景观生态学课件.ppt
《景观生态学课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《景观生态学课件.ppt(277页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、,葛之葳 南京林业大学森林资源与环境学院,景观生态学,1,景观生态学,2,引言,1.生态学主要研究生物与环境的关系,是一门多分支的学科 地球上生物和人的生存与发展是所处的环境密切相联系的。 研究对象包括个体、种群、群落、生态系统、景观等层次。 发展动力来自20世纪60年代后出现的人口资源环境等问题。 2.可持续发展成为世界关注的课题,人们广泛追求“生态的” 重要问题:如何解决经济发展与环境保护的矛盾? 观点1:加大环境保护力度会影响当地经济发展 观点2:协调发展,既要金山银山又要绿水青山 建立和谐社会既要人之间的和谐,基础是人与自然的和谐。,3,引言,3.景观生态学是一门应用性很强的生态学分支
2、学科 景观生态学研究大尺度地域内各种生态系统之间的相互关系。 景观的组成、结构、功能、动态、分类、评价、规划、管理。 其原理方法对促进景观的优化和可持续发展有直接指导作用, 是人们从宏观方面认识自然并调节人与自然关系的有力手段。 应用领域:农业、林业、城市规划、园林设计、自然保护、 旅游景区规划设计、环境治理、资源开发利用等。 4.景观生态学是一门发展历史不足百年的年轻学科 产生和发展来自人们对大尺度生态环境问题的日益重视; 其理论和方法主要来源于现代生态学和地理科学的发展。 景观生态学中的一些概念和理论还不成熟有争议待完善。,4,景观生态学的主要内容,1.景观生态学概述 2.景观要素的类型
3、3.景观的空间结构 4.景观的形成因素 5.人类对景观影响 6.景观的基本功能 7.景观的变化动态 8.景观分类与评价 9.景观生态学应用,5,一、景观生态学及发展进程(2) 二、景观组分(3) 三、景观整体结构(1) 四、景观生态学的一些基本法则(1) 五、景观生态学中的一些重要理论(2) 六、景观生态学数量分析方法(6),景观生态学授课结构安排,6,1. Forman RTT等,景观生态学,肖笃宁等译,科学出版社,1990 2. 傅伯杰等编注,景观生态学原理及应用,科学出版社,2001 3. 邬建国,景观生态学格局、过程、尺度与等级,高等教育出版社,2000 4. Zev Naveh等,景
4、观生态学理论与应用,李团胜等译,西安地图出版社,2001,参考书目,7,*Forman: 景观是指一组以相似方式重复出现的相互作用的生态系统所组成的异质性地表区域。 关键词:相似方式,重复出现,生态系统,异质性,地表区域 景观组分(landscape element):景观内部的不同生态系统类型被称为景观组分。 *Naveh: 景观是地理圈与生物圈和人类圈综合为一体,是人类生存空间内可见的客体。 关键词:地理圈,生物圈,人类圈,人类生存空间 *Wiens:从微观到宏观不同尺度上具有异质性或镶嵌性的空间单元。 关键词:尺度,异质性,镶嵌性,空间单元,第一讲 景观生态学:概念及研究范畴 1. 景观
5、(Landscape),8,*Forman: 景观生态学是以景观结构、功能和动态特征为主要研究对象的一门新兴宏观生态学分支学科。 关键词:结构,功能,动态,宏观生态学 *Naveh: 景观生态学是地理学与生态学之间的一门中间学科,是对人类生态系统进行整体论研究的新兴学科。 关键词:地理学,生态学,中间学科,人类生态系统,整体论,2. 景观生态学(Landscape Ecology),9,*景观结构(landscape structure):景观组分的数量构成及空间组合与分布特征,其中景观组分的空间结构特征又被称为景观格局(landscape pattern) *景观功能(landscape f
6、unction):景观对自身内部及其他相关生命系统生存和发展所能提供的支撑作用; *景观动态(landscape dynamic):景观在各种内外部驱动因素作用下其结构和功能的时间变化过程与特征。 *景观组分(landscape elements):构成景观的不同生态系统类型被称为景观组分 *斑块(patch):一个与周围环境不同的相对均质性非线性区域。 *廊道(corridor):不同与两侧相邻土地的一种特殊的带状要素类型。 *基质(matrix):景观镶嵌内的背景生态系统或土地利用类型 *网络(network):是指一个相互连接的廊道系统。,几个有关概念,10,个体种群群落生态系统景观区域
7、生物圈(全球) *主要研究层次:生态系统、景观和区域。 *学科特色:宏观生态学研究 *认识论特点:整体论途径 *问题切入点:格局与过程 *传统学科的涉及范畴:生态学、地理学、社会学、人类学、资源学等 *问题解析角度选择:时间+空间,3. 景观生态学的学科特点 1)宏观学科特色,11,强调异质性研究是景观生态学的显著学科特色,特别是关于空间异质性研究,是所有生态学分支学科中,景观生态学所特有的。 *异质性(heterogeneity):景观内部事物或者其属性在时间或空间分布上的不均匀性或非随机性特征。与异质性相反的景观特征被称为均质性(homogeneity) Risser甚至认为景观生态学主要
8、研究景观的空间异质性: 1)景观空间异质性的发展和动态; 2)异质性景观的相互作用和变化; 3)空间异质性对生物和非生物过程的影响; 4)空间异质性的管理。,2)异质性,12,景观生态学是生态学学科群中唯一将时空分异特征作为自身研究重点的分支学科,涉及的重点研究领域包括:异质性、等级特征、景观格局、尺度效应、干扰扩散等。 *尺度(scale):在观察景观现象或过程时一个特定的空间分辨率或标准时间单元。 *尺度效应(scale effect):优势景观现象或过程特征随尺度变化而变化的现象。,3)强调时空分异,13,景观的宏观性特征使其成为很容易与人为活动研究进行衔接的生态学分支学科(城市景观、人
9、为景观、干扰等),Naveh认为景观生态学是生态学和人类生态学研究的桥梁。(以下是最初国际景观生态学大会的一些讨论题目) 1)研究和规划的方法论(地域尺度上的应用研究) 2)土地利用格局对景观功能的影响 3)生态理论及其管理涵义 4)景观生态学中的联结度 5)海岸沙丘管理 6)城市生态问题 7)景观的空间格局和功能关系 8)景观利用的生态原则 9)景观生态学和空间信息系统 10)景观结构和生态过程之关系 11)自然保护:廊道的作用 12)气候变化的景观生态评价,4)注重人为活动,14,1)景观是一组生态系统的聚合体; 2)各生态系统之间通过相互之间的生态流密切联系在一起(相互影响); 3)具有
10、特定的气候和地貌类型特征; 4)具有特定的干扰和动态驱动机制。,4)景观的界定原则,15,*干扰(disturbance):一种明显改变景观结构、功能和动态变化过程的事件。干扰具有以下特点: 1)干扰是一种突发性非连续事件; 2)干扰一般对景观格局具有强烈改造作用; 3)干扰可能会中断景观中一些甚至全部生态过程; 4)干扰具有强烈尺度效应; 5)干扰可以是自然的,也可以是人工的。,干扰,16,第二讲:景观生态学历史与现状 1 国际景观生态学发展历程简介,1)景观生态学最初起源与上世纪三十年代的中欧地区,1939年德国学者特罗尔(C. Troll)提出景观生态学这一研究方向。 2)欧洲为适应土地
11、利用及城市规划的需要,一直延续这方面的理论研究与应用探索 3)70年代末到80年代初,欧美生态学家们同时意识到了景观这一重要研究层次的重要性。景观生态学进入快速发展时期。 4)新发展方向得到生态学界的普遍认同(特别是资源学、林学、生物保护学等),学科进入蓬勃发展时期。,17,2 国内学科发展简介,1)中国的景观生态学研究始于1980s年代初期; 2)地理学家门杂器寻求新的学科定位过程中率先注意到欧洲的经管生态学研究思路; 3)八十年代初期北美景观生态学的蓬勃发展引起了国内一批学者的关注; 4)国内有诸多科研单位面临业务重新定位的发展需求; 5)从八十年代中后期开始,国内景观生态学进入蓬勃发展阶
12、段; 6)目前,该学科已经成为最为活跃的分支学科。,18,3 景观生态学的发展现状,1)理论和方法论呈现蓬勃发展态势; 2)相关学科的全面介入,为景观生态学拓展了更为广阔的发展空间; 3)理论、方法论和应用研究出现了明显的破碎化倾向; 针对近年来景观生态学理论和应用研究逐渐出现的破碎化倾向,一批有远见的景观生态学家提出了以实际应用问题为导向进行生态学研究的整和,这从IALE第五次大会上可以明显的反映出来: *碎裂化(fragmentation):一种生境、生态系统或土地利用类型被分割成更小单元的现象或过程。,19,IALE第五次年会研讨专题 主题:科学与行动(22专题),1)碎裂化效应:概念、
13、实验设计及一般结论 2)生态网络和绿色通道:自然与人文规划的新理念 3)不同农业系统的景观效应 4)空间分析的理论与方法 5)流域与河岸过程 6)从人类的综合行为了解景观水平的生态过程 7)景观生态学用于景观规划与设计的障碍、机会、策略及模型,20,IALE第五次年会研讨专题 主题:科学与行动,8)空间格局与生态过程 9)变化景观政策和规划工具的案例研究 10)生物多样性保护的工具 11)景观保护规划的地区性途径 12)景观生态学用于森林管理的进展与问题 13)景观生态学的实验模型系统 14)景观异质性:模型及区域化的尺度及层次性问题 15)可持续河流管理的恢复与规划,21,IALE第五次年会
14、研讨专题 主题:科学与行动,16)城市景观与城市梯度 17)景观的长时限动力学与历史变化 18)自然干扰效应 19)农业景观问题 20)自然与农业景观中的生物多样性 21)土地利用规划 22)遥感数据应用,22,总结(基于conf.5),1. 方法论问题 2. 格局与过程 3. 生物多样性保护 4. 规划与设计 5. 景观管理,23,第三讲 景观组分:斑快(patch),一、斑块的起源 干扰斑块(disturbance patch):源于小面积干扰活动而形成的斑块类型; 残遗斑块(remnant patch):景观中一个小面积区域逃逸出周围地区干扰而形成的斑块; 环境资源斑块(environm
15、ental patch):由于环境条件的局部差异性而形成的斑块类型; 更新斑块(regenerated patch):在大面积受干扰地区通过植被恢复而的斑块类型; 引入斑块(introduced patch):由于人类的种植和建筑活动而形成的斑块类型。 斑块除起源方面表现出显著差异外,其它重要形状特征还包括斑块面积、边界和形状等,这些性状均具有重要的理论和应用价值。,24,二、 斑块的规模效应(1),大斑块:保护水质、发育河流网络、内部生境、核心生境、种源、小生境、保持自然干扰、缓冲能力强。 小斑块:中继站、边缘生境、降低捕食几率、提供特定小生境、保护小型物种与生境 我们可以推断,一个优化的景
16、观,应当有一些大的斑块,周围还有一些小的斑块,一同散布在基质中。,25,二、 斑块的规模效应(2),此外斑块大小还将影响景观中的许多生态过程的空间分异,主要包括: 1)生产率和生物量分布 2)侵蚀和营养元素流动 3)水分流动和循环等 不过上述问题的研究目前尚无完整的规律性总结,但是许多现象已引起了生态学家们的注意。 在涉及为了物种生存和自然保护目的而考虑斑块面积的时候,通常需要关注以下几个参数: 1)斑块内的基因流; 2)最小生存种群; 3)大斑块的安全数量。,26,三、 边界与边缘(1),*边界(boundary):构成相邻生态系统边界的区域。 *边缘(edge):一个生态系统周边的附近地区
17、,该区域将缓解环境对生态系统内部的影响。 景观中的边界具有不同的功能(生态流障碍、管理界限、环境变化的急变区等)人类是边缘种,并且经常通过各种活动创造更多的边界(景观碎裂化)。 边界问题研究通常包括:边界结构、调控机制、边界功能以及边界动态。,27,三、 边界与边缘(2):1类型与突变程度,边界的形成机制: 1)自然环境的镶嵌性特增,如土壤类型或地形等; 2)自然扰动; 3)人为活动。 边界突变程度: 硬边界:通常指那些直线型具有高对比度的边界 软边界:指那些有一定过渡性质并带有一条或两条边缘的边界区域。 *边缘效应(edge effect):通常指与生态系统内部生境相比,边缘地区特有的与众不
18、同的物种组成和丰度 边界的尺度差异: 精尺度边界:道路和相邻局部生态系统之间的边界; 中尺度边界:中尺度地形及长期土地利用方式之间的边界(如流域边界或大面积农田及果园之间的边界); 粗尺度边界:景观、气候区、生物区边界。,28,三、 边界与边缘(3): 2 边缘发育及调控机制,边缘的结构一般受到四类动力学机制的塑造作用,既小气候、土壤、动物和人类。这些因子之间的相互作用决定了边界地区的宽度、高度和长度。 1)小气候:光照、温度、蒸发、风特征等; 2)土壤:土壤的性质、发生和发展、水分含量、矿物养分含量等(差异形成原因:两边土地利用方式、微气候特点、生物特征、特定人为活动等); 3)动物:种类、
19、分布、捕食等; 4)人为活动:生产和管理。,29,三、边界与边缘(4): 3 边界的功能 (1),斑块的边界功能类似于细胞膜的功能(小分子传输、大分子选择性传输以及能量损耗性传输等),景观斑块边界的功能大致可以物化成五个部分:生境功能、滤网功能、通道功能、物种源功能以及汇的功能,这里重点探讨生境功能和滤网功能。 1)生境功能;主要影响边缘物种的种类、丰度、密度和生物量。 A边缘生境与内部生境相比具有显著差异; B边缘地区的生物种类多为景观内部的常见种,一部分为仅在边缘生境中出现的生物种类,很少有稀有种类出现在边缘生境中; C边缘生境中的生物种类主要为边缘种和多生境物种;,30,三、 边界与边缘
20、(5): 3 边界的功能 (2),2)滤网功能:主要影响景观内的各种生态流的流量和流速。 A景观内的各种客体(种子、颗粒物、生物量、热量)主要通过六种方式进行移动,即风、水流、飞翔动物、陆地动物、人和机械。 B景观内的客体移动一般有两种形式,一种为群体移动(如风和水流);另一种为个体移动,如野生动物和人的移动等。 C边界对于景观中的群体移动影响表现为改变运动状态(如文丘里效应)。 D边界对于个体移动的影响则表现为明显的选择倾向。,31,第四讲 景观组分(斑快) 三、边界与边缘(6) 4 相邻生态系统之间的相互作用,以基质和斑块的相互作用为例,可观察到四种显著的生态过程: 1)基质对斑块施加的影
21、响; 2)斑块对外界影响的抵抗; 3)斑块自身的稳定作用; 4)斑块对基质的扩散性影响。,32,三、边界与边缘(7) 5 边界的宽度和曲度(1),1)边界的宽度 边界的宽度一般受自然和人为作用的双重影响,并与边界的发育时间和计量标准有直接联系。 A作用力的方向; B发育时间; C计量方式和研究目的,33,三、边界与边缘(8) 5 边界的宽度和曲度(2),2)边界的曲度 边界的曲度何以利用两点之间的实际边界长度与两点之间的直线距离之间的比值来衡量。自然起源斑块边界的曲度一般应大于人类起源的斑块类型,所以直线型边界一般与人类的城市化过程密切相关。 在野生动物管理研究中,有如下关于边界曲度的研究结论
22、: A斑块内有两个物种沿垂直方向进行扩散时,易于形成曲度较大的边界; B沿着边界进行的生物运动将随着边界曲度的增加而减少; C边界曲度增加时,导致跨越边界的生物运动数量的增加; D大型野生动物趋向于利用直线型边界。 边界的曲线形状大致有8种类型:浅突起、突起、直线、浅凹型、凹型、夹角型、微波动和大幅度波动。 物种在跨越不同曲度边界运动时能够观察到显著的半岛效应和管道效应。,34,三、边界与边缘(9) 6 边界的变化,斑块边界的变化可以通过边界的形状来判断,一般情况下,突起边界意味着扩张边界,而凹陷型边界则意味着收缩边界。而圆形斑块可能是扩张斑块,也可能是收缩斑块。 不同斑块的斑块边界变化情形亦
23、不相同,残遗斑块的边界具有扩张的趋势;干扰斑块则可能会收缩;环境资源斑块的边界一般比较稳定,而引入斑块的边界变化趋势则比较复杂,取决于人类管理工作的维持强度和水平。,35,四、斑块的形状,1)斑块形状研究的意义: A斑块的形状可以综合反映内外界条件对于斑块发育的影响, B不同形状的斑块对于景观中的生态流亦具有不同的意义, C同时斑块的形状对于斑块的动态变化具有显著影响。 2)斑块形状研究的三个主要问题: A斑块起源对斑块形状的影响; B斑块形状的功能和动态效应; C斑块的形状分析方法。 3)斑块的形状与功能联系的一般法则: A圆形斑块在自然资源保护方面具有最高的效率; B卷曲形斑块在强化斑块与
24、基质之间的联系上具有最高的效率; C网络性的斑块结构有助于动植物在斑块内的移动。 D斑块形状差异直接影响斑块内外部生境的分割比例。,36,第三讲 景观组分(廊道),廊道是景观中重要的线形要素,它能把景观内部各组分间的生态应力有效地从主体传授到受体上去。跨越景观的廊道,还能把地域范围内的空间联系和功能联系以各种方式渗透到每一个景观中去。 一、廊道的功能 1)保护功能:建造防护林带、各种人工渠道、道路、绿篱和田埂等; 2)传输功能:物质传输、能量传输、物种传输; 3)资源功能:生物能源、食物、其他生物资源(木材)等; 4)美学功能 几乎所有景观都为廊道所分割,同时又被廊道联系在一起,这种双重反向作
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 景观生态学 课件
链接地址:https://www.31doc.com/p-2985317.html