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1、第二章第二章 景观结构景观结构景观生态学的研究内容景观生态学的研究内容景景 观观 结结 构构斑块间的空间关系斑块间的空间关系景景 观观 功功 能能空间要素间的相互作用空间要素间的相互作用景景 观观 动态动态结构和功能随时间的改变结构和功能随时间的改变景观结构：景观结构： 景观组成单元景观组成单元（景观要素）的（景观要素）的类型、多样性及其数量关系特征。类型、多样性及其数量关系特征。各各生态系统或亚系统、生态系统或亚系统、土地利用类型土地利用类型景观和景观要素的关系是相对的。景观和景观要素的关系是相对的。景观：强调的是异质镶嵌体。景观要素：强调的是均质同一的单元。尺度尺度第一节第一节 斑块斑块o
2、斑斑块块：依依赖赖于于尺尺度度的的，外外观观上上不不同同于于周周围围环环境境（基基质质）的的非非线线性性地地表表区区域域，具有一定内部均质性的空间实体。具有一定内部均质性的空间实体。一、斑块起源一、斑块起源 一场大火后的早晨，我们迫不及待地去考察一场大火后的早晨，我们迫不及待地去考察漆黑一片的景观。这是一个可怕的景象！但最令人漆黑一片的景观。这是一个可怕的景象！但最令人感兴趣的是景观上零星分布的许多种斑块，两处孤感兴趣的是景观上零星分布的许多种斑块，两处孤立的火已燃起。附近一处立的火已燃起。附近一处小斑块已化为灰烬小斑块已化为灰烬，而且，而且大火已向远处蔓延。经对其考察，发现随有火焰跃大火已向
3、远处蔓延。经对其考察，发现随有火焰跃过但依然保留着过但依然保留着植被的几个斑块植被的几个斑块。我们返回未燃烧。我们返回未燃烧的地区时，要穿过的地区时，要穿过小片沼泽小片沼泽。这个斑块由于土壤过。这个斑块由于土壤过湿，具有完全不同的动植物。随后，来到一片湿，具有完全不同的动植物。随后，来到一片开垦开垦地地，并眺望一块微风吹拂的，并眺望一块微风吹拂的谷物斑块谷物斑块。 主要成因机制或起源包括：主要成因机制或起源包括：自然干扰自然干扰环境异质性环境异质性人类种植人类种植o根据斑块的起源或成因机制将常见的景观斑根据斑块的起源或成因机制将常见的景观斑块类型分为块类型分为4种：种：o干扰斑块干扰斑块o残存
4、斑块残存斑块o环境资源斑块环境资源斑块o引进斑块引进斑块起源：起源：自然干扰和人类干扰。一般由短期局部性干扰自然干扰和人类干扰。一般由短期局部性干扰形成；也可由长期持续干扰形成，主要是由人类干形成；也可由长期持续干扰形成，主要是由人类干扰引起的；有时，长期自然干扰也能够形成干扰斑扰引起的；有时，长期自然干扰也能够形成干扰斑块。块。o特点：特点：基质未受干扰，而斑块受到干扰基质未受干扰，而斑块受到干扰。具具有有最最高高的的周周转转率率，持持续续时时间间最最短短，通通常常是是恢恢复复最最快的斑块类型。快的斑块类型。 1 1 干扰斑块干扰斑块o起源：起源：基质受到大面积自然干扰和人类干扰的基质受到大
5、面积自然干扰和人类干扰的影响，在其局部范围内幸存的自然或半自然生影响，在其局部范围内幸存的自然或半自然生态系统或其片断，其成因机制与干扰斑块相同。态系统或其片断，其成因机制与干扰斑块相同。o特点：特点： 基质受干扰，而斑块未受到干扰基质受干扰，而斑块未受到干扰。 与干扰斑块在外部形式上似乎有一种反正对应与干扰斑块在外部形式上似乎有一种反正对应关系。关系。 2 2 残存斑块残存斑块o起源：起源：根本原因是景观内环境资源分布的空间根本原因是景观内环境资源分布的空间异质性。异质性。o特点特点由于资源的分布相对持久，所以斑块也相对持久由于资源的分布相对持久，所以斑块也相对持久而稳定，抗干扰能力强，而且
6、斑块的周转率相而稳定，抗干扰能力强，而且斑块的周转率相当低，能长期地存在于与基质相异的环境中。当低，能长期地存在于与基质相异的环境中。3 3环境资源斑块环境资源斑块（1 1）种植斑块种植斑块 起源：起源：人们有意或无意地将植物引入人们有意或无意地将植物引入某些地区而形成的局部生态系统。某些地区而形成的局部生态系统。4 4 引进斑块引进斑块特点：特点：在斑块内，物种动态和斑块周在斑块内，物种动态和斑块周转速率主要取决于人类的管理活动。转速率主要取决于人类的管理活动。o起源：起源：人类干扰。人类干扰。o特点：特点：聚居地内的生态结构取决于代替自然生态系统聚居地内的生态结构取决于代替自然生态系统的生
7、物类型，包括人、引进的动物、不慎引入的生物类型，包括人、引进的动物、不慎引入的害虫和从异地移入的本地种。的害虫和从异地移入的本地种。聚居地高度人文化，其持续性部分取决于人类聚居地高度人文化，其持续性部分取决于人类管理的程度和恒定性。管理的程度和恒定性。（2 2）聚居地聚居地二二 斑块大小（斑块规模）斑块大小（斑块规模）1 1 对物质和能量的影响对物质和能量的影响 一般，斑块内的能量或养分总量与斑块的面积成一般，斑块内的能量或养分总量与斑块的面积成正比。然而，斑块内的能量和养分含量不仅与斑正比。然而，斑块内的能量和养分含量不仅与斑块的大小有关，还与斑块内部和边缘带的比例块的大小有关，还与斑块内部
8、和边缘带的比例（内缘比）有关。（内缘比）有关。受斑块大小影响的内部区域和边缘带受斑块大小影响的内部区域和边缘带 一般地说，物种多样性随斑块面积的增加一般地说，物种多样性随斑块面积的增加而增加。而增加。 2 2 对物种多样性的影响对物种多样性的影响 景观中斑块面积的大小、形状以及数目景观中斑块面积的大小、形状以及数目对生物多样性和各种生态学过程都会有影响。对生物多样性和各种生态学过程都会有影响。3 对生境适宜性的影响对生境适宜性的影响 作为生物栖息地的斑块，斑块大小对不同物种的意义差别很大。三三 斑块形状斑块形状不不同同形形状状斑斑块块周周长长、面面积积和和边边缘缘值值内缘比内缘比1 12 23
9、 34 45 5斑块形状的意义：斑块形状的意义：o对生物多样性影响较大o对生物的扩散和觅食有重要影响o园林美学的意义第二节第二节 廊道廊道 又称走廊，指景观中与相邻两边环境不同的线性或带状结构。一一 廊道的起源廊道的起源o环境资源廊道环境资源廊道：由环境资源在空间上的异质性由环境资源在空间上的异质性线性分布形成。如河流线性分布形成。如河流廊道。廊道。o干扰廊道：干扰廊道：由带状干扰所致。由带状干扰所致。o残存廊道：残存廊道：是周围基质受到干扰后的结果。是周围基质受到干扰后的结果。o种植廊道：种植廊道：由于人类种植形成。由于人类种植形成。二二 廊道的作用廊道的作用双重作用:将景观分离、将景观连接
10、 1.1.传输通道功能传输通道功能 2.2.过滤和屏障功能过滤和屏障功能 3.3.生境功能生境功能 4.4.资源或产品功能资源或产品功能 5.5.美学观赏功能美学观赏功能三三 廊道的结构特征廊道的结构特征o曲度：常用廊道中两点间的实际距离与他们曲度：常用廊道中两点间的实际距离与他们之间的直线距离之比来表示。之间的直线距离之比来表示。o宽度：宽度变化对物种沿廊道或穿越廊道的宽度：宽度变化对物种沿廊道或穿越廊道的迁移具有重要意义。迁移具有重要意义。 o连接度（连通性）：可以用单位长度廊道中连接度（连通性）：可以用单位长度廊道中的断点数来表示。的断点数来表示。廊道的一个重要特点廊道的一个重要特点三三
11、 廊道的类型廊道的类型o线状廊道线状廊道 o带状廊道带状廊道o河流廊道河流廊道o线状廊道：线状廊道：是一条很窄的，主要由边缘物种组成的是一条很窄的，主要由边缘物种组成的狭长条带。狭长条带。 线状廊道与带状廊道的对比线状廊道与带状廊道的对比o指景观中与相邻两边环境不同的带指景观中与相邻两边环境不同的带状结构。状结构。包含一个内部环境；除有边包含一个内部环境；除有边缘种外，内环境中还含有较丰富的内部缘种外，内环境中还含有较丰富的内部种。种。带状廊道带状廊道如：高速公路、宽林带、宽动力线等。如：高速公路、宽林带、宽动力线等。o含义含义：指沿河流分布而不同于周围基质的植被：指沿河流分布而不同于周围基质
12、的植被带，包括河床边缘、河漫滩、堤坝和部分高地。带，包括河床边缘、河漫滩、堤坝和部分高地。河流廊道河流廊道河流廊道河流廊道河流廊道的结构与功能河流廊道的结构与功能功能：它控制着河水及周围陆地进入河流的物质流动。它影响河流本身的运输。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。它为物种的迁移和栖息提供了条件。为人类运输航道、物质资源、保护作用。第三节第三节 基基 质质 景观中分布最广、连续性最大景观中分布最广、连续性最大的景观要素类型。的景观要素类型。 如：森林基质、草原基质、农田基质如：森林基质、草原基质、农田基质对对景观动态具景观动态具有控制作用有控制作用 范围广、连
13、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。相对面积相对面积空间上的连接度空间上的连接度动态控制作用动态控制作用基质的判定基质的判定三个景观基质的例子：三个景观基质的例子：例一：例一：大兴安岭满归林业局原始林景观要素类型大兴安岭满归林业局原始林景观要素类型景观要素类型景观要素类型 斑块数斑块数 面积面积总块数总块数百分率（百分率（%） 总总面积面积百分率（百分率（%）落叶松林分落叶松林分81855.0529728.558.3樟子樟子松林分松林分885.652256.14.42白桦林分白桦林分19613.103701.27.27杨柳林分杨柳林分634.24860.41
14、.70火烧迹地火烧迹地19212.967834.315.37沼泽地沼泽地832.316281.312.33水域水域100.67200.80.39裸地裸地407.69100.80.70总计总计148610050926.5100例例二二：极端的均匀广阔类型（科左后旗）（极端的均匀广阔类型（科左后旗）（表表）；）；科左后旗土地利用现状表（科左后旗土地利用现状表（1995） 例三例三：整个景观：整个景观均是由彼此不同均是由彼此不同的小斑块的小斑块 组成，组成，看起来象由碎片看起来象由碎片构成的一幅镶嵌构成的一幅镶嵌画（双台子河口画（双台子河口自然保自然保 护区）护区）（表表）。）。o通常基质的面积超过
15、现存的任何其它景通常基质的面积超过现存的任何其它景观要素类型的总面积。如果某种景观要观要素类型的总面积。如果某种景观要素占景观面积的素占景观面积的50%以上以上，那么它，那么它很很可能可能就是基质。就是基质。相对面积相对面积 基质是景观中连接最好的景观要素，并包围其基质是景观中连接最好的景观要素，并包围其它景观要素。但基质通常并不完全连接在一起，而是它景观要素。但基质通常并不完全连接在一起，而是被分成几块地段。被分成几块地段。空间上的空间上的连接度连接度如果某一空间在延续途如果某一空间在延续途中未被其它边界所穿插、中未被其它边界所穿插、隔离，就认为该空间是隔离，就认为该空间是完全相连的。完全相
16、连的。 面积最大、连接度最好的景观要素面积最大、连接度最好的景观要素类型往往也控制景观中的流。基质中的优类型往往也控制景观中的流。基质中的优势种也是景观中的主要种。势种也是景观中的主要种。 基质主要是通过产生未来景观来控基质主要是通过产生未来景观来控制景观动态。制景观动态。 对景观总体动态的控制程度对景观总体动态的控制程度功能指标功能指标基质的结构特征：基质的结构特征：o孔隙率：单位面积基质中的斑块数目，即斑块密度。o边界形状：基质与其他景观结构成分之间边界的形态。o连通性：第四节第四节 网网 络络1 1 网络的概念网络的概念景观要素之间的空间联系有两种方式：景观要素之间的空间联系有两种方式：
17、 网络结构网络结构：廊道网络廊道网络，斑块网络斑块网络。 生态交错带生态交错带由廊道相互连接形成由廊道相互连接形成由同质和（或）异质性由同质和（或）异质性景观斑块通过廊道的空景观斑块通过廊道的空间联系形成间联系形成廊道网络廊道网络o概念概念 廊道网络由廊道网络由结点结点（node）和和连接廊道连接廊道构成。构成。 分枝网络分枝网络：树状的等级结构树状的等级结构 环形网络环形网络：封闭环路结构封闭环路结构p 两种形式：两种形式：网络结构特征网络结构特征o结点o网络格局o网眼大小农田防护林网农田防护林网o农田防护林网的结构和功能o农田防护林网结构的测度城市绿地网络系统城市绿地网络系统o城市绿地网络
18、系统的结构：由公园绿地、生产绿地、防城市绿地网络系统的结构：由公园绿地、生产绿地、防护绿地、附属绿地和其他绿地五大类构成。护绿地、附属绿地和其他绿地五大类构成。o城市绿地网络系统的属性城市绿地网络系统的属性2 2 生态交错带生态交错带概念：不同景观斑块空间邻接会产生概念：不同景观斑块空间邻接会产生与斑块特征不同的边缘带。与斑块特征不同的边缘带。（1 1）生态交错带具有边缘效应）生态交错带具有边缘效应（2 2）生态交错带阻碍物种分布）生态交错带阻碍物种分布（3 3）生态交错带的敏感性）生态交错带的敏感性（4 4）生态交错带的生态风险）生态交错带的生态风险生态交错带的特征生态交错带的特征生态交错带
19、的结构生态交错带的结构o生态交错带的等级结构特征生态交错带的等级结构特征o生态交错带的空间格局生态交错带的空间格局o生态交错带空间结构分析指标生态交错带空间结构分析指标生态交错带的功能生态交错带的功能 （1 1）通道或廊道：）通道或廊道：景观中的许多流景观中的许多流( (物流、能流、物流、能流、信息流、物种流等信息流、物种流等) )是沿生态交错带流动的，此时是沿生态交错带流动的，此时交错带相当于廊道。交错带相当于廊道。（2 2）过滤或屏障：）过滤或屏障：穿越生态交错带的流在质、量穿越生态交错带的流在质、量和速度上大都会受到不同程度的影响，此时的交和速度上大都会受到不同程度的影响，此时的交错带相
20、当于错带相当于个半透膜个半透膜；（3 3）生境：）生境：生态交错带有其持有的物种和环境特生态交错带有其持有的物种和环境特征，因此也成为一种栖息地类型。征，因此也成为一种栖息地类型。重要的生态交错带重要的生态交错带o河岸带o农牧交错带o城乡交错带o森林边际带边缘效应边缘效应边缘效应边缘效应:斑块边缘部分由于受外围影响而表现斑块边缘部分由于受外围影响而表现出与斑块中心部分不同的生态学特征的现象。出与斑块中心部分不同的生态学特征的现象。边缘效应的影响因素边缘效应的影响因素o边缘带宽度o边缘带面积o内缘比o正效应和负效应第五节第五节 景观功能景观功能o景观要素内部及其之间的能量和物质流动，景观要素内部
21、及其之间的能量和物质流动，以及景观要素的相互作用是景观过程的以及景观要素的相互作用是景观过程的基本功能基本功能。o景观的一般功能包括景观的生产功能、生景观的一般功能包括景观的生产功能、生态功能、美学功能和文化功能。态功能、美学功能和文化功能。o景观的生产功能：指景观能够为人类社会指景观能够为人类社会和生态系统提供物质产品和生物生产的功能。和生态系统提供物质产品和生物生产的功能。o景观的美学功能：是一个范围广泛、内涵是一个范围广泛、内涵丰富、比较难于确定的问题。丰富、比较难于确定的问题。景观的文化功能景观的文化功能自然景观的文化功能自然景观的文化功能1）自然景观是艺术创作的来源之一。）自然景观是
22、艺术创作的来源之一。2）自然景观陶冶人的情操。）自然景观陶冶人的情操。3）自然景观是人类学习的源泉。）自然景观是人类学习的源泉。人文景观的文化功能人文景观的文化功能1）提供历史见证，是研究历史的好材料）提供历史见证，是研究历史的好材料。2）提高景观作为旅游资源的价值）提高景观作为旅游资源的价值。3）丰富世界景观的多样性）丰富世界景观的多样性。景观的生态功能景观的生态功能o指指对对人人类类生生存存和和生生活活质质量量有有贡贡献献的的生生态态系统服务。系统服务。o服务指不能在市场上买卖，但具有重要价值的生态系统的性能，如净化环境、保持水土、减轻灾害等。Castanza根据已出版的研究报告和少数原始
23、数据进行最低估计，获得全球生态系统提供的服务总价值为：每年平均33万亿（1654万亿）美元，与之相比，全球GNP的年总量为18万亿美元，即全球生态系统服务总价值大约为全球GNP的1.8倍。oBioScience1997年年的的一一篇篇报报道道认认为为生生物物多多样样性性的的恢恢复复与与保保育育对对每每个个国国家家都都很很重重要要，它它提提供供经经济济和和环环境境效效益益。估估计计美美国国每每年年从从生生物物多多样样性性，如如有有机机废废物物处处理理、土土壤壤形形成成和和生生物物固固氮氮等等方方面面可可以以获得获得3000亿美元。亿美元。 o我我国国国国家家环环保保局局估估计计我我国国生生物物多
24、多样样性性的的直直接接使使用用价价值值每每年年达达2000亿亿美美元元，间间接接使使用用价价值值达达4万万亿亿每年。每年。 八八种种生生态态系系统统服服务务的的价价值值比比较较，单单位位面面积积价价值值最最高高的的是是湿湿地地（14785美美元元），其其次次是是湖湖泊泊河河流流（8494美美元元），近近海海水水域域（4052美美元元），热热带带森森林林（2007美美元元），其其他他森森林林（302美美元元），海海洋洋（252美美元元），草草地地（232美美元元），而而农农田田最低（最低（92美元）。美元）。从生态系统类型看，全球总价值中大约从生态系统类型看，全球总价值中大约63来自海洋；有来自海洋；有37来来自陆地生态系统，主要来自湿地、热带森林，然后是湖泊河流，其自陆地生态系统，主要来自湿地、热带森林，然后是湖泊河流，其他森林和草地，而农田比较少。他森林和草地，而农田比较少。树木与草坪生态效益及投资比例树木与草坪生态效益及投资比例植树和种草坪的投资比例为植树和种草坪的投资比例为，而产生的生态，而产生的生态效益比高达效益比高达
