第五章 景观生态流与景观功能 景观生态 教案.docx

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第五章景观生态流与景观功能景观生态教案

第五章景观生态流与景观功能

Ø教学目的和要求

v掌握景观的主要生态过程及其动力机制

v掌握景观的基本功能。

Ø教学重点和难点

v景观的主要生态学过程。

第一节景观过程

主要掌握

v景观的主要生态学过程

第一节景观过程

v景观过程的动力与运动机制：

1.1景观过程的基本动力

☺扩散：

随机分布格局

☺重力：

高度聚集的分布格局

☺运动：

在抵达的景观要素中高度集中，形成高度聚集的分布格局

第一节景观过程

2.媒介物

Ø风：

物质流（风），高压→低压

Ø水：

高处→低处；重力差

Ø重力：

滑坡、泥石流、塌崩等

Ø动物

Ø人

第一节景观过程

3.运动格局

Ø连续运动和间歇运动

Ø扩张和散布

第二节景观生态流（Ecologyflow）

一、空气流

1.空气流的动力

Ø大气的水平运动就是风。

太阳辐射驱使地表气温上升,这是风的根本动力。

☺空气受热上升在近地面形成低压,冷空气补充过来就是风,这是风的直接动力。

☺由于地球的自转运动产生地转偏向力,这是风的间接动力

2.空气流的生态学效应

☺空气的流动,是物质气态循环的主要动力

☺水分

带来降水：

导致干旱：

干旱风

☺热量

☺携带污染物质,导致污染物质的转移和扩散

逆温层（temperatureinversionlayer）

1.逆温现象：

Ø冬春时节的早晨或傍晚，特别是在无风的天气里，在城市常常可以见到烟雾上升到一定高度之后，就向水平方向漂浮起来，弥漫四方，整个视野很快就变得模糊起来，随着烟雾的袭来，天气阴沉，太阳无光，压得人透不过气来，同时也会闻到煤烟味和其它难闻的气味。

身体抵抗能力较差的人，便会出现胸闷、咳嗽、喉痛、呕吐、呼吸困难等症状。

v一般情况下，在低层大气中，通常气温是随高度的增加而降低的。

但有时在某些层次可能出现相反的情况，气温随高度的增加而升高，这种现象称为逆温。

出现逆温现象的大气层称为逆温层。

v逆温层通常出现於对流层低层，厚度较薄，大约几百至千馀公里左右。

Ø在逆温层中，较暖而轻的空气位于较冷而重的空气上面，形成一种极其稳定的空气层，就象一个锅盖一样，笼罩在近地层的上空，严重地阻碍着空气的对流运动

v逆温层的危害：

☞逆温层能阻碍空气的垂直运动；受逆温层影响的地区，大气都趋於稳定，对流不易发生；因此，一般逆温现象都会导致地面风力微弱；空气中的悬浮颗粒物、大量烟尘、水汽等聚集在逆温层下面，聚积而使空气的能见度变差，也易造成大气污染，空气的质量变得恶劣

v由于近地层空气中的水汽、烟尘以及各种有害气体，上天无路，人地无门，只有飘浮在逆温层下面的空气层中，有利于云雾的形成，而降低了能见度，给交通运输带来麻烦，更严重的是，使空气中的污染物不能及时扩散开去，加重大气污染，给人们的生命财产和健康带来危害。

v近代世界上所发生的重大公害事件中，就有一半以上与逆温层的影响有关。

v逆温层的成因主要有以下几种：

☞地面辐射冷却；

Ø因地面强烈辐射而形成的逆温称为辐射逆温。

在晴朗无风或微风的夜晚，地面因辐射冷却而降温,与地面接近的气层冷却降温最强烈,而上层的空气冷却降温缓慢,因此使低层大气产生逆温现象。

辐射逆温一般日出后,逆温就逐渐消失了。

☞空气平流冷却；

☞空气下沉增温；

☞空气的乱流混合；

☞锋面上形成的逆温。

v紧密结构:

☺乔+亚乔+灌木+草=密林带;

☺林带上下枝叶密集,几乎没有透光孔隙;

☺在林缘附近形成弱风区,风速减速速度快;

☺防风效果好,距离短,形成严重的湍流;

☺防风距离短,树高25倍范围之内。

v疏通结构:

☺乔木+灌木;

☺透光孔隙上下均匀;

☺树高的30倍范围内风速降低明显;

☺防风效果次之，防风距离较远（30-35倍），综合效果好

v通风结构:

☺孔隙多的屏障可以让大量气流通过，而防止湍流发生，因此防风效果最差

☺孔隙大的林带防风距离长（40倍处），但风速降低较小，而密实的林带，防风距离短但风速降低大。

☺上述气流原理广泛地应用在景观规划、设计和土地管理之中。

比如：

飓风、污染等。

影响防风效果的因素

v树高:

防风林带的防风效果与树高成比例

v林带方向与主风向的角度

v林带的结构

二、水流

v1.景观内水流特点

（1）下渗：

土壤孔隙的大小（下渗率、过滤水中的物质）

地下水或含水层（沙层、多孔岩石）

（2）地表径流

降雨强度超过下渗速度时，发生顺坡流动的地表径流。

v地表径流的速度大小与降雨特点，地形和植被有关

2.水流的物质成分

v悬浮颗粒

v细菌

v孢子

v种子

v朽叶碎片

v粘粒、粉粒溶解物

3.水流的景观学意义

v物质运动

☺土壤颗粒、污染物质、水分、灰尘、雪、种子、小昆虫、热量

v地质营力：

侵蚀、搬运和沉积

三、景观中的水分和养分运动

4.运动的形式与特征

☺水平运动:

主要表现为地表径流和地下径流

☺垂直运动:

　　主要表现为土壤中的水分和养分被植物吸收，经过蒸腾作用挥发至大气中，又经过降水或降尘进入土壤，或经过人类活动的影响将养分带入土壤中。

不同景观要素对水分和养分运动的影响：

v生态交错带

　对各种物质和生物体起到扩散和滞缓作用

v农业景观中的篱笆、沟渠网络

　可起到截留作用，调节水分和养分在农田景观中的流动。

v岸边植被缓冲带

☺对地表径流可起到滞缓作用，调节入河洪峰量

☺降低径流中污染物的含量，截留径流中的有机污染物

不同的景观格局对径流、侵蚀和元素的迁移影响差异较大。

v土壤流：

土层表面和土壤内部的流不太明显，但十分重要。

一部分由风造成，大部分由水形成。

v土壤流速的决定因素：

☺水的输入量和时间

☺土壤的结构，尤其是孔隙度

☺土壤对水中携带物质的渗滤效果，包括土壤颗粒对物质的吸附作用。

v土壤流携带物质分成两类：

☺颗粒物质，如细菌、孢子、腐烂的泥沙树叶等；

☺溶解性物质，如腐殖质、尿素、硝酸盐、可溶性盐等。

雨量大小对于颗粒物质与溶解性物质有很大的差异。

颗粒物质流和溶解物质流还有一个不同：

颗粒物质流发生在土壤表面，而溶解物质流发生在土壤内。

水流侵蚀发生的三个因素：

1地表失去植被覆盖，更多的雨水冲刷

2失去腐殖质后，矿质土壤暴露在降雨中，形成冲沟

3植物根系死亡，土壤颗粒凝聚力下降

A=f（R、K、L、S、C）

A-土壤侵蚀;R-降水程度;K-土壤侵蚀因子;L-坡长;S-坡度;C-植被覆盖

地表径流的后果

v使土壤变薄，生产力严重下降

v在地势低的地方形成堆积地貌,使汇积区的土壤更加深厚和肥沃

v侵蚀沉积物导致河床淤积,河流水位增高,水库淤积使水库库容减少,进而降低水库的泄洪机能,增加洪水的潜在危险

水土流失的危害

空气流和土壤流有两种运动模式：

☺连续运动,如：

水流（遇湖除外）

☺跳跃运动,如：

土壤流

空气流和土壤流的两种运动形式的差别在于景观结构的异质性,异质性增强,则

☺运动由连续运动变为跳跃运动

☺运动中的停顿点增强，流的物质与流程环境间的关系越密切

☺速度降低

三、物种流

1物种流的运动特征

物种流即动、植物穿越景观的运动。

三、物种流

1.1影响运动的两个因素

☺取决于廊道、障碍和斑块等结构因素

较同质的地区，流较稳定、连续；当物种从一景观进入另一景观时会发生变速或停顿。

例如：

大草原上的牛羊，沙漠上的狼群

☺取决于运动方向的景观元素是有利于运动还是障碍运动，所以分析物种运动，首先需要分析景观的异质性程度和景观中的对比度。

例如：

狐狸遇河，鹿遇森林:

速度变快

边界穿越频率（Boundarycrossingfrequency）:

即物体在景观中运动时，单位长度上越过边界的数量。

反映景观的连通性。

1.2动、植物的运动类型同样分成连续和跳跃运动

跳跃运动分成两类：

☺一个生物体滞留一短的时期后继续运动叫休息点（reststop）

☺一个生物体移动到一个地点后能成功地生长繁殖叫长歇点（steppingstone）。

v例如：

南美北部一些物种，以一系列岛屿为中途站，越过加勒比海进行传播

1.3动物的运动

领域:

指的是用来防御同种其他个体侵入的地区范围

动物有三种运动方式:

巢区内运动

即动物在窝的周围进行觅食和其他日常活动。

散布运动

即动物个体离开出生的巢区到达一个新的巢区的运动。

新巢区距老巢一般很远，近成年动物离开父母到新处筑巢。

疏散运动扩大小物种的分布范围。

例如：

鸟

☞迁徙（migration）

动物在不同季节利用不同地域之间进行周期性的运动。

分纬度迁移（latitudemigration）和垂直迁移（verticalmigration）.

纬度迁移：

鸟类在冷暖地区的运动

垂直迁徙：

动物在山地高海拔和低海拔间的迁徙

v鸟类夏季在高海拔地区繁殖,冬季到低海拔越冬;欧洲山羊夏季在高山植被觅食,冬季到低海拔草地越冬

影响动物运动的因素：

v景观阻力

v斑块的大小和形状

v景观异质性

v景观格局

v廊道

举例说明景观结构对动物运动的影响

1、臭鼬（Mephitidaemephitis）

在北美分布很广，巢穴多沿树篱构筑，只有极少数臭鼬的活动范围超过巢穴附近1千米。

他们的往返距离随季变化，春天繁殖季节之后，雄臭鼬跑的更远，主要吃树篱上的小动物。

夏季在窝附近活动，可能此时食物丰富不需远行，秋季降雪之前主要沿树篱运动。

☺赤狐也广泛分布于北美，栖息在地下的巢穴里，以各种小动物为食，一种夜行动物，研究表明赤狐的窝几乎都筑在高地生境中，比如，林地、谷物地、草场、树篱、沙石地等。

并且在调查的517个巢穴中只有8个位于居民区275米以内。

说明与建筑物的距离是赤狐巢穴分布的主要限制因素，巢区比臭鼬大，一般4千米、2-4千米，形状长方形。

☺在秋季和冬季，快成年和成年狐狸离开巢穴,原因不明,目标也不能预测，运动的平均直线距离雄性为31千米（最远211千米），雌性为11千米（最远为108千米），赤狐的扩散为不规则扩散。

分析具体个体的运行路线发现有建筑物地区是它们穿越景观的障碍，在距农家场院92米以内极少发现这种动物，湖泊迫使赤狐改变运行路线，没有狐狸游水过去。

小河、小溪不是重要障碍，河宽成为赤狐的障碍，赤狐的运动是跳跃的，不是连续的。

在夜间，赤狐的运动时间占85%，停顿时间占15%，用来休息或进行其他活动。

赤狐都躲避廊道,没有一只狐狸沿着河流大道，高速公路等主要廊道运动（也不于廊道平行运动），甚至白天睡觉也远离大道92米以外。

在这个实例中，廊道只起“过滤器”作用，而没有显示廊道的功能。

1动物回避对它不利的景观元素，许多动物生存要求一种以上的生境。

比如：

狐狸避开廊道、臭鼬躲开燕麦、白尾鹿生活在农牧交错带。

2廊道有时是栅栏，有时是通道。

比如：

树篱是臭鼬的通道，大河是赤狐的障碍

3巢区的形状通常是拉长的，有时是线条状的

比如：

赤狐巢区间一般存在障碍物（如:

峡谷,小河流,沼泽等）

4景观中不寻常的特征有特别重要的作用。

比如：

沙漠中的绿洲，对沙漠动物比如狼就是水源。

1.4植物的运动

（2）植物的传播以散布为主

1）散播的媒介物：

水、风、动物重力等。

不同繁殖体，媒介物不同，散布的距离也不一样。

☺蒲公英靠风传播而且距离较远

☺杨树靠重力传播距离