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景观生态学
景观生态学思维导图：人工景观：完全由人类所创建，主要体现经济、文化和视觉特性和价值的景观。如城市景观、旅游地风景、园林景观、工程景观（工厂、矿山、水利工程、交通系统、军事工程）等。
编辑于2022-07-04 21:33:29- 景观生态学
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景观生态学
一 绪论
景观定义的发展
肖笃宁
景观是一个由不同土地单元镶嵌组成，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；兼经济、生态和文化的多重价值。
Moss景观定义的六种认识
景观是相互作用的生态系统的抑制性镶嵌
景观是地貌、植被、土地利用、人类居住格局的特殊结构
景观是生态系统向上延伸的组织层次
景观是综合人类活动与土地的区域整个系统
景观是一种风景，其美学价值由文化决定
景观是遥感图像中的象元排列
景观的综合定义
景观是由若干相互作用的生态系统镶嵌组成的异质性区域
侠义景观：为几十至几百公里范围内，有不同类型生态系统所组成的，具有重复性格局的异质性地理单元
广义景观：从微观至宏观任意尺度上，具有异质性和斑块性的空间单元；随研究对象和目的而变。已越来越多地被采用
景观分类
自然景观：如高山、荒漠、草原、森林、极地等，包括原始景观，半自然景观即受轻度人类干扰。
经营景观：如农田、果园、人工林、牧场
人工景观：完全由人类所创建，主要体现经济、文化和视觉特性和价值的景观。如城市景观、旅游地风景、园林景观、工程景观（工厂、矿山、水利工程、交通系统、军事工程）等
景观生态学
强调内容：空间格局（结构）、生态过程（物质流、能量流、物种流、信息流和价值流）与尺度的相互作用；人类活动、生态系统结构和功能相互整合
掌握三张图p11/14
重要学派
美国的景观格局和景观功能研究（Forman，Riss儿，Turner）
荷兰和德国的土地生态设计（Zorreveld，Haber国家公园景观规划）
东欧的景观综合研究和景观生态规划（Mazur，Ruzicka（捷克）最优设计）
加拿大和澳大利亚的土地生态分类
前苏联的景观地球化学研究（波雷洛夫）
景观生态学的重点
空间异质性或格局的形成和动态及其生态学构成的相互作用
格局-过程-尺度的相互关系
景观的等级结构和功能特征以及尺度演绎问题
人类活动与景观结构、功能的相互关系
景观异质性的维持和管理
中国景观生态学研究的重点领域与特色
土地利用格局与生态过程及尺度效应。
城市景观演变（城市体检）的环境效应与景观安全格局构建
景观生态规划与自然保护区网络优化、国土空间规划。
干扰、森林景观动态模拟与生态系统管理，提升碳汇功能
绿洲景观演变与生态水文过程
景观破碎化与物种遗传多样性
多水塘系统与湿地景观格局设计。
梯田文化景观与多功能景观维持。
源-汇景观格局分析与水土流失危险评价
二、一般概念和基本理论
一 尺度
是指研究对象的空间范围和时间变化间隔（对象特征上）；即研究某对象时所采用的空间和时间单位（研究者角度）
空间尺度
指研究对象的空间范围大小或面积大小
子空间尺度越大，分辨率越低，测量上的比例尺越小主题
同一景观，随观察高度增加，分辨率降低，最小可辨单元增大，物体细微的差异逐渐难以分辨，最终异质性物体变为均质性
组织尺度
是指由生态学组织层次（如个体，种群，群落，生态系统和景观等）组成的等级系统中的相对位置（生态系统之上）
二 空间异质性
空间异质性主要包括哪些内容
空间组成（生态系统的类型、种类、数量、面积比例）
空间结构（生态系统的空间分布、斑块大小、形状、对比度、连接度）
空间相关（生态系统空间的关联程度、整体或参数的关联程度、空间梯度和趋势度）-景观要素的不确定性-出现频率-正态分布曲线解释
n：某种生态学过程和格局在空间分布上的不均匀性及复杂性程度
研究景观空间异质性的意义
满足物种不同生态位的需求-物种共存
影响群落的生产力和生物量
导致物种群落类物种组成结构的小尺度差异
控制群落物种动态和生态多样性的基本因子
对生态稳定性有重要作用
如何理解景观空间异质性
空间异质性可以理解为斑块性和梯度的总和
斑块性：主要强调板斑块种类组成特征及其空间分布的配置关系，比异质性概念更具体
梯度：是指沿某一方向，景观特征有规律地逐渐变化的空间特征
三 格局与过程
生态过程：各种景观成分发生发展的变化程序及其动态特征
如种群动态，群落，演替，干扰扩散，养分循环，种子传播，气流水流，动物运动捕食者和猎物等相互作用➡️生物生产力、地化循环、生态控制、相互关系
影响基本生态过程的格局参数
斑块大小：影响单位面积的生物量、生产力、养分储存、物种多样性等
斑块形状：影响生物种的发育、扩展、收缩、迁移等
斑块密度：影响通过机关的“流”的速率
斑块的分布构型：影响扩散和传播
四 景观多样性
斑块多样性
是指景观中板块的数量，大小，形状等方面特征的多样性和复杂性。
板块多样性应该考虑哪些主要内容？
A景观中的斑块总数和斑块密度，即景观的完整性和破碎化
B斑块中能量与矿物质养分的总量与其面积成正比，物种的多样性和生产力水平也随板块面积的增加而增加，其规律是面积增加10倍，物种增加两倍。
C斑块形状对生物的扩散和动物的觅食及物质和能量的迁移也有重要的影响。
五 景观连接度
结构连接度：指景观单元在空间上表现出的连续程度，可通过卫片、航片或视觉器官来直接观察确定。度量指标：破碎度、聚集度、隔离度、连接性指数等景观格局指数
功能连接度：是以所研究的生态学对象或过程的特征尺度来确定。度量指标：种子传播距离、动物取食和繁殖活动的范围以及养分循环的空间幅度等
景观连接度用途
景观连接度测定景观组分在空间上的功能联系特征，主要取决于以下因素
景观单元的空间分布特征，斑块之间的距离
生物通过斑块间路径的行为特征密切相关
有的路径有利于生物的通行，而有的路径可能妨碍生物的运动
景观生态网络
定义：基于景观生态学原理，以保护生物的多样性及景观的完整性为目的，在开敞空间内利用各种线性廊道将景观中的资源斑块进行有机连接，以维持和保护其生态、社会、经济、文化、审美等多种功能的网络体系
六 干扰
干扰的类型
产生来源划分：自然干扰人为干扰
功能划分：内部干扰（自然过程的一部分），外部干扰（打破自然生态系统的演替过程）
干扰机制划分：物理干扰，化学干扰，生物干扰
干扰的途径划分：局部干扰、跨边界干扰
干扰的生态学意义
干扰与景观异质性：低强度的干扰可以增加景观的异质性，而中高度干扰就会降低景观的异质性，这主要取决于
干扰的类型与尺度。
板块的空间分布格局。
景观元素的性质和对干扰的传播能力。
相邻斑块的相似程度。
干扰与景观的破碎化：小规模的干扰可以导致景观破碎化，反之可以导致景观的均质化，但是干扰小不会影响景观的稳定性
干扰与生物物种多样性：适度干扰使生态系统具有较高的多样性，较低和较高频率的干扰其物种均有趋于下降的趋势
生态学干扰
概念：是指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
怎样判断干扰
依据：依赖尺度、事件强度、系统的本质
1⃣️考虑系统的结构和边界，这可判断事件是否来自外部，是否改变系统的结构
2⃣️多尺度性：一个尺度的干扰并非是所有尺度的干扰
3⃣️特定尺度上有离散性干扰和扩散性干扰
离散型干扰：是指造成有明显边界斑块的干扰，如火灾、放牧、森林砍伐等
扩散性干扰：是指在某一程度上增加系统整体性的异质性，但不产生明显边界斑块的干扰，如飓风、干旱等
基本理论
景观生态学的相关理论。
岛屿生态学理论
主要内容：种丰富度随岛屿面积或陆地群落的取样面积呈单调增加趋势。
聚合种群理论
又名复合种群理论：是由空间上彼此隔离，但有功能联系的两个或两个以上的亚种群组成的种群斑块系统。其研究的核心是将空间看成是由栖息地斑块构成的网络，探讨这些斑块网络中的各局域种群间的灭绝与再定殖的动态变化
斑块性种群：是由许多相互之间有频繁个体或繁殖体交流的生境斑块组成的种群系统，但斑块间的生物个体或繁殖体交流发生在同一生命周期内，在功能上形成一个整体
源-汇系统理论
源是指一个过程的源头，汇是指一个过程消失的地方。
源景观：是指在格局与过程研究中，那些能促进生态过程发展的景观类型；汇景观是哪些能阻止或延缓生态过程发展的景观类型
源种群：指在条件较好的斑块生境中生存，并具有较高增长率的局部种群
汇种群：是在条件较差的斑块生境中生存，并具有负的局部种群增长率的局部种群
可相互转换
源汇景观研究的生态学意义
“源”“汇”景观格局设计与点源元污染控制
源汇景观格局设计与生物多样性保护
源汇景观格局设计与城市热岛效应控制
景观生态学的基本原理
格局过程关系原理。
尺度分析原理
景观结构镶嵌性原理。
景观多重价值与文化关联原理。
三、景观格局的成因
景观格局的概念。
景观结构：是指不同生态系统或景观单元的空间关系，即指与生态系统的大小、形状、数量、类型及空间配置相关的能量、物种和物质的分布
景观格局：一般指景观的空间格局，是大小、形状、属性不一的景观空间单元（斑块）在空间上的分布与组合规律
影响景观格局形成的主要因素。
主要受地貌，地形和气候条件，干扰体系以及生物过程相互作用的产物。
斑块的结构，功能特征
如何判断斑块？
相对面积：远少于50%
连通性：连通性低、分散的组分
控制程度：在目前景观中处于非重要位置
按斑块形状划分，板块的种类。
等径斑块：有圆形和扁长形。圆形斑块有最小的边界（即周长-面积比率小）、物种多样性大、内部物种多、动物在版块内觅食效率高，但边缘周长小，与基底相互作用少。扁长形斑块一定程度上可以克服这种缺陷
环形斑块：如极地苔原，与扁长形斑块类似，周长-面积比率小，内部种相对少
半岛壮斑块：有很多景观组分类似半岛。在半岛的顶端，动物路劲密度大、物种多样性高，而两侧有屏障作用，物种多样性低
某一类型的斑块的数量、面积大小、形状和分布状况直接影响着这类斑块在景观中的地位、作用和发展趋势
按斑块的主要成因或起源，板块的种类。
主要包括环境异质性、自然干扰和人类活动。
环境资源板块。
是一种相当稳定，且与干扰无关的板块
原因：由于环境资源的空间异质性或镶嵌分布而引起
例如，长白山植物垂直分布、森林中的沼泽
特点：存留时间长，周转率低。
干扰板块。
原因：由于局部干扰而产生的。
例如，采伐后的森林、草原烧荒、地表煤矿。可见，干扰是引起生态系统格局显著偏离其常态的事件
短期特点：具有最高的周转率、持续时间最短、消失最快的板块类型。
残存斑块
原因：由包围这一小块未受干扰地区的大范围干扰造成的。
例如，寒冷过后，阳坡上留下了鸟巢、火灾大火后残留的一片森林
松弛期：某些种群灭绝速率升高的时期。
调整期：物种变动速率增高的时期。
引进板块
原因，人类将生物引进一个地区就产生了引进斑块
种植斑块
原因：由人工种植植物🌳而产生的特点：人维护、存留时间长
聚居地
特点：受人干扰的景观中最显著并无处不在的景观成分之一
物种：人、引进的动植物、不慎引入的害虫、从异地移入的本地种，例如：村落、城镇。
斑块形状
生态学意义
1⃣️形状分析：可了解物种动态（物种生物是稳定、扩展、收缩、还是迁移甚至以了解迁徙路线
2⃣️斑块的形状：对生物的散布和觅食具有重要作用
3⃣️斑块的形状与环境变化及更新过程有关
4⃣️园林设计，采用不同斑块形状，收到不同的艺术效果
廊道
定义（如何判定）：是指不同于两侧基质的狭长地带（景观中与相邻两边环境不同的线性或带状结构），它既可以呈隔离的条状，也可以是与周围基质呈过渡性连续分布
廊道的类型
1⃣️线状廊道：狭窄：如道路、铁路🚞、沟渠
2⃣️条带状廊道：比线状廊道更宽，结构上有内部环境和边缘地带，有一定的内部生态小环境，能容纳较多的内部物种
3⃣️河流状廊道：河流体系和人工建成的道路体系；内部环境和边缘地带极为明显
基质
如何判定
1⃣️相对面积大于50%的组分往往是基底
2⃣️连通性：连通性高的组分很可能是基底
3⃣️控制程度：基地通过产生未来景观来控制景观动态
孔隙度
单位面积的斑块数目，它是本地中斑块密度的量度
孔隙度与斑块大小无关，但与研究对象的尺度和分辨率有关
具有闭合边界的斑块数量越多，基质的孔隙度越高。
斑块在本底中称为孔
景观粒度与对比度
景观对比度是指邻近的不同景观单元之间的相遇程度，即相互交换的景观组分在两两交接处的差别程度：高对比度的景观和基对比度景观
生态交错带
边缘效应：在景观要素的边缘地带，由于环境条件与斑块内部不同，可以发现不同的物种组成的丰富度
正效应：表现为物种多样性增加，生产力提高等
负效应：表现为物种多样性，植株生理生态指标下降，生物量和生产力降低
生态交错带：相邻生态系统之间的过渡带，其特征有相邻生态系统之间相互作用的空间、时间及强度所决定
景观组分的分布
某一景观组分在景观中的空间分布形式
1⃣️规则式均匀分布：距离相对一致，均匀地分布在景观
2⃣️聚集分布：在景观里的特定地段，因为受地形、环境资源、人为干扰等影响而形成的分布。例耕地聚集在村寨附近，村寨分布在河谷地段
3⃣️线状分布：沿着某一环境梯度呈线状分布。例小城镇或货物集散地沿着公路/铁路🚞分布，耕地沿着河流分布等
4⃣️平行分布：沿着一定的方向呈组地平行分布。例新规划城市的街道及其绿地
5⃣️特定组合或空间联结：一种景观组分出现后，其附近就很有可能出现另一种景观组分。例沼泽和稻田往往与河流或渠道并存
小自然斑块的作用
物种扩散的踏脚石。
为局地灭绝的物种提供栖息地落脚点。
提高基质异质性
含有大密度种群的边缘种。
具有较高的物种密度。
景观镶嵌体格局和生态学过程
是景观生态学研究中的一个核心问题。
景观的空间格局影响能量、物质以及生物在景观中的运动，如种群动态，生物多样性和生态系统过程
媒介：风、水、飞动物、地面动物、人类（尤其是利用交通工具）
四、等级斑块动态范式及其景观变化
生态学领域的主要范式
斑块动态理论：是对系统的、基于组织层次（如个体-种群-群落-生态系统）途径的一个重要补充。这是因为，传统的组织水平并不形成一个巢式等级系统，因而不利于研究时间和空间尺度对生态学格局和过程的影响
景观变化的规律性及其判断标准
景观变化的判断标准。
1⃣️基质变化（某一非基质景观组分发展成为机制：新的机制-原来的机制；
2⃣️景观空间格局改变（几种景观组分类型所占景观的百分比发生了足够大的变化）
3⃣️出现覆盖一定程度的新的景观要素类型（景观内产生一种新的景观组分，并达到一定的覆盖范围）如，植被演替、城乡变化、土地覆盖变化等
景观变化的尺度问题。
时间尺度：变化是在两个时间段里发生的，必须确定一个来衡量景观动态变化的时间段（多少时间）
空间尺度：景观（组分）发生了变化，在空间上就有所反映，在多少空间范围内能够察觉到这些变化？需要确定一个空间范围（尺度）
影响景观变化的自然过程。
干扰重现间隔期：指的是一个地点相邻两次干扰之间直接相互作用的年数
干扰频率：是重现间隔期的倒数
人类对景观的影响。
人类活动造成的环境问题。
全球气候变暖
化工原料，二氧化碳排放，地表升温，冰山融化，海平面上升
大气污染核酸与危害
大气污染主要是二氧化硫，固体悬浮颗粒，氮氧化物酸，酸雨我国西南华南严重
森林和其他天然植被减少。
土地退化
土壤侵蚀、土地沙化。主要东北、西北和华北，由于盲目开荒、超载放牧
水资源短缺，水污染
生物多样性降低
五、景观的生态过程
流的产生机制和林带的影响
影响三种流（能量流、养分流、物种流）运动的力
扩散作用。
主要取决于不同景观斑块间的温度和密度差，且与异质性紧密关联，尤其适合于研究异质性景观之间的相互联系
重力作用
是地球的引力造成的，地球上许多物体的运动都与重力作用有关，如水流、水分侵蚀、泥沙沉积、种子落地等
行为作用
动物的自主行为也是一种传输动力，而且可以定向传输，其能量来自于动物本身的有机化合物。
动植物在景观中的运动-物种流
边界穿越频率：即物体在景观中运动时，单位长度上越过边界的数量-可反映景观的连通性
动物在景观中的特征。
1⃣️动物回避对他不利的情况元素，许多动物生存，要求一种以上的生境
如狐狸避开廊道，臭鼬躲开燕麦等
2⃣️廊道有时是栅栏，有时是通道
如树篱臭鼬的通道，大河是赤狐的障碍屏障
3⃣️巢区的形状通常是拉长的，有时是线条状的
如赤狐巢区间一般存在障碍物（如小河流、沼泽地等七）
4⃣️景观中不寻常的特征有特别重要的作用
如沙漠中的绿洲对沙漠动物来说就是水源。
六、景观格局分析
景观格局分析的目的意义。
1⃣️确定产生和控制空间格局的因子及其作用机制。
2⃣️比较不同景观镶嵌体的特征和它们的变化
3⃣️探讨空间格局的尺度性质
4⃣️确定景观格局和功能过程的相互关系
5⃣️为景观的合理管理提供有价值的资料
功能性分类和结构性分类。
功能性分类
是根据景观生态系统的整体特征，主要是以生态功能属性来划分，然后归并单元类群，同时要考虑体现人的主导和应用方向的意义。
包括两方面内容。
一是类型单元的空间关联和耦合机制，组合成更高层次的地域综合体的整体性特征
二是系统单元针对人类社会的服务能力。
结构性分类
是景观生态分类的主体部分，包括系统单元个体的确定、类型划分和等级体系的建立，是以景观生态系统的固有结构特征为主要依据
景观生态系统特征可分为四个方面考察。
空间形态
空间异质性组合
发生过程
生态功能
景观指数（类型水平）
聚集度指数：反映景观组分的空间分布特征，0<AI<100，当景观中以少数大斑块为主或同一类型斑块高度连接时，聚集度的值较大；反之，则较小
趋势面分析
是用来研究区域尺度上空间结构的趋势和逐渐变化的一种空间分析方法。他根据对某一变量的观察值和其取样位置的多项式回归结果来进行内插值，从而产生一维、二维或三维的连续线段、平面或立体面
可塑性面积单元问题。
尺度效应。
当空间数据经聚合而改变其粒度或栅格细胞大小时，分析结果也随之变化的现象
划区效应。
在同一粒度或聚合水平上由于不同聚合方式（即划区方案）而引起的分析结果的变化
格局分析中的挑战性问题。
如何准确的解释景观指数及分析结果。
如何确立格局指数与生态过程之间的关系？
如何利用已知景观格局特征来提高景观预测的准确性。
如何确定两个景观是否在统计学和生态学上有显著差异？
景观格局分析未来的发展方向。
从目前的静态格局描述发展到对动态格局的刻画。
通过对多种景观格局指数的联合应用，发掘景观格局指数集合体对生态过程的解释能力。
发展置于生态过程的景观格局指数和分析方法。
通过多维景观格局分析，定量研究景观格局演变与生态过程之间的关系
七、景观与文化
景观的文化性与文化景观。
人类活动与环境的相互作用➡️文化景观
1995年Nassauer提出其研究的基本原则。
人类对景观的感知认识和评价直接作用于景观，同时也受景观的影响。
文化习俗，强烈的影响着居住地景观和自然景观的空间格局。
对自然的文化感知与生态功能无关。
景观外貌可以反映文化准则。
文化景观的分类
物质文化景观
与人类生产和生活相关的景观，受自然影响较大
如农田道路城市村落
精神文化景观
反映人们自身活动的景观，自然影响较小
如学校法院纪念碑
文化景观的研究
对生物多样性、风景、自然保护等功能和特点生产过程有价值的文化景观进行可持续保护
编写景观管理的行动手册
发展景观生态学中的多功能方法。
将基本的生产同休闲、健康保护和其他次要功能结合起来
总结提高特定文化景观地位的数据，加强当地文化和绿色产品之间的相互关系
文化景观的基本特征。
文化景观的空间性和非空间性。
文化景观的分异与趋同
文化景观的稳定性与变化。
文化景观的扩展与跃迁
景观孤岛
文化景观在地域上一般是连续分布和逐渐过渡的，但在某些情况下，这种连续分布趋势会突然被集聚的小块异质文化景观地块所干扰。文化景观绕过这些异质文化景观地块后才能向远方延续分布，就像湖面的小岛一样，成为景观孤岛
景观飞地
当两种不同的文化景观相互穿插，被隔离的小块异质文化景观区就被称为景观飞地，有三种情况
1⃣️文化景观区边界数次变动的结果
2⃣️在异质的文化景观区的边界过度交叉带，一些特殊的斑块地就成为某种文化景观的相对集聚区
3⃣️文化景观载体大跳跃搬迁所造成的景观飞地
自然保护区生态恢复
以生物保护为例，一个典型的安全格局，包含以下几个方面景观组分。
1⃣️源：现存的乡土物种栖息地，他们是物种扩散和维持的元点
2⃣️缓冲区：环绕源的周边地区，是物种扩散的低阻力区
3⃣️源间联接：相邻两源之间最易联系的低阻力通道
4⃣️辐射道：由源向外围景观辐射的低阻力通道
5⃣️战略点：对沟通相邻源之间联系有关键意义的“跳板”