景觀生態(tài)系統(tǒng)

第七章景觀生態(tài)系統(tǒng)

李洪遠(yuǎn)南開大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院1景觀生態(tài)學(xué)南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》2010景觀生態(tài)系統(tǒng)景觀要素2景觀和景觀生態(tài)學(xué)

31景觀生態(tài)學(xué)的應(yīng)用6景觀結(jié)構(gòu)

33景觀變化

4景觀生態(tài)學(xué)的研究方法

352景觀生態(tài)學(xué)美學(xué)上的意義：視覺美學(xué)上的概念，與“風(fēng)景”同意。例“黃山”、“泰山”、“蘇州園林”。在歐洲，“景觀”一詞最早來源于《圣經(jīng)》中，用來描述耶路撒冷城美麗的景畫。景觀作為審美對象，是風(fēng)景詩、風(fēng)景畫及風(fēng)景園林學(xué)科的對象。地理學(xué)上的理解：將景觀作為地球表面氣候、土壤、生物各種成分的綜合體，是指反映地形地貌景色的圖像，諸如草原、森林、山脈、湖泊等。生態(tài)學(xué)上的理解：空間上不同生態(tài)系統(tǒng)的聚合鑲嵌體，通過一定地貌表現(xiàn)出來。景觀作為人類生活的棲息地，這時的景觀與人類是合為一體的；景觀作為系統(tǒng)，成為我們科學(xué)研究的對象。景觀是審美的、是體驗的、是科學(xué)的、是有含義的。關(guān)于景觀:英文Landscape在中文中的解釋南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》20103景觀生態(tài)學(xué)A.桂林山水景觀B.美國亞利桑那洲大峽谷景觀C.美國威斯康星大學(xué)Curtis草地景觀D.內(nèi)蒙古草原景觀E.北美的Sonoran荒漠景觀F.亞洲溫帶荒漠景觀一角4景觀生態(tài)學(xué)5景觀生態(tài)學(xué)6景觀生態(tài)學(xué)7景觀生態(tài)學(xué)8景觀生態(tài)學(xué)9景觀生態(tài)學(xué)10景觀生態(tài)學(xué)1、景觀的定義和特征景觀：是以類似方式重復(fù)出現(xiàn)的、相互作用的若干生態(tài)系統(tǒng)的聚合所組成的異質(zhì)性土地地域。（1986，F(xiàn)orman&Godron)例：“秦嶺”Troll(德國1983)：景觀是控制某一地區(qū)不同空間單元的自然與生物的關(guān)系。Zonneveld（荷蘭）：景觀是地球表面空間的一部分，是由巖石、水、空氣、植物、動物以及人類活動所形成的系統(tǒng)的復(fù)合體，并通過其外貌構(gòu)成一個可識別的實體。Vink（荷蘭）：景觀是連同其所有現(xiàn)象（地形、土壤、植被、人為影響）的陸地表面；是具有特有的地形、土壤、植被的陸地表面的一個區(qū)域；是相互有關(guān)的幾片土地的天然配置。南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201011景觀生態(tài)學(xué)將景觀作為生態(tài)系統(tǒng)來討論，它是一個有機的系統(tǒng)，是一個自然生態(tài)系統(tǒng)和人類生態(tài)系統(tǒng)相疊加的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)景觀生態(tài)系統(tǒng)

圖6.1景觀：自然與人工疊加的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201012景觀生態(tài)學(xué)生態(tài)學(xué)中，景觀的定義分為狹義和廣義兩種。狹義景觀：是指幾十km2至幾百km2范圍內(nèi)，由不同生態(tài)系統(tǒng)類型組成的異質(zhì)性地理單元。而反映氣候、地理、生物、經(jīng)濟、社會和文化綜合特征的景觀復(fù)合體稱為區(qū)域。狹義景觀和區(qū)域可統(tǒng)稱為宏觀景觀。廣義景觀：則指出現(xiàn)在從微觀到宏觀不同尺度上的，具有異質(zhì)性或綴塊性的空間單元。狹義景觀與廣義景觀南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201013景觀生態(tài)學(xué)景觀由不同空間單元鑲嵌組成，具有異質(zhì)性；景觀是具有明顯形態(tài)特征與功能聯(lián)系的地理實體，其結(jié)構(gòu)與功能具有相關(guān)性和地域性；景觀既是生物的棲息地，更是人類的生存環(huán)境；景觀是處于生態(tài)系統(tǒng)之上，全球環(huán)境之下的中間尺度，具有尺度性；景觀具有經(jīng)濟、生態(tài)和文化的多重價值，表現(xiàn)為綜合性。

景觀的特征南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201014景觀生態(tài)學(xué)15景觀生態(tài)學(xué)16景觀生態(tài)學(xué)17景觀生態(tài)學(xué)18景觀生態(tài)學(xué)19景觀生態(tài)學(xué)20景觀生態(tài)學(xué)21景觀生態(tài)學(xué)22景觀生態(tài)學(xué)1939年德國著名生物地理學(xué)家C.Troll最早提出“景觀生態(tài)學(xué)”（landscapeecology）的概念。C.Troll將景觀生態(tài)學(xué)定義為：研究某一地區(qū)不同空間單元的自然與生物關(guān)系的學(xué)科。過去的生態(tài)學(xué)側(cè)重研究“垂直關(guān)系”，即在一個相對一致均質(zhì)性的空間內(nèi)研究植物、動物、大氣、水和土壤之間的關(guān)系；而景觀生態(tài)學(xué)的特殊性在于它側(cè)重研究“水平關(guān)系”，即空間單元之間的關(guān)系。（2）景觀生態(tài)學(xué)南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201023景觀生態(tài)學(xué)DiagramT.M.Burgess和D.M.Sharpe《人類主導(dǎo)的景觀中的森林島動態(tài)》美國生態(tài)學(xué)家R.Forman

patch-corridor-matrix)模式I.Zonneveld、Z..NavehC.Troll首次采用“景觀生態(tài)學(xué)”198180年代初70年代1939年景觀生態(tài)學(xué)的發(fā)展簡史南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201024景觀生態(tài)學(xué)1939年德國區(qū)域地理學(xué)家C.Troll于1939年首次采用了“景觀生態(tài)學(xué)”一詞（德文）?；跉W洲區(qū)域地理學(xué)和植被科學(xué)研究的傳統(tǒng)，Troll將景觀生態(tài)學(xué)定義為研究某一景觀中生物群落與主要生物群落之間錯綜復(fù)雜的因果反饋關(guān)系的學(xué)科。為此，Troll特別強調(diào)景觀生態(tài)學(xué)是將航空攝影測量學(xué)、地理學(xué)和植被生態(tài)學(xué)結(jié)合在一起的綜合性研究。與此同時，前蘇聯(lián)生態(tài)學(xué)家發(fā)展了生物地理群落學(xué)（bio-geocoenology），其內(nèi)容與早期歐洲的景觀生態(tài)學(xué)相似。南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201025景觀生態(tài)學(xué)1970年代荷蘭生態(tài)學(xué)家I.Zonneveld和以色列生態(tài)學(xué)家Z..Naveh自70年代以來發(fā)表了一系列文章和著作，將歐洲景觀生態(tài)學(xué)的起源、背景、歷史及其主要論點作了系統(tǒng)的總結(jié)和發(fā)展。在第一部較為有影響的景觀生態(tài)學(xué)英文教科書中Naveh和D.Lieberman(1984)繼承并進一步發(fā)展了歐洲景觀生態(tài)學(xué)的概念，提出了“景觀生態(tài)學(xué)是基于系統(tǒng)論、控制論和生態(tài)系統(tǒng)學(xué)之上的跨學(xué)科的生態(tài)地理科學(xué)，是整體人類生態(tài)系統(tǒng)科學(xué)的一個分支”。歐洲景觀生態(tài)學(xué)的一個重要特點是強調(diào)整體論（holism）和生物控制論（biocybemetics）觀點，并以人類活動頻繁的景觀系統(tǒng)為主要研究對象。因此，景觀生態(tài)學(xué)在歐洲一直與土地和景觀的規(guī)劃管理、保護和恢復(fù)密切相聯(lián)系。南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201026景觀生態(tài)學(xué)1980年代北美，景觀生態(tài)學(xué)直到20世紀(jì)80年代初才開始逐漸興起。美國生態(tài)學(xué)家R.Forman通過一系列文章介紹了歐洲景觀生態(tài)學(xué)的一些概念，并強調(diào)景觀生態(tài)學(xué)是不同于其他生態(tài)學(xué)科的、著重于研究較大尺度上不同生態(tài)系統(tǒng)的空間格局和相互關(guān)系的學(xué)科，提出了“綴塊—廊道—基底”(patch-corridor-matrix)模式。同時，T.M.Burgess和D.M.Sharpe（1981）合編的《人類主導(dǎo)的景觀中的森林島動態(tài)》（ForestIslandDynamicsinMan-DominatedLandscapes）一書，突出了島嶼生物地理學(xué)理論在研究景觀鑲嵌體中的作用，堪稱為北美最早的景觀生態(tài)學(xué)專著之一。南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201027景觀生態(tài)學(xué)80年代后進入景觀生態(tài)學(xué)研究熱潮1981年，在荷蘭召開“第一屆景觀生態(tài)學(xué)大會”。1982年，國際景觀生態(tài)學(xué)協(xié)會成立（IALE）1984年，Narch.Z和Lieberman（美國）出版《景觀生態(tài)學(xué)的理論和應(yīng)用》，第一本景觀生態(tài)學(xué)專著。1986年，F(xiàn)orman.R&Godron出版《景觀生態(tài)學(xué)》教材，標(biāo)志景觀生態(tài)學(xué)發(fā)展進入了一個全新階段。1987年，國際性雜志《景觀生態(tài)學(xué)》出版。南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201028景觀生態(tài)學(xué)①景觀結(jié)構(gòu)：即景觀組成單元的類型、多樣性及其空間關(guān)系；②景觀功能：即景觀結(jié)構(gòu)與生態(tài)學(xué)過程的相互作用或景觀結(jié)構(gòu)單元之間的相互作用；③景觀動態(tài)：即指景觀在結(jié)構(gòu)和功能方面隨時間推移發(fā)生的變化。景觀生態(tài)學(xué)的研究內(nèi)容南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201029景觀生態(tài)學(xué)空間異質(zhì)性或格局的形成和動態(tài)及其與生態(tài)學(xué)過程的相互作用格局—過程—尺度之間的相互作用景觀的等級結(jié)果和功能特征以及尺度推繹問題人類活動與景觀結(jié)構(gòu)、功能的相互關(guān)系景觀異質(zhì)性（或多樣性）的維持和管理景觀生態(tài)學(xué)研究的重點南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201030景觀生態(tài)學(xué)空間異質(zhì)性景觀結(jié)構(gòu)景觀動態(tài)景觀功能島嶼生物地理學(xué)理論生物控制論觀點景觀生態(tài)學(xué)景觀連接度生態(tài)過渡帶理論滲透理論與閾限現(xiàn)象尺度等級理論格局與過程斑塊－廊道－基底模式斑塊動態(tài)理論圖6.2景觀結(jié)構(gòu)、功能和動態(tài)的相互關(guān)系以及景觀生態(tài)學(xué)中的基本概念和理論南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201031景觀生態(tài)學(xué)景觀生態(tài)學(xué)與其他生態(tài)學(xué)科的區(qū)別與其他生態(tài)學(xué)學(xué)科相比，景觀生態(tài)學(xué)明確強調(diào)空間異質(zhì)性、等級結(jié)構(gòu)（hierarchicalstructure）和尺度（scale）在研究生態(tài)學(xué)格局和過程中的重要性。而人類活動對生態(tài)學(xué)系統(tǒng)的影響，也往往是在較大尺度上景觀生態(tài)學(xué)研究的一個重要性方面。雖然其他生態(tài)學(xué)科的研究內(nèi)容也可籠統(tǒng)地說成是相應(yīng)的生態(tài)學(xué)組織單元的結(jié)構(gòu)、功能和動態(tài)，但景觀生態(tài)學(xué)尤其突出空間結(jié)構(gòu)和生態(tài)過程在多個尺度上的相互作用（圖6.3）。因此，無論是從時間和空間上，還是從組織水平上而言，景觀生態(tài)學(xué)研究所涉及到的尺度都比其他學(xué)科更廣。（2）景觀生態(tài)學(xué)南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201032景觀生態(tài)學(xué)圖6.3景觀生態(tài)學(xué)與其他生態(tài)學(xué)學(xué)科的關(guān)系以及一些突出特點（鄔建國，1996）南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201033景觀生態(tài)學(xué)①斑塊－廊道－基底模式（patch－corridor－matrix）斑塊：在景觀的空間比例尺上所能見到的最小異質(zhì)性單元，即一個具體的生態(tài)系統(tǒng)；廊道：指不同于兩側(cè)基底的狹長地帶，可以看作是一個線狀或帶狀斑塊。連接度、結(jié)點及中斷等是反映廊道結(jié)構(gòu)特征的重要指標(biāo)；基底：是景觀中范圍廣闊、相對同質(zhì)且連通性最強的背景地域，是一種重要的景觀元素。它在很大程度上決定著景觀的性質(zhì)，對景觀的動態(tài)起著主導(dǎo)作用。幾個重要的概念南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201034景觀生態(tài)學(xué)②景觀結(jié)構(gòu)與格局

景觀結(jié)構(gòu)：是指景觀的組分構(gòu)成及其空間分布形式。景觀結(jié)構(gòu)包括景觀的空間特征（如景觀元素的大小、形狀及空間組合等）和非空間特征（如景觀元素的類型、面積比率等）兩部分內(nèi)容。景觀格局：一般是指景觀組分的空間分布和組合特征。

（2）景觀生態(tài)學(xué)南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201035景觀生態(tài)學(xué)③異質(zhì)性（heterogeneity）異質(zhì)性是景觀生態(tài)學(xué)的重要概念，指在一個景觀區(qū)域中，景觀元素類型、組合及屬性在空間或時間上的變異程度，是景觀區(qū)別于其他生命層次的最顯著特征。景觀異質(zhì)性包括時間異質(zhì)性和空間異質(zhì)性，更確切地說，是時空耦合異質(zhì)性；空間異質(zhì)性反映一定空間層次景觀的多樣性信息，而時間異質(zhì)性則反映不同時間尺度景觀空間異質(zhì)性的差異。

（2）景觀生態(tài)學(xué)南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201036景觀生態(tài)學(xué)空間異質(zhì)性是指生態(tài)過程和格局在空間分布上的不均勻性及其復(fù)雜性?？臻g異質(zhì)性一般可理解為空間斑塊性和梯度的總和?？臻g異質(zhì)性表現(xiàn)對尺度的依懶性。圖6.4空間異質(zhì)性南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201037景觀生態(tài)學(xué)不同尺度上的森林格局-中國森林分布南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201038景觀生態(tài)學(xué)不同尺度上的森林格局-安徽森林分布南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201039景觀生態(tài)學(xué)不同尺度上的森林格局-合肥市森林分布南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201040景觀生態(tài)學(xué)美國生態(tài)學(xué)家R.Forman和法國生態(tài)學(xué)家M.Godron（1986）認(rèn)為，組成景觀的結(jié)構(gòu)單元不外有3種：綴塊（patche）、廊道（corridor）和基底（matrix）。（1）綴塊：又稱斑塊，泛指與周圍環(huán)境在外貌或性質(zhì)上不同，但又具有一定內(nèi)部均質(zhì)性的空間部分。這種所謂的內(nèi)部均質(zhì)性，是相對于其周圍環(huán)境而言的。具體地講，綴塊包括植物群落、湖泊、草原、農(nóng)田、居民區(qū)等。2景觀要素南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201041景觀生態(tài)學(xué)42景觀生態(tài)學(xué)斑塊的特點：A.可感知性斑塊的可感知性特征包括大小、形狀、內(nèi)容、持續(xù)時間以及結(jié)構(gòu)和邊界特征。B.等級性斑塊具有明顯的時空等級性，大尺度上的斑塊是小尺度的鑲嵌體（mosaic）。

（1）斑塊南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201043景觀生態(tài)學(xué)C.相對均質(zhì)性當(dāng)研究大尺度現(xiàn)象時，往往把小尺度斑塊看作是相對均質(zhì)的，簡化研究對象的復(fù)雜性。D.動態(tài)性雖然可以通過描述和分析斑塊的靜態(tài)特征來說明某些生態(tài)學(xué)現(xiàn)象，但隨時間不斷變化是斑塊和斑塊性的最基本特征之一。E.尺度依賴性和生物依賴性斑塊的特征依賴于觀察尺度以及所研究的生物。大尺度觀察會忽視小尺度上的斑塊性，而小尺度觀察則不易獲得大尺度上的斑塊性。不同的生物對斑塊性可能有全然不同的反應(yīng)。（1）斑塊南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201044景觀生態(tài)學(xué)干擾斑塊：基底內(nèi)的局部干擾形成的。例如在一片森林里，發(fā)生火災(zāi)，形成一個或多個火燒跡地就是干擾斑塊。殘存斑塊：是由于它周圍的土地受到干擾而形成的，它內(nèi)嵌在受干擾基底內(nèi)，成因與干擾斑塊相同，只是地位不同。環(huán)境資源斑塊：起源于環(huán)境的異質(zhì)性。如林區(qū)內(nèi)，在河谷低地的沼澤；草原植被上的片林；聚集在沙漠綠洲周圍的兩棲動物和爬行動物等斑塊。引入斑塊：把生物引進到一塊地區(qū)，就形成引入斑塊。引入植物就形成種植斑塊（plantedpatch），如農(nóng)田、人工林等。

斑塊類型南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201045景觀生態(tài)學(xué)圖6.5不同起源斑塊的物種遷入與滅絕（Formanetal.，1986）正方形表示含有橢圓形斑塊的基底，陰影表示受干擾區(qū)，實線箭頭表示物種遷入，虛線箭頭表示物種消失，箭頭粗細(xì)表示物種遷入或滅絕速率的相對大小。南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201046景觀生態(tài)學(xué)廊道：又稱走廊，是指景觀中與相鄰的兩邊環(huán)境不同的線性或帶狀結(jié)構(gòu)。廊道重要結(jié)構(gòu)特征包括：寬度、組成內(nèi)容、內(nèi)部環(huán)境、形狀、連續(xù)性以及與周圍綴塊或基底的作用關(guān)系。廊道常常相互交叉形成網(wǎng)絡(luò)（network），使廊道與綴塊和基底的相互作用復(fù)雜化。（2）廊道南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201047景觀生態(tài)學(xué)A.廊道（corridor）按起源分為干擾廊道:由帶狀干擾所致，如道路；殘存廊道:由周圍基底的干擾所引起，如森林采伐留存的帶狀林地、為動物遷徙保留的植被帶；環(huán)境資源廊道:由環(huán)境資源在空間上的異質(zhì)性線性分布形成，如河流、山脊線、谷底動物路徑等。種植廊道、再生廊道等等。B.根據(jù)結(jié)構(gòu)特點廊道分為線狀廊道（linecorridor）：線狀廊道狹窄，以邊緣種（edgespecies）占優(yōu)勢；帶狀廊道（stripcorridor）：帶狀廊道較寬，除邊緣種外，還有內(nèi)部種（interiorspecies）。廊道的類型南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201048景觀生態(tài)學(xué)廊道的5種功能

圖6.6廊道的功能（Forman，1995）南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201049景觀生態(tài)學(xué)A.綠色道路廊道a.城市道路綠化城市道路綠化斷面形式城市道路綠化樹種b.高速公路綠化c.鐵路綠化B.農(nóng)田防護廊道C.河流廊道廊道的典型類型南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201050景觀生態(tài)學(xué)51景觀生態(tài)學(xué)基底（matrix）是景觀中面積最大、連通性最好、在景觀中起控制作用的景觀要素?？刂凭坝^動態(tài)是基底的最根本特征。基底在景觀功能上起著重要的作用，能影響能流、物流、信息流和物種流，如廣闊的草原、沙漠，連片分布的森林、農(nóng)田等。（3）基底南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201052景觀生態(tài)學(xué)53景觀生態(tài)學(xué)相對面積連通性動態(tài)控制（最難）基底的判定標(biāo)準(zhǔn)（3）基底南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201054景觀生態(tài)學(xué)圖6.7基底的孔隙度與連接度（Formanetal.，1986）M為基底，P為斑塊；（a）孔隙度為0；（b）孔隙度為1；（c）孔隙度為2；（d）孔隙度為3；（e）孔隙度為11；（f）孔隙度為2，連接完全；（g）孔隙度為2，連接不完全；（h）孔隙度為2，連接完全（3）基底景觀基底的孔隙度南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201055景觀生態(tài)學(xué)（1）景觀結(jié)構(gòu)類型3景觀結(jié)構(gòu)

圖6.8景觀結(jié)構(gòu)四種類型（Forman，1991）每種中僅包含兩種要素，以黑和白表示，枝狀例子中包含了網(wǎng)狀和分散斑塊兩種特征：A.分散斑塊景觀

B.網(wǎng)狀景觀

C.交錯景觀

D.棋盤狀景觀南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201056景觀生態(tài)學(xué)A.分散的斑快景觀在這種景觀中，以一種生態(tài)系統(tǒng)或一種景觀要素作為優(yōu)勢的基底，而以另外一種或多種類型斑塊分散在其內(nèi)。具有綠洲的荒漠、具有片林的農(nóng)區(qū)或牧場可作為這種類型的實例。關(guān)鍵特征：a基底的相對面積；b斑塊大小；c斑塊間的距離；d斑塊分散性（集聚、規(guī)則或隨機）。B.網(wǎng)狀景觀特點:在景觀中相互交叉的廊道占優(yōu)勢。關(guān)鍵的空間特征：a廊道寬度；b連通性；c網(wǎng)的回路；d網(wǎng)格大??；e節(jié)點大??；f節(jié)點分布。（1）景觀結(jié)構(gòu)類型南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201057景觀生態(tài)學(xué)C.交錯景觀

空間特征：每一要素類型的相對面積；半島的多度和方向；半島的長度和方向。D.棋盤狀結(jié)構(gòu)

顯著特征：景觀粒度的大?。芍苯影凑战M成斑塊的平均面積或平均直徑的測定）；棋盤格子的規(guī)整性；總的邊界長度（或邊緣數(shù)量）。（1）景觀結(jié)構(gòu)類型南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201058景觀生態(tài)學(xué)（2）景觀格局

景觀空間格局（landscapepattern）一般指大小和形狀不一的景觀斑塊在空間上的配置。

景觀格局是景觀異質(zhì)性的具體體現(xiàn)，同時又是包括干擾在內(nèi)的各種生態(tài)過程在不同尺度上作用的結(jié)果。

3景觀結(jié)構(gòu)南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201059景觀生態(tài)學(xué)A.Forman和Godron（1986）將景觀格局分為：均勻分布格局：某一特定類型景觀要素間的距離相對一致。聚集型分布格局：例如在許多熱帶農(nóng)業(yè)區(qū)，農(nóng)田多聚集在村莊附近或道路的一端。在丘陵地區(qū)，農(nóng)田往往成片分布，村莊聚集在較大的山谷內(nèi)。線狀格局:例如房屋沿公路零散分布或耕地沿河分布的格局形式。平行格局:如侵蝕活躍地區(qū)的平行河流廊道，以及山地景觀中沿山脊分布的森林帶。特定組合或空間連接:大多分布在不同類型要素之間。例如稻田和酸果蔓沼澤總是與河流或渠道并存；道路和高爾夫球場往往與城市或鄉(xiāng)村呈正相關(guān)空間連接。（2）景觀格局南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201060景觀生態(tài)學(xué)B.景觀對比度指鄰近景觀單元之間的相異程度。如果相鄰景觀要素間差異甚大，過渡帶窄而清晰，就可認(rèn)為是高對比度的景觀，反之，則為低對比度景觀。C.景觀粒度景觀尺度上有粗粒和細(xì)粒景觀之分。粗粒和細(xì)粒是相對而言的，依據(jù)觀察尺度的不同，對粗粒和細(xì)粒景觀也就有不同的定義。

（2）景觀格局南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201061景觀生態(tài)學(xué)（3）景觀要素間的聯(lián)系景觀之間的空間聯(lián)系分為兩種方式：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：包括由廊道相互連接形成的廊道網(wǎng)絡(luò)，和由同質(zhì)性和（或）異質(zhì)性景觀斑塊通過廊道的空間聯(lián)系形成的斑塊網(wǎng)絡(luò)；生態(tài)交錯帶：由異質(zhì)性斑塊空間鄰接形成，它的顯著特點是具有邊緣效應(yīng)。3景觀結(jié)構(gòu)南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201062景觀生態(tài)學(xué)（4）景觀格局和景觀生態(tài)過程的關(guān)系A(chǔ).干擾與景觀格局演變

干擾的生態(tài)學(xué)意義干擾與景觀異質(zhì)性：景觀異質(zhì)性可說是不同時空尺度上頻繁發(fā)生干擾的結(jié)果：每一次干擾都會使原來的景觀單元發(fā)生某種程度的變化，在復(fù)雜多樣、規(guī)模不一的干擾作用下，異質(zhì)性的景觀逐漸形成。低強度的干擾可以增加景觀的異質(zhì)性，而中高強度的干擾則會降低景觀的異質(zhì)性。

干擾與景觀破碎化：兩種情況：一些規(guī)模較小的干擾可以導(dǎo)致景觀破碎化；較大干擾，景觀中現(xiàn)存的各種異質(zhì)性斑塊逐漸會遭到毀滅。干擾與景觀穩(wěn)定性：景觀對干擾的反應(yīng)存在一個閾值，只有在干擾的規(guī)模和強度高于這個閾值時，景觀格局才會發(fā)生質(zhì)的變化，而在較小的干擾作用下，干擾不會對景觀的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。干擾與物種多樣性：中度干擾假說3景觀結(jié)構(gòu)南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201063景觀生態(tài)學(xué)

圖6.9物種多樣性與干擾強度的相互關(guān)系（PickettandWhite，1985）干擾的生態(tài)學(xué)意義南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201064景觀生態(tài)學(xué)B.景觀連通性和連接度

景觀連通性是指景觀元素在空間結(jié)構(gòu)上的聯(lián)系，而景觀連接度是景觀中各元素在功能上和生態(tài)過程上的聯(lián)系。景觀連通性可從下述幾個方面得到反映：斑塊的大小、形狀、同類型斑塊之間的距離、廊道存在與否、不同類型樹籬之間相交的頻率和由樹籬組成的網(wǎng)絡(luò)單元的大小。（4）景觀格局和景觀生態(tài)過程的關(guān)系南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201065景觀生態(tài)學(xué)景觀連接度(landscapeconnectivity)：對景觀空間結(jié)構(gòu)單元相互之間連續(xù)性的量度。包括：結(jié)構(gòu)連接度（structuralconnectivity）：指景觀在空間上直接表現(xiàn)出的連續(xù)性，可通過衛(wèi)片、航片或視覺器官觀察來確定。功能連接度(functionalconnectivity)：是以所研究的生態(tài)學(xué)對象或過程的特征尺度(characteristicscale)來確定的景觀連續(xù)性。例如，火、種子傳播距離、動物取食和繁殖活動的范圍以及養(yǎng)分循環(huán)的空間幅度等，都與景觀結(jié)構(gòu)邊疆性相互作用，并一起來確定景觀的功能連接度。景觀連接密切地依賴于觀察尺度的所研究對象的特征尺度，即某現(xiàn)象集中出現(xiàn)的尺度。不考慮生態(tài)學(xué)過程，單純考慮景觀的結(jié)構(gòu)連接度是沒有什么意義。（4）景觀格局和景觀生態(tài)過程的關(guān)系南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201066景觀生態(tài)學(xué)（1）景觀變化曲線和景觀穩(wěn)定性

4景觀變化圖6.10景觀變化曲線（Formanetal.，1986）南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201067景觀生態(tài)學(xué)（2）干擾與景觀變化干擾與景觀關(guān)系的變化如圖6-11所示。4景觀變化圖6.11干擾與景觀變化的關(guān)系（Formanetal.，1986）a.波動：圍繞平衡的中心位置上下波動；b.恢復(fù)：超出平衡的波動，但可恢復(fù)到原來的狀態(tài)；c.新平衡：景觀建立一種波動平衡；d.替代：原景觀消失，為新景觀替代南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201068景觀生態(tài)學(xué)（3）景觀變化梯度圖6.12斑塊的梯度變化特征（Formanetal.，1986）根據(jù)人類對于景觀的影響程度，可將景觀劃分為1—自然景觀2—管理景觀3—耕作景觀4—城郊景觀5—城市景觀4景觀變化南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201069景觀生態(tài)學(xué)（1）3S技術(shù)在景觀生態(tài)學(xué)中的應(yīng)用①遙感（RS）指通過任何不接觸被觀測物體的手段來獲取信息的過程和方法，包括航空照片、衛(wèi)星影像、熱紅外圖像(thermalimagery)等。近年來，衛(wèi)星和飛機遙感技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用在很大程度上促進了景觀生態(tài)學(xué)的興起和成熟。沒有遙感技術(shù)，很難想象如何才能有效地研究大尺度和跨尺度上的景觀現(xiàn)象。

5景觀生態(tài)學(xué)的研究方法南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201070景觀生態(tài)學(xué)遙感可以為景觀生態(tài)學(xué)提供的信息包括：植被類型及其分布，植被類型內(nèi)部綴塊（包括個體植物）的空間分布，土地利用類型及其面積，生物量分布、土壤類型及其土壤特征，群落蒸發(fā)蒸騰，葉面積指數(shù)以及葉綠素含量等等。例如，最常用的衛(wèi)星遙感資料來源之一，美國1972年發(fā)射的陸地衛(wèi)星的TM(lansatthematicmapper)影像，包括7個波段，每個波段的信息反映了不同的生態(tài)學(xué)特點。不同波段的信息還可以以某種形式組合起來，更好地反映某些地面生態(tài)學(xué)特征。例如，最常見的植被（綠度）指數(shù)之一，NDVI，是紅光和近紅外兩個波段所測值之間的差再被其和“標(biāo)準(zhǔn)化”：①遙感（RS）南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201071景觀生態(tài)學(xué)式中：NDVI——標(biāo)準(zhǔn)化植被差異指數(shù)；

λIR——地面表層在近紅外的反射量。（對于TM來說，λIR和λIR分別對應(yīng)于第4和第3波譜段）。近些年來，多種植被指數(shù)已廣泛地應(yīng)用在生物量估測，資源調(diào)查，植被動態(tài)監(jiān)測，景觀結(jié)構(gòu)和功能以及全球變化的研究中。遙感資料在景觀生態(tài)學(xué)中的應(yīng)用可以歸納為3類：A.植被和土地利用分類；B.生態(tài)系統(tǒng)和景觀特征的定量化（如植被的結(jié)構(gòu)特征、生境特征以及生物量，或干擾的范圍、嚴(yán)重程度及頻率）；C.景觀動態(tài)以及生態(tài)系統(tǒng)管理方面的研究（如，土地利用在空間和時間上的變化，植被動態(tài)等）。

①遙感（RS）南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201072景觀生態(tài)學(xué)地理信息系統(tǒng)（GIS）是一系列用來收集、存貯、提取、轉(zhuǎn)換和展示空間數(shù)據(jù)的計算機工具。GIS為研究景觀空間結(jié)構(gòu)和動態(tài)，尤其是物理、生物和各種人類活動過程相互之間的復(fù)雜關(guān)系，提供了一個極為有效的工具。GIS在景觀生態(tài)學(xué)中的應(yīng)用大致包括以下幾個方面：分析景觀空間變化；確定不同環(huán)境和生物學(xué)特征相關(guān)性；確定綴塊大小、形狀、毗鄰性和連接度；分析景觀中能量、物質(zhì)和生物流的方向和通量；景觀變量的圖像輸出；以及與模擬模型結(jié)構(gòu)在一起的使用。②地理信息系統(tǒng)南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201073景觀生態(tài)學(xué)GIS促進了景觀生態(tài)學(xué)理論和應(yīng)用研究A.將零散的數(shù)據(jù)和圖像資料（如各類圖表、記錄）加以綜合并存貯在一起，便于長期地、更好地利用；B.將各類地圖（空間資料）和有關(guān)圖中內(nèi)容的文字和數(shù)字記錄（特征資料）通過計算機高效率地聯(lián)系起來，從而使這兩種形式的資料完善地融為一體；C.為經(jīng)常不斷地、長期地儲存和更新空間資料及其相關(guān)信息提供了一個極為有效的工具；D.為空間格局分析和空間模型提供了一個強有力又較容易操作的技術(shù)構(gòu)架，從而有利于生態(tài)學(xué)家采用一些數(shù)學(xué)上和計算機方法上非常復(fù)雜的研究途徑；E.提高了某些景觀資料的質(zhì)量，大大增加了對資料的存取速度和分析能力，從而促進了景觀生態(tài)學(xué)原理和方法在環(huán)境規(guī)劃和資源管理諸方面的實際應(yīng)用。

②地理信息系統(tǒng)南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201074景觀生態(tài)學(xué)

地理位置或地理坐標(biāo)（經(jīng)緯度）常常是空間資料中必須有的重要信息。在大尺度上，全球定位系統(tǒng)可確定景觀單元的具體地理坐標(biāo)。③全球定位系統(tǒng)(GPS)★GPSGPSGPSGPGPSSGPSGPS衛(wèi)星4衛(wèi)星1衛(wèi)星2衛(wèi)星321,000km圖6.13利用GPS確定景觀單元的具體地理坐標(biāo)（周立志，2004）南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201075景觀生態(tài)學(xué)①景觀空間格局指數(shù)包括兩個部分：A.景觀單元特征指數(shù)：指用于描述斑塊面積、斑塊周長和斑塊數(shù)等特征的指標(biāo)；B.景觀異質(zhì)性指數(shù)：包括多樣性指數(shù)、鑲嵌度指數(shù)、距離指數(shù)和景觀破碎化指數(shù)等四類。

（2）數(shù)量方法在景觀生態(tài)學(xué)上的應(yīng)用南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201076景觀生態(tài)學(xué)A.景觀單元特征指數(shù)a.斑塊面積b.斑塊周長B.景觀異質(zhì)性指數(shù)

可用來描述斑塊鑲嵌體或整個景觀的結(jié)構(gòu)特征。包括相對豐富度指數(shù)(relativerichnessindex)，多樣性指數(shù)(diversityindex)、優(yōu)勢度指數(shù)(dominanceindex)、均勻度指數(shù)(evennessindex)、聚集度指數(shù)(contagionindex)和空間自相關(guān)指數(shù)(spatialautocorrelationindex)。①景觀空間格局指數(shù)南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201077景觀生態(tài)學(xué)B.景觀異質(zhì)性指數(shù)a.景觀相對豐富度指數(shù)式中：N——景觀中斑塊類型數(shù)目；Nmax——景觀中可能出現(xiàn)的斑塊類型總數(shù)的最大值。①景觀空間格局指數(shù)南開大學(xué)示范精品課程課件《生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)》201078景觀生態(tài)學(xué)特征描述斑塊大小分布(patchsizedistribution)某種斑塊類型的大小分布特征（如對數(shù)正態(tài)分布，均勻分布等）邊界形態(tài)(boundaryform)邊界的寬度、長度、連續(xù)性和曲折性（如分維數(shù)）周長與面積比(Perimeter:arearatio)斑塊的邊界長度與其面積的比值；反映斑塊的形狀斑塊的取向(patchorientation)斑塊相對于具有方向性的過程（如流水、生物運動等）的空間位置基底(matrix或context)與斑塊直接聯(lián)系在一起的下墊面或景觀中的主要組成類型對比度(contrast)通過某一邊界時相鄰斑塊之間的差別程度連接度(connectivity)斑塊間通過廊道網(wǎng)絡(luò)而連結(jié)在一起的程度豐富度(richness)某一地區(qū)內(nèi)斑塊類型的數(shù)目均勻度(evenness)景觀鑲嵌體中不同斑塊類型在其數(shù)