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景观生态学的基本理论一、耗散结构理论1. 耗散结构理论概述⏹一个远离平衡态的非线性的开放系统(不管是物理的、化学的、生物的乃至社会的、经济的系统),通过不断地与外界交换物质和能量，在系统内部某个变量的变化达到一定的阈值时，通过涨落，系统可能发生突变，由原来的混沌无序状态转变为一种在时间上、空间上或功能上的有序状态。
⏹由于这种在远离平衡的非线性区形成的有序结构，以能量的耗散来维持自身的稳定性，故称为“耗散结构”(dissipativestructure) 。
⏹耗散结构：位于远离平衡态的复杂系统，在外界能量流或物质流的维持下，通过自组织形成一种新的有序结构。
2. 耗散结构理论的意义⏹耗散结构理论认为：生态系统属于耗散结构系统，在于：1). 生态系统是开放系统；2). 所有生态系统都远离热力学平衡态；3). 生态系统中普遍存在着非线性动力学过程。
二、等级理论（hierarchy theory ）等级理论是关于复杂系统结构、功能和动态的系统理论。
通常，等级是一个由若干个单元组成的有序系统，而复杂性常具有等级形式。
一个复杂系统由相互关联的亚系统组成，亚系统又由各自的亚系统组成，往下类推直到最低层次。
所以，等级系统中的每一层次都由不同的亚系统或整体元组成，每一级组成单元相对于低层次表现出整体特性，而对高层次则表现出从属性或制约性。
基于等级理论，复杂系统可视为由具有离散性等级层次组成的等级系统。
解析：高等级层次上的生态过程（如全球植被变化）呈现大尺度、低频率和慢速；而低等级层次的生态过程（如局地植物群落物种组成变化）为小尺度、高频率和快速。
不同等级层次间相互作用，高层次对低层次的制约作用在模型中可表达为常数，而低层次提供机制和功能，其信息常以平均值的形式来表达。
等级系统结构：分垂直和水平两种。
前者指等级系统层次数目、特征及其相互作用关系，后者指同一层次上亚系统的数目、特征和相互作用关系。
层次和整体单元的边界称为界面。
景观生态学1、景观：是一个由不同土地单元镶嵌而成，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，兼具经济、生态和文化的多重价值。
2、景观的基本特征：（1）景观是一个生态学系统。
（2）景观是具有一定自然和文化特征的地域空间实体。
（3）景观是异质生态系统的镶嵌体。
（4）景观是人类活动和生存的基本空间。
3、景观生态学：以景观为研究对象，重点研究景观的结构、功能和变化，以及景观的科学规划和有效管理的一门宏观生态学学科。
4、景观生态学的特点：（1）整体性和系统性（2）异质性和尺度性（3）综合性和宏观性（4）目的性和实践性5、景观生态学的学科地位：（1）一门横断学科（2）景观水平上的生态学6、景观生态学发展简史：（1）萌芽阶段：是地理学的景观学与生物学的生态学从各自独立发展逐步走向结合的时期。
海克尔把研究生物与环境之间的科学定义为生态学；坦斯利进一步提出了生态系统的概念（2）形成阶段：随着景观学和生态学的发展，生态学观点在景观研究中越来越受到重视。
一大批生态学家、地理学家和林学家，试图借助景观概念的综合特征解决生态学研究中出现的新问题。
（3）发展阶段：1982年在原捷克斯洛伐克召开的第六届景观生态学国际学术研讨会上，国际景观生态学会（IALE）的成立，标志着景观生态学进入新的发展阶段。
（4）提高阶段7、景观生态学的发展趋势：静态研究、动态研究、应用研究8、景观生态学研究的热点问题：（1）干扰对景观格局、过程的影响和干扰在景观中的传播和扩散。
（2）景观格局和景观过程的关系。
（3）小尺度实验研究及其尺度外推。
（4）景观动态模拟预测模型、景观规划设计辅助决策，以及多尺度空间耦合模型。
（5）景观的多重价值评价和作为社会经济发展规划与决策基础的景观社会经济研究。
（6）人类在景观中的作用和景观规划设计。
8、景观生态学研究热点地区：（1）流域系统（2）湿地（3）文化景观（4）城—乡过渡带和胜太脆弱带（5）重点或关键性自然景观第二章1、景观生态学的基本理论（1）耗散结构与自组织理论（2）等级系统理论（3）空间异质性与景观格局（4）时空尺度（5）空间镶嵌与生态交错带（6）景观连接度与渗透理论（7）岛屿生物地理学理论（8）复合种群理论与源—汇模型2、景观生态学的基本原理（1）景观的系统整体性原理（2）景观生态研究的尺度性原理（3）景观生态流再空间在分配原理（4）景观结构镶嵌性原理（5）景观的文化性原理（6）景观演化的人类主导性原理（7）景观多重价值原理3、空间异质性：生态学过程和格局在分布上的不均匀性和复杂性。
景观生态学2011年01月01日第一章景观生态学的概念和发展1❀景观（狭义）：是指在几平方千米到数百平凡千米范围内，由不同类型的生态系统以某种空间组合方式组成的异质性地理空间单元。
景观的基本特征：❀景观是一种生态系统；❀景观具有一定自然和文化特征的地域空间实体；❀景观是异质性生态系统的镶嵌体；❀景观是人类活动和生存的基本空间；❀景观是一种风景。
2❀景观生态学是以景观为研究对象，重点研究其结构、功能、变化及其科学规划和有效管理的一门宏观生态学科。
景观生态学的特点：❀整体观和系统观；❀异质性和尺度性；❀综合性和宏观性；❀目的性和实践性。
3❀景观生态学主要研究内容：景观结构、景观功能、景观动态、景观规划与管理4❀景观生态学的主要流派和特征主要流派：北美系统学派（Forman&特纳）和欧洲应用学派（温克&哈伯）特征：北美注重自然，关注结构、功能和动态；欧洲以人为中心，关注人类经营的生态系统。
6❀格局：一般指空间格局，是指景观要素在景观空间内的配置和组合形式。
7❀尺度：在观察或研究某一物体或现象时所采用的时间和空间单位，同时也可以指某一现象过程在空间和时间上所涉及的范围，分别称空间尺度和时间尺度。
包含幅度（范围）和粒度（分辨率）。
8❀干扰：是指发生在一定地理位置上，偶然发生的不可预知的、对生态系统结构造成直接损伤的、非连续的物理作用或事件。
第二章景观生态学的理论基础1❀岛屿生物地理学理论：岛屿生物地理学理论中物种数量与岛屿面积之间的关系表达为：S=cA z 式中 S---岛屿的生物物种数；A---岛屿面积；c---与单位面积平均物种数有关的常数；z---待定参数，它与岛屿的地理位置、隔离度和邻域状况等有关。
景观中生境斑块的面积大小、形状、数目以及空间位置关系，对生物多样性和各种生态学过程的影响。
物种丰富度=f（生境多样性，干扰，斑块面积，演替阶段，本底特征，斑块隔离程度）最大贡献：是把生境的斑块的空间特征和物种数量联系在了一起。
景观生态学的基本理论一、耗散结构理论1. 耗散结构理论概述一个远离平衡态的非线性的开放系统(不管是物理的、化学的、生物的乃至社会的、经济的系统),通过不断地与外界交换物质和能量，在系统内部某个变量的变化达到一定的阈值时，通过涨落，系统可能发生突变，由原来的混沌无序状态转变为一种在时间上、空间上或功能上的有序状态。
由于这种在远离平衡的非线性区形成的有序结构，以能量的耗散来维持自身的稳定性，故称为“耗散结构” (dissipative structure) 。
耗散结构：位于远离平衡态的复杂系统，在外界能量流或物质流的维持下，通过自组织形成一种新的有序结构。
2. 耗散结构理论的意义耗散结构理论认为：生态系统属于耗散结构系统，在于：1) . 生态系统是开放系统；2) . 所有生态系统都远离热力学平衡态；3) . 生态系统中普遍存在着非线性动力学过程。
二、等级理论 ( hierarchy theory )等级理论是关于复杂系统结构、功能和动态的系统理论。
通常，等级是一个由若干个单元组成的有序系统，而复杂性常具有等级形式。
一个复杂系统由相互关联的亚系统组成，亚系统又由各自的亚系统组成，往下类推直到最低层次。
所以，等级系统中的每一层次都由不同的亚系统或整体元组成，每一级组成单元相对于低层次表现出整体特性，而对高层次则表现出从属性或制约性。
基于等级理论，复杂系统可视为由具有离散性等级层次组成的等级系统。
解析：高等级层次上的生态过程(如全球植被变化)呈现大尺度、低频率和慢速；而低等级层次的生态过程(如局地植物群落物种组成变化)为小尺度、高频率和快速。
不同等级层次间相互作用，高层次对低层次的制约作用在模型中可表达为常数，而低层次提供机制和功能，其信息常以平均值的形式来表达。
等级系统结构：分垂直和水平两种。
前者指等级系统层次数目、特征及其相互作用关系，后者指同一层次上亚系统的数目、特征和相互作用关系。
层次和整体单元的边界称为界面。
地理学理论中的景观生态学研究摘要地理学理论中的景观生态学是一门研究景观格局和生态过程相互关系的学科。
它通过分析和描述地表现象的空间结构、空间关系、空间组织、空间变化等特征，探讨生态系统的形成、发展和演变规律。
本文将从景观生态学的定义、发展历程、研究方法和应用前景等方面进行论述，以期加深对这一领域的理解。
1. 引言景观生态学是近年来地理学研究领域中的重要分支之一。
它以地表现象的空间分布、结构和格局为研究对象，旨在揭示景观景观格局与生态过程之间的相互关系。
景观生态学的研究内容涉及生态学、地理学、环境科学、土地利用规划等多个学科领域。
2. 景观生态学的发展历程2.1 早期研究景观生态学的发展可以追溯到20世纪60年代，当时研究者开始关注人类活动对景观格局和生态系统功能造成的影响。
早期的研究主要以国家公园和自然保护区为研究对象，旨在探讨人类活动对这些地区的影响以及生态系统的恢复能力。
2.2 基础理论的建立随着研究的深入，景观生态学逐渐形成了一套完整的理论体系。
其中，景观格局理论、景观变迁理论、景观生态过程理论等为景观生态学的核心理论。
这些理论为研究者提供了分析和描述景观空间结构和生态过程的工具。
2.3 现代发展随着遥感技术的进步和地理信息系统的广泛应用，景观生态学的研究方法得到了极大的发展。
现代景观生态学的研究不仅局限于野外实地调查，还包括了各种遥感数据分析、模型模拟和实验研究等。
这些技术手段为研究者提供了更为精确和全面的数据和方法。
3. 景观生态学的研究方法3.1 数据收集与处理现代景观生态学的研究离不开大量的数据支持。
研究者通过遥感技术获取高分辨率的影像数据，并通过地理信息系统进行数据处理和分析。
此外，还可以利用GPS定位和无线传感器网络等技术手段获取大范围的生态数据。
3.2 景观指数分析景观指数是景观生态学研究中常用的工具之一。
研究者通过计算不同的景观指数，如片段化指数、斑块多样性指数、连通性指数等，来描述景观的空间结构。
景观生态学景观生态学第一章一、什么是景观？狭义的景观是指一般在几平方千米到数百平方千米范围内，由不同类型的生态系统以某种空间组织方式组成的异质性地理空间单元。
二、景观有哪些基本特征？1.景观是一个生态学系统；2.景观是具有一定自然和文化特征的地域空间实体；3.景观是异质生态系统的镶嵌体；4.景观是人类活动和生存的基本空间。
如何理解景观要素和景观结构成分？景观要素：景观是由异质生态系统组成的陆地空间镶嵌体，这些相互作用的、性质不同的生态系统称为景观要素。
景观结构成分：景观结构成分是生态学性质和自然地理学中性质各异，而形态特征和空间分布特征相似的景观要素，是对景观要素从空间结构的角度进行分析和考察时的重新划分。
三、什么是景观生态学？景观生态学：景观生态学是以景观为研究对象，重点研究景观的结构、功能和变化，以及景观的科学规划和有效管理的一门宏观生态学科。
其主要研究内容有哪几方面？1、景观结构(即景观组成单元的类型、多样性及其空间关系)；2、景观功能(即景观结构与生态学过程的相互作用或景观结构单元之间的相互作用）；3、景观动态(即景观在结构和功能方面随时间推移发生的变化）；4、景观规划与管理(即根据景观结构、功能和动态及其相互制约和影响机制，制定景观恢复、保护、建设和管理的计划和规划，确定相应的目标、措施和对策）。
四、景观生态学有哪些特点？1.整体观和系统观；2.异质性和尺度性；3.综合性和宏观性；4.目的性和实践性第二章一、景观生态学的基本理论有哪些？1．耗散结构与自组织理论2．等级系统理论3．空间异质性与景观格局4．时空尺度5．空间镶嵌与生态交错带6．景观连接度与渗透理论7．岛屿生物地理学理论8．复合种群理论与源——汇模型耗散结构与自组织理论的核心思想是什么？系统内部不断增加的熵达到并维持这种新的远离热力学平衡态，故称这种新的稳定结构为耗散结构，它是系统与环境相互作用达到某一临界值时出现的有序结构，它的形成是一个由量变到质变，由无序到有序的过程，因而被看作是一个自组织过程。
景观生态学期末复习资料第一章1、景观：概念：狭义——在几十千米至几百千米范围内，由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——包括出现在从微观到宏观不同尺度上的具有异质性或斑块性的空间单元。
美学概念：地理学概念：生态学概念：2、景观有哪些基本特征？如何理解景观和景观要素之间联系与区别？基本特征：空间异质性、功能一致性、地域性、可辨识性、可重复性等①相互作用的生态系统的异质性镶嵌；②地貌、植被、土地利用和人类居住格局的特别结构；③生态系统以上区域以下的组织层次；④综合人类活动与土地的区域系统；⑤一种风景，其美学价值由文化所决定；⑥遥感图像中的像元排列。
景观要素是景观的构成基本单元，强调的是均质性，而景观则强调异质性。
在一定条件下其地位可以相互转化，二者的关系体现了景观现象的尺度效应。
景观景观要素相同点都具有等级结构特征，可在不用的问题或等级尺度上处于不同的地位整体景观的组成成分不同点空间实体的整体性组成景观的空间单元的均质性异质性地域单元从属性地域单元1、景观生态学概念：以景观为对象，重点研究其结构、功能、变化及其科学规划和有效管理的一门宏观生态学科。
研究对象和内容：①景观结构：即景观组成单元的类型、多样性及其空间关系；②景观功能：即景观结构与生态学过程的相互作用，或景观结构单元之间的相互作用；③景观动态：即指景观在结构和功能方面随时间的变化；④景观规划和管理。
第二章景观生态学基本理论：系统论、等级系统理论、空间异质性理论、时空尺度、渗透理论、复合种群理论等。
基本原理：系统整体性原理、尺度性原理、结构镶嵌原理、文化性原理、多重价值原理等。
第三章1、景观形成的自然因素气候：指的是地球上某一地区多年时段内大气的一般状态，是该时段各种天气过程的综合表现，是景观分异的最主要因素。
地貌：是指地球表面内外营力相互作用形成的多种多样的地貌或形态，式景观的基本构成要素之一。
土壤（发育）：作为景观的主要成分，是连续分布在地球陆地表面的自然客体，其发生、发展与景观密不可分，是反映景观的一面镜子。
景观生态学概念与理论邬建国(美国亚利桑那州立大学生命科学系)Landscape Ecology - Concepts and Theories. Wu Jianguo ( Department of L if e Sciences , A rizonaS tate University West , PO Box 37100 , Phoenix , A Z 85069 - 7100) . Chinese Journal of Ecolo2gy ,2000 ,19 (1) :42 - 52.Landscape ecology is an interdisciplinary field that has been rapidly developing in the past few decades. New ideas and perspectives that emphasize spatial heterogeneity , hierarchical linkages , and interactions between pattern , process , and scale have given the field an unique and significant identity. This paper is intended to review and synthesize the recent advances in landscape ecology , presenting a set of core concepts and theories , which include scale , pattern - process , spatial het2 erogeneity , edge effect , hierarchy theory , patch dynamics , patch - corridor - matrix model , island biogeographic theory , metapopulation theory , landscape connectivity , neutral models , and percola2 tion theory.Key words : landscape ecology , scale , pattern and process , spatial heterogeneity , hierarchy theory , edge effect , patch dynamics , metapopulation theory , landscape connectivity.作者简介:邬建国,博士。
美国亚利桑那州立大学生命科学系教授。
现代景观生态学是一门新兴的、正在深入开拓和迅速发展的学科。
因此,不但欧洲和北美的景观生态学有显著不同,就是在北美景观生态学短暂的发展进程中也逐渐形成了不同的观点和论说。
概括地说,景观生态学研究的重点主要集中在下列几个方面,即:空间异质性或格局的形成及动态;空间异质性与生态学过程的相互作用;景观的等级结构特征;格局- 过程-尺度之间的相互关系;人类活动与景观结构,功能的反馈关系以及景观异质性(或多样性) 的维持和管理[1～6 ] 。
反映这些研究重点的主要景观生态学概念和理论是什么呢? 本文拟在总结该学科最近20 多年来的发展的基础上,概括地阐述其中的一些主要概念和理论(图2) 。
1 景观和景观生态学有关景观的定义,有多种表述,但一般讲是指反映内陆地形地貌景色的图象,诸如草原、森林、山脉、湖泊等;或是某一地理区域的综合地形特征;或者是人们放眼所映获的自然景色。
而生态学中,景观的定义可概括为狭义和广义两种。
狭义景观是指几十公里至几百公里范围内,由不同生态系统类型所组成的异质性地理单元[1 ,2 ] 。
而反映气候、地理、生物、经济、社会和文化综合特征的景观复合体称为区域。
狭义景观和区域可统称为宏观景观。
广义景观则指出现在从微观到宏观不同尺度上的, 具有异质性或缀块性的空间单元[3 ,4 ] 。
显然,广义景观概念强调空间异质性,其空间尺度则随研究对象、方法和目的而变化,而且它突出了生态学系统中多尺度和等级结构的特征。
这一概念越来越广泛地为生态学家所关注和采用。
因此,概言之,景观生态学是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生态学杂志2000 ,19 (1) ∶42 - 52Chinese Journal of Ecology© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.作用的综合性学科。
强调空间格局,生态学过程与尺度之间的相互作用是景观生态学研究的核心所在。
景观生态学的研究对象和内容可概括为三个基本方面。
①景观结构,即景观组成单元的类型,多样性及其空间关系; ②景观功能,即景观结构与生态学过程的相互作用,或景观结构单元之间的相互作用; ③景观动态,即指景观在结构和功能方面随时间推移发生的变化[5 ] 。
景观的结构,功能和动态是相互依赖、相互作用的(图1) 。
这正如其它生态学组织单元(如种群、群落、生态系统) 的结构与功能是相辅相成的一样,结构在一定程度上决定功能,而结构的形成和发展又受到功能的影响。
景观生态学研究的具体内容很广,而且常常涉及图1 景观结构、功能和动态的相互关系以及景观生态学中的基本概念和理论Fig. 1 The relationship among the structure function and dynamics of landscapeand basic concepts and thories in landscape ecology到不同组织层次的格局和过程。
比如,景观结构特征与生理生态过程、生物个体行为、种群动态、群落动态以及生态系统在不同时空尺度上的作用都属于景观生态学观察、研究的范畴。
那么,景观生态学与其它生态学科的区别在哪呢? 与其它生态学学科相比,景观生态学明确强调空间异质性、等级结构(hierarchical st ructure) 和尺度( scale) 在研究生态学格局和过程中的重要性。
而人类活动对生态学系统的影响,也往往是在较大尺度上景观生态学研究的一个重要方面。
虽然其它生态学科的研究内容也可笼统地说成是相应的生态学组织单元的结构、功能和动态,但景观生态学尤其突出空间结构和生态学过程在多个尺度上的相互作用(图2) 。
因此,无论是从时间和空间上,还是从组织水平上而言,景观生态学研究的尺度域(domains of scale) 都比其它学科更宽。
2 景观生态学中的一些主要概念和理论下面,我们就集中讨论景观生态学中的若干主要概念和理论(图2) 。
它们是:尺度及其有关概念,格局与过程,空间异质性和缀块性,等级理论,边缘效应,缀块动态理论,缀块2廊道2基底模式,种2面积关系和岛屿生物地理学理论,复合种群理论,以及景观连接度、中性模型和渗透理论。
2. 1 尺度及其有关概念邬建国:景观生态学概念与理论43© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.尺度一般是指对某一研究对象或现象在空间上或时间上的量度,分别称为空间尺度和时间尺度。
此外,组织尺度(organi2zational scale) 的概念,即在由生态学组织层次(如个体、种群、群落、生态系统、景观)组成的等级系统中的位置,也广为使用。
在景观生态学中,尺度往往以粒度(grain)和幅度(extent ) 来表达[7 ] 。
空间粒度指景图2 景观生态学与其它生态学学科的关系以及一些突出特点Fig. 2 The relationship of landscape ecology to other ecological disciplines and some of its salient characterstics 观中最小可辨识单元所代表的特征长度、面积或体积。
例如,在不同观察高度上放眼望去,生态学家会发现对于同一森林景观,其最小可辨识结构单元会随着距离而发生变化,在某一观察距离上的最小可辩识景观单元则代表了该景观的空间粒度。
对于空间数据或图相资料而言,其粒度对应于最大分辨率或像元(pixel) 大小。
时间粒度则指某一现象或事件发生的频率或时期间隔。
例如,某一生态演替研究中的取样时间间隔或某一干扰事件发生的频率,都是时间粒度的例子。
幅度是指研究对象在空间或时间上的持续范围。
具体地说,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。
一般而言,从个体、种群、群落、生态系统、景观直到到全球生态学,粒度和幅度均趋于增加。
粒度和幅度相互联系,但又不相同。
为此,在讨论尺度问题时,经常有必要将粒度和幅度加以区分。
44 生态学杂志第19 卷第1 期© 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.在景观生态学中,尺度一词的用法往往不同于地理学或地图学中的比例尺(虽然尺度和比例尺的英文均为Scale) 。
一般而言,大尺度(或粗尺度,coarse scale) 常指较大空间范围内的景观特征,往往对应于小比例尺、低分辨率;而小尺度(或细尺度,fine scale) 则常指较小空间范围内的景观特征,往往对应于大比例尺、高分辨率。
在景观生态学研究中,人们往往需要利用某一尺度上所获得的信息或知识来推测其它尺度上的特征,这一过程即所谓尺度推绎(scaling) 。
尺度推绎包括尺度上推( scalingup) 和尺度下推( scaling down) 。
由于生态学系统的复杂性,尺度推绎往往采用数学模型和计算机模拟作为其重要工具。
2. 2 格局与过程景观生态学中的格局,往往是指空间格局,即缀块和其它组成单元的类型、数目以及空间分布与配置等。
空间格局可粗略地描述为随机型、规则型和聚集型。
更详细的景观结构特征和空间关系可通过一系列景观指数和空间分析方法加以定量化[7～8 ] 。
与格局不同,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学过程包括种群动态、种子或生物体的传播、捕食者和猎物的相互作用、群落演替、干扰扩散、养分循环,等等。
2. 3 空间异质性和缀块性空间异质性( spatial heterogeneity) 是指生态学过程和格局在空间分布上的不均匀性及其复杂性。
