景观生态学的基本原理和方法-卢涛

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。

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。

第二章景观生态学基本理论和原理第一节景观生态学的基本概念第二节景观生态学的基本理论第三节景观生态学的基本原理物种分布与迁徙地表径流与侵蚀元素分布与迁移能量交换与转化生物地球化学循环第一节景观生态学的基本概念1.景观结构(landscape structure)景观组分的数量构成及空间组合与分布特征。

其中景观组分的空间结构特征又被称为景观格局(landscape pattern) 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。

农田景观的结构主要取决于土地利用方式（旱地、水田和菜地）与种植方式（间作、混作和套种）的不同和管理的精细程度，常常表现为田块的大小或种植单元的大小。

自人类文明进入农业文明以后，人口因素对自然景观的影响越来越大，对自然景观的破坏作用加大，相伴产生的是大面积农田景观及其他人工景观、干扰景观和残留景观等，如19世纪以来我国东北地区的土地开垦，先坡地后沟地，先阳坡后阴坡，将大面积的自然景观、沼泽和湿地景观垦殖为农田，自然景观被分割、残留和灭失。

反之，在城市化进程中，农田景观也面临着分割、残留和灭失威胁，大量的农田被改变为建设用地常见景观格局规则或均匀分布格局：指某种特定的景观组分类型的距离相对一致(平原村庄、石灰岩孤峰) 聚集型分布格局：指某些景观组分呈团块状聚合在一起(城市建成区)线状格局：景观组分呈线性排列(道路、河流的附属成分)平行格局：景观组分呈平行排列(山区)不同的景观格局是不同动力学机制的产物，也是不同景观功能的基础。

2.景观功能(landscape function)景观对自身内部及其他相关生命系统生存和发展所能提供的支撑作用景观功能(1). 调节功能: 气候调节,海岸保护与防洪,保持水土、防止侵蚀,固定生物能,人体废物的储存与循环,提供生物控制,移栖生境和动物繁殖场所,生物多样性保护.(2). 载体功能: 水产养殖,自然保护.(3). 生产功能: 食物或营养(食用植物和动物),建筑原材料,生物化学机质,能源（燃料、太阳能等）,观赏资源（如黑珊瑚）(4). 信息功能: 美学信息,精神或伦理信息,历史信息,文化或艺术激励,科学或教育信息3. 景观动态(landscape dynamic)景观在各种内外部驱动因素作用下其结构和功能的时间变化过程与特征。

景观生态原理有哪些景观生态学是研究自然和人类活动对土地利用与生活环境的影响的学科。

通过研究景观生态学，我们可以了解自然系统和人类社会之间的相互作用，并为提供一个可持续的环境和人类生活方式而努力。

本文将介绍一些重要的景观生态原理，帮助我们更好地理解景观生态学的基本概念和原则。

1. 陆地禀赋原则陆地禀赋原则是指地球表面天然资源的分布以及生物和非生物环境的差异性。

每个地方都有其独特的气候、土壤、植被和地形特征。

这些差异使得每个地区都有不同的潜力和限制，影响着景观生态系统的形成和发展。

根据陆地禀赋原则，我们需要根据特定地区的自然条件和环境特点来制定适当的土地利用政策和规划。

了解地区的禀赋可以帮助我们更好地保护和管理自然资源，并推动可持续发展。

2. 多样性原则多样性原则是景观生态学的核心原则之一。

多样性指的是生物多样性和景观多样性。

生物多样性涵盖了物种的多样性、遗传多样性和生态系统的多样性。

景观多样性则是指不同生境类型的空间分布和组合。

多样性对于景观生态功能的维持和提升至关重要。

高度多样化的生态系统通常更具稳定性，能够提供更多的生态系统服务，如水源保护、生态控制、气候调节等。

保护和增加多样性是维护生态系统健康和可持续发展的基本要求。

3. 缓冲原则缓冲原则是指通过增加生态系统的复杂性和连通性来减轻外部压力对景观生态系统的影响。

景观的缓冲作用可以减弱来自人类活动或自然灾害的冲击，并提供更好的生态适应性。

为了实现景观的缓冲效应，我们可以通过增加景观中的生境和生物多样性来增加景观的复杂性。

同时，保护和恢复关键的生态连通性，如建立生态走廊和跨境保护区等，有助于改善景观的缓冲能力。

4. 恢复与保护原则恢复与保护原则是指通过保护和恢复自然生境来维持和重建生态系统的功能和稳定性。

人类活动和自然灾害可能导致生境破坏和生物多样性的丧失，而恢复和保护这些生境可以帮助恢复生态系统的功能并保护物种的多样性。

恢复与保护原则强调对退化生境的修复和保护已有的自然生境。

1.旅游环境质量和旅游环境质量的评价旅游环境，是由山（风景地貌和地貌构景）、水（水景或水文取景）、林木（绿化和园林生态）、建筑（与环境意境协调的或加强环境意境的单体建筑或建筑群）以及天气变化、人文特色等和谐地组合起来的场所。

旅游环境质量评价旅游环境质量评价利用科学手段，从环境与旅游的适应性角度对旅游区环境质量进行测定，从而确定其环境质量水平。

与一般的环境质量评价相比，它更重视人可以感受到的环境因素的评价，包括：①水体的洁净程度、透明度等，对以水上运动为主的旅游区尤为重要；②大气粉尘浓度、SO2等有害气体浓度、有无气味；③环境噪音水平及环境对各种污染物的自然净化能力，这在一定程度上决定着旅游生态环境容量。

还包括旅游区自身环境评价，如气温、湿度、季节和日变化，环境绿化水平等因素的评价。

由于旅游环境在很大程度上指的是人直接感受到的环境，故十分重视旅游者的直观评价，一般是选定若干因子，通过民意测验进行综合评判。

目前中国还缺少统一的旅游环境质量评价的标准和方法，大多借助于一般的环境质量评价方法。

旅游环境容量和旅游环境容量评价旅游环境容量评价：介绍了旅游环境容量的概念和构成，并就旅游环境容量的关键性影响因子及作用原理进行了具体分析，指出了为实现资源环境的可持续发展，应该从社会、经济、行政等角度对社会各方面的利益加以协调。

旅游环境容量：是其自然旅游环境容量（包括旅游生态环境容量、旅游空间环境容量、自然资源环境容量等）和人文旅游环境容量（包括旅游社会环境容量、旅游经济环境容量、旅游氛围环境容量、旅游政策管理容量等）所组成，为旅游环境容量确定与量测提供了基础，并为旅游开发提供了必要的依据。

2.试问旅游环境质量评价有哪些类型旅游环境质量评价利用科学手段，从环境与旅游的适应性角度对旅游区环境质量进行测定，从而确定其环境质量水平。

与一般的环境质量评价相比，它更重视人可以感受到的环境因素的评价，包括：①水体的洁净程度、透明度等，对以水上运动为主的旅游区尤为重要；②大气粉尘浓度、SO2等有害气体浓度、有无气味；③环境噪音水平及环境对各种污染物的自然净化能力，这在一定程度上决定着旅游生态环境容量。

景观生态学景观生态学1）景观——由一组以类似方式重复出现的，相互作用的生态系统所组成的异质性陆地区域。

2）景观类型——3）景观生态学——研究景观的结构、功能、变化。

4）尺度——空间尺度：研究生态系统的面积大小或最小信息单位的空间分辨率水平。

时间尺度：其动态变化的时间间隔。

5）空间异质性——异质性：由不相关或不相似的组分构成的系统。

6）空间格局——生态系统或系统属性空间变异程度的具体表现，它包括空间异质性、空间相关性、空间规律性等。

类型：均匀布局、聚集布局、线状布局、平行布局、共轭布局。

意义：空间格局决定着资源地理环境的分布形成和组分，制约着各种生理过程，与干扰能力、恢复能力、系统稳定性、生物多样性有着密切的关系。

7）空间格局参数——斑块的大小、形状、密度、分布构型8）景观多样性——指景观单元结构和功能方面的多样性，反应景观的复杂程度。

9）景观的破碎化——10）景观连接度——对景观空间结构单元相互之间连续性的量度。

11）景观连接度的度量类型——（结构）①②③④⑤（功能）⑥⑦⑧⑨⑩12）边缘效应——生态过渡带内的物种数目与相邻群落之间的差异。

13）景观边界——定义：在特定时空尺度下，相对均质的景观之间所存在的异质景观。

特征：特异性、动态性、宏观性、尺度性功能：功能或廊道、过滤或屏障、源、汇、生境14）干扰——是阻断原有生物系统生态过程的非连续性事件，它改变或破坏生态系统群落或种群的组成和结构，改变生物系统的资源基础和环境状况。

15）干扰类型——(来源)自然干扰、人为干扰。

（功能）内部干扰、外部干扰。

（机制）物理干扰、化学干扰、生物干扰。

（传播）局部干扰、跨边界干扰。

16）干扰性质——①多重性、相对性；②尺度性；③对生态演替过程的再调节；④经常不协调17）干扰的生态学意义——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-汇系统模型2）景观生态学的基本原理——①②③④⑤⑥⑦3）斑块——（1）定义：是一个在外观上与周围环境明显不同的非线性地表区域。

第三讲景观生态学的重要理论一、岛屿生物地理学理论1、岛屿生物地理学主要内容景观中缀块面积的大小、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。

例如,物种数量(Ｓ)与生境面积(Ａ)之间的关系常表达为:Ｓ=CＡZ式中ｃ和ｚ为常数，Z：0.18~0.35，平均值为0.263。

应用上述关系式时,须注意二个重要前提：①所研究生境中物种迁移与绝灭过程之间达到生态平衡态；②除面积之外,所研究生境的其它环境因素都相似。

（1）生境多样性假说（2）被动取样假说；（3）岛屿生物地理学动态平衡理论2、岛屿生物地理学理论数学模型ｄＳ/ｄｔ=I-E式中的Ｓ为物种数,ｔ为时间,Ｉ为迁居速率(是种源与缀块间距离Ｄ的函数),Ｅ为绝灭速率(是缀块面积Ａ的函数)。

模型成立的前提：I0、E0具有均一性、稳定性、可加性；I、E相互独立（援救效应、目标效应）（1）物种形成和演化过程暂时性的非相互作用平衡→相互作用平衡→选择平衡→演化平衡3、岛屿生物地理学的验证与应用考虑到景观缀块的不同特征,种与面积的一般关系可表达为:物种丰富度(或种数)= (生境多样性、干扰、缀块面积、演替阶段、基底特征缀块隔离程度)岛屿生物地理学理论的最大贡献之一,就是把缀块的空间特征与物种数量巧妙地用一个理论公式联系在一起,这为此后的许多生态学概念和理论奠定了基础。

二、复合种群理论1、复合种群的概念（metapopulation）(1)狭义概念美国生态学家Richard Levins在1970年创造了复合种群一词,并将其定义为“由经常局部性绝灭,但又重新定居而再生的种群所组成的种群”。

换言之,复合种群是由空间上相互隔离但又有功能联系(繁殖体或生物个体的交流)的二个或二个以上的亚种群(Subpopulation)组成的种群缀块系统。

亚种群生存在生境缀块中,而复合种群的生存环境则对应于景观镶嵌体。

①亚种群尺度或缀块尺度。

在这一尺度上,生物个体通过日常采食和繁殖活动发生非常频繁的相互作用，从而形成局部范围内的亚种群单元。

《景观生态学》讲义完整版绪论景观生态学作为地理学和生态学的交叉学科，具有独特的生命力和高度的综合性。

与自然保护、规划、景观设计、野生生物学、土地评价、地理学、环境科学、林学、农学等学科密切相关，尤其是目前的环境问题和社会问题与景观生态息息相关，有着广阔的前景。

每个人都处于景观中，其质量好坏息息相关。

本课程的学习方法在于：知识累积，思维方式的深化，一种能力，一种方法。

本课程的结构由以下几个部分组成：1、景观生态学的概念，内容，历史。

2、景观构成要素——嵌块体，廊道，基底。

3、景观的总体结构。

4、景观发育的自然过程。

5、人类对景观的影响。

6、景观的功能。

7、想念邻景观要素间的流动。

8、景观的动态。

9、景观的异质性和类型学。

10、土地景观分类（属性，景观，能力）11、土地评价。

12、景观的规划与管理。

第一章景观和景生态学第一节景观1、概念：英语中多含义，有美学的，文化的，地理，专业的，空间上：大尺度，小尺度（毛虫相片）1）美学的：景观大致均一的地区风景，直观景象，这个概念主要应用于景观建筑学，风景园林学。

2）地理学：是地球表面地貌、气候、土壤，生物所形成的综合体。

发生上是立的，是地表在地带性和非地带性方面最一致的地域地段，具有自己的形态，单位的质和量的对比关系，并以此与其相邻景观区别。

此概念充分反映了自然界的特点和天资的多样性，完整的土地利用单位。

景观生态学是由1919德国（TROLL）特罗尔首提，我国80年代初方开始国际上景观生态学的发展。

生态学：是在一（将）个相对均质的空间内研究植物、动物、大气、水、土壤之间的关系（生物之间，生物与环境之间）的科学。

是一个利用和改造的生态工程。

景观生态学：某一地区不同空间单元的自然环境与生物关系的科学。

若干个生态系统聚合所组成的异质性土地地域内的生物与自然环境之间关系的科学。

其优点在于：景观水平上，生态学研究的是整体观及许多本来缺乏联系的学科在解决景观问题上的综合。