第四章景观生态过程1

• 连续运动
– 可以是匀速运动，也可以是加速或减速运动， 但运动速度始终未下降到零。
– 若景观要素是均质的或异质性较低：有利于物 种作连续运动，而且相对匀速运动较为普遍。
– 若物种的一部分路线较为均质，而另一部分较 为异质,有可能发生加速运动或减速运动。
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• 间歇运动
– 一个物种在景观中两点间运动的过程中，可以运动一 段时间，停下，再运动，沿途一些地方可作为该物种 的停留点，这种运动被称为间歇运动。
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• 干扰经常是不协调的 • 干扰在时空尺度上具有广泛性
– 干扰存在于自然界的各个尺度的各个空间。干扰概念 并不局限于群落尺度，已被运用到种群、生态系统和 景观尺度上。
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5.干扰的生态学意义
5.1 干扰与景观异质性
– 景观异质性是不同时空尺度上频繁发生干扰的结果。 – 一般认为，低强度的干扰可以增加景观异质性，而中
• 具有较高的连通性，不一定有较高的景观连接度;连通性 较差的景观，景观连接度不一定较小。（鸟类，道路网）
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3. 景观连接度的应用
• 景观连接度与生物多样性保护
–可以通过研究不同生物栖息地之间的景观连接度水平分 析生物群体之间的相互作用和联系，进而通过增减廊道 的数量或改进质量促进生物多样性的保护。
– 结构连接度：是景观在空间上直接表现出来的表观连续 性，可根据航片、卫片或各类地图来确定。
– 功能连接度：与研究对象或过程的尺度有关，如种子传 播距离、动物取食和繁殖活动。
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• 当景观连接度较大时，生物群落在景观中迁徙觅 食、交换、繁殖和生存较容易，运动阻力较小； 如果景观连接度小，则运动阻力大，生存困难。
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• 被动运动
• 特征：借助外界的作用物。如植物在景观 中的迁徙（借助风、水、动物、人类）， 动物有时也有被动运动。
• 结果：物种无法选择适合于自己的生态环 境，在生态上具有较大的风险；在物种迁 徙过程中，有时会导致物种灭绝或生态习 性退化。
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• 主动运动 • 特征：物种通过本身有目的的行为。 • 目的：适应环境的变化或寻找更适合于自己生存
的生态环境。 • 结果：在一定程度上可以促进生物物种的扩散和
传播，有利于生物种的保护和生态系统的自身优 化。通常表现较多的是动物在景观中的运动，如 动物和候鸟的季节性迁徙。
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Water Hyacinth Eichhornia crassipes (Mart.) Solms
外来物种入侵
The economic cost，e.g. China & USA 目前，我国有283种外来物种，损失1200亿RMB
The non-indigenous species in USA cause damage and loss totally approximately $ 137 billion per year, about 13% of the GDP of USA.
高强度干扰则会降低景观的异质性。如山林的不同程 度的火灾。
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5.2 干扰与景观破碎化
• 一些规模较小的干扰可以导致景观破碎化，如经 常发生的林火，砍伐。
• 大规模的干扰可能导致景观的均质化，而不是进 一步的破碎化，同时破坏了原来所有景观生态系 统的特征和生态功能。往往不是人们期望发生的 。
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污水直接排放
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青岛
赤潮引起鱼类的死亡
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冒着浓烟的工厂曾经使人骄傲过
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酸雨引起树木死亡
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喷洒农药消灭的不只是害虫
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一面在爆破造林， 一面在大量收割好不容易 恢复起来的灌木或树木。
– 疏散 (dispersal)：动物个体从它们的出生地向新巢域 进发的单向运动，或者是从物种比较集中的源地向四 周扩散分布。
– 迁徙 (migration)：动物在不同季节在不同栖息地间进 行的周期性运动。包括不同纬度之间的水平迁徙和不 同海拔之间的垂直迁徙。
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• 干扰具有明显的尺度性
– 一个尺度上的干扰并非是所有尺度上的干扰。小尺度 上的干扰往往是大尺度上正常现象的结构成分。
– 生态系统内部病虫害对种群和群落的影响。
• 干扰可以看作是对生态系统演替过程的再调节
– 干扰对生态系统演替过程起到加速作用，还是倒退作 用，具有较大的主观性，主要取决于人类如何认识生 态系统的演替过程。如森林火灾*
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草地的退化
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沙进人退
沙与人的较量
■ 沙地草地退化诱发沙尘暴
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■ 消失的胶东半岛 2002.3.23
2002.4.8
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哭泣的胡杨
3.常见的干扰类型
• 火干扰
–提高生物生产力。 –在一定程度上可以影响物种的结构和多样性。
• 景观连通性：测定景观的结构特征，可由景观元素的空间 分布得到反映：斑块的大小，形状，同类斑块之间的距离 ，廊道存在与否，不同类型树篱之间相交的频率，和由树 篱组成的网络单元的大小。
• 景观连接度：测定景观的功能特征。要通过斑块之间生物 种迁徙或其他生态过程进展的顺利程度来反映。一方面取 决于景观元素的空间分布特征，另一方面还取决于生物群 体的生态行为或研究的生态过程和研究目的。
• 廓道是景观连接度的一种表现形式，但斑块之间 廊道数量并非愈多愈好，廊道与景观连接度没有 直接关系。
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景观连通性：
测定景观的结构特征。描述景观元素在空间 结构上的联系。一般不与特定的生态过程相结合 。
具有相同面积但 不同结构景观连 通性的差异
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2. 景观连接度与连通性的关系
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地面隆起
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火在草原生态系统演替中有重要作用
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毁林使全球热带雨林消失的速度达30ha/min-委内瑞拉
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前人致富,后人遭殃
钻石矿-纳米比亚
露天煤矿
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官厅上游洋河水库Biblioteka Baidu重污染
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5.3 干扰与景观稳定性
• 干扰与景观稳定性是相矛盾的。 • 景观对干扰的反应存在一个阈值，只有在干扰的
规模和强度高于这个阈值时，景观格局才会发生 质的变化，而在较小的干扰作用下，干扰不会对 景观的稳定性产生影响。
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5.4 干扰与物种多样性
• 物种对干扰的敏感性 • 干扰与物种多样性的关系
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Some invasive plants in China
Five-fingered Morning Glory Ipomoea cairica (L.) Sweet
五爪金龙,别名：番仔藤（北非）
凤眼莲/水葫芦（巴西）
微甘菊（美洲）
Mile-a-minute Weed Mika20n20i/9a/19micrantha H.B.K.
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4.干扰的性质
• 干扰具有多重性，对生态系统影响表现为多方面。
–干扰的空间分布、频率、面积、尺度和强度是影响景观 格局和生态过程的重要方面。
• 干扰具有较大的相对性
–自然界中发生的事件是否对生态系统形成干扰不仅取决 于干扰的本身，而且还取决于干扰发生的客体。
–对干扰事件反映不敏感的自然体，或抗干扰能力较强的 生态系统，受干扰影响相对较小，这种干扰只能成为系 统的自然过程。
• 践踏
–对大多数物种，具有负面的影响。 –为外来物种的侵入提供有利场所。
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• 外来物种入侵
–最为严重的干扰类型。 –外来物种入侵除了影响生物多样性以外，对水资源安
全、生态环境造成深远的影响。 –举例说明：澳洲引入欧洲家兔；巴拿马的加通湖引入
非洲丽鱼，南太平洋的穆尔岛引入一种蜗牛，北美内 陆水域引入斑贻贝，澳大利亚引入带刺的仙人掌，滇 池引入水葫芦。
第四章 景观生态过程
第一节 干扰与景观格局演变 第二节 景观连接度及连通性 第三节 景观中的物种运动 第四节 景观要素间的流
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第一节 干扰与景观格局演变
一、干扰
1.干扰的概念
– 干扰（disturbance）：是一个偶然发生的不可预知 的事件，是发生在一定地理位置上，对生态系统结构 造成直接损伤的、非连续性的物理作用或事件。
• 放牧
–放牧对于那些放牧历史较短的草原来说是一种严重干 扰，而对于已有较长放牧历史的草原，放牧已经不再 成为干扰。
–适度的放牧可以使草场保持较高的物种多样性，促进 草地景观物质和养分的良性循环。
• 土壤物理干扰
–土地的翻耕和平整等。 –改变了土壤的结构和养分状况。
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• 土壤施肥
–可以增加土壤的养分。 –更有利于外来物种的入侵。 –造成物种丰富度的急剧减少。 –在一定程度上可以导致淡水水体富营养化。
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• 景观连接度与景观规划和管理
– 土地利用调整：研究景观各要素之间的连接度水平， 在影响生物群体的重要地段和关键点保留生物的生境 或在不同生境之间建立合理的廊道。
– 道路建设：修建道路时，可在影响景观连接度的敏感 廊道或地区建立桥梁、隧道、自然保护区，或增加廊 道，达到保护生物生境的目的（可可西里）。
• 疏散物体形成的两个重要停留类型
– 休息站：当一些物种个体到达某地，作短暂停留之后 ，继续运动时， 该地被称作休息站。
– 暂栖地：当一些物种个体到达某地后，能成功地生长 和繁殖时，该地被称作暂栖地。
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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的。
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• 按干扰的形成机制
–物理干扰：局部气候变化，土壤侵蚀、土地沙漠化等 。
–化学干扰：土地、水体、大气污染产生的酸雨等。 –生物干扰：病虫害、外来种入侵等。
• 按干扰的传播特征
–局部干扰和跨边界干扰
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1999年台湾地震造成的山体植被脱落
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山崩
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• 连续运动和间歇运动的结合可能是生态学 中更常见的运动形式。物种往往是从一个 结点跳跃式地迁移到周围几个结点，并在 新结点周围作局部扩散。
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2. 景观中的动物运动
• 动物在景观中的运动多表现为主动运动
– 巢域（home range）：动物用作取食和进行其它日常 活动的巢穴周围地区。
– 适度干扰下生态系统具有较高的物种多样性。
• 对干扰的人为干涉
–结果往往适得其反，产生出许多负面影响，如人工灭 火、修筑堤坝防治洪水。
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第二节 景观连接度与连通性
• 景观连接度与连通性的概念 • 景观连接度与连通性的关系 • 景观连接度的应用
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1. 景观连接度
• 景观连接度是对景观空间结构单元之间连续性及 生态过程与功能联系的度量，包括结构连接度和 功能连接度。
– 城市规划：通过有意识的增加园林绿地可加强城市景 观过程和格局的连续性，尤其在关键性的局部和连接 点。
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第三节 景观中的物种运动
• 景观中物种运动的方式与类型 • 景观中的动物运动 • 景观中的植物运动 • 景观空间格局对物种运动的影响
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1.景观中物种运动的方式与类型
– 干扰是一个中性概念，既可以对生态系统或物种进化 起到一种积极的正效应，也可以起到一种消极的负效 应。
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2.干扰类型
– 按干扰的起源：
• 自然干扰和人为干扰
– 按干扰的功能：
• 内部干扰：是在相对静止的长时间内发生的小规模 干扰，对生态系统演替起到重要作用。
• 外部干扰：是短期内的大规模干扰，打破了自然生 态系统的演替过程(火灾、风暴、砍伐等)。
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• 景观连接度与景观规划和管理
– 土地利用调整：研究景观各要素之间的连接度水平， 在影响生物群体的重要地段和关键点保留生物的生境 或在不同生境之间建立合理的廊道。
– 道路建设：修建道路时，可在影响景观连接度的敏感 廊道或地区建立桥梁、隧道、自然保护区，或增加廊 道，达到保护生物生境的目的（可可西里）。