景观生态学复习资料

1 1、景观结构和功能原理（系统整体性原理或异质性原理） 这一原理包括结构和功能两个方面的含义： （1）每个景观是由若干个不同的生态系统组成的，因此，每一景观均是一个异质性的地域，即景观内部的性质是不均匀的，表现在生物种类、生物量、物质、能量的分布等方面（结构的异质性）。一个景观中不同生态系统类型越多，其空间异质性越高，多样性也越高。 景观结构的形成过程是景观的一种自组织过程，从理论上讲，通过自组织过程，景观最终形成为一种持续、稳定的耗散（开放）结构。 （2）景观中不同生态系统，由于物种、物质和能量分布不均匀，必然导致不同生态系统之间的不断地相互交换，相互作用。使得不同生态系统具有不同的功能以及不同生态系统之间的相互作用是不同的（功能的异质性）。也就是说，构成景观的生态系统的类型、大小、形状、数目和外貌特征等对景观功能都有直接或间接的影响。（即景观结构决定功能） 3. 空间异质性与景观过程原理 （1）空间异质性（spatial heterogeneity）：是指系统或者系统属性在空间上的变异程度，具体地说，是景观生态学变量在空间分布上的不均匀性和复杂性，在直观上表现了景观空间格局。 （2）景观过程：所谓“过程”就是强调事件或现象发生、发展的过程和特征。景观过程常常涉及到许多生态学过程，如：种群动态、种子或生物体的传播、干扰扩散、物质循环、能量流动、群落演替等。景观过程既是景观的形成过程，也是景观功能的具体体现。 4、尺度效应与等级结构 （1）尺度（scale）的定义 ① 尺度：是指在研究某一物体或现象时所采用的空间单位或时间单位，同时又可指某一现象或过程在空间和时间上所涉及到的范围和发生频率。尺度可分为空间尺度和时间尺度。 ② 在景观生态学中，尺度以粒度和幅度表达： 粒度（grain）：空间粒度是指景观中最小可辩识的单位所代表的特征长度、面积或体积。时间粒度是某一现象在时间上发生（或取样）的频率或时间间隔。 幅度（extent）：是指研究对象在空间上涉及的范围（空间幅度）、时间上持续的长度（时间幅度）。具体地说，研究区域的总面积决定该研究的空间幅度，而研究项目持续时间长度，则确定为其时间幅度。 （2）等级结构（等级系统）理论 等级系统理论（hierarchy theory）是20世纪60年代发展起来的，是关于复杂系统的结构、功能和动态的系统理论。等级系统是一个由若干有秩序的层次所组成的系统，具有垂直结构和水平结构。其主要内容有： ① 根据等级理论，复杂系统具有离散性的等级层次。例如：一个城市景观，通常由社会系统、经济系统和自然系统三个系统组成的。 ② 一般来说，处于等级系统中高层次的行为或动态常表现出大尺度、低频率、慢速度的特征，而低层次的行为或动态则表现出小尺度、高频率、快速度的特征。 ③ 不同等级层次之间还有相互作用的关系，即高层次对低层次有制约作用，而低层则为高层次提出供机制和功能 2

 斑块：泛指与周围环境在外貌或性质上不同、非线性的，并具有一定内部均质性的空间单元或生态系统。 斑块可以是植物群落、湖泊、农田、居民区等。  廊道：是指景观中与相邻两边环境不同的线性或带状结构。常见的廊道有：农田间的防风林带、河流、道（铁）路、峡谷、输电线路等。 斑块和廊道在外貌形状上、功能上有很大的区别，但也有一致的地方，廊道实际上也是线性状或带状的斑块。  基底：通常是在景观中分布面积最大、连接程度最高，并且在功能上对景观的动态起着控制作用的背景结构。 常见的基底有：森林基底、草原基底、农田基底、城市用地基底等。在许多景观中，景观总体动态常常受到基底所支配和控制。

根据斑块的起源，常见的景观斑块类型分为以下4种： 1、干扰斑块(disturbance patch)：在景观中由于局部性干扰而形成的小面积斑块。如自然干扰（如雪崩、火烧、泥石流等）或人为干扰（森林采伐、矿产开采等）所形成的小面积斑块。 2、残留斑块(remnant patch) ：景观中由于大面积干扰所造成的、在局部范围内幸存的自然或半自然生态系统或者某一自然生态系统的片断。 如森林或草原大火、大范围的森林砍伐、农业活动和城市化进程中形成的小片森林斑块、草原斑块。 干扰斑块和残留斑块在外部形式上似乎有一种反正对应关系。 3、环境资源斑块(environmental resource patch) ：由于环境资源条件（土壤类型、水分、养分及地形有关的各种因素）在空间分布的不均匀性造成的斑块。如森林中的沼泽地、沙漠中的绿洲等。 4、引入斑块(introduced patch)：由于人们有意或无意的将动植物引入某些地区而形成的局部性斑块。如果引入的是植物群落，如人工林、树木园、种植园、作物地、高尔夫球场等称为种植斑块。此外，人类聚居地（城市、村落等）也是最明显、最普遍的引入斑块。 可见，斑块的主要来源有：环境资源条件在空间上的差异（在空间上分布不均匀）、自然干扰、人类活动等。

1、干扰斑块的主要特征 ① 干扰发生后，干扰斑块内的生物种群种类、数量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。 ②干扰斑块与基底间是一种与干扰状况相对应的动态关系。一般来说，干扰斑块是消失最快的斑块类型，即干扰斑块的周转率最高。

① 残留斑块与干扰斑块都来源于干扰，且其周转率也较高。 ②残留斑块与干扰斑块在景观中的地位与作用不同。例如：在森林中发生火灾，当火灾较小时，出现的火烧迹地，这时我们将周围未烧的森林称为基底，将火烧迹地称为干扰斑块；如果火灾蔓延扩大，火烧面积很大，但有少数团块状的林分未烧到，这时候我们将火烧迹地称为基底，残留的林分为残留斑块。（请问：同一景观中干扰斑块与残留斑块所起的作用是否相同？）

3、环境资源斑块的主要特征 3

① 环境资源斑块与基底之间的边界比较固定，一般地说，环境资源斑块是周转率最低的斑块类型。 ②在环境资源斑块中，虽然也存在种群的变动、迁入、灭绝等过程，但都处于极低的水平。 4、引入斑块的主要特征 斑块中种群动态变化、斑块的周转率在很大程度上起决于人类的管理程度和恒久性。 以上的分析表明，根据斑块的起源、成因不同，可以将它们分为4种类型。也正由于它们的起源的不同，它们的稳定性也不同。

三）斑块的大小 斑块的大小是最容易看到的几何特征之一。从生物学角度看，当斑块的形状一样时，斑块的大小一方面影响到能量和营养物质在景观中的分配，另一方面还会影响到斑块中物种的数量。 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）。 生态交错区是相邻两种景观要素直接相互作用的场所，这部分的物质、能量密度及物种组成特征也与两侧的景观要素的内部有较大的差异。生态交错区对能量、营养物质、物种分布的影响称为边缘效应。 斑块内部面积与边缘面积之比可称为内/缘比，即 D=A内/A外 对于形状一样，大小不同的斑块来说，它们的内/缘比是不同的。如果各斑块的边缘宽度相对一致，斑块的内/缘比与斑块面积成正比，即斑块面积越大，斑块的内/缘比越大。 当边缘效应为聚集效应时，有： ①大斑块，内缘比大，能量、物质在边缘的比例也就小。相反，小斑块，内缘比小，能量、物种在边缘的比例就大。 ② 在斑块的边缘部位，无论是植物还是动物的产量、数量明显高于或多于斑块内部。例如森林中边缘的林木生长旺盛，下层的灌木、草本也多，甚至各层中花果产量也明显比内部高。 由于以上两方面的原因，使得小斑块单位面积上的能量和营养物质含量明显高于大斑块。 相反，如果边缘效应为负效应时，则小斑块的能量与营养物质的含量要小一些。因此，斑块的大小对能量、营养在斑块中的分配有明显的影响。 值得注意的是，就单个斑块而言，大斑块的能量、物质总量大于小斑块，对于主要生活在单个斑块的物种而言，大斑块能提供更充分的能量和物质。

2、种-面积关系（斑块大小对物种数量的影响） 物种数量（S）与生境面积（A）之间的关系是地理学和生态学中的研究热点之一。物种数量（S）与生境面积（A）之间的关系为： S=CAz 式中，S-物种数量，A-生境（斑块）面积，在同一纬度地区，C为常数， C的变化反映地理位置变化对物种丰富度的影响，z为常数，通常取0.263（0.18~0.35）。

一）廊道的类型 1、与斑块的分类相似：根据廊道的起源，廊道可以分为自然的和人工的，包括干扰 4

型、残留型、环境资源型和人为引入型（包括种植型、再生型）等。 2、根据廊道的组成内容或生态系统类型可分为：林带、河流、道路等。 3、按功能分为：输水、物流、防御、信息、能流。 4、按几何形态分3种基本类型：线状廊道、带状（窄带）和河流（宽带）廊道。（下面分别详述）

（1）线状廊道是指全部由边缘物种占优势的狭长条带（宽常为12m以下）。如道路、堤坝、灌渠、输电线、树篱、排水沟等。 在城市景观中，绿道(greenway)的生态效应已引起广泛关注(肖笃宁和李秀珍 1995)。 1、绿色道路廊道 （3）铁路绿化 应注意如下问题： ① 两侧种植乔木时，要离开铁路外轨至少10米，种植灌木时，至少6米； ② 边坡不能种植乔木，可采用草本或矮小灌木护坡，以防水土冲刷，保证行驶安全； ③ 通过市区或居民区时，在可能的条件下应留出较宽地带种植乔灌木，以减少噪声对居民的影响； ④ 公路与铁路平交时，应留出50米的安全视距，距公路中心400米以内，不可种植遮挡视线的乔灌木； ⑤铁路转弯处内径小于150米，转弯处不得种植乔木，可种植小灌木和草本。

三、基底 （一）基底的判定标准 基底（matrix）是景观中面积最大、连通性最高并且在景观功能上起着优势作用的景观要素类型。如广阔的草原、沙漠、连片分布的森林等等。 有时在研究景观时，难以确定每个景观要素的作用。因此有必要区分基底与斑块，才能确定各个景观要素的作用。基质的判定标准有三个： 1、相对面积 面积是基质在景观中作用大小的一项重要指标，因此常采用相对面积（relative area）作为定义基质的第一条标准，如果某种景观要素占景观面积的50％以上，那么它就很可能是基质。 但是，景观要素的面积不是判定基底的唯一标准。在异质性很强的镶嵌景观中，可能任何一种景观要素的面积都不会超过50％。这时候就需要用其他标准来判定了。 2、连通性（结构上连通） 如果景观中某一要素连接得较为完好，并环绕所有其他景观要素时，可以认为是基底，如具有一定规模农田的林网、树篱等。这类基质通过连接不同的景观要素，把整个景观联系在一起。 连通性（connectivity）高的景观要素具有三个方面的作用：①该要素可起一种分隔其他景观要素的物理屏障的作用；②当以细长条带相交形式连接时，景观要素可起一组廊道的作用，便于物种迁移和基因交换；③该要素可环绕其他景观要素而使其形成孤立的“生物岛屿”。 3、动态控制 如果景观中的某一要素对景观动态控制（dynamic control）程度较其他要素类型大，也可以认为是基质。