生态空间理论与景观异质性
景观生态名词解释
第一章绪论１．景观：景观旳定义分为狭义和广义:狭义景观是指几十公里至几百公里范畴内旳不同生态系统类型所构成旳、具有反复性格局旳异质性地理单元（而反映气候、地理、生物、经济、社会和文化综合特性旳景观复合体称为区域。
狭义旳景观和区域可统称为宏观景观)。
广义旳景观则是指从微观到宏观不同尺度上所体现出旳具有异质性或斑块性旳空间单元２．景观生态学:是研究景观旳空间构造与形态特性对生物活动与人类活动影响旳科学,是一门新兴旳交叉学科,深深根植于生态学和地理学，有多向性和综合性特性。
IALE１９9８年：是对于不同尺度上景观空间变化旳研究,它涉及导致景观异质性旳生物、地理和社会等因素，它是一门连接自然科学和有关人类科学旳交叉学科.３.景观构造:指景观要素旳构成、类型、大小、形状、分布、数量、格局及有关旳能量与物质旳分布，即景观要素间旳空间互相关系4.景观功能：指景观构造与生态学过程之间旳互相作用或景观构造单元之间旳互相作用。
具体是指景观内生态系统间存在旳能流、物流与物种流(该能量、物质与物种旳传播有助于各生态系统旳平衡与进化）;另一方面指景观自身可为人类提供物质和精神财富旳生产能力5.景观动态:指景观构造与功能随时间发生旳变化。
具体地讲,景观动态涉及构造单元旳构成成分、多样性、形状和空间格局旳变化，以及由此而导致旳物质、能量和生物在分布与运动方面旳差别第二章景观概念与理论1．景观构成基本要素:斑块(patｃh)、廊道（corridoｒ）、基质（m ａtrｉx）。
2．斑块：与周边环境在外貌或性质上不同，内部具有一定均质性旳空间单元。
||斑块是外观上不同于周边环境旳相对均质旳非线性地表区域。
3．干扰斑块:是由基质内旳局部干扰引起旳,源于小面积干扰活动而形成旳斑块类型;4.残存斑块:是由于基质受到大范畴干扰后残留下来旳部分未受干扰旳小面积区域。
５.环境资源斑块：由于环境资源旳空间异质性或镶嵌分布而形成斑块是环境资源斑块。
景观生态学复习资料
景观生态学复习资料1.特罗尔（Troll）祖师爷德国地理学家2.景观概念：范围、异质性狭义上：指几十平方千米到几百平方千米范围内，由不同生态系统类型所组成的异质性地理单元。
广义上：指从微观到宏观不同尺度上的具有异质性或斑块性的空间单元。
3.景观的基本特征：异质性、相互作用、栖息地、中等尺度、多重价值1)生态系统的聚合（即由异质性的土地单元组成的镶嵌体）2)组成景观的各生态系统之间的物质，能量和信息，相互作用和影响。
3)景观既是生物的栖息地，更是人类的生存环境。
4)中等尺度：处于生态系统之上，区域之下。
5)多重价值：具有一定的自然和文化特征，兼具经济，生态和文化多种价值。
4.景观要素概念景观是由不同生态系统（空间单元）组成的镶嵌体，其每一个组成单元（生态系统）即为景观要素（或景观结构成分）。
5.景观结构成分：斑块、廊道、基质6.景观生态学概念：是以景观为研究对象，研究景观结构、功能、变化、及其规划与管理的一门宏观科学。
7.景观生态学形成的理论基础（重点掌握岛屿生物地理学理论及其应用、复合种群理论与源—汇模型）岛屿生物地理学理论在研究海洋环境中岛屿上的物种成分，数量及其变化过程时提出来的。
该理论把物种或种群定居和灭绝作为基本过程来研究，认为岛屿上的物种数目（多样性，丰富度）与岛屿的面积，孤立程度，年龄有关，并且受迁入和灭绝两个过程控制。
岛屿的面积效应：在生物群落里，物种的多样性随岛屿面积的增大而增加。
岛屿的距离效应：靠近大陆的岛屿的物种数量要高于远离大陆的岛屿。
复合种群理论复合种群理论复合种群是指由空间上相互隔离，但又有功能联系（繁殖体或生物个体的交流）的两个或两个以上亚种群组成的种群系统。
两个基本要点一是亚种群频繁的从生境斑块中消失二是亚种群之间有繁殖体或个体的交流，从而使复合种群在景观水平上表现出复合稳定性。
源—汇模型源种群：出生率高于死亡率，且迁入率高于迁出率的种群汇种群:指出生与死亡之间的平稳为负值，幼体的出生无法补偿成体的死亡的种群。
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。
景观生态学
景观生态学1、景观：是一个由不同土地单元镶嵌而成，具有明显视觉特征的地理实体，它处于生态系统之上，大地理区域之下的中间尺度，兼具经济、生态和文化的多重价值。
2、景观的基本特征：（1）景观是一个生态学系统。
（2）景观是具有一定自然和文化特征的地域空间实体。
（3）景观是异质生态系统的镶嵌体。
（4）景观是人类活动和生存的基本空间。
3、景观生态学：以景观为研究对象，重点研究景观的结构、功能和变化，以及景观的科学规划和有效管理的一门宏观生态学学科。
4、景观生态学的特点：（1）整体性和系统性（2）异质性和尺度性（3）综合性和宏观性（4）目的性和实践性5、景观生态学的学科地位：（1）一门横断学科（2）景观水平上的生态学6、景观生态学发展简史：（1）萌芽阶段：是地理学的景观学与生物学的生态学从各自独立发展逐步走向结合的时期。
海克尔把研究生物与环境之间的科学定义为生态学；坦斯利进一步提出了生态系统的概念（2）形成阶段：随着景观学和生态学的发展，生态学观点在景观研究中越来越受到重视。
一大批生态学家、地理学家和林学家，试图借助景观概念的综合特征解决生态学研究中出现的新问题。
（3）发展阶段：1982年在原捷克斯洛伐克召开的第六届景观生态学国际学术研讨会上，国际景观生态学会（IALE）的成立，标志着景观生态学进入新的发展阶段。
（4）提高阶段7、景观生态学的发展趋势：静态研究、动态研究、应用研究8、景观生态学研究的热点问题：（1）干扰对景观格局、过程的影响和干扰在景观中的传播和扩散。
（2）景观格局和景观过程的关系。
（3）小尺度实验研究及其尺度外推。
（4）景观动态模拟预测模型、景观规划设计辅助决策，以及多尺度空间耦合模型。
（5）景观的多重价值评价和作为社会经济发展规划与决策基础的景观社会经济研究。
（6）人类在景观中的作用和景观规划设计。
8、景观生态学研究热点地区：（1）流域系统（2）湿地（3）文化景观（4）城—乡过渡带和胜太脆弱带（5）重点或关键性自然景观第二章1、景观生态学的基本理论（1）耗散结构与自组织理论（2）等级系统理论（3）空间异质性与景观格局（4）时空尺度（5）空间镶嵌与生态交错带（6）景观连接度与渗透理论（7）岛屿生物地理学理论（8）复合种群理论与源—汇模型2、景观生态学的基本原理（1）景观的系统整体性原理（2）景观生态研究的尺度性原理（3）景观生态流再空间在分配原理（4）景观结构镶嵌性原理（5）景观的文化性原理（6）景观演化的人类主导性原理（7）景观多重价值原理3、空间异质性：生态学过程和格局在分布上的不均匀性和复杂性。
景观生态学(终极版)
1、叙述景观生态学得主要内容及目前得研究重点。
主要内容：（1）景观生态学就是研究空间得异质性与格局a)定量地描述不同尺度下得景观格局形成得物理、生物过程与干扰过程；b)空间异质性如何影响到个体、种群与群落得空间分布；c)景观结构与功能随时间变化；d)人类对景观变化得影响以及如何管理景观。
（2）景观生态学就是对空间异质性得研究与管理a)景观镶嵌体得空间结构与组成；b)景观要素之间得相互关系（如能流、物流）；c)景观结构与功能随时间得变化；d)景观结构与功能得优化与管理。
目前研究得重点：①干扰对景观格局与过程得影响与干扰在景观中得传播与扩散。
②景观格局与景观过程得关系或景观格局得生态学与环境效应。
③小尺度实验研究及其尺度外推。
④景观动态模拟预测模型与景观规划设计辅助决策以及多尺度空间耦合模型。
⑤景观格局优化。
⑥景观得多重价值与作为社会经济发展规划与决策基础得景观社会经济研究。
⑦人类在景观中得作用与景观规划设计。
热点地区：①流域系统；②湿地；③文化景观；④城乡过渡带；⑤滨海地区；⑥乡村景观2、试比较美国景观生态学派与西欧景观生态学派得特点。
（必考）欧洲与北美在起源与发展上均有着显著得不同。
一般而言，欧洲学派更具人文性与整体论得特点；北美学派更注重于以生物为中心得生态学内容与还原论为基础得方法论。
具体得主要体现于两个方面：首先，景观生态学在欧洲学派中就是一门应用性很强得学科，它与规划、管理与政府有着密切得与明确得关系；北美学派虽也有应用得方面，但它更大得兴趣在于景观格局与功能等基本问题上，并不就是都结合到任何具体得应用方面。
其次，欧洲学派主要侧重于人类占优势得景观；而北美学派同时对研究原始状态得景观也有着浓厚得兴趣。
当然除此之外，她们之间也存在一些共同点，如北美景观生态学派同样意识到了人类对景观得作用与影响；欧洲学派也没有放弃对空间格局得重视。
3、为什么要研究景观格局？研究景观格局得主要方法有哪些？景观格局一般指景观得空间格局（Spatial pattern），就是大小、形状、属性不一得景观空间单元（斑块）在空间上得分布与组合规律。
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。
景观生态学概念与理论
景观生态学概念与理论邬建国(美国亚利桑那州立大学生命科学系)Landscape Ecology - Concepts and Theories。
Wu Jianguo （Department of L if e Sciences ，A rizonaS tate University West , PO Box 37100 , Phoenix ，A Z 85069 — 7100) 。
Chinese Journal of Ecolo2gy ,2000 ,19 (1) ：42 - 52。
Landscape ecology is an interdisciplinary field that has been rapidly developing in the past fewdecades。
New ideas and perspectives that emphasize spatial heterogeneity , hierarchical linkages ,and interactions between pattern ，process ，and scale have given the field an unique and significant identity。
This paper is intended to review and synthesize the recent advances in landscape ecology ，presenting a set of core concepts and theories ，which include scale , pattern - process ，spatial het2 erogeneity , edge effect , hierarchy theory ，patch dynamics ，patch — corridor — matrix model ，island biogeographic theory , metapopulation theory ，landscape connectivity ，neutral models ，and percola2 tion theory。
景观生态学研究热点,及基本理论核心思想。
一、景观生态学当前研究热点答：从“21世纪景观生态学十大论题”的国际景观生态学大会，各国学者面对新的问题和新的挑战，提出景观生态学新世纪研究热点看主要包括以下几个方面：异质景观中的能量、物质和生物流过程；土地利用和覆盖变化的起因、过程和效应；非线性科学和复杂性科学在景观生态学中的应用；尺度推绎；景观生态学方法论的创新；将景观指数与生态过程相结合, 并发展能反映生态和社会经济过程的综合景观指数；把人类和人类活动整合到景观生态学中；景观格局的优化；景观水平的生物多样性保护和可持续性发展；景观数据的获得和准确度评价。
而从美国第十五届景观生态学年会看，景观生态学热点话题除了，景观生态动态模型、生物多样性保护、遥感与地理信息系统应用、决策支持系统外，新的研究热点方向还包括：首先，经济观念与生态学研究的融合，生态学家越来越重视经济要素在自然保护中的作用，同时，自然生态价值的经济学量化也正引起人们的重视；在景观格局与过程的关系研究上，以不同方法从不同侧面，剖析景观格局对自然生态过程的影响，在理论上加深对景观异质性作用的了解。
例如，景观格局与过程对鸟类繁殖、迁移、觅食等活动影响。
在景观变化分析方面，重要成果包括自然和人为干扰条件下森林景观格局动态的模拟模型，可选择性未来景观分析模型等，对由自然和人为干扰条件下过去、未来景观变化进行了对多方位，参数的分析。
在景观生态过程研究方面，主要有流域尺度上的生态过程研究；不同管理措施下林地演替过程的研究；河谷景观的生态功能研究等。
另外生态恢复方面研究，体现人们在物质需要满足后，向更高层次的精神需要过渡时期的特点。
二、景观生态学基本理论的核心思想和在实际中的应用答：耗散结构与自组织理论：系统内部不断增加的熵达到并维持耗散系统这种新的远离热力学平衡态，它是系统与环境相互作用达到某一临界值时出现的有序结构，它的形成是一个由量变到质变，由无序到有序，是一个自组织过程。
实践意义：生态系统是耗散结构，是一个开放的系统，它与周围的物质不断的发生能量和物质的交换，其远离热力平衡态，且生态系统中普遍存在着非线性动力学过程，来源于外界环境连续不断的负熵流使生态系统稳定；森林景观系统通过植物和其他生理过程使系统通过耗散结构保持稳定。
景观生态学概念与理论
景观生态学概念与理论一、本文概述1、景观生态学的定义与重要性景观生态学是一门研究景观空间格局、生态系统过程与人类活动之间相互关系的科学。
它主要关注不同生态系统之间以及生态系统内部的空间异质性，包括景观的结构、功能和动态变化。
景观生态学的定义体现了其在生态学研究中的重要地位，它融合了生态学、地理学、环境科学等多个学科的理论和方法，旨在从宏观和微观两个层面揭示景观生态系统的复杂性、多样性和可持续性。
景观生态学的重要性体现在多个方面。
景观生态学有助于人们深入理解和认识自然生态系统的结构与功能，为生态保护和管理提供科学依据。
景观生态学关注人类活动对景观生态系统的影响，能够为城市规划、土地利用、生态恢复等实践活动提供指导。
景观生态学还关注景观生态系统的动态变化和可持续性，有助于预测和应对全球气候变化、生物多样性保护等全球性生态环境问题。
因此，景观生态学在生态学、环境科学、地理学等领域具有广泛的应用前景和重要的学术价值。
随着人类对自然生态系统的认识不断深入和环境保护意识的提高，景观生态学的研究和应用将更加广泛和深入。
2、景观生态学与相关学科的关系景观生态学作为一门综合性的学科，与其他多个学科有着紧密的联系和交叉。
它与生态学有着直接的关联。
生态学是研究生物与其环境之间相互关系的科学，而景观生态学则更侧重于研究不同生态系统之间的空间关系和相互作用。
景观生态学在生态学的基础上，进一步拓展了生态系统的空间尺度，将不同生态系统纳入到一个统一的框架中进行研究。
景观生态学与地理学也有着密切的联系。
地理学是研究地球表面自然现象和人文现象空间分布、演变及其相互关系的科学。
景观生态学在地理学的基础上，更加关注地表景观的空间格局、动态变化以及人类活动对景观的影响。
地理学为景观生态学提供了丰富的空间分析方法和工具，有助于揭示景观格局与过程之间的内在联系。
景观生态学还与城市规划、环境科学、农业科学等多个学科有着交叉。
城市规划关注城市空间布局和生态环境建设，景观生态学可以为城市规划提供生态优先的理念和方法。
景观生态学-3
第三章 景观空间结构
具有相同面积但具有不同结构景观的连通性
( a-d 依次降低)
二、景观的空间格局类型
1、景观空间格局
景观空间格局：一般指大小和形状不一的斑块在空间 上的配置 。它是包括干扰在内的各种生态过程在不 同尺度上作用的结果，反过来它又对景观中的各种过 程产生一定影响。 景观空间格局基本模式： 斑块-廊道-基质模式；网络－结点模式。 提供了一个理论基础，基础模型。
物 种 多 样 性
景观多样性
⑵ 景观异质性 生态系统集合的、斑块空间镶嵌的复杂性。 主要来源：自然干扰、人类活动干扰、异质的立地或生 境条件、植被内源演替。 景观空间异质性：
梯度分布：景观要素渐变分布，无明显的斑块和廊道； 镶嵌结构：
景观空间异质性三个组分： 空间组成：斑块类型、数量、面积比例。 空间构型：斑块形状、大小、对比度、连通性； 空间相关：
一、景观空间结构特点描述 二、景观的空间格局类型 三、景观边界与生态交错带
一、景观空间结构特点描述
1、景观异质性与景观多样性 ⑴ 景观多样性 生态系统集合(斑块性质)的多样性。 景观多样性与景观稳定性。 景观类型多样性与物种多样性的关系。
正态分布的关系。当在景观类型少时，大的、均质性的斑 块，边缘生境比例较小，物种多样性低；随着类型或生境多 样性和边缘物种增加，物种多样性增加。当景观类型、斑块 数目与边缘生境达到最佳比率时，物种多样行最高。其后随 着景观类型和斑块数目增多，景观破碎化，导致斑块内部种 向外迁移或局部灭绝，物种多样性也随之降低；最后，存留 的小斑块只适宜特殊的物种，维持着低的物种多样性。 中度干扰理论。
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第17卷第5期生 态 学 报Vo l.17,N o.5 1997年9月 A CT A ECO LO G ICA SIN ICA Sep., 1997 生态空间理论与景观异质性*肖笃宁 布仁仓 李秀珍(中国科学院沈阳应用生态研究所,沈阳,110015)摘要 概述生态空间理论的若干主要方面:尺度、空间格局、景观异质性、镶嵌与生态交错带以及干扰与景观动态等。
生态空间理论是景观评价、管理和生态规划的重要基础,对于区域可持续发展和生物多样性保护等方面的研究都具有重要的指导意义。
关键词:景观生态学,生态空间理论,景观异质性。
SPATIAL ECOLOGY AND LANDSCAPE HETEROGENEITYXiao Duning Brencang Li Xiuzhen(I nstitu te o f App lied Ecology,A cademia S inica,S heny ang,110015,China)Abstract In Landscape Ecolo gy,landscape means a cluster of interacting ecosystems w hich appear as spatial land m osaics.T herefore,the m ain point o f Landscape Ecolog y is to study the spatial relationship of eco sy stem s,as w ell as the r etention of landscape hetero-geneity.The theory of Spatial Eco logy is presented just fo r this purpose.This ar ticle ex-pounded the m ain points of this theo ry:scale,spatial pattern,landscape hetero geneity,mo-saics and ecotone,disturbance and landscape dynamics,etc.T he Theory of Spatial Eco logy can be an im oprtant basis for landscape evaluation,manag em ent and ecolo gical desig ning. It w ill also contribute to the reginal sustainable development and biodiversity co nser va-tio n.Key words: T heory o f Spatial Ecology,Landscape Eco logy,landscape hetero geneity.生态空间理论(theor y of spat ial eco lo gy)是对生态系统空间关系进行研究的一种理论,主要包括尺度、空间格局和镶嵌动态等。
该理论代表着一种强调自然界异质性,等级结构性,局部随机性和结构、功能、动态尺度依赖性的新生态学范式,体现了当代生态学研究从微观走向宏观,从定性走向定量,从应用线性科学研究方法到应用非线科学方法的进展趋势。
地球系统是一个复杂的巨系统,非平衡性、非线性、多尺度性、突变性、自组织性、自相似性、有序性和随机性等是其最本质的属性。
无疑,宏观生态学的研究需要运用新的理论武器。
全球生态,区域生态和景观生态是宏观生态研究中的不同层次,景观生态学集中关注于对生态系统空间关系的研究,它把景观视为空间上镶嵌出现和紧密联系的生态系统组合,景观可视为异质性的热力系统,因而景观生态学的理论核心也可以说就是生态空间理论,聚焦为研究景观空间异质性的保持*国家自然科学基金(49631040)资助项目。
收稿日期:1996-12-12,修改稿收到日期:1997-04-28。
和发展。
1 尺度(sca le)通常尺度一词系指观察或研究对象(物体或过程)的空间分辨度和时间单位,它标志着对所研究对象细节了解的水平。
在生态学中,尺度是指所研究生态系统的面积大小(空间尺度)或其动态变化的时间间隔(时间尺度)。
其表示方法与制图学不同,空间分辨率的单位称为粒子(g rain)或象元(pix el),每一象元(图象单元)视为同质,而象元之间视为异质。
至于绘图比例尺是表示对空间距离的缩减程度,与尺度的概念正好相反。
绝对尺度是指真实的距离、方向和外形,而相对尺度是根据生物的功能联系用作两点间的相对描述。
关于研究区的大小和需要考虑的时间长短称之为研究范围,对于所得出的研究结果有时需要进行外推,即根据已知值进行推测,把信息从一个尺度转移到另一尺度,或从一个系统转到另一个系统。
此时将系统在性质、属性或现象上产生突然变化的点称为临界阈值(cr itical thr esho ld)。
关于不同时空尺度的生态学研究参见图1。
图1 不同时空尺度的生态学研究Fig .1 Different time and spatial s cales of ecology s tudy从环境干扰,生物反应与植被格局3个层面上均可看到,以不同尺度研究时,内容也不相同。
生态系统是有一定大小范围的功能单元,通常在研究陆地生态系统的生产力,生物地球化学上的元素循环和脆弱性等问题时,把生态系统作为一个小尺度(10～100m)的均质体来考虑。
景观生态学的研究基本上是对应着中尺度的范围,从几平方公里到几百平方公里,从几年到几百年;而区域生态学的研究则往往进入大尺度的范畴。
在生态研究中应十分注意时空尺度的对应性、协调性和规律性,如生态平衡就是自然界在动荡中表现出的某种与尺度相关的协调性。
生态系统在小尺度上常表现出非平衡特征,或“瞬变态特征”,但在大尺度上仍可体现出与平衡模型相似的结果。
生态系统与其所属的大尺度系统之间的关系常常可以克服局部生物反馈的不稳定性。
生态系统发展中的持续性问题也与其尺度有关。
达到持续的可能性在细尺度上减小,个别生态系统中存在激烈波动是正常的,而大尺度的自然调节过程可提供较大的稳定性。
为实现区域的可持续发展,景观是最适于进行规划和管理的空间尺度,因为景观有比较明显的边界和共同的生态过程[1]。
生态管理的中心问题之一乃是尺度问题,一个“单元”(unit)可认为是分布格局中的一种组分(如不同的生物或生境类型),构成时空异质性镶嵌的各单元可被视为独立的单位。
这一思路对于有相互关系的区域尺度上的管理活动,如可更新自然资源的开发是很有用的。
一些国外学者在生态模型的研究中取得如下经验:计算模型后反映具有较大影响的大尺度上的变化,模型与方法的分辨率也应与变化的尺度相一致。
454 生 态 学 报17卷B.T.M ir ce 等研究了景观边界的多尺度复杂性,发现在复杂地形景观中,斑块(patch)的几何形状随着由梯度大小所决定的尺度系列而变化;可以通过土地利用方式等小尺度因素的调控,使得人类活动对景观变化的影响保持在适当的强度。
美国景观生态学家对空间尺度所进行的研究要比对时间尺度的研究来得细致深入,关于跨尺度研究、尺度转换,尺度模型参数的选择以及渗透理论(per colatio n theor y )等热点都有众多的研究文章[2～7]。
2 空间格局(spatial pattern )空间格局是生态系统或系统属性空间变异程度的具体表现,它包括空间异质性、空间相关性和空间规律性等内容。
空间格局决定着资源地理环境的分布形成和组分,制约着各种生态过程,与干扰能力、恢复能力系统稳定性和生物多样性有着密切的关系。
基本生态过程包括生物生产力、生物地球化学循环、生态控制以及生态系统间的相互关系等方面。
生态控制包括稳定性(阻抗、回复)和干扰(多样性、再生演替趋势和生态系统的新陈代谢);生态系统间的相互关系包括过程输入和过程输出,前者有人类与动物活动的季节性变化,偶然干扰和干扰循环以及敏感性;后者有迁移、竞争、群落密度、关键种构成、病虫害和多样性等。
影响基本生态过程的空间格局参数如下:(1)斑块大小:影响单位面积的生物量、生产力、养分储存、物种多样性,以及内部种的移动和外来种的数量。
大的自然植被斑块在景观中可以发挥多种生态功能,起着关键作用。
(2)斑块形状:影响生物种的发育、扩展、收缩和迁移。
与几种关键功能相适应,一个生态上理想的斑块形状通常是具有一个大的核心和某些曲线边界及狭窄的回廊。
其方向角与周围的“流”有关。
(3)斑块密度:影响通过景观的“流”的速率。
(4)斑块的分布构型:影响干扰的传播和扩散。
R.T.Fo rman 按结构特征划分出4种景观类型,即班块散布的景观、网络状景观、指状景观和棋盘状景观(图2),其关键空间特征在散布景观中为:基质的相当面积、斑块大小、斑块间距离、斑块分散度(聚集、规则或随机);在网络状景观中为:廊道密度、连接度、网络路径、网眼大小以及结点的大小和分布;在指状景观中为:各组分的相对面积“半岛形”组分的丰度和方向性,其长和宽;在棋盘状景观中为:景观的粒度(斑块平均面积或直径),网络的规则性或完整性以及总边界长度。
图2 按结构特征划分的基本景观类型Fig .2 Lands cape clas sification on s tu cture characterA .斑块散布型S cattered B.网络型Webbed C.指状型Finger like D.棋盘型Chess bordlike 注:在每一景观中仅包括两种组分(生态系统或土地利用类型),由黑色和白色表示。
树枝状例子则兼有网络和散布的两种景观类型的特征。
众所周知,封闭系统中只有同一性,由于能量输入和保持阻抗所演化成的开放系统中就出现了梯度异质性和镶嵌异质性。
生态系统中同一性的动力来自于自然界,趋向于建立呈对数型的生物量垂直分布,而其阻抗则包括自然界中原已存在的异质性以及自然干扰和人类活动。
空间异质性通常包括空间组成和空4555期肖笃宁等:生态空间理论与景观异质性 间构型两个方面,前者是指景观组分(生态系统)的类型种类、数量和面积比例,后者是指生态系统的空间分布、斑块形状、大小和景观对比度、景观连接度。
空间相关性是指斑块异质性与参数的空间相互作用,以及空间关联程度;空间规律性是指空间梯度和趋势,如城乡梯度的定量化研究等。
人们熟知的空间格局有均匀分布、聚集布局、线状布局、平行布局和共轭布局。
景观系统不仅包括异质区域及其界线,而且包括各种内部的网络,如水系、交通运输和动物迁移路线等。
沿网络线运动的流,不仅与相应的位势有关,而且与交换的功能距离有关。