02 景观生态学的理论基础(4)

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。

园林技术专业中的景观生态学理论与应用一、引言园林技术作为一门综合性的学科，涉及到植物学、生态学、设计学等多个学科的知识，其中景观生态学作为园林技术中的重要组成部分，对于园林景观的规划、设计和管理起着至关重要的作用。

本文将探讨景观生态学的理论基础以及其在园林技术中的应用。

二、景观生态学的理论基础1. 生态系统理论景观生态学的理论基础之一是生态系统理论。

生态系统是由生物群落和其所处的非生物环境组成的一个相互作用的整体。

景观生态学通过研究生态系统的结构、功能和演替过程，揭示了景观中不同生物群落之间的相互关系，为园林景观的规划和设计提供了科学依据。

2. 植物群落生态学植物群落生态学是景观生态学的另一个重要理论基础。

植物群落是由多种植物种群组成的一个相互作用的整体。

植物群落生态学研究了植物种群之间的竞争、共生和演替关系，以及它们对环境的适应性和响应能力。

在园林技术中，通过研究植物群落的组成和结构，可以选择合适的植物种类，提高景观的生态效益。

3. 景观格局与过程景观格局与过程是景观生态学的核心概念之一。

景观格局是指景观中各个生境类型的分布、形状和相互关系，而景观过程则是指景观中物质和能量的流动、生物迁移和演替等动态过程。

通过研究景观格局与过程，可以评估景观的连通性、稳定性和适宜性，为园林景观的规划和管理提供科学依据。

三、景观生态学在园林技术中的应用1. 园林景观规划景观生态学在园林景观规划中起到了至关重要的作用。

通过研究景观格局与过程，可以确定园林景观的空间布局和结构，合理划分功能区域，提高景观的生态效益。

同时，景观生态学还可以评估景观的可持续性，为园林景观的长期发展提供科学指导。

2. 植物选择与配置景观生态学在植物选择与配置方面也有着重要的应用价值。

通过研究植物群落的生态特征和适应性，可以选择适合当地环境的植物种类，提高景观的生态适应性。

同时，通过合理配置不同植物种类，可以提高景观的多样性和美观度，增加人们对园林景观的亲近感。

景观生态学概念与理论一、本文概述1、景观生态学的定义与重要性景观生态学是一门研究景观空间格局、生态系统过程与人类活动之间相互关系的科学。

它主要关注不同生态系统之间以及生态系统内部的空间异质性，包括景观的结构、功能和动态变化。

景观生态学的定义体现了其在生态学研究中的重要地位，它融合了生态学、地理学、环境科学等多个学科的理论和方法，旨在从宏观和微观两个层面揭示景观生态系统的复杂性、多样性和可持续性。

景观生态学的重要性体现在多个方面。

景观生态学有助于人们深入理解和认识自然生态系统的结构与功能，为生态保护和管理提供科学依据。

景观生态学关注人类活动对景观生态系统的影响，能够为城市规划、土地利用、生态恢复等实践活动提供指导。

景观生态学还关注景观生态系统的动态变化和可持续性，有助于预测和应对全球气候变化、生物多样性保护等全球性生态环境问题。

因此，景观生态学在生态学、环境科学、地理学等领域具有广泛的应用前景和重要的学术价值。

随着人类对自然生态系统的认识不断深入和环境保护意识的提高，景观生态学的研究和应用将更加广泛和深入。

2、景观生态学与相关学科的关系景观生态学作为一门综合性的学科，与其他多个学科有着紧密的联系和交叉。

它与生态学有着直接的关联。

生态学是研究生物与其环境之间相互关系的科学，而景观生态学则更侧重于研究不同生态系统之间的空间关系和相互作用。

景观生态学在生态学的基础上，进一步拓展了生态系统的空间尺度，将不同生态系统纳入到一个统一的框架中进行研究。

景观生态学与地理学也有着密切的联系。

地理学是研究地球表面自然现象和人文现象空间分布、演变及其相互关系的科学。

景观生态学在地理学的基础上，更加关注地表景观的空间格局、动态变化以及人类活动对景观的影响。

地理学为景观生态学提供了丰富的空间分析方法和工具，有助于揭示景观格局与过程之间的内在联系。

景观生态学还与城市规划、环境科学、农业科学等多个学科有着交叉。

城市规划关注城市空间布局和生态环境建设，景观生态学可以为城市规划提供生态优先的理念和方法。

景觀生態學理論SU SIAO MING1 基本概念和理論景觀生態學是研究景觀單元的類型組成、空間格局及其與生態學過程相互作用的綜合性學科（鄔建國，2000；Pickett et al，1995）。

景觀生態學的研究物件和內容可概括爲三個基本方面：①景觀結構，即景觀組成單元的類型，多樣性及其空間關係；②景觀功能，即景觀結構與生態學過程的相互作用，或景觀結構單元之間的相互作用；③景觀動態，即指景觀在結構和功能方面隨時間推移發生的變化（Forman，1995）。

鄔建國（2000）對景觀生態學基本概念和理論進行了總結，見下圖。

生態過渡帶理論景觀功能景觀空間結構與生態過程的相互作用景觀動態景觀空間結構與功能隨時間的變化景觀結構景觀組成單元的多樣性及其空間格局空間異質性島嶼生物地理學理論複合種群理論生物控制論觀點綴塊、廊道、基底模式等級理論尺度格局與過程綴塊動態理論景觀生態學景觀連接度滲透理論與閾限現象圖3.3 景觀結構、功能和動態的相互關係以及景觀生態學中的基本概念和理論（鄔建國，2000）Fig.3.3 The relationship among the landscape structure,function and dynamic and the basic conceptions and theories of the Landscape Ecology關於景觀生態學的理論框架，肖篤寧將其歸納爲以下九個方面：① 土地鑲嵌與景觀異質性原理；② 尺度制約與景觀層序性原理；③ 景觀結構與功能的聯繫和反饋原理；④ 能量和養分空間流動原理；⑤ 物種遷移與生態演替原理；⑥ 景觀穩定性與景觀變化原理；⑦ 人類主導性與生物控制共生原理；⑧ 景觀規劃的空間配置原理；⑨ 景觀的視覺多樣性與生態美學原理。

景觀生態學以下幾個方面的研究對山地生態旅遊開發具有更現實的指導意義。

1. 景觀結構與功能研究美國生態學家R.Forman和法國生態學家M.Godron（1986）提出了“斑塊－廊道－基底＂的景觀結構分析模式。

景观生态学第一章景观：狭义的景欢是指几十平方千米至几百平方千米范围内，由不同生态系统类型所组成的异质性的地理单元。

广义的景欢是指从微欢到宏欢不同尺度上的、具有异质性或斑块的空间单元。

景观生态学的学科特点：1.强调空间异质性2.注重尺度在研究景观格局和过程中的作用3.整体性和系统性4.综合性和宏观性5.人类主导性景观生态学形成的理论基础：1.整体论与系统论：整体论是1926年由斯穆茨提出的哲学思想。

这一思想表明：客欢现实是由一系列的处于不同等级系列的整体所组成，如原子、分子、有机体、人类社会、地球、宇宙等。

每一个整体都是一个系统，即处于一个相对稳定状态中的相互关系集合。

系统论是由美藉奥地利生物学家贝塔朗菲在第二次世界大战前后提出来的。

系统论认为；系统的性质和规律存在于全部要素的相互联系和相互作用之中，各组分孤立的特征和活动的简单加和不能反映系统的整体面貌。

2.等级理论：等级理论是20世纪60年代以来逐渐发展形成的、关于复杂系统的结构、功能和动态的系统理论。

其最根本的作用在于简化复杂系统，以便达到对其结构、功能和行为的理解和预测。

3.岛屿生物地理学理论：岛屿生物地理学理论是在研究海洋环境中岛屿上的物种成分、数量及其变化过程时提出来的。

它把物种或种群定居和灭绝作为基本过程来研究，认为海岛上的物种数目（多样性、丰富度）与岛屿的面积、孤立程度、年龄有关，并且受迁入和灭绝两个过程的控制。

以MacArthur和Wilson于1967年提出的“均衡理论”为标志，岛屿生物地理学理论已成为成熟的理论。

该理论认为，岛屿上的物种数决定于物种迁入和死亡的平衡，迁入率曲线与死亡率曲线交点上的种数，即为该岛上预测的物种数。

4.复合种群理论与源—汇模型5.渗透理论与中性模型6.空间镶嵌和斑块动态理论第二章斑块：是外貌和属性与周围景观要素有明显区别，且空间上可分辨的非线性景观要素。

斑块包括：环境资源斑块，干扰斑块。

引入板块，残存斑块。

第一章景观生态学的概念及发第一节景观与景观生态学一、景观三景观1.景观由不同空间单-元镶嵌而成，具有异质性2.景观是具有明显形态特征与功能联系的地理实体，其结构与功能具有相关性和地域性3.景观既是生物栖息地，又是人类的生存环境4•呆观是处丁•生态系统之上，区域之下的中间尺度，具冇尺度性5.景观是一个有内在关联的区域整体系统6•景观是一种风景，其美学价值由文化所决定7•景观是遥感图像中的像元排列三景观的概念，与土地、环境有什么区别和联系景观是土地的具体部分，与土地有着外延上的从属关系，景观代表了一种较为糟细的尺度含义；土地概念侧重于社会经济属性，景观概念则更强调供人观赏的美学价值和景观作为复杂生命组织整体的生态价值和带给人的长期效益，呆观具冇更大的内涵。

景观是构成我们周围环境的实体部分，景观不是环境要素的全部，是环境要素综合作用的产物。

二、景观生态学景观生态学景观生态学具有生态学、地理学、坏境科学、规划科学、管理科学等学科的相关功能，适宜于组织跨学科的区域生态综合研究，属于应用基础生态学的范畴。

由低到高不同尺度的生态学研究系列：个体生态学一一种群生态学一一群落生态学一一生态系统生态学一一呆观生态学一一区域生态学一一全球生态学三异质性是景观生态学的重要概念，指在一个景观区域中，景观元索类型、组合及属性在空间或时间上的变异程度，是景观的最显著特征。

包括时间异质性和空间异质性。

空间异质性反映一定空间层次呆观的多样性信息，时间异质性反映不同时间尺度景观空间异质性的差异。

时空异质性的交互作用导致了景观系统的演化发展和动态平衡。

三斑块一廊道一基质模式Patch-corridor-matrix这是呆观生态学中，构成并描述呆观空间格局的一个基木模式。

斑块：景观的空间比例尺上所能见到的最小的异质性单元，即一个具体的生态系统（景观中，在外观上明显不同于周围坏境的相对离散的地表区域，它具有空间非连续性和内部均质性。

它在外观上与周围坏境明显不同）廊道：指不同于两侧基质的狭长地带，可以看作是一个线状或带状斑块基质：景观中范围广阔、和对同质且连接性最强的背景地域，是一种重要的景观元素，它在很大程度上决定着景观的性质，对景观的动态起着主导作用。

景观⽣态学的理论基础许多学者对景观⽣态学基础理论的探索已经作出了重要贡献，例如Risser等提出的5条原则，Forman等提出的7项规则等等。

但从景观⽣态学理论研究现状来看，⽬前⽤理论这⼀术语表达景观⽣态学的基础理论，⽐⽤原理、定律、定理等⽅式更适宜些。

相关学科为景观⽣态学提供的基础理论，概括起来主要有以下7项。

1.⽣态进化与⽣态演替理论 达尔⽂提出了⽣物进化论，主要强调⽣物进化；海克尔提出⽣态学概念，强调⽣物与环境的相互关系，开始有了⽣物与环境协调进化的思想萌芽。

应该说，真正的⽣物与环境共同进化思想属于克⾥门茨。

他的五段演替理论是⼤时空尺度的⽣物群落与⽣态环境共同进化的⽣态演替进化论，突出了整体、综合、协调、稳定、保护的⼤⽣态学观点。

坦斯⾥提出⽣态系统学说以后，⽣态学研究重点转向对现实系统形态、结构和功能和系统分析，对于系统的起源和未来研究则重视不够。

但就在此时，特罗尔却接受和发展了克⾥门茨的顶极学说⽽明确提出景观演替概念。

他认为植被的演替，同时也是⼟壤、⼟壤⽔、⼟壤⽓候和⼩⽓候的演替，这就意味着各种地理因素之间相互作⽤的连续顺序，换句话说，也就是景观演替。

毫⽆疑问，特罗尔的景观演替思想和克⾥门茨演替理论不但⼀致，⽽且综合单顶极和多顶极理论成果发展了⽣态演替进化理论。

⽣态演替进化是景观⽣态学的⼀个主导性基础理论，现代景观⽣态学的许多理论原则如景观可变性、景观稳定性与动态平衡性等，其基础思想都起源于⽣态演替进化理论，如何深化发展这个理论，是景观⽣态学基础理论研究中的⼀个重要课题。

2.空间分异性与⽣物多样性理论 空间分异性是⼀个经典地理学理论，有⼈称之为地理学第⼀定律，⽽⽣态学也把区域分异作为其三个基本原则之⼀。

⽣物多样性理论不但是⽣物进化论概念，⽽且也是⼀个⽣物分布多样化的⽣物地理学概念。

⼆者不但是相关的，⽽且有综合发展为⼀条景观⽣态学理论原则的趋势。

地理空间分异实质是⼀个表述分异运动的概念。

第二章（II）景观生态学理论基础一、整体论和系统论客观现实是由一系列的处于不同等级系列的整体所组成，每个整体都是一个系统，即处于一个相对稳定状态中的相互关系集合中。

与整体论相反的是还原论。

还原论：所谓还原，是一种把复杂的系统（或者现象、过程）层层分解为其组成部分的过程。

还原论认为，复杂系统可以通过它各个组成部分的行为及其相互作用来加以解释。

例如，为了考察生命，我们首先考察神经系统、消化系统、免疫系统等各个部分的功能和作用，在考察这些系统的时候我们又要了解组成它们的各个器官，要了解器官又必须考察组织，直到最后是对细胞、蛋白质、遗传物质、分子、原子等的考察。

现代科学的高度发达表明，还原论是比较合理的研究方法，寻找并研究物质的最基本构件的做法当然是有价值的。

与还原论相反的是整体论，比如考察一台复杂的机器，还原论者可能会立即拿起螺丝刀和扳手将机器拆散成几千、几万个零部件，并分别进行考察，这显然耗时费力，效果还不一定很理想。

整体论者不这么干，他们采取比较简单一些的办法，不拆散机器，而是试图启动运行这台机器，输入一些指令性的操作，观察机器的反应，从而建立起输入──输出之间的联系，这样就能了解整台机器的功能。

整体论基本上是功能主义者，他们试图了解的主要是系统的整体功能，但对系统如何实现这些功能并不过分操心。

这样做可以将问题简化。

景观生态学强调研究对象的整体特征和系统属性，从整体和系统的角度揭示景观以及景观要素之间相互联系、相互作用的共同本质和内在规律性，从而避免单纯的使用还原论的研究方法将景观分解为不同的组成部分，然后通过研究其组成部分的性质和特点去推断整体的属性。

整体论的景观生态学把构成景观整体的所有元素都作为研究的变量和目标，通过合理的设计，将各组成分有机结合，使得“整体大于部分之和”，最终是景观系统结构和功能达到整体最优。

事实上整体论总是只能进行一些初步的研究，一旦深入下去就必须使用还原论的方法。

因此，对待自然界，我们总是首先了解其大致的、整体的规律，这是整体论的方法，接着一定要再对它层层进行还原分解，以此考察和研究它的深层次本质规律。

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。