景观生态学-3景观构成.pdf

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1、1 第三讲：景观构成要素第三讲：景观构成要素第三讲：景观构成要素第三讲：景观构成要素 一、斑块一、斑块 二、廊道二、廊道 三、基质三、基质 四、景观构型四、景观构型 五、景观异质性五、景观异质性 2 景观要素的基本类型景观要素的基本类型斑块、廊道、基质斑块、廊道、基质 景观是由斑块、廊道和基质等景观要素组成的异质性区景观是由斑块、廊道和基质等景观要素组成的异质性区 域，各要素的数量、大小、类型、形状及在空间上的组合域，各要素的数量、大小、类型、形状及在空间上的组合 形式构成了景观的空间结构。形式构成了景观的空间结构。 3 一、斑块的类型一、斑块的类型 空间斑块性空间斑块性是景观格局最普遍的形式

2、，它表现在不同尺度上。是景观格局最普遍的形式，它表现在不同尺度上。 斑块是组成景观的最重要的成分之一。斑块是组成景观的最重要的成分之一。 4 1.1 1.1 斑块的定义斑块的定义 斑块是指与周围不同的相对均质的宽阔区域，在斑斑块是指与周围不同的相对均质的宽阔区域，在斑 块内部呈现微小的异质性，并以相似的形式重复出块内部呈现微小的异质性，并以相似的形式重复出 现。现。 强调斑块的空间非连续性和内部相对均质性。强调斑块的空间非连续性和内部相对均质性。 广义上，斑块可以是有生命的和无生命的； 而狭义的理解则认为，斑块是指动植物群落。 斑块除起源方面表现出显著差异外，其它重要形斑块除起源方面表现出显著

3、差异外，其它重要形 状特征还包括斑块面积、边界和形状等，这些性状状特征还包括斑块面积、边界和形状等，这些性状 均具有重要的理论和应用价值均具有重要的理论和应用价值 5 1.31.3 斑块的类型斑块的类型 按起源划分斑块的类型： 环境资源斑块 干扰斑块 残存斑块 引进斑块 干扰：一种明显改变景观结构、功能和动态变化过程的 突发性非连续事件。干扰具有强烈尺度效应，可以是自 然的，也可以是人工的。 各种干扰引起各种干扰引起 6 环境资源斑块: 由于块状环境 资源分布产生的斑块。 由于环境资源一般相 当稳定，因此斑块内 物种组成相当稳定， 迁入和灭绝率很低。 湿地、山脊裸露岩石、 沙漠水源绿洲等属于

4、环境资源斑块。 石灰岩草地中的环境资源斑块石灰岩草地中的环境资源斑块湿洼地湿洼地 7 干扰斑块： 景观内，各种局部 干扰都可形成斑块。火 烧、泥石流、风暴、食 草动物爆发、动物践踏 等、都可形成斑块。人 类活动：如森林采伐、 采矿、火烧草场等也能 产生斑块。 北方森林采伐形成的干扰斑块北方森林采伐形成的干扰斑块 8 干扰斑块内的物种动态干扰斑块内的物种动态 9 残存斑块： 周围环境受干扰， 自身未受干扰的残余部分。 火烧、虫害、水淹等可能产 生残余斑块。 残存斑块在干扰后 可能成为一些物种的避难 所，物种竞争激烈，此时灭 绝的速率明显加大，这就是 “松弛期”。 草地火烧后的残存斑块草地火烧后的

5、残存斑块 10 一个例子一个例子：yellow stone 11 引进斑块： 人类活动将一些生物引进某 一地区，或消除本地生物而产 生的斑块。 1)种植斑块： 农田系 统、人工林等。种植斑 块的物种变化和周转率 主要取决于人类管理活 动。 谷物和玉米田形成的引进斑块谷物和玉米田形成的引进斑块 12 2）聚居地斑块 特点：受人干扰的景观 中最显著并无处不在的 景观成分之一。 物种：人、引进的动植 物、不慎引入的害虫、 从异地移入的本地种。 例如：村落、城镇 1313 二、廊道的类型二、廊道的类型二、廊道的类型二、廊道的类型 廊道：廊道：外观上不同于两侧环境的狭长地表区域。是形状特化的斑外观上不同

6、于两侧环境的狭长地表区域。是形状特化的斑外观上不同于两侧环境的狭长地表区域。是形状特化的斑外观上不同于两侧环境的狭长地表区域。是形状特化的斑 块。几乎所有景观都为廊道所分割，同时又被廊道连接在一起。块。几乎所有景观都为廊道所分割，同时又被廊道连接在一起。块。几乎所有景观都为廊道所分割，同时又被廊道连接在一起。块。几乎所有景观都为廊道所分割，同时又被廊道连接在一起。 14 1.2 1.2 1.2 1.2 斑块的动态斑块的动态斑块的动态斑块的动态 斑块的动态变化和持久性依赖于斑块的起源、干扰的频度、 面积的大小等方面。 15 例如：林隙动态例如：林隙动态 16 斑块的周转速度（斑块的周转速度（tu

7、rnoverturnover） 例子：残存斑块的物种动态例子：残存斑块的物种动态 17 总结：斑块的动态与持久性总结：斑块的动态与持久性 斑块类型形成原因自然演替方向变化速度 环境资源斑块环境的异质性环境的异质性稳定稳定慢慢 干扰斑块干扰干扰进展演替进展演替快快 残存斑块干扰干扰退化退化恢复恢复快快 引入斑块人工引入人工引入不一定，取决于人不一定，取决于人 类类 较快较快 1818 2.1 2.1 2.1 2.1 廊道廊道廊道廊道（corridorscorridors）的类型的类型的类型的类型 廊道是景观中重要的线形要素，它能把景观内部各组廊道是景观中重要的线形要素，它能把景观内部各组 分间的

8、生态应力有效地从主体传到受体上去。跨越景分间的生态应力有效地从主体传到受体上去。跨越景 观的廊道，还能把地域范围内的空间联系和功能联系观的廊道，还能把地域范围内的空间联系和功能联系 以各种方式渗透到每一个景观中去。以各种方式渗透到每一个景观中去。 自然廊道：如溪流、山脊、动物行走小径等，特点是自然廊道：如溪流、山脊、动物行走小径等，特点是 曲线状的、连续的。曲线状的、连续的。 人工廊道：公路、输电线路、沟渠等，特点是多直线人工廊道：公路、输电线路、沟渠等，特点是多直线 状、栅格或间隙造成的不连续、狭窄，需要较高的费状、栅格或间隙造成的不连续、狭窄，需要较高的费 用来维持。用来维持。 按相对位置

9、高低，可分为高位廊道和低位廊道。 1919 河岸带植被提供的跨越景河岸带植被提供的跨越景 观的天然廊道，多种功能观的天然廊道，多种功能 2020 输电线廊道：直线输电线廊道：直线 型人工廊道，切割型人工廊道，切割 景观，高维持费景观，高维持费 用，负面效应多用，负面效应多 2121 在英格兰北部具有不同来源，宽度，和连接度的廊道。有在英格兰北部具有不同来源，宽度，和连接度的廊道。有 或者没有树木的道路廊道，输电线廊道（最上面），溪流或者没有树木的道路廊道，输电线廊道（最上面），溪流 廊道（较上面部分），田地之间的种植的灌木篱地（细黑廊道（较上面部分），田地之间的种植的灌木篱地（细黑 线），树行

10、，和林带（将城镇与农业分开）都可以见到。线），树行，和林带（将城镇与农业分开）都可以见到。 2222 廊道的基本类型廊道的基本类型廊道的基本类型廊道的基本类型 线状廊道：全部由边缘环境组成的狭长廊道。物种主要由线状廊道：全部由边缘环境组成的狭长廊道。物种主要由 边缘物种和广布物种组成，没有内部物种存在。边缘物种和广布物种组成，没有内部物种存在。 生态学专门研究的线状廊道有：绿色道路、铁道、堤 坝、沟渠、动力线、树篱、动物迁移保留廊道。 带状廊道：包含内部环境和内部物种的较宽的廊道，存在带状廊道：包含内部环境和内部物种的较宽的廊道，存在 着显著的边缘效应。着显著的边缘效应。 常见的带状廊道有：采

11、伐保留带、高压线路和宽的树 篱、防护林带等。 河流廊道：完整的河流廊道包括水道、河床、河岸植被组河流廊道：完整的河流廊道包括水道、河床、河岸植被组 成。在矿物养分的输送和某些生物种类迁移方面具有其它成。在矿物养分的输送和某些生物种类迁移方面具有其它 廊道类型所无法替代的作用。廊道类型所无法替代的作用。 2323 线状廊道：公路线状廊道：公路 河流廊道河流廊道 带状廊道：防沙林带带状廊道：防沙林带 2424 廊廊廊廊 道道道道 的的的的 功功功功 能能能能 2525 2.2 2.2 2.2 2.2 河流廊道河流廊道河流廊道河流廊道 溪流和河流廊道是指包围在流水水道周围的长条形植被。完整的溪流和河

12、流廊道是指包围在流水水道周围的长条形植被。完整的溪流和河流廊道是指包围在流水水道周围的长条形植被。完整的溪流和河流廊道是指包围在流水水道周围的长条形植被。完整的 河流廊道由水道、河床、河岸植被组成，包括泛滥平原、斜坡和河流廊道由水道、河床、河岸植被组成，包括泛滥平原、斜坡和河流廊道由水道、河床、河岸植被组成，包括泛滥平原、斜坡和河流廊道由水道、河床、河岸植被组成，包括泛滥平原、斜坡和 河岸外侧高地的近河条形带。河岸外侧高地的近河条形带。河岸外侧高地的近河条形带。河岸外侧高地的近河条形带。 2626 河流廊道的功能性特征，包括水流、矿质养分流和物种流。河流廊道的功能性特征，包括水流、矿质养分流和

13、物种流。河流廊道的功能性特征，包括水流、矿质养分流和物种流。河流廊道的功能性特征，包括水流、矿质养分流和物种流。 影响河流廊道功能的主要方面就是廊道与周边山脊的边界位影响河流廊道功能的主要方面就是廊道与周边山脊的边界位影响河流廊道功能的主要方面就是廊道与周边山脊的边界位影响河流廊道功能的主要方面就是廊道与周边山脊的边界位 置，以及基质施加的外部压力在廊道的作用位点。第二个关置，以及基质施加的外部压力在廊道的作用位点。第二个关置，以及基质施加的外部压力在廊道的作用位点。第二个关置，以及基质施加的外部压力在廊道的作用位点。第二个关 键点是廊道内部的异质性，包括高地等各组分的分布。键点是廊道内部的异

14、质性，包括高地等各组分的分布。键点是廊道内部的异质性，包括高地等各组分的分布。键点是廊道内部的异质性，包括高地等各组分的分布。 1.1 1.1 河流廊道的结构河流廊道的结构河流廊道的结构河流廊道的结构 2727 北方森林景观 2828 河流廊道的线形结构与宽度河流廊道的线形结构与宽度河流廊道的线形结构与宽度河流廊道的线形结构与宽度 河流廊道的线形结构与宽度河流廊道的线形结构与宽度 2929 河流廊道中的物质河流廊道中的物质河流廊道中的物质河流廊道中的物质/ /生物运动生物运动生物运动生物运动 纵向运动：高地的陆生动纵向运动：高地的陆生动纵向运动：高地的陆生动纵向运动：高地的陆生动 物；河水和洪

15、水；河道和物；河水和洪水；河道和物；河水和洪水；河道和物；河水和洪水；河道和 洪积平原上的沉积物；河洪积平原上的沉积物；河洪积平原上的沉积物；河洪积平原上的沉积物；河 道中的溶解物；河中的鱼。道中的溶解物；河中的鱼。道中的溶解物；河中的鱼。道中的溶解物；河中的鱼。 横向运动：来自高地的横向运动：来自高地的横向运动：来自高地的横向运动：来自高地的 水；高地的粒子流；来自水；高地的粒子流；来自水；高地的粒子流；来自水；高地的粒子流；来自 高地、山坡和河岸的溶解高地、山坡和河岸的溶解高地、山坡和河岸的溶解高地、山坡和河岸的溶解 物。物。物。物。 生物资源：河中的鱼和其生物资源：河中的鱼和其生物资源：

16、河中的鱼和其生物资源：河中的鱼和其 他水生物种；陆生生物；他水生物种；陆生生物；他水生物种；陆生生物；他水生物种；陆生生物； 洪积平原的稀有种。洪积平原的稀有种。洪积平原的稀有种。洪积平原的稀有种。 3030 河流廊道植被的作用河流廊道植被的作用河流廊道植被的作用河流廊道植被的作用 有助于控制可溶性物质有助于控制可溶性物质有助于控制可溶性物质有助于控制可溶性物质 的输入，如肥料中的的输入，如肥料中的的输入，如肥料中的的输入，如肥料中的N N N N、 P P P P、盐、杀虫剂、有机、盐、杀虫剂、有机、盐、杀虫剂、有机、盐、杀虫剂、有机 物质、重金属物质、重金属物质、重金属物质、重金属 山坡植

17、被对控制水土流山坡植被对控制水土流山坡植被对控制水土流山坡植被对控制水土流 失有重要作用失有重要作用失有重要作用失有重要作用 洪积平原可滞留物质洪积平原可滞留物质洪积平原可滞留物质洪积平原可滞留物质 为河岸植被的营养流动为河岸植被的营养流动为河岸植被的营养流动为河岸植被的营养流动 提供有机质和遮荫提供有机质和遮荫提供有机质和遮荫提供有机质和遮荫 3131 湿地湿地湿地湿地- - - -缓冲带的最小宽度缓冲带的最小宽度缓冲带的最小宽度缓冲带的最小宽度 32 三、基质三、基质三、基质三、基质 斑块-廊道-基质模型中，基质通常指景观中面积大，连接度斑块-廊道-基质模型中，基质通常指景观中面积大，连接

18、度 好，在景观功能和动态上起着重要作用的组分类型。好，在景观功能和动态上起着重要作用的组分类型。 景观基质往往呈凹陷型边界将斑块包围起来，当斑块密度比景观基质往往呈凹陷型边界将斑块包围起来，当斑块密度比 较大时，基质的连接可能是很窄的条带状区域。较大时，基质的连接可能是很窄的条带状区域。 33 3.1 3.1 基质基质基质基质(matrix)(matrix)的判别的判别的判别的判别 景观中基质的面积通常超过现存的任何其它景观要素的景观中基质的面积通常超过现存的任何其它景观要素的 总面积。在景观功能执行过程中，面积最大的景观要素总面积。在景观功能执行过程中，面积最大的景观要素 类型往往控制着景观

19、中的流。面积指标虽然可以作为基类型往往控制着景观中的流。面积指标虽然可以作为基 质的判别标准，但不是唯一标准。质的判别标准，但不是唯一标准。 判别标准判别标准判别标准判别标准1 1： 相对面积相对面积相对面积相对面积 34 判别标准判别标准判别标准判别标准2 2 2 2：连接度：连接度：连接度：连接度 当某一种景观要素连接度较其它现存的景观要素类型高，当某一种景观要素连接度较其它现存的景观要素类型高， 甚至完全连接并环绕其它景观要素类型，那么这种景观要甚至完全连接并环绕其它景观要素类型，那么这种景观要 素很可能是基质。素很可能是基质。 35 判别标准判别标准判别标准判别标准3 3 3 3：动态

20、控制功能：动态控制功能：动态控制功能：动态控制功能 在自然特色比较鲜明的景观中，基质往往具有种源的功能，在自然特色比较鲜明的景观中，基质往往具有种源的功能， 它可以通过向斑块输送物种而控制整个景观的动态过程。它可以通过向斑块输送物种而控制整个景观的动态过程。 36 几个相关问题几个相关问题 1）上述三个指标中，面积指标最好掌握，而动态控制指1）上述三个指标中，面积指标最好掌握，而动态控制指 标则最难评价（有时可能因为时间关系而无法评价，因标则最难评价（有时可能因为时间关系而无法评价，因 为生物群落的动态发育周期有时需要以百年来计算），为生物群落的动态发育周期有时需要以百年来计算）， 连接度指标

21、界于两者之间。连接度指标界于两者之间。 2）基质对景观动态变化的主导作用不仅仅表现为生物过2）基质对景观动态变化的主导作用不仅仅表现为生物过 程上，一些基质类型的主导作用有时会表现成为一种物程上，一些基质类型的主导作用有时会表现成为一种物 理作用（如沙漠）。理作用（如沙漠）。 3）目前在人为活动占优势的景观研究中，由于景观碎裂3）目前在人为活动占优势的景观研究中，由于景观碎裂 化程度较大，斑块类型多，加上景观结构、功能和动态化程度较大，斑块类型多，加上景观结构、功能和动态 变化过程受到人类活动强烈干扰甚至左右，所以很难判变化过程受到人类活动强烈干扰甚至左右，所以很难判 断那种景观要素是基质。断

22、那种景观要素是基质。 37 什么是基质？什么是基质？ 38 连接度：连接度：根据具体生态过程（功能）分析。根据具体生态过程（功能）分析。 孔隙度孔隙度：是景观中斑块密度的度量，即包含在基质内的：是景观中斑块密度的度量，即包含在基质内的 单位面积的闭合边界的数目。单位面积的闭合边界的数目。 基质的抗性基质的抗性：指景观以其结构特征阻碍目标(包括物种、：指景观以其结构特征阻碍目标(包括物种、 能量、物质)的流动速度的能力。能量、物质)的流动速度的能力。 基质异质性：基质异质性：空间复杂程度和变异程度，是基质生境多空间复杂程度和变异程度，是基质生境多 样性和物种多样性的体现。样性和物种多样性的体现。

23、 边界密度：边界密度：单位面积内，各类边界长度和。决定景观中单位面积内，各类边界长度和。决定景观中 边缘效应的影响程度，以及跨越边缘的流的普遍性及其边缘效应的影响程度，以及跨越边缘的流的普遍性及其 总量。总量。 3.2 3.2 景观基质的结构属性景观基质的结构属性景观基质的结构属性景观基质的结构属性 39 斑块镶嵌构型斑块镶嵌构型 四、景观构型四、景观构型四、景观构型四、景观构型 网络-节点构型网络-节点构型 40 散斑状构型（大、小斑块型）散斑状构型（大、小斑块型） 以一种生态系统或一种景观要素类型作为优势的基质，而以另一种以一种生态系统或一种景观要素类型作为优势的基质，而以另一种 或多种类

24、型的斑块分布其中。或多种类型的斑块分布其中。 例如：具有绿洲的沙漠，具有片林的农区或牧场。例如：具有绿洲的沙漠，具有片林的农区或牧场。 关键特点：关键特点： 基质的相对面积基质的相对面积 斑块大小斑块大小 斑块间的距离斑块间的距离 斑块分散性斑块分散性 4.1 4.1 常见的几种构型常见的几种构型常见的几种构型常见的几种构型 41 大斑块构型大斑块构型 42 小斑块构型小斑块构型 43 交错构型交错构型 在景观占据优势的有两种景观要素，彼此交错，但共同在景观占据优势的有两种景观要素，彼此交错，但共同 具有一个边界。具有一个边界。 例如：山区的农田和林地的交错分布，沿道路建设的居例如：山区的农田

25、和林地的交错分布，沿道路建设的居 民区与非建筑区的交互分布。民区与非建筑区的交互分布。 关键特点：关键特点： 各要素的相对面积各要素的相对面积 半岛的多度和方向半岛的多度和方向 半岛的长度和方向半岛的长度和方向 44 交错构型交错构型 45 关键特点：关键特点： 景观颗粒的大小景观颗粒的大小 棋盘格子的规整性棋盘格子的规整性 总的边界长度总的边界长度 同类格子的连通性同类格子的连通性 棋盘状构型棋盘状构型 景观由相互交错的棋盘状格子组成。景观由相互交错的棋盘状格子组成。 例如：人为管理的森林伐区和农田轮作区。例如：人为管理的森林伐区和农田轮作区。 46 美国西海岸的传统森林采伐方式美国西海岸的

26、传统森林采伐方式 棋盘状构型棋盘状构型 47 网状构型（直线型和树枝形）网状构型（直线型和树枝形） 在景观中相互交叉的廊道占优势在景观中相互交叉的廊道占优势 例如：牧场中的树篱网或林网，森例如：牧场中的树篱网或林网，森 林中的集材道，溪流系统等。林中的集材道，溪流系统等。关键特点：关键特点： 廊道宽度廊道宽度 连通性连通性 网络的环度网络的环度 网格大小网格大小 节点大小节点大小 节点分布节点分布 48 直线型构型直线型构型 49 树枝状构型树枝状构型 50 其他构型其他构型 交替带状构型交替带状构型 梯度渐变构型梯度渐变构型 华北农田华北农田 黄石公园的大棱镜黄石公园的大棱镜 51 特定组合

27、或空间特定组合或空间 联结联结 如：稻田和河流或如：稻田和河流或 渠道并存；公路和渠道并存；公路和 城市或乡村空间联城市或乡村空间联 结结 三江平原湿地和农田并存三江平原湿地和农田并存 52 五、景观异质性五、景观异质性(heterogeneity) 景观异质性：景观内部事物或者其属性在时间或空景观异质性：景观内部事物或者其属性在时间或空 间分布上的不均匀性或非随机性特征。间分布上的不均匀性或非随机性特征。 强调异质性研究是景观生态学的显著学科特色，特强调异质性研究是景观生态学的显著学科特色，特 别是关于空间异质性研究，是所有生态学分支学科别是关于空间异质性研究，是所有生态学分支学科 中，景观

28、生态学所特有的。中，景观生态学所特有的。 Risser甚至认为景观生态学主要研究景观的空间甚至认为景观生态学主要研究景观的空间 异质性：异质性： 1）景观空间异质性的发展和动态；）景观空间异质性的发展和动态； 2）异质性景观的相互作用和变化；）异质性景观的相互作用和变化； 3）空间异质性对生物和非生物过程的影响；）空间异质性对生物和非生物过程的影响； 4）空间异质性的管理。）空间异质性的管理。 53 同质性同质性 v vs. 异质性s. 异质性 垂直格局垂直格局 vs.水平空间格局vs.水平空间格局 一个孤立系统一个孤立系统 vs. 多个系统间相互作用vs. 多个系统间相互作用 自然系统为主自

29、然系统为主 vs. 更多管理系统vs. 更多管理系统 54 Figure 1: A map of classified habitats in the landscape near Figure 1: A map of classified habitats in the landscape near Bowdon, North Dakota, USABowdon, North Dakota, USA 55 景观镶嵌体的意义：野生生物保护的一个例子景观镶嵌体的意义：野生生物保护的一个例子 保护白鹭种群之所以能成功取决于三个因素：（1）一片足够保护白鹭种群之所以能成功取决于三个因素：（1）一片足

30、够 大小的供筑巢和栖息的树林；（2）足够大小的供给食物的沼大小的供筑巢和栖息的树林；（2）足够大小的供给食物的沼 泽地；（3）树林和沼泽的合适间距。泽地；（3）树林和沼泽的合适间距。 实际上，在不相邻接的生境里来回穿梭的脊椎动物是很常见实际上，在不相邻接的生境里来回穿梭的脊椎动物是很常见 的。所以，我们可以通过确定构型或建立构型来为野生动物的。所以，我们可以通过确定构型或建立构型来为野生动物 提供生活空间并保护它们。提供生活空间并保护它们。 一种保护生物学研究的思路：避免过多的动物信息，采用栖一种保护生物学研究的思路：避免过多的动物信息，采用栖 息地的构型研究现有格局对保护的作用等。息地的构型研究现有格局对保护的作用等。