景观结构和空间格局
景观生态学-第二章景观结构和空间格局
（2）聚居地(homes habitation) 特点：受人干扰的景观中最显著并无处不在的景观成分之一。 物种：人、引进的动植物、不慎引入的害虫、从异地移入的 本地种。 例如：村落、城镇
引入斑块
除了上述4种斑块类型外， Forman和Godron (1981，1986)还讨 论了另外两种，即再生斑块 (regenerated patch)和短生斑块 (ephemeral patch)。
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。
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）
1、对能量、营养物质分配的影响 斑块与基质之间、斑块与斑块之间存在着过渡带，即所谓的
生态交错区（也称为边缘）。
边缘区
内部区
边缘区
1 面积对能量和养分的影响
一般的情况总是大斑块比小斑块含的能量和养分 丰富。也有不同，比如，一个小斑块（麦田）从边缘 到内部我们会 发现边缘产生的产量高于内部。
原因：充分利用光、温度、水、且竞争少。 动物的分布也会因边缘内部的喜爱程度而有所不 同。许多野兔、野鸡等喜欢在边缘地带活动，食草与 食肉动物也经常在边缘地带活动，边缘单位的生物量 也高于内部。
等都发生了明显的变化，主要由各种生物对干扰的抵抗能 力和干扰后的恢复能力决定的。例如，某一景观中经过人 工清除或采伐后，有的物种消失，有新物种入侵，有的物 种仅个体数量发生了变化。
景观生态学原理——景观格局与分析
景观生态学原理|——景观格局与分析景观的三个特征：1、格局：生态系统的大小、形状、数量、类型及空间配置相关的能量、物质和物种的分布2、功能：景观单元之间的相互作用，生态系统组分间的能量流动、物质循环和物种流3、动态：斑块镶嵌结构与功能随时间的变化3.1 景观发育景观格局的形成，受到生物与非生物两个方面的影响3.2 景观要素景观要素包括景观斑块、廊道、基质，以及附加结构3.2.1 斑块（patch）空间的非连续性以及内部均质性1. 斑块起源主要因素：环境异质性（environmental heterogeneity）自然干扰（natural disturbance）人类活动（human activity）1、环境资源斑块由于环境异质性导致，稳定，与自然干扰无关，由于环境资源的空间异质性和镶嵌规律2、干扰斑块由于基质内的各种局部干扰引起，具有最高的周转率，持续时间最短3、残存斑块是动植物群落受干扰后基质内残留的部分4、引进斑块人们把生物引入某一地区后形成的斑块1）种植斑块2）聚居地2. 斑块面积1、对物质和能量的影响2、对物种的影响1）岛屿，面积效应——生境多样性（habitat diversity）——物种多样性2）陆地，基质异质性高3. 斑块形状斑块的形状和走向对穿越景观扩散的动植物至关重要1、圆形和扁长形斑块，内缘比（interior ratio）2、环状斑块3、半岛4. 斑块镶嵌相似的斑块容易造成扩散不同类型的斑块镶嵌，能够形成对抗干扰的屏障、5. 斑块化（缀块性，patchiness）与斑块动态1、斑块化机制斑块化：斑块的空间格局及其变异，大小、内容、密度、多样性、排列状况、结构、边界特征对比度（contrast）：斑块之间以及斑块与基质之间的差异程度空间异质性（spatial heterogeneity）：通过斑块化、对比度以及梯度变化所表现出来的空间变异性生物感知（organism-sensed）：生物对于斑块化的反应最小斑块化尺度（smallest patchiness scale）：粒度（grain）最大斑块化尺度（largest patchiness scale）：幅度（extent）斑块化动态：斑块内部变化和斑块间相互作用导致的空间格局及其变异随时间的变化斑块化产生的原因：物理的和生物的，内部和外源的2、斑块化的特点1）可感知2）内部结构，时空等级性，大尺度斑块是小尺度斑块的镶嵌体3）相对均质性4）动态特征5）生物依赖性6）斑块的等级系统（patch hierarchy）7）等级间的相互作用8）斑块敏感性（patch sensitivity）9）斑块等级系统中的核心水平：最能集中体现研究对象或过程特征的等级水平，相应的时空尺度称为核心尺度（focal scale）10）斑块化原因和机制的尺度依赖性3、斑块化的生态与进化效应3.2.2 廊道（corridor）廊道是线性的景观单元，具有通道合阻隔的双重作用1. 廊道的起源干扰廊道、残存廊道、环境资源廊道、种植廊道、再生廊道2. 廊道的结构特征1）曲度：廊道的弯曲程度，影响物质、能量、物质的移动速度2）宽度3）连通性：廊道单位长度上间断点的数量表示4）内环境：较大的边缘生境和较小的内部生境3. 廊道分类1）线状廊道：全部由边缘物种占优势的狭长条带2）带状廊道：较丰富的内部种的内环境的较宽条带3）河流廊道：分布在河流两侧3.2.3 基质（matrix）1. 基质的判定1）相对面积2）连通性3）控制程度4）3个标准结合2. 孔隙度和边界形状孔隙度（porosity）：单位面积的斑块数目3.2.4 附加结构（add-on）异常景观特征，在整个景观中只出现一次或几次的景观类型3.3 景观格局特征目的：从无序的斑块镶嵌中，发现潜在的有意义的规律性3.3.1 斑块-廊道-基质模式（patch-corridor-matrix model）3.3.2 景观对比度1. 低对比度结构自然形成的，热带雨林，相邻景观要素彼此相似2. 高对比度结构自然、人工3.3.3 景观粒径（landscape grain）粗粒（coarse grain）和细粒（fine grain）生物体粒径（home range）：生物体对其敏感或利用的区域粒径大小取决于整个景观的尺度3.3.4 景观多样性（landscape diversity）由不同类型生态系统构成的景观在格局、功能和动态方面的多样性或变异性，反映景观的复杂性程度1）斑块多样性：数量、大小、形状的多样性2）类型多样性：景观类型的丰富度3）格局多样性：景观类型空间镶嵌的多样性3.3.5 景观异质性（landscape heterogeneity）多样性——斑块性质的多样化异质性——斑块空间镶嵌的复杂性，景观结构空间分布的非均匀性、非随机性1）空间异质性2）时间异质性3）功能异质性梯度分布镶嵌结构3.4 生态交错带与生态网络3.4.1 边缘效应与生态交错带景观单元之间的空间联系：生态交错带、网络结构1. 边缘效应(edge effect)边缘地带由于环境条件不同，可以发现不同的物种组成和丰富度边缘物种：仅仅或主要利用景观边界的物种内部物种：远离景观边界的物种2. 生态交错带(ecotone)描述物种从一个群落到其界限的过渡分布区，由两个不同性质的斑块的交界及各自的边缘带组成生态过渡带（transition zone）景观边界（landscape boundary）1）特征：生态应力带（tension zone）、边缘效应、阻碍物种分布（半透膜）、2）描述：结构：大小、宽度、形状、生物结构、限制因素、内部异质性、密度、分形维数、垂直性、外形或长度、曲合度功能：稳定性、波动、能量、功能差异、通透性、对比度、通道、过滤、屏障、源、汇、栖息地3）尺度效应：某一尺度上可以明辨的交错带在另一尺度上可能模糊不清4）气候变化：更为敏感，迟滞（lag）5）生态交错带与生物多样性：农业生产把异质的自然景观变成大范围同质的人工景观，消灭了自然生态交错带，扩展了人为生态交错带3.4.2 生态网络与景观连通性生态网络（network）将不同的生态系统相互连接起来两类物种：生活在网络包围的景观要素内部的物种，廊道是一种障碍；生活在廊道内、沿着廊道迁移的物种1. 廊道网络由节点（node）和连接廊道构成，分布在基质上形式：分支网络（branching network）：树状的等级结构环形网络（circuit network）：封闭的环路结构1）廊道网络的结构特征网络交点、网状格局、网眼大小、网络结构的决定因素（历史和文化的）2）廊道网络描述连通性：在一个系统中所有交点被廊道连接起来的程度，指示网络的复杂度，用r指数方法来计算r指数：连接廊道数与最大可能连接廊道数之比r=L/Lmax=L/3(V-2)，V为节点数环度：用α指数衡量，表示能流、物流、物种迁移路线的可选择程度。
景观结构研究
3.1.3 斑块的形状及其生态影响
斑块的总面积、核心区面积以及边缘面 积之间存在一定的数量关系，一般当生 境斑块面积增加、核心面积比边缘面积 增加得快；同样当生境斑块面积减小时， 核心区面积则比边缘面积减小要快。
当斑块面积很小时，核心—边缘环境差 异不复存在，因此整个斑块全部为边缘 种或对生境不敏感的种占据。
景观结构
3 景观结构
3.1 斑块(patch) 3.2 廊道(corridor) 3.3 基质(matrix) 3.4 网络(network)
景观生态学的研究内容
景观结构
景观要素的空间关系
景观功能
空间要素间的相互作用
景 观 动态
结构和功能随时间的改变
景观结构（格局）： 景观组成单元（景观要素）的类型、数目以及空间分布与配 置特征。
同于周围环境（基质）的非线性地表区域，具有一定内部均质性的空间实
体。” 所有的定义都强调了斑块的空间非连续性和内部的均质性 斑块的属性包括，尺度、形状、边界等， 而这些属性对于该斑块的生产力、生物多样性以及土壤水分等 都具有一定的生态作用。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3.1.1 斑块的类型
干扰斑块(disturbance patch)
3.1.3 斑块的形状及其生态影响
D
L 2 A
1
2
4
3
D-形状系数 L-斑块固边长度 A-斑块面积 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
5
圆形斑块与长条形斑块的生态比较
指 标
形 状
内部/ 边缘 边缘 与本底作 斑块内 长度 用 障碍物 生境异 质性 物种多 样性 走廊 价值 寻食 效应
景观生态学第1-2章
1983年在美国 Allerton公园召开的景观生态学讨论 是北美景观生态学发展的里程碑。会议参加人都是美 国著名生态学家，会议对当时景观生态学发展现状和 存在的问题进行了分析，提出强调空间异质性和尺度 的重要性。为北美景观生态学发展指明了方向。后来 也成为了国际景观生态学的主流。 1986年， Forman出版了非常有影响的“景观生态 学”专著，成为景观生态学的经典教科书。 1987年，国际“景观生态学”杂志在美国创刊，成 为景观生态学的主要论坛。
第一章 景观生态学概述
1.1 景观和景观生态学 一、景观（landscape） 景观生态学研究的对象。 目前尚无统一定义，有多种表述。“景观”一词最早来 源于希伯来语的《圣经》中，用来描述耶路撒冷城美丽 的景画。 风景：景色，景致，一般指自然风景。 自然地理区域：是地球表面气候、土壤、地貌、水文和 植被的综合体。 生态学定义： ＦＯＲＭＡＮ “以类似方式重复出现的相互作用的若干生态系统聚合 组成的异质性土地区域。“
景观生态学
彭世揆编 森林资源与环境学院 仅供学习参考
参考书 景观生态学：理论、方法及应用 肖笃宁主编 1991科学 出版社 景观生态学：格局、过程、尺度与等级 邬建国 2000 高 教出版社 景观生态学原理及应用 傅伯杰等 2002科学出版社 景观生态学 徐化成 1996 林业出版社 景观生态学 ２００６年 余新晓等 高教出版社
Troll(1968) 对景观某一地段上生物群落与环境间的主要的、综 合的、因果关系的研究，这些相互关系可以从明确的 分布组合（景观镶嵌、景观组合）和各各大小不同等 级的自然区划表现出来。 R.Forman和 M.Godron（ 1986）在合著 《 Landscape Ecology》一书中认为：“景观生态 学探讨生态系统——如林地、草地、灌丛、走廊和 村庄 ——异质性组合的结构、功能和变化。”
景观生态学第四章总结
`景观生态学中 景观生态学中，一般将景观中景观要素的类型、分类属性及其数量关 般将景观中景观要素的类型 分类属性及其数量关 系特征称为景观结构。
`景观中景观要素在空间上组合配置关系及其变化规律称为景观空间格 局。
`景观结构模型 景观异质性 景观空间格局``` `1 斑块 1、斑块 斑块是在外观上不同于周围环境的非线性地表区域，具有相对同质性， 是构成景观的基本结构和功能单元。
`景观生态学研究中更注重作为生态系统的有生命的斑块 一般指动植 景观生态学研究中更注重作为生态系统的有生命的斑块， 般指动植 物群落。
` `斑块的起源和类型 --环境资源型斑块:自然环境资源的空间异质性或镶嵌分布而形成的 斑块。
` `--干扰斑块：局部干扰形成的斑块 --残存斑块：大面积干扰后残存下来的局部未受干扰的自然或半自然 斑块。
`--引入斑块：由人类有意或无意将生物引进一个地区而形成的或者完 全由人工建立和维护的斑块。
全由人工建立和维护的斑块` `斑块大小 斑块大小： ---斑块大小的意义：斑块大小与生物多样性、斑块大小与生境适宜 性、斑块大小与边缘效应` ` ` `---斑块大小的测度 斑块形状： ---斑块形状的意义：斑块形状影响生物多样性 斑块形状的意义：斑块形状影响生物多样性 ---斑块形状测度`` `斑块的尺度性和相对性：---采用不同的尺度研究景观时，斑块的划分结果可能不同 ---斑块的相对性`` ` ` ` ` ` `斑块的其他生态特征---斑块的可感知性 斑块的可感知性 ---斑块的内部结构 ---斑块的相对均质性 斑块的相对均质性 ---斑块的动态性 ---斑块的尺度性和生物依赖性 斑块的尺度性和生物依赖性 ---斑块等级系统 ---核心等级水平与斑块敏感性 核心等级水平与斑块敏感性` `2 廊道 2、廊道 廊道是不同于两侧本底的狭长地带，可以看作是一个线状或带状斑块。
`廊道的起源：廊道的产生机理与斑块相同，与斑块的起源和成因相类 似。
!!园林生态学(带答案)09.03复习题
景观生态学复习资料09年4月一、名词解释景观：是由一个不同生态系统组成的镶嵌体。
景观生态学：是1939年德国生态学家特罗尔提出的，是地理学和生态学交叉的产物，是研究景观的结构功能和变化及景观的规划管理的学科。
景观结构：在景观生态学中一般将景观中景观要素的类型、分类属性及其数量关系特征称为景观结构。
景观功能：指的是不同景观要素之间的能流、物质流和物种流。
景观动态：景观的结构和功能随时间而发生的变化。
尺度：是对研究对象在空间上或试剑石的测度。
幅度：指生态系统可被改变并能迅速恢复原来状态的程度。
粒度：指组成景观镶嵌体的景观要素斑块的平均大小极其分异程度。
等级结构（等级系统）：自然界是一个具有多水平分层等级结构的有序整体，在这个有序整体中，每一个层次或水平上的系统都是由低一级层次或水平上的系统组成，并产生新的整体属性。
内部种：一些需要稳定而相对单一环境资源条件的内部物种。
外部种（边缘种）：一些需要多种环境资源条件或适应多变环境的物种，主要分布在边际带。
斑块：在外貌上与周围地区有所不同的一块非线性地表区域。
廊道：与本底有所区别的一条带状土地。
本底：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。
斑块的形状系数：是实现斑块周长与相同面积圆形斑块周长之比的面积加权平均值。
景观破碎化：是景观变化的一种重要表现形式，更多的用来描述自然植被景观的变化和作为大型生物生境景观的变化。
景观的孔隙度（孔性）：指单位面积本底中的斑块数目。
斑块密度：指单位面积本底中的斑块数目。
廊道密度：廊道在本底中的数量。
景观多样性：指生物圈内栖息地、生物群落和生态学过程的多样性。
景观空间格局：景观要素在景观空间内的配置和组合形式，是景观结构与景观生态过程相互作用的结果。
景观异质性：由景观的多样性和景观要素的空间相互关系共同决定的景观要素属性的变异程度。
景观空间异质性：是由景观要素类型的数量和比例、形状、空间分布及景观要素之间的空间邻接关系所决定的空间不均匀性。
第二讲景观-景观要素与结构
• 物种多样性的面积大小影响只是一个方面， 还涉及许多其他因素：
• 陆地斑块属于生境岛屿，其斑块的物种多样 性还与景观格局和过程相关： ：S＝f (＋生境多样性, ±干扰,＋面积，＋年 龄, +基质异质性，－隔离, －边界的不连续性)
斑块大小对物质“源”“汇”的影响
• 水域面积与水质污染关系-“汇”作用； • 城市规模与热量关系-“源”作用； • 森林面积与水土保持关系-“汇”作用
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。
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。
动态控制 例如：原始林采伐烧地、农田与林网
2 基质的变迁与景 观功能改变
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 1 廊道类型与作用
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
S-多样性 A-面积 C-比例常数 Z-一般为0.18~0.35
种
的 S=CAZ
丰 富 度
面积
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； 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。
面积大，维持高物质、能量的能力 较强，景观异质性高，生境多样性 高，维持物种多样性能力大。－保 护区设计基本原则。
景观斑块的属性特征
景观生态学-景观的总体结构
景观生态学 Landscape ecology四、景观的总体结构我们按景观总体结构分为景观多样性与异质性、景观的结构类型和空间格局三个问题。
（一）森林景观的异质性森林景观的异质性主要从景观水平的年龄结构、组成结构和粒级结构三方面来考虑。
A．森林年龄结构：指的是不同林分间的年龄构成状态。
原始林景观的年龄结构有这样的特点：从一个地区和各种林型来说，年龄由小到大，林分分配具有负指数的趋势，即幼龄林分多，年龄越大，林分个数越少；受到采伐经营的林分区，森林的年龄结构决定于轮伐期和在整个轮伐期中采伐时间上的分配。
B．森林类型结构：各个不同气候带有不同的森林类型，在同一气候带内不同地域也有不同森林类型。
这些不同的森林类型可分为两个系列：一是地境系列，即随立地条件而发生的森林类型的多样性；二是时间系列，即随干扰和演替而产生的森林类型多样性。
我国人工林存在三个问题：大面积纯林化、针叶树化、外来树种化，应加以重视。
C．森林的粒级结构：指的是景观要素的构成状态。
森林的粒级结构主要决定于更新单元的构成状态。
所谓更新单元是指一次干扰事件中老林被破坏和新林发生的一个地域单位。
由于干扰程度不同，创造的林冠空隙大小不同。
由火造成的干扰常促成大的空隙，形成粗粒结构。
单株或几株树由于干扰成为风倒木、枯立木，这种形式的干扰常使森林成细粒结构。
除了天然干扰外，不同采伐方式也造成不同的粒级结构。
择伐造成很细尺度的空间异质性。
皆伐造成大孔隙，形成的森林为粗粒的。
（二）景观的结构类型Forman（1991）划分的景观结构类型可分为四大类：１）分散的斑块景观：在这种景观中，以一种生态系统或一种景观要素类型作为优势的本底，而以另一个种或多种类型的斑块分散在其内。
如具有绿洲的荒漠。
关键特征有：Ａ、本底的相对面积。
Ｂ、斑块大小。
Ｃ、斑块间的距离。
Ｄ、斑块的分散性。
分散的斑块景观影响景观的很多特性：如周围地区来的热空气，将湿润的绿洲变得干燥。
２）网状景观：特点是有着走廊优势。