的种群增长率的局部种群。
即种群中出生与死亡之间为负平衡,幼体的出生无法补 偿成体的死亡,这样的种群称为汇种群。
第二章 景观生态学的理论基础
第一节 等级理论与尺度效应
1.等级理论的内容
任何系统都属于一定的等级,并具有一定的时间 和空间尺度。等级结构是一个由若干单元组成的 有序系统,对于任何等级的生物系统,它们都是 由低一等级水平上的组分(亚系统)组成。同时 本身又是高一等级水平上的组成成分。
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。
包含源种群的生境视为源斑块,而将汇种群所 占据的生境作为汇斑块。物种总是从源斑块向 汇斑块迁移。
确定生境斑块的源-汇特征对研究种群动态至 关重要。可解释生物个体在景观生境斑块的各 个部分具有不同分布特征的原因。
为0.263,通常为0.18-0.35,
• 以Z=0.3为例,如果原始生态系统只有10%的面积保存 下来,那么该生态系统有50%的物种丢失,如果1%的面 积保存下来,则该生态系统中有75%的物种丢失。
1.2 均衡理论(MacArthur and Wilson,1967)
均衡理论认为岛屿物种数目的多少,应当由“新 物种”向区域中的迁入和“老物种”的消亡或迁 出之间的动态变化所决定,它们遵循着一种动态 均衡的规律。 当迁入率和灭绝率相等时,岛屿 物种数达到动态的平衡状态,即物种的数目相对 稳定。
–小尺度具有较高的分辨率,而大尺度分辨率较低。
2.2 尺度表达:粒度和幅度
–空间粒度指景观中最小可辨识单元所代表的特征 长度、面积或体积。例如斑块大小、样方大小、遥感 影像的像元或分辨率大小等。
–时间粒度是某一现象或事件发生的频率或时间间 隔,例如取样时间间隔。
–幅度是指研究对象在空间或时间上的持续范围。
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