景觀生態(tài)學(xué)1PPT教案

1、會計(jì)學(xué)1景觀生態(tài)學(xué)景觀生態(tài)學(xué)1第一節(jié) 景觀結(jié)構(gòu)模型 目前主要的景觀結(jié)構(gòu)模型有： （1）斑塊廊道基底模型：將各類景觀要素歸結(jié)為斑塊、廊道和本底3類成分，用來描述和分析景觀的結(jié)構(gòu)和景觀要素的功能性特征。 （2）網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)模型：景觀是由線（廊道）和結(jié)點(diǎn)構(gòu)成，如城市景觀中的道路系統(tǒng)可以用網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)模型加以描述和研究，城市公交網(wǎng)絡(luò)由公交站點(diǎn)和公交線路這兩個(gè)基本要素組成，公交站點(diǎn)把公交線路連接起來，而公交線路由若干沿線公交站點(diǎn)組成。也是描述景觀結(jié)構(gòu)和空間格局的重要模型。 （3）生態(tài)安全格局模型：景觀是由通道、戰(zhàn)略點(diǎn)和空間關(guān)系等構(gòu)成。 以上三種模型中，以斑塊廊道基底模型是為著名。本節(jié)內(nèi)容將重點(diǎn)介紹前面2種模型。

2、第1頁/共73頁第一節(jié) 景觀結(jié)構(gòu)模型 景觀是由若干相互作用的生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成的。因此，構(gòu)成景觀的基本的、相對均質(zhì)的生態(tài)系統(tǒng)或單元即景觀要素。美國生態(tài)學(xué)家Forman和法國生態(tài)學(xué)家Godron(1981，1986)在觀察和比較各種不同景觀的基礎(chǔ)上，認(rèn)為組成景觀的景觀要素類型不外乎3種：斑塊/綴塊/嵌塊體(patch)、廊道/走廊(corridor)、基底/本底/基質(zhì)(matrix)，如圖所示。 斑塊廊道基底第2頁/共73頁 斑塊：泛指與周圍環(huán)境在外貌或性質(zhì)上不同、非線性的，并具有一定內(nèi)部均質(zhì)性的空間單元或生態(tài)系統(tǒng)。 斑塊可以是植物群落、湖泊、農(nóng)田、居民區(qū)等。 廊道：是指景觀中與相鄰兩邊環(huán)境不同的線性

3、或帶狀結(jié)構(gòu)。常見的廊道有：農(nóng)田間的防風(fēng)林帶、河流、道（鐵）路、峽谷、輸電線路等。 斑塊和廊道在外貌形狀上、功能上有很大的區(qū)別，但也有一致的地方，廊道實(shí)際上也是線性狀或帶狀的斑塊。 基底：通常是在景觀中分布面積最大、連接程度最高，并且在功能上對景觀的動態(tài)起著控制作用的背景結(jié)構(gòu)。 常見的基底有：森林基底、草原基底、農(nóng)田基底、城市用地基底等。在許多景觀中，景觀總體動態(tài)常常受到基底所支配和控制。第3頁/共73頁 斑塊、廊道是相對于基底而言的。近年來，以斑塊、廊道和基底為核心的一系列概念、理論和方法已逐漸成為了現(xiàn)代景觀生態(tài)學(xué)的一個(gè)重要方面。Forman （1995）把它稱為景觀生態(tài)學(xué)的“斑塊-廊道-基底

4、”模式。它為能夠具體而形象地描述景觀結(jié)構(gòu)、功能和動態(tài)提供了一種“空間語言” （spatial language）。這種分類體系目前已為大多數(shù)學(xué)者所接受。草地與森林景觀第4頁/共73頁 斑塊是在外觀不同于周圍環(huán)境的非線性地表區(qū)域。由于成因不同，斑塊的大小、形狀及外部特征各異，可以是有生命的，如動植物群落，也可以是無生命的，如裸巖石、土壤或建筑物等。它可能是自然的，如森林中的沼澤地、沙漠中的綠洲，也可能是人工的，如人工林、樹木園、村落等。各種不同斑塊及其組合特征不同。一、斑塊 （一）斑塊的起源或形成機(jī)制、主要類型 第5頁/共73頁 根據(jù)斑塊的起源，常見的景觀斑塊類型分為以下4種： 1、干擾斑塊(d

5、isturbance patch)：在景觀中由于局部性干擾而形成的小面積斑塊。如自然干擾（如雪崩、火燒、泥石流等）或人為干擾（森林采伐、礦產(chǎn)開采等）所形成的小面積斑塊。 2、殘留斑塊(remnant patch) ：景觀中由于大面積干擾所造成的、在局部范圍內(nèi)幸存的自然或半自然生態(tài)系統(tǒng)或者某一自然生態(tài)系統(tǒng)的片斷。 如森林或草原大火、大范圍的森林砍伐、農(nóng)業(yè)活動和城市化進(jìn)程中形成的小片森林斑塊、草原斑塊。 干擾斑塊和殘留斑塊在外部形式上似乎有一種反正對應(yīng)關(guān)系。第6頁/共73頁 3、環(huán)境資源斑塊(environmental resource patch) ：由于環(huán)境資源條件（土壤類型、水分、養(yǎng)分及地形

6、有關(guān)的各種因素）在空間分布的不均勻性造成的斑塊。如森林中的沼澤地、沙漠中的綠洲等。 4、引入斑塊(introduced patch)：由于人們有意或無意的將動植物引入某些地區(qū)而形成的局部性斑塊。如果引入的是植物群落，如人工林、樹木園、種植園、作物地、高爾夫球場等稱為種植斑塊。此外，人類聚居地（城市、村落等）也是最明顯、最普遍的引入斑塊。 可見，斑塊的主要來源有：環(huán)境資源條件在空間上的差異（在空間上分布不均勻）、自然干擾、人類活動等。第7頁/共73頁 除了上述4種斑塊類型外，F(xiàn)orman和Godron (1981，1986)還討論了另外兩種，即再生斑塊(regenerated patch)和短生

7、斑塊(ephemeral patch)。 再生斑塊：是指在先前被干擾而遭破壞的地段上重新出現(xiàn)的生態(tài)系統(tǒng)，在形式上似乎與殘留斑塊類似。 短生斑塊：則指由于環(huán)境條件短暫波動或動物活動引起的，持續(xù)期很短的斑塊。如荒漠中雨后出現(xiàn)的短生植物群落、演替進(jìn)程中過渡群落、水源處時(shí)而聚集的動物群落。第8頁/共73頁（二）各種斑塊類型的主要特征 1、干擾斑塊的主要特征 干擾發(fā)生后，干擾斑塊內(nèi)的生物種群種類、數(shù)量等都發(fā)生了明顯的變化，主要由各種生物對干擾的抵抗能力和干擾后的恢復(fù)能力決定的。例如，某一景觀中經(jīng)過人工清除或采伐后，有的物種消失，有新物種入侵，有的物種僅個(gè)體數(shù)量發(fā)生了變化。 干擾斑塊與基底間是一種與干擾狀

8、況相對應(yīng)的動態(tài)關(guān)系。一般來說，干擾斑塊是消失最快的斑塊類型，即干擾斑塊的周轉(zhuǎn)率最高。第9頁/共73頁2、殘留斑塊的主要特征 殘留斑塊與干擾斑塊都來源于干擾，且其周轉(zhuǎn)率也較高。 殘留斑塊與干擾斑塊在景觀中的地位與作用不同。例如：在森林中發(fā)生火災(zāi)，當(dāng)火災(zāi)較小時(shí)，出現(xiàn)的火燒跡地，這時(shí)我們將周圍未燒的森林稱為基底，將火燒跡地稱為干擾斑塊；如果火災(zāi)蔓延擴(kuò)大，火燒面積很大，但有少數(shù)團(tuán)塊狀的林分未燒到，這時(shí)候我們將火燒跡地稱為基底，殘留的林分為殘留斑塊。（請問：同一景觀中干擾斑塊與殘留斑塊所起的作用是否相同？）第10頁/共73頁3、環(huán)境資源斑塊的主要特征 環(huán)境資源斑塊與基底之間的邊界比較固定，一般地說，環(huán)境

9、資源斑塊是周轉(zhuǎn)率最低的斑塊類型。 在環(huán)境資源斑塊中，雖然也存在種群的變動、遷入、滅絕等過程，但都處于極低的水平。4、引入斑塊的主要特征 斑塊中種群動態(tài)變化、斑塊的周轉(zhuǎn)率在很大程度上起決于人類的管理程度和恒久性。 以上的分析表明，根據(jù)斑塊的起源、成因不同，可以將它們分為4種類型。也正由于它們的起源的不同，它們的穩(wěn)定性也不同。第11頁/共73頁第12頁/共73頁（三）斑塊的大小 斑塊的大小是最容易看到的幾何特征之一。從生物學(xué)角度看，當(dāng)斑塊的形狀一樣時(shí)，斑塊的大小一方面影響到能量和營養(yǎng)物質(zhì)在景觀中的分配，另一方面還會影響到斑塊中物種的數(shù)量。 1、對能量、營養(yǎng)物質(zhì)分配的影響 斑塊與基質(zhì)之間、斑塊與斑塊

10、之間存在著過渡帶，即所謂的生態(tài)交錯(cuò)區(qū)（也稱為邊緣）。邊緣邊緣區(qū)區(qū)內(nèi)部區(qū)內(nèi)部區(qū)邊緣邊緣區(qū)區(qū)第13頁/共73頁 生態(tài)交錯(cuò)區(qū)是相鄰兩種景觀要素直接相互作用的場所，這部分的物質(zhì)、能量密度及物種組成特征也與兩側(cè)的景觀要素的內(nèi)部有較大的差異。生態(tài)交錯(cuò)區(qū)對能量、營養(yǎng)物質(zhì)、物種分布的影響稱為邊緣效應(yīng)。 斑塊內(nèi)部面積與邊緣面積之比可稱為內(nèi)/緣比，即 D=A內(nèi)/A外 對于形狀一樣，大小不同的斑塊來說，它們的內(nèi)/緣比是不同的。如果各斑塊的邊緣寬度相對一致，斑塊的內(nèi)/緣比與斑塊面積成正比，即斑塊面積越大，斑塊的內(nèi)/緣比越大。 當(dāng)邊緣效應(yīng)為聚集效應(yīng)時(shí)，有： 大斑塊，內(nèi)緣比大，能量、物質(zhì)在邊緣的比例也就小。相反，小斑塊，

11、內(nèi)緣比小，能量、物種在邊緣的比例就大。第14頁/共73頁 在斑塊的邊緣部位，無論是植物還是動物的產(chǎn)量、數(shù)量明顯高于或多于斑塊內(nèi)部。例如森林中邊緣的林木生長旺盛，下層的灌木、草本也多，甚至各層中花果產(chǎn)量也明顯比內(nèi)部高。 由于以上兩方面的原因，使得小斑塊單位面積上的能量和營養(yǎng)物質(zhì)含量明顯高于大斑塊。 相反，如果邊緣效應(yīng)為負(fù)效應(yīng)時(shí)，則小斑塊的能量與營養(yǎng)物質(zhì)的含量要小一些。因此，斑塊的大小對能量、營養(yǎng)在斑塊中的分配有明顯的影響。 值得注意的是，就單個(gè)斑塊而言，大斑塊的能量、物質(zhì)總量大于小斑塊，對于主要生活在單個(gè)斑塊的物種而言，大斑塊能提供更充分的能量和物質(zhì)。第15頁/共73頁 2、種-面積關(guān)系（斑塊大

12、小對物種數(shù)量的影響） 物種數(shù)量（S）與生境面積（A）之間的關(guān)系是地理學(xué)和生態(tài)學(xué)中的研究熱點(diǎn)之一。物種數(shù)量（S）與生境面積（A）之間的關(guān)系為： S=CAz 式中，S-物種數(shù)量，A-生境（斑塊）面積，在同一緯度地區(qū)，C為常數(shù)， C的變化反映地理位置變化對物種豐富度的影響，z為常數(shù)，通常取0.263（0.180.35）。第16頁/共73頁 一般說來，物種豐富度隨著斑塊面積的增加而增加。可以從以下3個(gè)方面得到解釋：v面積越大，記錄到的種越多，這已在植物群落調(diào)查中得到證實(shí)。v面積較大，遇到的稀有種的機(jī)會越多。v面積小支持的種群較小，對外界干擾的抵抗能力較差。因?yàn)樾》N群往往容易近親繁殖，環(huán)境變化或突發(fā)事件

13、的發(fā)生而滅絕。v但是值得注意的是，隨生境面積的增加，物種的數(shù)量增加到一定的程度后，不再隨面積的增加而增加，這說明了物種數(shù)量與生境面積有關(guān)外，還與其他的因素有關(guān)。在景觀（環(huán)境）規(guī)劃時(shí)，除了考慮物種種數(shù)與斑塊面積有關(guān)外，還要考慮其它因素，如地理位置、最小存活種群以及維持最小存活種群的最小面積（或維持生態(tài)系統(tǒng)完整的最小面積）。第17頁/共73頁XK-對策者r-對策者SS tNt+1種群滅絕點(diǎn)種群數(shù)量達(dá)到環(huán)境容納量點(diǎn)第18頁/共73頁 3、島嶼生物地理學(xué)理論 島嶼生物地理學(xué)理論將生境斑塊面積和隔離程度與物種多樣性聯(lián)系在一起，成為早期北美景觀生態(tài)學(xué)的理論基礎(chǔ)之一。 島嶼生物地理學(xué)理論的一般表達(dá)式為： d

14、S/dt = I E式中，S為物種數(shù)，t為時(shí)間，I為遷入率，E為滅絕率。 第19頁/共73頁 遷入率I由島嶼與種源的隔離程度決定的，由圖可以看出，隔離得越厲害，遷入率越低，圖中遠(yuǎn)島的遷入率曲線明顯低于近島，遷入率均隨物種種數(shù)的增加而下降。因此 I（S，D）=（1-S/SP）2nexp（1-D 1/2/D0） 滅絕率E與島嶼的面積大小有關(guān)，從圖中可以看出，島嶼的面積越小，物種的滅絕率越大，且滅絕率隨物種數(shù)量的減少，滅絕率逐漸下降。因此 E（S，A）=RSn/A 這一理論說明，在景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意斑塊面積大小以及斑塊與種源之間的距離，以保證斑塊物種數(shù)量最多，維持斑塊生物穩(wěn)定性。 第20頁/共7

15、3頁 島嶼生物地理學(xué)理論在研究斑塊物種維持機(jī)制方面有重要的參考價(jià)值，可以用下面簡單的數(shù)學(xué)模型來描述陸地斑塊的這一復(fù)雜過程：物種豐富度=f（+生境多樣性，（+）干擾，+面積，斑塊隔離程度，+年齡，+基質(zhì)異質(zhì)性，邊界不連續(xù)性） 斑塊大小主要通過影響斑塊的能量總量來實(shí)現(xiàn)對生物多樣性支撐能力的貢獻(xiàn)，同時(shí)較大的斑塊也為生境異質(zhì)性提供了客觀基礎(chǔ)，對種群滅絕率也有抑制作用。而隔離因素主要影響斑塊間的物種交流，斑塊間的有機(jī)體動態(tài)是景觀維持生物多樣性的重要機(jī)制。 從生物多樣性保護(hù)角度分析，斑塊面積應(yīng)該是生物保護(hù)設(shè)計(jì)中首要保證的設(shè)計(jì)要素，而且景觀中生物多樣性的保護(hù)潛力是景觀中斑塊大小狀況的函數(shù)。第21頁/共73頁

16、 4、斑塊大小的測度指標(biāo) 斑塊大小用斑塊面積表示。傳統(tǒng)的測度方法有方格法和求積儀法，現(xiàn)代測度方法主要采用GIS軟件。 斑塊面積的測度指標(biāo)有：斑塊平均面積、最大斑塊面積、最小斑塊面積、斑塊面積標(biāo)準(zhǔn)差和變動（異）系數(shù)、斑塊內(nèi)部生境面積、斑塊粒級結(jié)構(gòu)等。 斑塊粒級結(jié)構(gòu)：對長沙市天心區(qū)綠地景觀格局進(jìn)行研究時(shí)，劃分綠地斑塊面積等級所用的標(biāo)準(zhǔn)，即500m2時(shí)為小型綠地斑塊，5003000m2為中型綠地斑塊，300010000m2時(shí)為大中型綠地斑塊，10000m2為大型綠地斑塊。 第22頁/共73頁5、斑塊與自然保護(hù)區(qū) 自然保護(hù)區(qū)是目前物種多樣性保護(hù)最重要的途經(jīng)，對整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)及地球環(huán)境亦有重要的意義。一般

17、而言，保護(hù)區(qū)面積越大，能夠保護(hù)與維持的物種也越多，但客觀條件限制了保護(hù)區(qū)的面積，所以在設(shè)計(jì)保護(hù)區(qū)時(shí)，從斑塊大小的生態(tài)學(xué)意義分析，應(yīng)該遵循一定的原則： 一個(gè)大的自然保護(hù)區(qū)要比小的自然保護(hù)區(qū)保存物種多； 一個(gè)單一的大自然保護(hù)區(qū)要比總面積與其相當(dāng)?shù)膸讉€(gè)小自然保護(hù)區(qū)為好； 若設(shè)計(jì)多個(gè)小自然保護(hù)區(qū)，應(yīng)使它們盡量靠得近一些，以減少隔離程度； 使幾個(gè)保護(hù)區(qū)呈簇狀配置，要比線狀配置為好； 將幾個(gè)保護(hù)區(qū)用廊道連接起來，可便于很多物種擴(kuò)散； 應(yīng)盡可能使保護(hù)區(qū)成圓形。第23頁/共73頁（四）斑塊的形狀 1、斑塊形狀系數(shù) 斑塊的形狀對生物與非生物流動有較大影響，在面積相等的情況下，規(guī)則形狀的斑快邊界的有效性較大，這對

18、生物的擴(kuò)散和遷移有重要的作用。 斑塊形狀系數(shù)為斑塊周長L與具有該斑塊同等面積A的圓周長之比；或?yàn)榘邏K周長L與具有該斑塊同等面積A的正方形面積開方根之比的四分之一。通常有以下兩種計(jì)算方法： （ 1）以圓作為參考幾何形狀時(shí) ALD2 式中：D為斑塊的形狀指數(shù)，L為斑塊的周邊長度(邊緣長度)，A為斑塊的面積。D值說明某一斑塊周邊長度與面積同該斑塊相等的圓的圓周長之比。 第24頁/共73頁 當(dāng)D=1時(shí)，說明該斑塊為圓形，具有最小的周長與面積比值，D值增大，斑塊逐漸呈長條狀或不規(guī)則狀。 （ 2）以正方形作為參考幾何形狀時(shí)： ALD25.0 同樣，D=1時(shí)，斑塊逐漸接近正方形，D值增加，斑塊逐漸呈長條形狀

19、或不規(guī)則的形狀。 斑塊的形狀對生物的擴(kuò)散和尋找食物也有重大的影響，當(dāng)斑塊面積相等，周邊長的斑塊則有利于生物與外界環(huán)境的接觸和尋找食物，相反，則不利于生物的擴(kuò)散和尋找食物。 下面我們可以看到不同斑塊形狀的特點(diǎn)：第25頁/共73頁第26頁/共73頁第27頁/共73頁2、斑塊形狀對物種分布的影響 面積相同，形狀不同的斑塊，其內(nèi)緣比有較大差異，相關(guān)的生態(tài)效應(yīng)也不同。一般而言，不規(guī)則、條帶狀或環(huán)狀斑塊總邊界較長，內(nèi)部生境面積小，有利于邊緣種的生存。而且，不規(guī)則、條帶狀或環(huán)狀斑塊兼有廊道的生態(tài)功能。表2-2 幾種不同形狀斑塊形狀及其生態(tài)意義特征圓形斑塊條帶狀、環(huán)狀、半島狀內(nèi)緣比率高低邊緣長度及其與基質(zhì)相互

20、作用少多斑塊內(nèi)屏障出現(xiàn)概率低高斑塊內(nèi)生境多樣性的概率低高物種遷移的廊道作用低高物種多樣性（生境多樣性不變）高低斑塊內(nèi)動物覓食效率高低第28頁/共73頁 應(yīng)用方面：如在城市環(huán)境規(guī)劃或景觀規(guī)劃時(shí)，應(yīng)注意不同斑塊形狀的配置，這不僅是設(shè)計(jì)藝術(shù)中的主要內(nèi)容，也是生態(tài)學(xué)上的基本要求（為什么？）。 （這一觀點(diǎn)也表明了美學(xué)與生態(tài)學(xué)是統(tǒng)一的，不是相互矛盾的。）第29頁/共73頁3、邊緣效應(yīng) 邊緣是指景觀要素間的過渡帶。1）邊緣的類型： 以分為固有邊緣和誘導(dǎo)邊緣。 環(huán)境資源上的差異造成的邊緣為固有邊緣，過渡緩慢、連續(xù)性強(qiáng)、變化小。如環(huán)境資源斑塊與基質(zhì)之間的過渡緩慢，存在一個(gè)逐漸變化的梯度，邊緣較寬。 天然或人為干

21、擾造成的邊緣稱為誘導(dǎo)邊緣，過渡顯著，多為短期現(xiàn)象。如干擾斑塊或殘余斑塊與基質(zhì)之間的過渡是比較突然，邊緣比較窄。 第30頁/共73頁 2）影響邊緣寬度范圍的主要因子： 太陽輻射角，面向赤道方向超過面向兩極方向的寬度； 溫帶地區(qū)的邊緣帶通常比熱帶地區(qū)寬； 在活躍期或生長季節(jié)，盛行風(fēng)向所形成的邊緣帶通常要比其他側(cè)寬得多； 斑塊和基質(zhì)在垂直結(jié)構(gòu)上差異越大，則邊緣寬度越大； 干擾邊界隨群落的發(fā)展會逐漸消失。3）林緣對森林植物和動物區(qū)系成分有很大影響。如：小片林地中心的種子雨是以林緣植物種子為主，這樣最終將改變森林的樹種種類組成，內(nèi)部耐陰植物將被來自林緣的不耐陰的種類所代替。因此小的和形狀不規(guī)則的森林斑塊

22、不大可能維持森林內(nèi)部的植物種群，也就是說，小的和形狀不規(guī)則的森林斑塊的穩(wěn)定性弱。此外，人們還發(fā)現(xiàn)，鳴禽一般不在林緣做巢，而是在林地的中心部位。為此，有些動物種群就被限制在邊緣環(huán)境或內(nèi)部環(huán)境之中。第31頁/共73頁（五）斑塊的數(shù)量與空間構(gòu)型 斑塊一般不是單個(gè)而是多個(gè)斑塊共存于景觀中。前面所講的是個(gè)別斑塊的起源、大小、形狀的生態(tài)學(xué)意義。在這里介紹一個(gè)景觀中多個(gè)斑塊的數(shù)量結(jié)構(gòu)與斑塊間的相關(guān)性指標(biāo)（空間構(gòu)型指標(biāo)）。1、斑塊數(shù)量的表示方法： 在研究某一景觀時(shí)，可以用下面的方法來表示斑塊的數(shù)量結(jié)構(gòu)： 群落類型或生態(tài)系統(tǒng)類型； 景觀中各個(gè)斑塊的起源類型； 各斑塊面積的大小等級及相應(yīng)數(shù)量； 景觀中各斑塊的形狀

23、類別。 以上不同的表示方法，可以說明不同的情況。第32頁/共73頁2、斑塊相關(guān)性指標(biāo) (1)單個(gè)斑塊的隔離度(isolation)njijidnr11式中ri是斑塊i的隔離；n是所研究的鄰近斑塊數(shù)目；dij是斑塊i與任意相鄰斑塊j間的距離。 (2) 斑塊間的易達(dá)性(accessibility)式中ai是斑塊i的易達(dá)性指標(biāo)；dij是斑塊i和n個(gè)相鄰斑塊中任一斑塊j之間沿連線如廊道的距離。anjijida1第33頁/共73頁(3) 斑塊間的相互作用(interaction)njijjidAa12式中Ii是斑塊i與相鄰n個(gè)斑塊間的作用度；Aj是任一相鄰斑塊j的面積；dij是斑塊i與任一斑塊j邊緣間的

24、距離。 (4)斑塊總隔離度：)(22YXD式中2x,2y分別為x、y坐標(biāo)的方差。 (5) 多個(gè)斑塊的分散度(dispersion) ccdR2式中Rc是分散度指標(biāo)；dc從一個(gè)斑塊中心到其最近的斑塊間的平均距離；是斑塊平均密度。當(dāng)Rc=1時(shí)，斑塊隨機(jī)分布；Rc1時(shí)，斑塊呈均勻分布。第34頁/共73頁 3、斑塊的格局 斑塊在空間上的分布、位置和排列特征稱為斑塊的格局，一般可將景觀斑塊格局分為隨機(jī)分布、規(guī)則分布、聚集分布三種形式。隨機(jī)分布規(guī)則分布聚集分布思考題： (1)當(dāng)斑塊面積相等時(shí)，圓形、正方形、長方形等形狀中，哪種斑塊的周邊長度或或者說哪種形狀的D值最大？ (2)若某區(qū)域，設(shè)計(jì)一片森林，為保護(hù)

25、更多的生物和為該區(qū)域鳥類提供棲息地。請問這一片森林的形狀應(yīng)為何種形狀更有利？請說明理由。第35頁/共73頁二、廊道 廊道(corridor)是指景觀中與相鄰兩邊環(huán)境不同的線性或帶狀結(jié)構(gòu)。它既可以呈隔離的條狀，如公路、河道；也可以是與周圍基質(zhì)呈過渡性連續(xù)分布，如某些更新過程中的帶狀采伐跡地。廊道兩端通常與大型斑塊相連，如公路、鐵路兩端的城(鎮(zhèn))，樹籬兩端的大型自然植被斑塊等等。廊道的起源與斑塊的起源相似。第36頁/共73頁（一）廊道的類型 1、與斑塊的分類相似：根據(jù)廊道的起源，廊道可以分為自然的和人工的，包括干擾型、殘留型、環(huán)境資源型和人為引入型（包括種植型、再生型）等。 2、根據(jù)廊道的組成內(nèi)容

26、或生態(tài)系統(tǒng)類型可分為：林帶、河流、道路等。 3、按功能分為：輸水、物流、防御、信息、能流。 4、按幾何形態(tài)分3種基本類型：線狀廊道、帶狀（窄帶）和河流（寬帶）廊道。（下面分別詳述） （1）線狀廊道是指全部由邊緣物種占優(yōu)勢的狹長條帶（寬常為12m以下）。如道路、堤壩、灌渠、輸電線、樹籬、排水溝等。 在城市景觀中，綠道(greenway)的生態(tài)效應(yīng)已引起廣泛關(guān)注(肖篤寧和李秀珍 1995)。第37頁/共73頁鄉(xiāng)村景觀的道路（廊道）第38頁/共73頁 在農(nóng)業(yè)景觀中，道路則往往因就地取土而與溝渠伴生(Li 1999，2000)。 堤壩（如沿河流走向的堤壩和沿海岸線修筑的堤壩），沿河流走向的堤壩因束縛了

27、水的自然漫溢；而沿海岸線修筑的堤壩(如遼河三角洲地區(qū))則會因阻斷了潮汐通道而破壞了原有的生態(tài)洄游路線，以致造成嚴(yán)重的生態(tài)后果。 在溫帶地區(qū)，樹籬(hedgerow)是一種很常見的線狀廊道，通常與耕地相鄰接，我國的農(nóng)田防護(hù)林體系就是由這種樹籬廊道構(gòu)成的，在防風(fēng)固沙，改善農(nóng)田小氣候，提高農(nóng)作物產(chǎn)量上起著很大作用。防護(hù)林的樹種往往比較單一，如楊樹、柳樹、棗樹、泡桐、紫穗槐等等，且樹齡一致，水平和垂直結(jié)構(gòu)都較均一，生物多樣性低。還有一些沿籬笆或溝渠形成的再生樹籬和林區(qū)采伐形成的殘存樹籬，生物多樣性相對較高些。第39頁/共73頁 （2）帶狀廊道是指含豐富內(nèi)部物種的內(nèi)部環(huán)境的較寬條帶。我國北方地區(qū)沿鐵路或

28、高速公路栽植的白楊林帶，以及東南沿海地區(qū)較寬的防護(hù)林帶。線狀廊道與帶狀廊道的基本生態(tài)差異主要在于寬度，帶狀廊道較寬，每邊都有邊緣效應(yīng)，足可包含一個(gè)內(nèi)部環(huán)境。 研究表明，樹籬廊道和物種多樣性之間在樹籬寬度為12m時(shí)存在一個(gè)明顯閾值，界于3-12m之間，廊道寬度與物種多樣性之間的相關(guān)性接近于零，當(dāng)寬度大于12m的樹籬，植物物種多樣性平均為狹窄樹籬的兩倍以上。邊緣物種與廊道寬度無關(guān)。可以認(rèn)為，樹籬寬度小于12m的為線狀廊道，大于12m的為帶狀廊道。當(dāng)然，這兩種區(qū)分應(yīng)與研究對象和尺度相聯(lián)系。第40頁/共73頁 （3）河流廊道是指沿河流分布而不同于周圍基質(zhì)的植被帶。它包括河道邊緣、河漫灘、堤壩和部分高地

29、，其寬度隨河流大小而變化。河流廊道的主要功能在于控制水流和礦質(zhì)養(yǎng)分的流動，可減少洪水泛濫、淤積和土壤肥力損失，同時(shí)也是人類的重要運(yùn)輸線，并富有可收獲的資源，如漁產(chǎn)品等。對一些物種的遷移也起著通行或阻斷作用。 據(jù)此可以認(rèn)為，河流廊道的適宜寬度應(yīng)以有效完成上述的功能為原則。由于河流沿岸水分條件較好，又多以富含營養(yǎng)物質(zhì)的沖積物為主，因此河漫灘的植物生產(chǎn)力較高，且能在遭受洪水破壞后較快恢復(fù)。 河岸帶特別適于人類生存，人類居住地首先挑選河岸帶，而四大文明古國也都發(fā)源于相應(yīng)的水系。第41頁/共73頁（二）廊道的結(jié)構(gòu)特征 1、長度與寬度可以表述廊道的線性特征：長度可以確定廊道同基質(zhì)接觸的程度，寬度可以確定廊

30、道對基質(zhì)的干擾和對動植物阻隔的程度。 2、曲度或通直度：廊道曲度(curvature)即廊道的彎曲程度，對景觀中的物流能流起著重要作用。如彎曲河道與自然或人工取直后的河道對河岸線侵蝕、航運(yùn)等方面的影響有明顯的不同。一般來說，廊道越直，距離越短，生物在景觀中兩點(diǎn)間的移動速度就越快。但并不是越直越好，如在旅行中的道路，以及河流要有自然的彎曲度等。廊道兩點(diǎn)間的距離廊道兩點(diǎn)間的沿連系線廊道的曲度 第42頁/共73頁廊道的彎曲程度第43頁/共73頁 3、連接度：是指廊道在空間上連續(xù)程度的量度，可簡單地用單位長度上間斷點(diǎn)或斷開區(qū)（gaps）的數(shù)量來表示。廊道有無斷開區(qū)是確定通道功能和障礙功能效率的重要因素

31、，因此連接度是廊道結(jié)構(gòu)的主要量度指標(biāo)。如農(nóng)田防護(hù)林為拖拉機(jī)的進(jìn)出留出的裂口是必要的，還有如高速公路等，但也會防礙該廊道的整體功能。一般認(rèn)為連接度越高，廊道的功能水平越高。 廊道的間斷點(diǎn)對沿廊道或橫穿廊道的物種流起著重要作用。 第44頁/共73頁 4、廊道的周長面積比：廊道的周長面積比是判斷廊道結(jié)構(gòu)的主要指標(biāo)?？捎美鹊赖拈L度與該廊道的面積之比來描述。 5、廊道密度指數(shù)：是指景觀中單位面積內(nèi)廊道的長度。主要用表示廊道的疏密程度。用公式表示為：D=廊道的長度/景觀的面積。 6、非均勻度（NE）：非均勻度是用來表述廊道空間分布的均勻程度。可通過格網(wǎng)的方法來計(jì)算，即將景觀分成個(gè)格網(wǎng)（可以根據(jù)具體情況調(diào)整

32、格網(wǎng)的大?。綖椋篋ALnDnNEnnii/111式中，Ln為第n個(gè)格網(wǎng)內(nèi)的廊道長度；An為第n個(gè)格網(wǎng)的面積。第45頁/共73頁（三）廊道的功能 1、生境(棲息地)的作用：為某種生物種群提供適宜的生境，成為該物種的棲息地。如河流生態(tài)系統(tǒng)、植被枝帶等。 2、傳輸通道作用：如河流，它是許多魚類和其他水生動物的遷移通道；又比如高速公路，它是人類及其物資的運(yùn)輸通道。 3、過濾和阻抑作用：如河流阻礙了一些陸生動物和人類的遷移，公路妨礙了許多垂直于公路延伸方向的運(yùn)動。 4、作為能量、物質(zhì)和生物的源與匯：如農(nóng)田中的防護(hù)林帶，一方面具有較高的生物量和若干野生動植物，為景觀的其他組分起到源的作用，而另一方面

33、也可能阻攔和吸收來自周圍農(nóng)田水土流失的養(yǎng)分和其他物質(zhì)，從而起到匯的作用。此外，還有觀賞的作用。第46頁/共73頁我國萬里長城（廊道）的功能第47頁/共73頁（四）廊道的典型類型 1、綠色道路廊道（1）城市道路綠化：城市道路綠化斷面形成有5種。三板四帶式四板五帶式一板二帶式一板四帶式二板三帶式第48頁/共73頁（四）廊道的典型類型 1、綠色道路廊道（2）高速公路綠化 應(yīng)注意如下問題： 用較寬的綠帶將道路隔開，綠帶上種植矮小的灌木和花卉，不可種植喬木，綠帶寬度最少4米； 干道兩側(cè)要各留出2030米的安全防護(hù)帶，依次種植草坪或宿根花卉、灌木、喬木，由低至高，既起防護(hù)作用，又不妨礙行車視線。第49頁/

34、共73頁（四）廊道的典型類型 1、綠色道路廊道（3）鐵路綠化 應(yīng)注意如下問題： 兩側(cè)種植喬木時(shí)，要離開鐵路外軌至少10米，種植灌木時(shí)，至少6米； 邊坡不能種植喬木，可采用草本或矮小灌木護(hù)坡，以防水土沖刷，保證行駛安全； 通過市區(qū)或居民區(qū)時(shí)，在可能的條件下應(yīng)留出較寬地帶種植喬灌木，以減少噪聲對居民的影響； 公路與鐵路平交時(shí)，應(yīng)留出50米的安全視距，距公路中心400米以內(nèi)，不可種植遮擋視線的喬灌木； 鐵路轉(zhuǎn)彎處內(nèi)徑小于150米，轉(zhuǎn)彎處不得種植喬木，可種植小灌木和草本。第50頁/共73頁（四）廊道的典型類型 2、農(nóng)田防護(hù)廊道 農(nóng)田防護(hù)林是防護(hù)林體系的主要林種之一，是指將一定寬度、結(jié)構(gòu)、走向、間距的林

35、帶栽植在農(nóng)田田塊四周，通過林帶對氣流、溫度、水分、土壤等環(huán)境因子的影響，來改善農(nóng)田小氣候，減輕和防御各種農(nóng)業(yè)自然災(zāi)害，創(chuàng)造有利于農(nóng)作物生長發(fā)育的環(huán)境，以保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)，并能對人民生活提供多種效益的一種人工林。 大量實(shí)踐和研究證明，農(nóng)田防護(hù)林對農(nóng)作物的增產(chǎn)效果明顯。 第51頁/共73頁（四）廊道的典型類型 3、河流廊道：河岸帶植被具有重要的功能。(1) 物種源和棲息地(2)調(diào)節(jié)氣候(3)養(yǎng)分能量源(4)凈化水質(zhì)(5)農(nóng)、林、牧業(yè)基地第52頁/共73頁三、基底（一）基底的判定標(biāo)準(zhǔn) 基底（matrix）是景觀中面積最大、連通性最高并且在景觀功能上起著優(yōu)勢作用的景觀要素類型。如廣闊的草原、沙漠

36、、連片分布的森林等等。 有時(shí)在研究景觀時(shí)，難以確定每個(gè)景觀要素的作用。因此有必要區(qū)分基底與斑塊，才能確定各個(gè)景觀要素的作用?；|(zhì)的判定標(biāo)準(zhǔn)有三個(gè)： 1、相對面積 面積是基質(zhì)在景觀中作用大小的一項(xiàng)重要指標(biāo)，因此常采用相對面積（relative area）作為定義基質(zhì)的第一條標(biāo)準(zhǔn)，如果某種景觀要素占景觀面積的50以上，那么它就很可能是基質(zhì)。 但是，景觀要素的面積不是判定基底的唯一標(biāo)準(zhǔn)。在異質(zhì)性很強(qiáng)的鑲嵌景觀中，可能任何一種景觀要素的面積都不會超過50。這時(shí)候就需要用其他標(biāo)準(zhǔn)來判定了。第53頁/共73頁 2、連通性（結(jié)構(gòu)上連通） 如果景觀中某一要素連接得較為完好，并環(huán)繞所有其他景觀要素時(shí)，可以認(rèn)為是

37、基底，如具有一定規(guī)模農(nóng)田的林網(wǎng)、樹籬等。這類基質(zhì)通過連接不同的景觀要素，把整個(gè)景觀聯(lián)系在一起。 連通性（connectivity）高的景觀要素具有三個(gè)方面的作用：該要素可起一種分隔其他景觀要素的物理屏障的作用；當(dāng)以細(xì)長條帶相交形式連接時(shí)，景觀要素可起一組廊道的作用，便于物種遷移和基因交換；該要素可環(huán)繞其他景觀要素而使其形成孤立的“生物島嶼”。第54頁/共73頁 3、動態(tài)控制 如果景觀中的某一要素對景觀動態(tài)控制（dynamic control）程度較其他要素類型大，也可以認(rèn)為是基質(zhì)。要了解各個(gè)景觀要素類型對景觀的動態(tài)影響，而要人們進(jìn)行野外調(diào)查或查閱有關(guān)資料，研究各種生物種類的生物學(xué)特性和生態(tài)學(xué)特

38、性，才能確定各個(gè)景觀要素對景觀的影響作用。 在許多景觀中，動態(tài)控制的重要性往往比相對面積和連接度要大。在實(shí)際中，對不熟悉的景觀判定其基質(zhì)時(shí)，可將三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合起來使用。首先計(jì)算全部景觀要素類型的相對面積和連通度。如果根據(jù)相對面積的大小和連通度還不能確定哪種景觀要素可作為基質(zhì)，則需進(jìn)行野外觀測或查閱有關(guān)資料來判定哪一種景觀要素對景觀動態(tài)的控制作用最大。第55頁/共73頁（二）景觀基底的結(jié)構(gòu)特征1、孔隙率（孔隙度）（1）概念：孔隙度（porosity）是景觀基質(zhì)中所含閉合斑塊密度的量度，即單位面積基質(zhì)內(nèi)的邊界閉合 (不接觸所研究空間或景觀的周界)的斑塊數(shù)目，與研究對象的尺度和分辨率有關(guān)。 （2）孔隙

39、度的確定：具有閉合邊界的斑塊數(shù)量越多，基質(zhì)的孔隙度越高。 第56頁/共73頁（3）孔隙度的生態(tài)學(xué)意義 孔隙度可指示現(xiàn)有景觀中物種的隔離程度和潛在基因變異的可能性，也是景觀邊緣效應(yīng)總量的一個(gè)指標(biāo)，對野生動物管理有重要的指導(dǎo)意義，對物流、能流和物種流也有重要影響。 例如，在針葉林景觀中，田鼠經(jīng)常出沒在濕草地斑塊上。在某些季節(jié)，田鼠會進(jìn)入森林基質(zhì)，啃食更新幼苗。當(dāng)草地斑塊的孔隙度較低時(shí)，田鼠對森林的影響很小，當(dāng)孔隙度高時(shí)，田鼠危害則很大。 在實(shí)際生產(chǎn)活動中，孔隙度的研究也有重要意義。在城鎮(zhèn)人工建筑景觀中，綠地斑塊有重要的作用。綠地的大小、距離直接影響居民的生活質(zhì)量、城市美化與功能的發(fā)揮。在森林采伐中

40、，采伐斑塊的大小與距離直接影響采運(yùn)木材。因此，孔隙度已作為采運(yùn)木材的一個(gè)重要經(jīng)濟(jì)因素來考慮。 第57頁/共73頁2 景觀邊界形狀（landscape boundary shape）（1）邊界 (boundary)定義 邊界（也稱為生態(tài)交錯(cuò)區(qū)）是在特定時(shí)空尺度下，相對均質(zhì)的景觀之間所存在的異質(zhì)性過渡區(qū)域。即相鄰生態(tài)系統(tǒng)之間的過渡區(qū)，往往也是尺度較大的不同景觀類型之間的邊界地帶，如沙漠邊緣，海陸交錯(cuò)帶，山地與平原的交錯(cuò)地帶等等。 生態(tài)過渡帶和景觀邊界在實(shí)際含義上沒有嚴(yán)格的區(qū)別，在特征上都要受到時(shí)間和空間尺度，以及相鄰生態(tài)系統(tǒng)之間作用強(qiáng)度的影響。因此在景觀生態(tài)學(xué)領(lǐng)域里已基本通用。第58頁/共73頁（

41、2）邊界的形狀 邊界的形狀是各式各樣的，可起過濾或半透膜的作用，所以對基質(zhì)與斑塊間的相互作用至關(guān)重要，可推論區(qū)分出三種形狀：（1）擴(kuò)展形：沿凸面邊界向周圍擴(kuò)展 （2）殘遺形：處于縮減狀態(tài)，有凹面邊界 （3）穩(wěn)定形：相對平緩波浪邊界3 連通性 本底的連通性在生物多樣性保護(hù)中起著關(guān)鍵性作用。第59頁/共73頁四、網(wǎng)絡(luò)（網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)模型）（一）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)類型 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)。 網(wǎng)絡(luò)是本底的一種特殊形式。把不同生態(tài)系統(tǒng)相互連接起來，是景觀中最常見的一種結(jié)構(gòu)。例如：我國東北西部半干旱區(qū)，通過防護(hù)林帶把農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)、草原

42、生態(tài)系統(tǒng)和城市生態(tài)系統(tǒng)連接起來，構(gòu)成一個(gè)多功能的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。某些特殊網(wǎng)絡(luò)，如小路和公路，則對于動物和人的移動都起著有效的作用。第60頁/共73頁（二）廊道網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特征 通常意義上的網(wǎng)絡(luò)是指廊道網(wǎng)絡(luò)。廊道網(wǎng)絡(luò)可分為兩種形式：分枝網(wǎng)絡(luò)(branching network)是一種樹狀的等級結(jié)構(gòu)，如河網(wǎng)；環(huán)形網(wǎng)絡(luò)(circuit network)是一種封閉環(huán)路結(jié)構(gòu)，如公路網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)在結(jié)構(gòu)上的重要特點(diǎn)有：結(jié)點(diǎn)類型、網(wǎng)狀格局、網(wǎng)格大小、連通性、閉合性（環(huán)度）及網(wǎng)絡(luò)中的廊道密度等。 1、網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn) 廊道之間的交點(diǎn)是多種多樣。常見的類型有十字型、T型、L型和終點(diǎn)（與斑塊連接）。有些交叉點(diǎn)處還可起到小片地塊的作用，

43、比廊道寬，但作為獨(dú)立的景觀要素又太小。在這類交叉點(diǎn)上，物種豐富度往往比周圍廊道要高，這種效應(yīng)稱為“交叉效應(yīng)”。 交點(diǎn)或終點(diǎn)通?？善鸬街欣^點(diǎn)(站)的作用，不是遷移的目的地。中繼點(diǎn)常起到對流的某種控制，如擴(kuò)大或加速物流，降低流中的“噪聲”或“不相關(guān)性”，以及提供臨時(shí)的貯存地。 第61頁/共73頁 2、網(wǎng)狀格局 相互連接并含有許多環(huán)路，具有線狀特征的景觀要素可以構(gòu)成一個(gè)網(wǎng)狀格局?？杀憩F(xiàn)為網(wǎng)格狀網(wǎng)絡(luò)格局（樹籬網(wǎng)）、樹枝狀網(wǎng)絡(luò)格局（河流水系）、環(huán)圈狀網(wǎng)絡(luò)格局等多種網(wǎng)絡(luò)格局。 網(wǎng)狀格局的形狀及其成因與多種因子關(guān)系密切。 當(dāng)?shù)氐臍v史和文化通常是決定景觀網(wǎng)絡(luò)空間格局的重要因素，網(wǎng)絡(luò)格局總是隨著經(jīng)濟(jì)、社會以及環(huán)

44、境的變化而變化。第62頁/共73頁北京城區(qū)街道景觀圖第63頁/共73頁 3、網(wǎng)格（眼）大小 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)景觀要素的大小、形狀、環(huán)境條件、物種豐度和人類活動等因素對網(wǎng)絡(luò)本身都有重要影響。相反，網(wǎng)絡(luò)又對被包圍的景觀要素給予影響。在這種相互作用中，網(wǎng)格的大小起著重要的作用。 可用網(wǎng)絡(luò)線間的平均距離或網(wǎng)絡(luò)所環(huán)繞的景觀要素的平均面積的大小來表示網(wǎng)格的大小。網(wǎng)格大小有重要的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)意義。例如 防護(hù)林網(wǎng)的網(wǎng)眼大小與防護(hù)效應(yīng)關(guān)系密切（景觀功能）。 研究景觀網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)眼大小與物種粒度的關(guān)系特別重要。由于物種在完成其功能(覓食、護(hù)巢、繁殖)時(shí)對網(wǎng)絡(luò)線間的平均距離或網(wǎng)格的大小相當(dāng)敏感。在法國，一種領(lǐng)地較小的食肉性甲蟲，在農(nóng)田平均網(wǎng)眼面積大于4hm2時(shí)會消失。相反，領(lǐng)地較大的物種，如貓頭鷹，通常大網(wǎng)眼大于7hm2時(shí)才會消失。 第64頁/共73頁 道路網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)眼大小對一些野生動物的覓食、筑巢和遷移也起著非常重要的作用。如：嚙齒類動物白天活動時(shí)一般會避開交通繁忙的公路；鳥類雖然可以飛越道路，但其巢穴一般會遠(yuǎn)離大路和其他人類活動較頻繁的地方，覓食時(shí)也有一定的選擇性。 在城市規(guī)劃建設(shè)中，人們通常主要采用道路把市區(qū)分割為許多小區(qū)，如果道路過密，形成的網(wǎng)格過小