1-景觀和景觀生態(tài)學.ppt

1、景觀生態(tài)學,鄭景明：林學院生態(tài)學科 電話：62338100(o) 辦公室：林業(yè)樓402室,教學安排,學習本課程的目的： 掌握景觀生態(tài)學基本原理 學會常用軟件基本功能 學時： 32學時授課；8學時實習（上機） 考核方式： 平時提問（20分）；課堂小組講座（20分）； 實驗報告（30分）；開卷考試（30分）。,參考書： 建議教材： 周志翔.2007。景觀生態(tài)學基礎(chǔ)。中國農(nóng)業(yè)出版社。 為“十一五”國家級規(guī)劃教材，面向21世紀課程教材。 建議教學參考書： 1. 傅伯杰等. 2001. 景觀生態(tài)學原理及應用. 北京: 科學出版社. 2. 鄔建國. 2000. 景觀生態(tài)學格局、過程、尺度與等級. 北京:

2、高等教育出版社（學術(shù)性強，認真學） 3. 肖篤寧等。2003. 景觀生態(tài)學. 北京: 科學出版社,引論： 森林經(jīng)營的景觀思想起源,Watts unit pattern （1925, 1947，森林循環(huán)理論） ，真正從林窗變化中總結(jié)出了森林景觀從時間動態(tài)轉(zhuǎn)換為空間格局的范式，景觀生態(tài)理論更為學界認可，也成為森林管理的重要理論基礎(chǔ)。,斑點貓頭鷹(Strix occidentalis),斑海燕(Branchyramphus marmoratus),Ecosystem management of forest in PNW,Ecosystem management of forest in PNW,克

3、林頓政府組織的FEMAT(1993)森林生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)營報告中，中心思想之一就是景觀生態(tài)學，其意在強調(diào)資源在較大時、空尺度上的整體性，各組成部分的分布、相互關(guān)系和動態(tài)，以及權(quán)衡生態(tài)、環(huán)境、經(jīng)濟、社會等多項因子的得失，進而制定可行的科學經(jīng)營方案。 1）老樹和枯立木管理：作為動物生境和結(jié)構(gòu)多樣性來源； 1）立地管理：老齡林結(jié)構(gòu)保持，綠色保留地； 2）流域管理：森林內(nèi)的河流廊道及采伐廊道緩沖區(qū)等； 3）景觀生態(tài)系統(tǒng)管理：干擾體系近自然模擬，采伐布局和 輪伐期，邊緣與網(wǎng)絡，生物多樣性保護； 4）適應性管理,森林生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)營中不同尺度考慮的資源問題(美國俄勒岡州),Forest landscape anal

4、ysis and design in Leoland, Oregon, USA. 1999,第一講：緒論,景觀的概念 景觀生態(tài)學的特點 中國景觀生態(tài)學的應用領(lǐng)域 景觀生態(tài)學的發(fā)展歷史 景觀生態(tài)研究案例,一、景觀的含義,景觀生態(tài)學自1939年由特羅爾提出后，發(fā)展十分迅速，到1980年代已成為生態(tài)學一重要分支，并且已形成一套自己的理論，為生態(tài)學的發(fā)展提供了一個全新的空間。,1.1 景觀（landscape）一詞的多義,一般意義上的“景觀” 即陸地景色，包含著畫面和美的含義。常用的詞匯如：草地景觀、荒漠景觀、森林景觀等。與之相關(guān)的詞 Seascape 海景也有類似的含義。 屬于視覺美學范疇。 在歐洲

5、，“景觀”一詞最早來源于圣經(jīng)中，用來描述耶路撒冷城周圍美麗的景畫。與“風景”同義。繪畫中的景觀通常是指鄉(xiāng)村景色。 不是本學科中所指的景觀。,“景觀”一詞最早出現(xiàn)在希伯來語的圣經(jīng)中，在圣經(jīng)題材的繪畫中，也把歐洲鄉(xiāng)村景觀作為背景。,捕魚奇跡, Konrad Witz,1444,雪地獵人，彼得勃魯蓋爾，1965,當代風景畫中所表現(xiàn)的景觀特征： 1.多樣性和異質(zhì)性；2.空間比例；3.題材選擇,科學意義上的景觀 洪堡(1800): 首先把“景觀”一詞引入地理植被科學中，定義為“自然地理綜合體”。 地理學角度的定義：景觀作為地球表面氣候、土壤、地貌、生物各種成分的綜合體，類似于生物群落。 德國的特羅爾（1

6、939）研究東非的土地利用，在非洲稀樹草原航片中看到的草原、樹木、白蟻堆等重復出現(xiàn)的現(xiàn)象，造出科學意義上的“景觀”一詞。,1.2 景觀的定義,景觀的定義 Forman & Godron (1986)：景觀是以類似方式重復出現(xiàn)的、相互作用的若干生態(tài)系統(tǒng)的聚合所組成的異質(zhì)性土地地域。 Forman (1995)：空間上鑲嵌出現(xiàn)的緊密聯(lián)系的生態(tài)系統(tǒng)組合。在區(qū)域尺度上，景觀是不重復的且對比性強的結(jié)構(gòu)單元。它具有可辨識性、空間重復性和異質(zhì)性。,鄔建國(2000)：狹義景觀和廣義景觀 狹義景觀：將空間范圍限定在幾公里到幾百公里的景觀。（暗含著人類視角的觀點） 廣義景觀：沒有空間范圍限制的，只強調(diào)空間異質(zhì)性

7、的景觀。（暗含動物視角的觀點） 從近幾年的文獻看，景觀生態(tài)學突破了空間范圍的限制，廣義景觀為多數(shù)生態(tài)學家所接受。 Wiens：從微觀到宏觀不同尺度上具有異質(zhì)性或鑲嵌性的空間單元。 關(guān)鍵詞：尺度，異質(zhì)性，鑲嵌性，空間單元,農(nóng)田景觀鳥瞰,有時候，景觀可以被簡單地表示成飛機窗外觀察到的現(xiàn)象，這個說法至少表明景觀生態(tài)學是研究空間異質(zhì)性問題的。,山地景觀,沿海濕地景觀,歐洲鄉(xiāng)村景觀,1）景觀是一組生態(tài)系統(tǒng)的聚合體（異質(zhì)性/鑲嵌性）； 2）各生態(tài)系統(tǒng)之間通過相互之間的生態(tài)流密切聯(lián)系在一起（相互影響）； 3）具有特定的氣候和地貌類型特征（形成模板）； 4）具有特定的干擾和動態(tài)驅(qū)動機制（動態(tài)機制）。,1.3

8、景觀的界定原則,鑲嵌性：道路+森林+農(nóng)田+村莊 相互聯(lián)系：養(yǎng)分+水+生物+運輸 模板：地形+氣候 驅(qū)動：采伐+開墾+修路蓋房,例如：,例如：,鑲嵌性：河流+高地森林+濕地 相互聯(lián)系：養(yǎng)分+水+生物 模板：地形+氣候+水文 驅(qū)動：洪水+林火+開墾,景觀構(gòu)成：斑塊-廊道-基質(zhì)模型,二、景觀生態(tài)學特點,Forman: 景觀生態(tài)學是以景觀結(jié)構(gòu)、功能和動態(tài)特征為主要研究對象的一門新興宏觀生態(tài)學分支學科。 結(jié)構(gòu)：明顯區(qū)別的景觀要素（地形、水文、氣候、土壤、植被、動物）和組分（森林、草地、農(nóng)田、果園、水體、道路、村莊聚落等）的種類、大小、形狀、輪廓、數(shù)目和空間配置。 功能：要素或組分之間的相互作用，即能量、

9、物質(zhì)和有機體在組分（主要是生態(tài)系統(tǒng)）之間的流動。 動態(tài)：結(jié)構(gòu)和功能隨時間的改變。 宏觀生態(tài)學：大尺度生態(tài)學或大范圍生態(tài)學。,景觀生態(tài)學歷史與現(xiàn)狀,北美的理論 歐洲的規(guī)劃 現(xiàn)代景觀生態(tài)學 亞洲的工程,景觀生態(tài)學在融合,景觀生態(tài)學的主要研究內(nèi)容,2.1 宏觀學科特色,個體種群群落生態(tài)系統(tǒng)景觀區(qū)域生物圈（全球） 主要研究層次：生態(tài)系統(tǒng)、景觀和區(qū)域。 學科特色：宏觀生態(tài)學研究 認識論特點：整體論途徑 問題切入點：格局與過程 問題解析角度選擇：時間+空間 傳統(tǒng)學科的涉及范疇：生態(tài)學、地理學、社會學、人類學、資源學等,景觀生態(tài)學與其它生態(tài)學分支的關(guān)系,2.2 強調(diào)異質(zhì)性(heterogeneity),強調(diào)

10、異質(zhì)性研究是景觀生態(tài)學的顯著學科特色，特別是關(guān)于空間異質(zhì)性研究，是所有生態(tài)學分支學科中，景觀生態(tài)學所特有的。 *異質(zhì)性：景觀內(nèi)部事物或者其屬性在時間或空間分布上的不均勻性或非隨機性特征。 Risser甚至認為景觀生態(tài)學主要研究景觀的空間異質(zhì)性： 1）景觀空間異質(zhì)性的發(fā)展和動態(tài)； 2）異質(zhì)性景觀的相互作用和變化； 3）空間異質(zhì)性對生物和非生物過程的影響； 4）空間異質(zhì)性的管理。,同質(zhì)性 vs. 異質(zhì)性 垂直格局 vs.水平空間格局 一個孤立系統(tǒng) vs. 多個系統(tǒng)間相互作用 自然系統(tǒng)為主 vs. 更多管理系統(tǒng),2.3 強調(diào)時空分異,景觀生態(tài)學是生態(tài)學學科群中唯一將時空分異特征作為自身研究重點的分支

11、學科，涉及的重點研究領(lǐng)域包括：異質(zhì)性、等級特征、景觀格局、尺度效應、干擾擴散等。 *尺度(scale)：在觀察景觀現(xiàn)象或過程時一個特定的空間分辨率或標準時間單元。 尺度效應(scale effect)：優(yōu)勢景觀現(xiàn)象或過程特征隨尺度變化而變化的現(xiàn)象。,在0.1m2的枯落物樣方上昆蟲的數(shù)量：10m間距和2000m間距,a b,尺度效應(scale effect),生態(tài)系統(tǒng)過程的主要控制隨時間和空間尺度而變： 1. 快速的、小尺度的過程為大尺度過程提供發(fā)生機制 2. 緩慢的、大尺度的過程為小尺度過程提供背景并制約,1）研究和規(guī)劃的方法論 2）土地利用格局對景觀功能的影響 3）生態(tài)理論及其管理涵義 4

12、）景觀生態(tài)學中的聯(lián)結(jié)度 5）海岸沙丘管理 6）城市生態(tài)問題 7）景觀的空間格局和功能關(guān)系 8）景觀利用的生態(tài)原則 9）景觀生態(tài)學和空間信息系統(tǒng) 10）景觀結(jié)構(gòu)和生態(tài)過程之關(guān)系 11）自然保護：廊道的作用 12）氣候變化的景觀生態(tài)評價,2.4 注重人為活動,景觀的宏觀性特征使其成為很容易與人為活動研究進行銜接的生態(tài)學分支學科（城市景觀、人為景觀、干擾等）。 1982年首次國際景觀生態(tài)學大會的一些討論題目,總之，景觀生態(tài)學是一門新興的多學科之間交叉的學科，它的主體是地理學和生態(tài)學之間的交叉。從學科地位上看，景觀生態(tài)學兼有生態(tài)學、地理學、環(huán)境科學、資源科學、規(guī)劃科學、管理科學等許多現(xiàn)代大學科群系的多

13、功能優(yōu)點，適宜組織協(xié)調(diào)跨學科多專業(yè)的區(qū)域生態(tài)綜合研究，因此在現(xiàn)代生態(tài)學分類體系中處于應用基礎(chǔ)生態(tài)學的地位。,三、景觀生態(tài)學的應用,景觀生態(tài)學應用的一些重要領(lǐng)域 生物多樣性保護 生態(tài)恢復與生態(tài)重建 生態(tài)系統(tǒng)管理 土地利用規(guī)劃 城市景觀生態(tài)規(guī)劃與建設(shè),中國景觀生態(tài)學的應用,3.1 城市景觀規(guī)劃與設(shè)計 提出了都市區(qū)新的二級景觀生態(tài)分類方案(韓蕩, 2003) ：第一級的分類依據(jù)是景觀的內(nèi)在屬性(自然、半自然、人工)；第二級分類依據(jù)為主要景觀功能（居住、交通、農(nóng)田等）。 城市綠地空間的規(guī)劃與設(shè)計在城市景觀研究中起重要作用。在許多大城市（如北京、南京、西安等）都已充分討論了從物種水平上的古樹名木到整個城

14、市綠地空間的評價、規(guī)劃與設(shè)計問題。,3.2 農(nóng)村景觀規(guī)劃與設(shè)計,農(nóng)村景觀規(guī)劃與設(shè)計中已有各種各樣的模式：從南方丘陵山區(qū)的多水塘系統(tǒng)到黃土高原區(qū)農(nóng)田-草地-林地復合景觀的空間布局。 規(guī)劃和設(shè)計中充分考慮了質(zhì)量、敏感性、可達性、兼容性和宜居性等問題 空間布局的整合，如“聚散結(jié)合（aggregate-with outliers）、“生態(tài)網(wǎng)絡”、“自上而下”以及“自下而上”等是農(nóng)村景觀設(shè)計的主要方法。 區(qū)域生態(tài)安全格局設(shè)計的原理與方法,3.3 環(huán)境影響評價,通過對沿環(huán)境梯度（如干擾源和海拔）上的人類干擾分布或景觀網(wǎng)絡效率進行分析，評價人類發(fā)展如旅游業(yè)的環(huán)境影響 對一些建設(shè)項目如公路、水壩等建設(shè)前后的區(qū)

15、域景觀格局和土地利用結(jié)構(gòu)進行比較是環(huán)境影響評價的重要組成部分。景觀指數(shù)和其它指標如土地綜合利用和土地利用的動態(tài)變化水平等被廣泛應用。,A 自然保護區(qū)規(guī)劃與設(shè)計 自然保護區(qū)景觀設(shè)計：核心區(qū)、緩沖區(qū)、實驗區(qū)及生境廊道設(shè)計 為保護特殊物種如大熊貓、丹頂鶴等而開展的自然保護區(qū)網(wǎng)絡體系設(shè)計 地區(qū)及國家級保護區(qū)的區(qū)域設(shè)計 GAP分析、模糊數(shù)學、最優(yōu)化方法、GIS技術(shù)等被廣泛應用,3.4 生物多樣性保護,B 重要物種的生境適宜性評價 評價中考慮的自然因子包括野生動植物生境的數(shù)量、質(zhì)量、位置、時間變化等。生境的質(zhì)量決定于目標物種（如大熊貓、金絲猴）的生物和非生物需求，如食物來源、庇護場所等。 人類對生境適宜性

16、有重要的積極和消極影響。這些因子包括政策、人口數(shù)量、經(jīng)濟或生計活動，態(tài)度和感知等。 適宜的生境至少可以反映景觀水平上生物多樣性保護的效果。 因此，野生動植物的生境適宜性評價是基于行為生態(tài)學、人類生態(tài)學和景觀生態(tài)學的理論和方法的綜合。,Important books for landscape ecology learning,2003,2002,四、景觀生態(tài)學研究案例：洞庭湖濕地景觀變化,1. 雙退垸景觀格局研究,典型雙退垸集成垸,集成垸退田還湖前后土地利用圖（1993，2004）,類型等級景觀指數(shù)分析,景觀等級景觀指數(shù)分析,研究結(jié)果表明，從1993年到2004年，集成垸的本底由農(nóng)作物變?yōu)闂顦?/p>

17、，旱地面積大量減少，建筑面積減少，但成林、幼林面積大量增加多，蘆葦面積增加。由于退田還湖的實施，蘆葦類和旱地景觀空間結(jié)構(gòu)變得更復雜，而成林、幼林和建筑景觀空間結(jié)構(gòu)變得更簡單。退田還湖后，集成垸逐漸從小斑塊、多種景觀要素類型共同控制的景觀格局向以大斑塊、類型較單一的景觀格局演變。,2. 雙退垸景觀生態(tài)安全格局設(shè)計,景觀生態(tài)安全格局設(shè)計（左圖為高程圖）,3. 洞庭湖濕地景觀變化,研究選取的洞庭湖區(qū)范圍包括湖南省的岳陽市、岳陽縣、汨羅、華容、南縣、沅江、湘陰、益陽市、漢壽、常德市、津市、安鄉(xiāng)、臨淄、淄縣14個縣市。行政總面積24095.6 km2。,技術(shù)路線圖,實驗結(jié)果圖（1987-1996-2004）,景觀