1-景觀和景觀生態(tài)學(xué).ppt

1、景觀生態(tài)學(xué),鄭景明：林學(xué)院生態(tài)學(xué)科 電話：62338100(o) 辦公室：林業(yè)樓402室,教學(xué)安排,學(xué)習(xí)本課程的目的： 掌握景觀生態(tài)學(xué)基本原理 學(xué)會(huì)常用軟件基本功能 學(xué)時(shí)： 32學(xué)時(shí)授課；8學(xué)時(shí)實(shí)習(xí)（上機(jī)） 考核方式： 平時(shí)提問(wèn)（20分）；課堂小組講座（20分）； 實(shí)驗(yàn)報(bào)告（30分）；開(kāi)卷考試（30分）。,參考書(shū)： 建議教材： 周志翔.2007。景觀生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)。中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社。 為“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材，面向21世紀(jì)課程教材。 建議教學(xué)參考書(shū)： 1. 傅伯杰等. 2001. 景觀生態(tài)學(xué)原理及應(yīng)用. 北京: 科學(xué)出版社. 2. 鄔建國(guó). 2000. 景觀生態(tài)學(xué)格局、過(guò)程、尺度與等級(jí). 北京:

2、高等教育出版社（學(xué)術(shù)性強(qiáng)，認(rèn)真學(xué)） 3. 肖篤寧等。2003. 景觀生態(tài)學(xué). 北京: 科學(xué)出版社,引論： 森林經(jīng)營(yíng)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(shí)間動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換為空間格局的范式，景觀生態(tài)理論更為學(xué)界認(rèn)可，也成為森林管理的重要理論基礎(chǔ)。,斑點(diǎn)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(yíng)報(bào)告中，中心思想之一就是景觀生態(tài)學(xué)，其意在強(qiáng)調(diào)資源在較大時(shí)、空尺度上的整體性，各組成部分的分布、相互關(guān)系和動(dòng)態(tài)，以及權(quán)衡生態(tài)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等多項(xiàng)因子的得失，進(jìn)而制定可行的科學(xué)經(jīng)營(yíng)方案。 1）老樹(shù)和枯立木管理：作為動(dòng)物生境和結(jié)構(gòu)多樣性來(lái)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(luò)，生物多樣性保護(hù)； 4）適應(yīng)性管理,森林生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)營(yíng)中不同尺度考慮的資源問(wèn)題(美國(guó)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(xué)的特點(diǎn) 中國(guó)景觀生態(tài)學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域 景觀生態(tài)學(xué)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(xué)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(xué)一重要分支，并且已形成一套自己的理論，為生態(tài)學(xué)的發(fā)展提供了一個(gè)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(huà)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(jué)美學(xué)范疇。 在歐洲

5、，“景觀”一詞最早來(lái)源于圣經(jīng)中，用來(lái)描述耶路撒冷城周圍美麗的景畫(huà)。與“風(fēng)景”同義。繪畫(huà)中的景觀通常是指鄉(xiāng)村景色。 不是本學(xué)科中所指的景觀。,“景觀”一詞最早出現(xiàn)在希伯來(lái)語(yǔ)的圣經(jīng)中，在圣經(jīng)題材的繪畫(huà)中，也把歐洲鄉(xiāng)村景觀作為背景。,捕魚(yú)奇跡, Konrad Witz,1444,雪地獵人，彼得勃魯蓋爾，1965,當(dāng)代風(fēng)景畫(huà)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(xué)意義上的景觀 洪堡(1800): 首先把“景觀”一詞引入地理植被科學(xué)中，定義為“自然地理綜合體”。 地理學(xué)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(guó)的特羅爾（1

6、939）研究東非的土地利用，在非洲稀樹(shù)草原航片中看到的草原、樹(shù)木、白蟻堆等重復(fù)出現(xiàn)的現(xiàn)象，造出科學(xué)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(fù)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(fù)的且對(duì)比性強(qiáng)的結(jié)構(gòu)單元。它具有可辨識(shí)性、空間重復(fù)性和異質(zhì)性。,鄔建國(guó)(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(diǎn)） 廣義景觀：沒(méi)有空間范圍限制的，只強(qiáng)調(diào)空間異質(zhì)性

7、的景觀。（暗含動(dòng)物視角的觀點(diǎn)） 從近幾年的文獻(xiàn)看，景觀生態(tài)學(xué)突破了空間范圍的限制，廣義景觀為多數(shù)生態(tài)學(xué)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(niǎo)瞰,有時(shí)候，景觀可以被簡(jiǎn)單地表示成飛機(jī)窗外觀察到的現(xiàn)象，這個(gè)說(shuō)法至少表明景觀生態(tài)學(xué)是研究空間異質(zhì)性問(wèn)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(guò)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(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)機(jī)制（動(dòng)態(tài)機(jī)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(yùn)輸 模板：地形+氣候 驅(qū)動(dòng)：采伐+開(kāi)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(dòng)：洪水+林火+開(kāi)墾,景觀構(gòu)成：斑塊-廊道-基質(zhì)模型,二、景觀生態(tài)學(xué)特點(diǎn),Forman: 景觀生態(tài)學(xué)是以景觀結(jié)構(gòu)、功能和動(dòng)態(tài)特征為主要研究對(duì)象的一門新興宏觀生態(tài)學(xué)分支學(xué)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(dòng)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(jī)體在組分（主要是生態(tài)系統(tǒng)）之間的流動(dòng)。 動(dòng)態(tài)：結(jié)構(gòu)和功能隨時(shí)間的改變。 宏觀生態(tài)學(xué)：大尺度生態(tài)學(xué)或大范圍生態(tài)學(xué)。,景觀生態(tài)學(xué)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(xué) 亞洲的工程,景觀生態(tài)學(xué)在融合,景觀生態(tài)學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容,2.1 宏觀學(xué)科特色,個(gè)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(xué)科特色：宏觀生態(tài)學(xué)研究 認(rèn)識(shí)論特點(diǎn)：整體論途徑 問(wèn)題切入點(diǎn)：格局與過(guò)程 問(wèn)題解析角度選擇：時(shí)間+空間 傳統(tǒng)學(xué)科的涉及范疇：生態(tài)學(xué)、地理學(xué)、社會(huì)學(xué)、人類學(xué)、資源學(xué)等,景觀生態(tài)學(xué)與其它生態(tài)學(xué)分支的關(guān)系,2.2 強(qiáng)調(diào)異質(zhì)性(heterogeneity),強(qiáng)調(diào)

10、異質(zhì)性研究是景觀生態(tài)學(xué)的顯著學(xué)科特色，特別是關(guān)于空間異質(zhì)性研究，是所有生態(tài)學(xué)分支學(xué)科中，景觀生態(tài)學(xué)所特有的。 *異質(zhì)性：景觀內(nèi)部事物或者其屬性在時(shí)間或空間分布上的不均勻性或非隨機(jī)性特征。 Risser甚至認(rèn)為景觀生態(tài)學(xué)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(dòng)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(duì)生物和非生物過(guò)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(gè)孤立系統(tǒng) vs. 多個(gè)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(qiáng)調(diào)時(shí)空分異,景觀生態(tài)學(xué)是生態(tài)學(xué)學(xué)科群中唯一將時(shí)空分異特征作為自身研究重點(diǎn)的分支

11、學(xué)科，涉及的重點(diǎn)研究領(lǐng)域包括：異質(zhì)性、等級(jí)特征、景觀格局、尺度效應(yīng)、干擾擴(kuò)散等。 *尺度(scale)：在觀察景觀現(xiàn)象或過(guò)程時(shí)一個(gè)特定的空間分辨率或標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間單元。 尺度效應(yīng)(scale effect)：優(yōu)勢(shì)景觀現(xiàn)象或過(guò)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(chóng)的數(shù)量：10m間距和2000m間距,a b,尺度效應(yīng)(scale effect),生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程的主要控制隨時(shí)間和空間尺度而變： 1. 快速的、小尺度的過(guò)程為大尺度過(guò)程提供發(fā)生機(jī)制 2. 緩慢的、大尺度的過(guò)程為小尺度過(guò)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(duì)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(xué)中的聯(lián)結(jié)度 5）海岸沙丘管理 6）城市生態(tài)問(wèn)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(xué)和空間信息系統(tǒng) 10）景觀結(jié)構(gòu)和生態(tài)過(guò)程之關(guān)系 11）自然保護(hù)：廊道的作用 12）氣候變化的景觀生態(tài)評(píng)價(jià),2.4 注重人為活動(dòng),景觀的宏觀性特征使其成為很容易與人為活動(dòng)研究進(jìn)行銜接的生態(tài)學(xué)分支學(xué)科（城市景觀、人為景觀、干擾等）。 1982年首次國(guó)際景觀生態(tài)學(xué)大會(huì)的一些討論題目,總之，景觀生態(tài)學(xué)是一門新興的多學(xué)科之間交叉的學(xué)科，它的主體是地理學(xué)和生態(tài)學(xué)之間的交叉。從學(xué)科地位上看，景觀生態(tài)學(xué)兼有生態(tài)學(xué)、地理學(xué)、環(huán)境科學(xué)、資源科學(xué)、規(guī)劃科學(xué)、管理科學(xué)等許多現(xiàn)代大學(xué)科群系的多

13、功能優(yōu)點(diǎn)，適宜組織協(xié)調(diào)跨學(xué)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(xué)分類體系中處于應(yīng)用基礎(chǔ)生態(tài)學(xué)的地位。,三、景觀生態(tài)學(xué)的應(yīng)用,景觀生態(tài)學(xué)應(yīng)用的一些重要領(lǐng)域 生物多樣性保護(hù) 生態(tài)恢復(fù)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(guó)景觀生態(tài)學(xué)的應(yīng)用,3.1 城市景觀規(guī)劃與設(shè)計(jì) 提出了都市區(qū)新的二級(jí)景觀生態(tài)分類方案(韓蕩, 2003) ：第一級(jí)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(jí)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(jì)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(shù)名木到整個(gè)城

14、市綠地空間的評(píng)價(jià)、規(guī)劃與設(shè)計(jì)問(wèn)題。,3.2 農(nóng)村景觀規(guī)劃與設(shè)計(jì),農(nóng)村景觀規(guī)劃與設(shè)計(jì)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(fù)合景觀的空間布局。 規(guī)劃和設(shè)計(jì)中充分考慮了質(zhì)量、敏感性、可達(dá)性、兼容性和宜居性等問(wèn)題 空間布局的整合，如“聚散結(jié)合（aggregate-with outliers）、“生態(tài)網(wǎng)絡(luò)”、“自上而下”以及“自下而上”等是農(nóng)村景觀設(shè)計(jì)的主要方法。 區(qū)域生態(tài)安全格局設(shè)計(jì)的原理與方法,3.3 環(huán)境影響評(píng)價(jià),通過(guò)對(duì)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(luò)效率進(jìn)行分析，評(píng)價(jià)人類發(fā)展如旅游業(yè)的環(huán)境影響 對(duì)一些建設(shè)項(xiàng)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(jìn)行比較是環(huán)境影響評(píng)價(jià)的重要組成部分。景觀指數(shù)和其它指標(biāo)如土地綜合利用和土地利用的動(dòng)態(tài)變化水平等被廣泛應(yīng)用。,A 自然保護(hù)區(qū)規(guī)劃與設(shè)計(jì) 自然保護(hù)區(qū)景觀設(shè)計(jì)：核心區(qū)、緩沖區(qū)、實(shí)驗(yàn)區(qū)及生境廊道設(shè)計(jì) 為保護(hù)特殊物種如大熊貓、丹頂鶴等而開(kāi)展的自然保護(hù)區(qū)網(wǎng)絡(luò)體系設(shè)計(jì) 地區(qū)及國(guó)家級(jí)保護(hù)區(qū)的區(qū)域設(shè)計(jì) GAP分析、模糊數(shù)學(xué)、最優(yōu)化方法、GIS技術(shù)等被廣泛應(yīng)用,3.4 生物多樣性保護(hù),B 重要物種的生境適宜性評(píng)價(jià) 評(píng)價(jià)中考慮的自然因子包括野生動(dòng)植物生境的數(shù)量、質(zhì)量、位置、時(shí)間變化等。生境的質(zhì)量決定于目標(biāo)物種（如大熊貓、金絲猴）的生物和非生物需求，如食物來(lái)源、庇護(hù)場(chǎng)所等。 人類對(duì)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(jì)或生計(jì)活動(dòng)，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(hù)的效果。 因此，野生動(dòng)植物的生境適宜性評(píng)價(jià)是基于行為生態(tài)學(xué)、人類生態(tài)學(xué)和景觀生態(tài)學(xué)的理論和方法的綜合。,Important books for landscape ecology learning,2003,2002,四、景觀生態(tài)學(xué)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(jí)景觀指數(shù)分析,景觀等級(jí)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?shù)

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(shí)施，蘆葦類和旱地景觀空間結(jié)構(gòu)變得更復(fù)雜，而成林、幼林和建筑景觀空間結(jié)構(gòu)變得更簡(jiǎn)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(jì),景觀生態(tài)安全格局設(shè)計(jì)（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(yáng)市、岳陽(yáng)縣、汨羅、華容、南縣、沅江、湘陰、益陽(yáng)市、漢壽、常德市、津市、安鄉(xiāng)、臨淄、淄縣14個(gè)縣市。行政總面積24095.6 km2。,技術(shù)路線圖,實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖（1987-1996-2004）,景觀