景观生态学 课件 第三章
大岛屿物种多 稀有种多 小岛近亲繁殖
S=CAZ
S-多样性
A-面积 C-比例常数 Z-一般为0.18~0.35
种 的 丰 富 度
S=CAZ
面积
分析表明,大致的规律是面积增加10倍,物种增 加2倍;面积增加100倍,物种增加4倍;即面积每增 加10倍, 所含的物种数量成2的幂函数增加,2是个 平均值,通常在1.4~3.0之间。这种关系的另一层含 义表明,如果原生生态系统保存10%的面积,将有 50%的物种保存下来。如果保存1%的面积,则会有 25%保存物种被保存。
3.1.1 起源与类型(起源原因、特点)
1 干扰斑块(disturbance patch) 原因:由于局部干扰而产生的。 采伐后的森林,草原烧荒,地表煤矿 干扰是引起生态系统格局显著偏离其常态的事件。
举例:风、火、冰雹、山崩、虫害等。
内、外因(如火灾) 干扰 短期、长期 短期特点:具有最高的周转率、持续时间最短、 消失最快的斑块类型。
1 弯曲度(curvilinearity) 廊道中两点间的实际距离与它们之间的直线距离之 比,与沿廊道的移动有关。动物、人更消耗体力.
2 连通性(connectivety) 定义:单位长度廊道中中断数量来度量。 例如:农田树篱 作用:一个廊道连通性高低决定了廊道的通道和屏障 功能。
3 狭点(narrow)
3 景观结构
景观是由景观元素组成,景观元素是地面上相
对同质的生态要素或单元。 景观元素有三种类型: 1 斑块(patch) 2 走廊(corridor)
3 基质(matrix)
3.1 斑块(patch)
定义:斑块是一个在外观上与周围环境明显不同 的非线性地表区域。 例:天空的云、嵌花路面的石子。
5 廊道的内部特点
1) 从边缘到中心的物种组成发生急剧变化 例如:公路、河流、林带
2) 环境条件与外部有所不同
例如:林荫路冬暖夏凉 3) 水平上延伸一段距离,水平梯度也会发生变化。
3.2.4 廊道的分类
1 线状廊道 廊道是一条很窄的带,植被类型基本上是边缘 占优势。 一般有7种:道路、铁路、堤堰、沟渠、输电线、 草本或灌丝带、树篱 2 带状廊道
3.3 本底(基质)
范围广、连接度最高,
并且在景观功能上起着 优势作用的景观要素类 型。景观中的背景地域。
2.3.1 本底的标准
1 相对面积
一般来说,本底的面积超过现存其他类型景观元 素的面积总和。假如一种景观元素类型覆盖50%以上 的面积,就可以认为是本底。 2 连通性 如果一个空间不被两端与该空间的周界相连的边 界隔开,则认为该空间是连通的。
廊道是一条很窄的带,其宽度是可以造成一个 内部环境,含有内部种,每个侧面都存在边缘效应。
线状廊道与带状廊道的对比 带状廊道与线状廊道的基 本生态差异主要在于宽度, 具有重要的功能意义。
林带宽度与物种多样性
多 样 性 ( 物 种 数 量 )
边缘种
内部种
林带宽度
林带宽度增加,环境异质性增加,进而造成物 种多样性增加。林带很窄时,边缘、内部种都很少, 随宽度增加边缘、内部种均增加,但边缘种在宽度 略增加时即迅速增加,而内部种则要在宽度达到一 定值时才能增加,阈值一般为7-12米。
边缘宽度的影响因子: a 太阳角向赤道方向超过向极地方向的宽度。 b 温带超过热带 c 主风超过其他风向 d 斑块与本底垂直结构差异越大,边缘宽度差异 越大。 根据对边缘或内部的反应,将生物分为:边缘种 (edge species)和内部种(interior species) 边缘种和内部种将动物分成三类: a 对两个生态系统均有要求 b 对边缘的特殊生境有特殊的要求 c 主要与一种生态系统有关系,但可扩展到边缘
定义:廊道中的狭窄处 作用:影响运动
例如:河流峡口
4 结点(nodes) 定义:两个廊道的连接处或一个廊道与斑块的连接处。
作用:结点在管理与规划中十分有用,因为它提供了 许多相连系的物种源,当物种在斑块中消失时,有 利于物种重新迁入。 例如:河流急转弯的凹面常出现一片泛滥平原,两条 公路交叉处的重叠植被
3 河流廊道 河流廊道是沿河流分布的,与周围本底不同的植 被带。
1) 结构:河床边缘、漫滩、堤坝、岸上高地。 举例:长江、黄河
2) 宽度多宽为宜: a 应具备有效地控制从高地到河流的水流和营 养的功能。 b 有利于森林内部种沿河运动,宽度应超出边 缘效应。
3) 河流等级:最小的河流叫一级河流。两个一级 河流合成一个二级河。 4) 功能: 1 它控制着河水及周围陆地进入河流的物质流动。 2 它影响河流本身的运输。 3 侵蚀、养分流、地表径流、洪水、沉积作用、水 的质量都与廊道的宽度有关。 4 它为物种的迁移和栖息提供了条件。 5 为人类运输航道、物质资源、保护作用。
残存元素即处于缩减过程,有凹面边界的元素。
扩展元素能迅速地以凹面边界变为凸面边界。
3 网络 景观的孔隙度高时,这种网络本底就是廊道网络。
结构特征:
连通性高的作用: 1) 可以作为障碍物将其他要素分开。
例如:防火带
2) 便于物种迁移与基因交换。 3) 使其他要素成为生境岛。 3 动态控制 例如:原始林采伐烧地、农田与林网
3.3.2 结构特征
1 孔隙度(porosity) 斑块在本底中称为孔。
单位面积的斑块数目称为孔隙度。它是本底中斑 块密度的量度。与斑块大小无关。
边缘是指两个不同的生态系统相交而形成的狭窄地 区。
斑块的边缘部分有不同于内部的物种组成和过渡, 这就是通常所说的边缘效应。 特点: 由一种环境条件组合、过渡为另一种环境条件组合, 由一类动植物组合过渡为另一类动植物组合,不仅包 括两个生态系统内部的成分并且有其特有的成分。
边缘的类型: 固有边缘(inherent edge): 环境资源上的差异造成的边缘。 特点:过渡缓慢、连续性强、变化很小。 举例:森林和沼泽之间的边缘 诱导边缘(induced edge): 天然或人为干扰造成的边缘。 特点:过渡显著、存在时间短。 举例:森林与火烧迹地之间的边缘。
1967年麦克阿瑟和威尔逊创立岛屿生物地理学理 论。他们认为岛屿钟的多样性取决于物种的迁入率和 灭绝率,而迁入率和灭绝率与岛屿的面积、隔离程度 及年龄等有关。 S=f(+生境的多样性-干扰+面积-隔离程度+年龄)
(1)陆地景观 陆地景观与岛屿有所不同,斑块的边界并不明确,
并且隔离程度的重要性降低。
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斑块相关性的指标:隔离度、可及度、相互作用、总 隔离度 破碎化指标:斑块密度、边缘密度、
3.2 廊 道 (corridor)
与本底有所区别的一条带状土地,可以看作是一 个线状或带状的斑块. 例如:树篱、公路
3.2.1 廊道的作用
斑块的形状与环境变化及更新过程有关。
园林设计,采取不同斑块形状,收到不同的艺术效 果。
形状系数
D
D-形状系数 L-斑块固边长度 A-斑块面积
L 2 A
D值说明某一斑块周边长度与面积同该斑块相等的 圆的圆周长之比,比值为1为圆形,比值越大说明该 斑块周边越发达
2 边缘与边缘效应 定义:
孔隙度的生态意义: 1)它提供了一个了解物种隔离程度和植物种群遗传变 异的线索。 2)孔隙度是边缘效应总量的指标,是一个对野生生物 管理、对能流物流指导意义的因素。 孔隙度低表明景观中有边远地区存在,这对需要边缘 生境的动物很重要。 3)孔隙度与动物觅食密切相关,适宜的孔隙对觅食及 育后复原。 4)采伐对野生动物的影响。 5)人文地理中,研究住宅与村庄孔隙的分别十分重要。
2 残存斑块(remant patch) 原 因: 由包围着一小块未受干扰地区的大范围干 扰造成的. 举 例: 寒冷过后阳坡上留下的鸟巢、火灾大火过 后残留的一片森林 松弛期:某些种群灭绝速率升高的时期。 调整ronmental patch) 原因:由于环境资源的 空间异质性或镶嵌分布而 引起。 例如:长白山植物垂直 分布、森林中的沼泽 特点:存留时间长、周 转率低。
双重作用:将景观分离、将景观连接 1.运输:公路、铁路、运河、输电线等
2.保护:长城、围墙、林带等
3.资源:走廊地带野生动物丰富、植物种类较多 4.观赏:古代曲径通幽、颐和园的长廊、西湖的苏堤
3.2.2 廊道的起源
走廊按起源可分为: 干扰廊道、残余廊道、环境资源廊道、种植廊道
3.2.3 廊道的结构特点
S=f(+生物多样性-(+)干扰+面积+年龄+本底异 质性-隔离程度-边界不连续性)
灭绝
大
迁入 迁入 速 率
小
远
速 率
灭绝 近
Ss
SN
SL
物种多样性
SF
P
物种多样性
P
区别: 障碍物不同
海岛的隔离是与大陆相对而言
岛屿与陆地景观的形成时间大相径庭 与边缘的作用 设计保护区时,面积比较关键。 主要保护:1 较高的当地物种多样性 2 稀有种和濒危种 3 稳定的生态系统
3 圆形斑块与长条形斑块的生态比较
指 标 形 状 圆 形 长条形
内部/ 边缘 边缘 长度 与本底 作用 斑块内 障碍物 生境异 质性 物种多 样性 走廊 价值 寻食 效应
高 低
小 大
小 大
少 多
小 大
大 小
小 大
小 大
4 环状斑块 形状很特殊的斑块
特点:内部/边缘低,内部种少
举例:环绕北极地区分布格局 高山环绕山体 绕湖周围
5 半岛(peninsula) 定义:指的是一个斑块中狭长的外延部分。 漏斗效应:人们常见的在半岛顶端,动物路径密度 高的现象。 鸟类、维管束植物减少
物种多样性递减 内部/边缘比解释
3.1.4 斑块的构型
斑块在景观中的空间排布情况,它们的空间分布对