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1、1,第一章 景观生态学概述,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
2、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.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
3、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,第1章 景观生态学概述,有关概念和内涵景观生态学基本原理,6,第1节 有关概念和内涵,1.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。狭义 是由不同空间单元镶嵌组成的具有明显视觉特性的地理实体。广义 是由地貌、植被、土地和人类居住地等组成的地域综合体。是人类生活环境中视觉所触及到的地域空间。空间单元(即生态系统)：包括森林、村庄、道路和河流等。可把包括农田、村庄和城市等的异质性地域称为一个景观。狭义景观的范围：为几至几百公里；处于生态系统之上。广义景观的范围：从微观至宏观任意；随研究对象和目的而变。已越来越多
4、地被接受和采用。,一、景观的概念与内涵,7,第1节 有关概念和内涵,景观可分为：1.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。2.经营景观：如农田、果园、人工林、牧场。3.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。,2.景观的主要类型,8,第1节 有关概念和内涵,3.景观概念的内涵 具有异质性：由不同空间单元（生态系统）镶嵌组成。景观由林地,草原,农田,村庄,河流等异质空间单元组成。具有地域性：是具有明显形态结构特征的地理实体。景观是占
5、据一定地域的客观实体。具有尺度性：空间尺度处于生态系统和大地理区域之间。区域：综合反映气候、地理、生物、经济、社会和文化等 特征的景观复合地理单元。具有综合性：景观具有美学、生态和经济的多重价值。美学视觉特性，供人观赏。经济生物生产力、土地资源开发。生态生物与环境的和谐关系、环境改善的功能、生物多样性。,9,第1节 有关概念和内涵,4.景观的特征 结构特征：一个景观由若干异质性的生态系统镶嵌组成。如山区景观，由林地、农田、村庄、河流和公路等组成。功能特征：景观成分间有物质和能量的交换而相互作用。如水流、气流、热流、养分流；种子花粉扩散、动物迁移等。形成特征：景观是气候地貌因素和干扰因素等影响的
6、产物。景观的形成和变化受两类因素的影响：A.气候地貌因素：对其他自然条件有决定性影响；B.干扰：指能引起景观结构等发生重大变化的离散性事件。自然干扰如火灾、洪水、地震、火山爆发、病虫灾等。人为干扰如森林采伐、草原放牧、农业耕作和城建等。城市景观就是人类干扰产生的特殊景观。,10,11,第1节 有关概念和内涵,5.景观要素 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。景观要素：是指组成景观的基本空间单元（各生态系统）（结构成分）景观要素分为3种类型：斑块、廊道和基质 景观成分：是指组成景观的各种自然成分。包括动植物、地形、水体、气流以及人等。景观与景观要素的相对性景观和景观要素可以相互转
7、换，取决于观察尺度的变化。当把森林、农田和村庄等看作一个景观时：森林等是景观要素。当把森林看作一个景观时：组成森林的各种林分是景观要素。景观强调异质性；景观要素强调均质性。,12,第1节 有关概念和内涵,6.景观与土地、环境的区别和联系 共有含义：一定空间范围的地域综合体 不同之处：如表。,联系：景观是广义土地的具体一部分；景观中也包括了土地。景观是构成我们周围环境的实体部分,不包括社会环境。,13,第1节 有关概念和内涵,二、几个基本概念 1.斑块廊道基质模式 此模式是描述和构成景观空间格局的基本模式。斑块、廊道和基质是构成景观的基本单元或要素。斑块：指在外貌上与周围环境明显不同的块状地域单
8、元。如农田围绕的村庄；森林中的采伐迹地；湖中的小岛。廊道：指在外貌上与两侧环境明显不同的线性地域单元。廊道是呈带状的特殊斑块。如河流、道路、铁路、峡谷、防护林带等。基质：指景观中面积最大、连通性最好的均质背景地域。如围绕村庄的农田；广阔的草原、森林、水域等。一个生态系统可视为组成景观的一个斑块、廊道或基质。,14,北京城区街道景观,15,城市景观,16,江南水田斑块,河流廊道景观,17,四川丘陵农业景观,松嫩平原湿地景观,18,第1节 有关概念和内涵,2.尺度（效应）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)是研究某对象时所采用的空间和时间单位。(研究者角度)尺度常用范围或分辨
9、率表示，尺度反映对事物细节的了解水平。大尺度意味着低分辨率。研究大尺度对象时必须忽略细微差异。即在小尺度上可辨的异质性结构，在大尺度上作为细节被忽视。空间尺度：指研究对象的空间范围大小或面积大小。景观的空间尺度越大，分辨率越低，测量上的比例尺越小。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辩，最终异质性物体变为均质性。时间尺度：指研究对象动态变化的时间间隔长度。宏观时空尺度：生物进化、群落演替；微观：植物生长、种群爆发。,请看图,19,景观的空间尺度越大，其分辨率越低,同一景观，随观察高度增加，其分辨率降低，最小可辨单元增大,20,不同等级系统的时空尺度,
10、万年千年世纪10年年月日秒,时间尺度,微米 毫米 米 公里 千公里 万公里,空间尺度,叶片生理,树木生理,斑块动态,林窗动态,树木生长,森林演替,景观动态,区域动态,事物或过程的时空尺度是相互联系的：在时间上属于宏观尺度的事件，在空间上也属宏观尺度。如气候变迁的时空尺度都较大；而火干扰事件的时空尺度都小。,21,不同时间尺度的生物和物理现象,十万年万年千年世纪十年年月日小时,22,第1节 有关概念和内涵,3.异质性与均质性 异质性：由不相关或不相似的组分构成的系统。(绝对)均质性：由相关或性质相同的组分构成的系统。(相对)某事物是异质的还是同质的，取决于考察尺度的大小。说某系统为均质时，仅指该
11、系统在给定观察尺度上，系统组分 间的差异可以忽略不计。如：某一景观由森林、农田、村庄等不同的生态系统组成。是把森林本身看成是均质的；森林与农田之间是异质的。若把森林作为一个景观，森林是异质的，而组成森林的杨 树林、桦树林等是均质的。地球上多姿多彩的景观源于空间的异质性；均质空间构不成风景 空间异质性的维持和发展是景观生态学研究的核心内容。,23,第1节 有关概念和内涵,4.镶嵌性 镶嵌性：指各种景观要素在空间上相互拚接形成的结构方式。镶嵌的特征：景观要素间形成边界,连续空间被中断。5.空间格局 空间格局：是指各种景观要素在空间的排列组合及配置方式。如各种斑块在景观中可呈随机、均匀、聚集和线状等
12、分布。更详细的景观结构特征和空间关系可通过景观指数等表示。格局与结构的概念相似，但结构含义较广，格局特指空间配置。6.生态过程 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、捕食者和猎物的相互作用等。,24,第2节 景观生态学基本原理,一、景观生态学的概念 1.定义 景观生态学是研究景观的结构、功能和动态以及管理的科学。是地理学中的景观学与生物学中的生态学相结合的产物。其核心是景观的空间格局及其相互关系。2.相关学科 景观生态学是以地理学和生态学为基础的多学科的交叉学科。涉及生物、气象、农林、美学文化、系统论、控
13、制论等。3.层次地位 景观生态学是研究景观这一生物层次的生态学。个体种群群落生态系统景观生态学区域全球。研究对象的空间尺度在生态系统之上，采用较低分辨率，忽略景观成分内部差异，大局着眼，研究较宏观的景观规律。,25,自然等级系统的层次与尺度的关系,空间尺度增加空间分辨率降低过程速率减慢事件频率变低,动态,功能,结构,尺度域,个体,种群,群落,生统,景观,区域,国家,全球,生物为主的生态系统,生态和生物为主的生态系统,以经济社会生态为综合体的生态系统,26,第2节 景观生态学基本原理,二、景观生态学的内容 研究对象和内容主要包括4个方面。1.景观结构 指不同景观要素之间的空间关系。要素的类型,面
14、积,形状,数量,空间分布方式；能流物质分配等。2.景观功能 指景观要素间的相互作用和联系。体现在景观中能量,物质的流动转化和物种的扩散等生态过程。3.景观动态 指景观结构和功能随时间的变化。要素的类型,形状,数量和空间格局以及物质能量物种的变化。景观的结构、功能和动态是相互依赖和相互作用的；结构在一定程度上决定功能；功能也影响结构的形成和发展。如房屋结构决定使用功能；农村人口流向城市引起城乡结构变化。,27,第2节 景观生态学基本原理,4.景观管理 景观管理：是把景观生态学原理应用于景观规划设计的实践。景观生态学为土地管理、自然保护和区域规划提供生态学基础。有助于自然资源的合理利用、有效保护、
15、持续发展和科学管理。景观生态分类：据景观要素的组成结构和功能特点划分景观类型。景观生态评价：利用方式的适用性；景观生产力；生态经济效益。景观生态规划：按照一定原则对土地等资源的利用方式进行规划。景观生态设计：按照宏观的规划框架，进行具体的景观生态设计。应用领域：涉及国土整治、资源开发、土地利用、自然保护、环境 治理、区域规划、城乡建设、生态旅游等方面。如城市,工矿区和 自然保护区的景观生态规划；城市居民小区或公园的景观生态设计。,28,景观结构、功能和动态以及景观生态学的基本概念和理论,29,景观生态学核心概念框架,30,第2节 景观生态学基本原理,三、景观生态学的基本原理 1.景观整体性原理
16、 功能整体：景观是由不同景观要素通过生态过程联系而构成。从景观的整体性出发来研究景观的结构、功能及其演变过程。如农业产业结构调整，目的是使农业整体社经生态效益最佳。2.景观异质性原理 景观异质性：指各景观要素在属性上和空间分布上的变异程度。体现方面：景观要素多样性；空间格局复杂性；空间相关动态性。表现形式：镶嵌(生物或环境镶嵌,中断)和梯度(环境因子渐变)如华北平原，基质农田中镶嵌有村庄,城市,河流等异质要素。,31,第2节 景观生态学基本原理,三、景观生态学的基本原理 3.景观等级性原理 景观等级系统：景观是由各种景观要素构成的层次等级系统。此原理决定了：研究对象是景观整体的性质和动态规律；
17、各景观要素之间的空间关系和功能关系。等级理论是关于复杂系统的结构、功能和动态的系统理论。其基本观点有：A.复杂系统都是具有层次的等级系统。如界门纲目科属种。B.高层次事物具有大尺度、低频率和慢速度特点；低相反。C.高层次对低层次有制约作用；低层次为高层次提供功能。,32,等级系统中相邻层次之间的关系,高层次,核心层,低层次,大尺度 低频率 低速度,小尺度 高频率 高速度,背景制约控制包含,组分功能机制条件,水平结构,如森林火灾，小面积的火灾发生频率高，而大面积的发生频率低。,33,第2节 景观生态学基本原理,4.景观尺度性原理 景观尺度效应：景观的空间格局和生态过程随研究尺度而变化。如景观中的
18、村庄是一个斑块，但在小尺度下是一个异质性景观。原理表明：同一事物在不同研究尺度下表现出不同的属性；确定适当的研究尺度才能了解该尺度下的对象性质。调整研究尺度就是调整眼界(工作范围)。5.景观动态性原理 景观动态：景观要素和空间格局及生态过程都随时间而变化。各景观要素随时间变化的速度和程度各不相同.如公路和农田 6.景观稳定性原理 稳定性：是指景观对干扰的抵抗力以及受干扰 后的恢复能力。景观稳定性与景观异质性(或生物多样性)有关。异质性程度高生物多样性高抵抗力恢复力强景观稳定。,34,黄河三角洲的景观动态变化,35,第2节 景观生态学基本原理,7.景观生态流原理 生态流：景观中的物质、能量和物种
19、在景观要素之间的流动。生态流是生态过程的具体表现，包括物流、能流和物种流。生态流的表现：扩散和聚积，使物质能量实现空间再分配。流的源：是指迁出能流物流和物种流的场所.（扩散源）流的汇：是指接纳能流物流和物种流的场所.（聚积地）流源汇：共同组成了物质迁移系统.（使结构与功能关联）流的媒介：风、水、飞行动物、地面动物和人。流的动力：扩散(与异质性相关；如种群迁移)传输(如水流的侵蚀、搬运和沉积作用)运动(动物和人对各种物质的传播),源,汇,流（联系）,36,第2节 景观生态学基本原理,8.景观格局和过程的关系原理 景观格局是指形状和大小各异的景观要素在空间的排列组合。包括景观组成单元的类型、数量及
20、空间分布和配置等。格局是景观结构在空间上的表现形式和异质性的具体体现。景观过程指各种景观成分发生发展的变化程序及其动态特征。包括各种生态流、种群和群落变化、干扰扩散等。景观过程是景观功能的具体体现。格局与过程的关系 格局控制过程的进行：如水域可阻隔火干扰的蔓延；渠塘灌溉景观对营养元素的转移和分配的控制作用；山区不合理的土地利用方式对水土流失的影响；农林间作对养分元素的循环和分配的影响。过程影响格局的形成：如林火干扰可形成新的景观格局。结构与功能的关联：集中表现在流的延伸将源和汇联系起来。,37,第2节 景观生态学基本原理,9.景观演化的人类主导性原理 景观演化：指景观受自然或人类干扰而发生的宏
21、观定向演变。自然干扰使景观按自然的固有规律演化，宏观上是不可逆的。人类主导演化：通过调控其方向和速度实现景观的定向演变。人类对景观的干扰有建设和破坏两个侧面：景观生态建设：合理调整或构建景观单元的空间结构，提高景 观的生产力和稳定性，使人类对景观演化的影响步入良性循环。如北方风沙干旱区的农林间作景观；北方山区的小流域治理景观。而毁林开荒、城市扩张等将使景观的稳定性和生物多样性降低。,38,第2节 景观生态学基本原理,10.景观多重价值原理 景观多重价值：景观区域内的生态、经济和美学价值的统一。生态价值：体现在生物多样性高低和环境改善功能强弱等方面。经济价值：体现在生物生产力和景观资源开发利用等
22、方面。美学价值：景观的视觉特征所决定；美学价值与审美观有关。随时代而变：如久居城市之后，人们又追求田园风光。因民族而异：我国小桥流水、亭台楼阁中追求生机和谐格调等 人们对景观的偏爱：青山、绿水和植物；神秘感和探索性。景观设计的宜人性：通达、亲和、优美、清洁、不拥挤等。重视要素的空间关系。如形状、大小、密度、连接和隔断等。景观设计要注重景观的视觉多样性。避免单一，多而不杂。,39,本章思考题,1.解释景观的概念内涵。2.掌握几个基本概念：斑块廊道基质模式、尺度（效应）、异质性、空间格局、生态过程。3.景观生态学的基本原理有哪几个？4.阐述景观的整体性、异质性和尺度性原理。5.阐述景观格局与过程的关系原理。,
