第十三讲与 大尺度 .ppt

第十五讲 第六章 大尺度生态学和微观生态学 §1 大尺度生态学 §2 微观生态学 大尺度生态学 景观生态学 地理生态学 全球生态学 “3S”技术及其在大尺度生态学研究中的应用 景观生态学 景观和景观生态学 景观生态学的一般概念和理论 尺度及其有关的概念 格局与过程 空间异质性和斑块性 种－面积关系和岛屿生物地理学理论 斑块－廊道－基底模式 边缘效应 景观的分形几何学 Meta-种群理论 景观连接度、渗透理论和中性模型 等级理论 斑块动态理论 景观和景观生态学 景观(Landscape) : 由若干生态系统组成的异质区域(heterogeneous area), 这些生态系统构成景观中明显的斑块(patches), 这些斑块称景观要素(landscape elements)。 景观生态学(Landscape ecology)： 研究景观单元的类型组成、空间格局及其与生态学过程相互作用的综合性学科。其研究对象和内容可概括为3个方面，即景观结构、景观功能和景观动态。 景观生态学的一般概念和理论 尺度及其有关的概念 尺度(scale):一般指对某一研究对象或现象在空间或时间上的量度，分别称为空间尺度和时间尺度。 粒度(grain)和幅度(extent)：尺度往往以粒度和幅度来表达。 空间粒度指景观中最小可辩识单元所代表的特征长度、面积或体积。时间粒度指某一现象或某一干扰事件发生的频率。 幅度是指研究对象在空间或时间上的持续范围，研究区域的总面积决定该研究的空间幅度；研究项目持续多久则确定其时间幅度。 尺度和比例尺：大尺度指较大空间范围内的景观特征，往往对应于小比例尺、低分辩率；小尺度指较小空间范围内的景观特征，往往对应于大比例尺、高分辩率。 格局与过程 格局：往往指空间格局，即斑块和其他组成单元的类型、数目以及空间分布与配置等。 过程：过程则强调事件或现象发生、发展的程序和动态特征。景观生态学常常涉及到的生态过程包括种群动态、种子或生物体的传播、捕物和捕食者的相互作用、群落演替、干扰扩散、养分循环等。 空间异质性和斑块性 空间异质性是指生态过程和格局在空间分布上的不均匀性及其复杂性。 空间异质性一般可理解为空间斑块性和梯度的总和。 空间异质性表现对尺度的依懒性。 不同尺度上的森林格局-中国森林分布 不同尺度上的森林格局-安徽森林分布 不同尺度上的森林格局-合肥市森林分布 种－面积关系和岛屿生物地理学理论 景观中斑块面积的大小、形状以及数目对生物多样性和各种生态学过程都会有影响。 物种丰富度＝f(生境多样性、干扰、斑块面积、演替阶段、基底特征、斑块隔离程度) 一般来说，斑块数量的增加常伴随着物种的增加。 岛屿生物地理学理论将生境斑块的面积和隔离程度与物种多样性联系在一起，对斑块动态理论及景观生态学发展起了重要的启发作用。岛屿生物地理学理论的一般数学表达式为： dS/dt=I-E, S为物种数，t为时间，I迁居速率（是种源与斑块间距离D的函数），E绝灭速率（是斑块面积A的函数） 斑块－廊道－基底模式 美国生态家R.Forman和法国生态学家M.Godron (1986) 认为，组成景观的结构单元不外有三种：斑块、廊道和基底。斑块泛指与周围环境在外貌或性质上不同，但又具有一定内部均质性的空间部分，具体包括植物群落、湖泊、草原、农田、居民区等。廊道指景观中与相邻两边环境不同的线性或带状结构，如农田间的防风林、河流、道路、峡谷和输电线等。基底指景观中分布最广、连续性最大的背景结构，常见的有森林基底、草原基底、农田基底、城市用地基底等等。斑块、廊道、基底的划分是相对，与观察的尺度相联系，实际划分是十分困难的。 近年来，斑块、廊道、基底为核心的一系列概念、理论和方法已逐渐形成了现代景观生态学的一个重要方面。 R.Forman（1995）称之为斑块－廊道－基底模式。 边缘效应 边缘效应指斑块边缘部分由于受外围影响而表现与斑块中心部分不同的生态学特征的现象。斑块中心部分在气象条件、物种组成以及生物地球化学循环方面都可能与其边缘部分不同。许多研究表明，斑块周界部分常常具有较高的物种丰富度和初级生产力。 有些物种需要较稳定的生物条件，往往集中分布在斑块的中心部分，称内部种；而另一些物种适应多变的环境条件，主要分布在斑块边缘部分，则称为边缘种。 斑块的结构特征对系统的生产力、养分循环和水土流失等过程都有重要的影响。 斑块的形状多种多样，其特点可用长宽比、周界－面积比等来描述。如： S＝P／2(?A)－2 , S斑块形状，P斑块周界，A斑块面积。 景观的分形几何学(fractal geometry) Meta-种群理论 Meta-种群（异质种群）(联种群)(metapopulation) :美国生态学家R.Levi