景观生态学教学大纲.doc

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《景观生态学》课程教学大纲

课程编号:

707638

课程名称：

景观生态学

英文名称：

LandscapeEcology

课程类型:

选修课

总学时：

64讲课学时：

64实验学时：

0

学　　分：

4

适用对象:

地理科学、资源环境与城乡规划管理、地理信息系统专业

先修课程：

自然地理学、生态学

执笔人：

张保华审定人：

李庆朝

一、课程性质、目的和任务

本课程通过对景观生态学概念、基本理论、研究方法、应用前景和实际研究案例的讲授，使学生了解当前国际景观生态学研究中重大科学问题的研究意义、内容、方法及最新进展，掌握该领域的专业基础知识，包括基本概念、基本理论与基本原理，以及景观生态研究的基本技能与方法，为学生提供一种解释和研究自然格局、自然过程的新思路与途径，为今后在生态、地理、资源环境等领域的工作打下基础。

同时，该课程注重新理论、新技术的介绍与探索，结合经济建设和生态环境保护的具体需求，通过案例讲解的形式培养学生解决实际问题的能力，并在查阅文献资料和独立思考的基础上写出与景观生态学有关的论文。

二、课程教学和教改基本要求

景观生态学是一门新兴学科，目前研究以学术专著为主，体系不一，并无适合本科教学的教材，教师在教学过程中应注重多种专著的阅读，同时根据该课程对象为高年级、学生有一定专业基础和自主学习能力的特点，在介绍主要知识点并力争自成体系的基础上，引导学生进行研究性学习。

以地理学角度学习、研究景观生态学，较为注重景观格局、研究方法借助于3S技术，教学过程中应注意应用多媒体教学设备，以取得较好教学效果。

三、课程各章重点与难点、教学要求与教学内容

第一章绪论

一、教学重点：

景观概念

二、教学要求：

掌握景观、景观生态学的基本含义；了解景观生态学发展简史

三、教学内容

第一节景观

1概念：

英语中多含义，有美学的，文化的，地理，专业的，空间上：

大尺度，小尺度

1.1美学的：

景观大致均一的地区风景，直观景象，这个概念主要应用于景观建筑学，风景园林学。

1.2地理学：

是地球表面地貌、气候、土壤，生物所形成的综合体。

发生上是立的，是地表在地带性和非地带性方面最一致的地域地段，具有自己的形态，单位的质和量的对比关系，并以此与其相邻景观区别。

此概念充分反映了自然界的特点和天资的多样性，完整的土地利用单位。

1.3生态学：

是在一个相对均质的空间内研究植物、动物、大气、水、土壤之间的关系（生物之间，生物与环境之间）的科学。

是一个利用和改造的生态工程。

综上所述，景观是由各个在生态上和发生上共轭的，有规律地结合在一起的最简单的单元地域单位所组成的复杂空间异质性。

景观生态学：

某一地区不同空间单元的自然环境与生物关系的科学。

若干个生态系统聚合所组成的异质性土地地域内的生物与自然环境之间关系的科学。

其优点在于：

景观水平上，生态学研究的是整体观及许多本来缺乏联系的学科在解决景观问题上的综合。

景观生态学将地理学研究自然现象空间相互作用的水平途径和生态学在研究自然现象功能上相互作用时的垂直途径结合起来、解决许多在其它低级生物组织层次上无法解决或不能解决的问题。

把人类及其活动结合在生态学研究中，并且对于原始状态和干扰严重的景观提出了解决途径。

2景观的特征：

2.1结构上：

生态聚合，镶嵌块体空是格局，城市与郊区、农村、道路、农田

2.2功能稳定性上：

各生态系统间相互作用，其中有物流、物种流、能量等。

它们是动态的、变化的，且具有一定的地貌特征和气候特征并受各种因素干扰包括各种自然和人为的因素。

2.3时空尺度效应

2.4异质性

3景观的构成

景观要素：

基本的相对均质的土地生态要素或单元。

它是一个相对性的时空概念，宽度在10M~1KM或更宽，一般在航片上可辩认。

微观上，人类和自然的干扰可影响物种的定殖和演替。

宏观上，区域性气候变化可影响诸如物种的迁移和生态系统替代的过程。

全球性尺度上，板块构造、主要种群的进货及全球植被格局的发展都极为显著。

第二节景观生态学的基本原理

1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做出了重要贡献，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。

1.1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。

1.2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。

首先是圈层分异；其次是海陆分异；再次是大陆与大洋的地域分异等。

地理学通常把地理分异分为地带性、地区性、区域性、地方性、局部性、微域性等若干级别。

生物多样性是适应环境分异性的结果，因此，空间分异性生物多样化是同一运动的不同理论表述。

景观具有空间分异性和生物多样性效应，由此派生出具体的景观生态系统原理，如景观结构功能的相关性，能流、物流和物种流的多样性等。

1.3景观异质性与异质共生理论

景观异质性的理论内涵是：

景观组分和要素，如基质、镶块体、廊道、动物、植物、生物量、热能、水分、空气、矿质养分等等，在景观中总是不均匀分布的。

由于生物不断进化，物质和能量不断流动，干扰不断，因此景观永远也达不到同质性的要求。

日本学者丸山孙郎从生物共生控制论角度提出了异质共生理论。

这个理论认为增加异质性、负熵和信息的正反馈可以解释生物发展过程中的自组织原理。

在自然界生存最久的并不是最强壮的生物，而是最能与其他生物共生并能与环境协同进化的生物。

因此，异质性和共生性是生态学和社会学整体论的基本原则。

1.4岛屿生物地理与空间镶嵌理论

岛屿生物地理理论是研究岛屿物种组成、数量及其他变化过程中形成的。

达尔文考察海岛生物时，就指出海岛物种稀少，成分特殊，变异很大，特化和进化突出。

以后的研究进一步注意岛屿面积与物种组成和种群数量的关系，提出了岛屿面积是决定物种数量的最主要因子的论点。

1962年，Preston最早提出岛屿理论的数学模型。

后来又有不少学者修改和完善了这个模型，并和最小面积概念（空间最小面积、抗性最小面积、繁殖最小面积）结合起来，形成了一个更有方法论意义的理论方法。

所谓景观空间结构，实质上就是镶嵌结构。

生态系统学也承认系统结构的镶嵌性，但因强调系统统一性而忽视了镶嵌结构的异质性。

景观生态学是在强调异质性的基础上表述、解释和应用镶嵌性的。

事实上，景观镶嵌结构概念主要来自孤立岛农业区位论和岛屿生物地理研究。

但对景观镶嵌结构表述更实在、更直观、更有启发意义的还是岛屿生物地理学研究。

（5）尺度效应与自然等级组织理论

尺度效应是一种客观存在而用尺度表示的限度效应，只讲逻辑而不管尺度无条件推理和无限度外延，甚至用微观实验结果推论宏观运动和代替宏观规律，这是许多理论悖谬产生的重要哲学根源。

有些学者和文献将景观、系统和生态系统等概念简单混同起来，并且泛化到无穷大或无穷小而完全丧失尺度性，往往造成理论的混乱。

现代科学研究的一个关键环节就是尺度选择。

在科学大综合时代，由于多元多层多次的交叉综合，许多传统学科的边界模糊了；因此，尺度选择对许多学科的再界定具有重要意义。

等级组织是一个尺度科学概念，因此，自然等级组织理论有助于研究自然界的数量思维，对于景观生态学研究的尺度选择和景观生态分类具有重要的意义。

1.5生物地球化学与景观地球化学理论

现代化学分支学科中与景观生态学研究关系密切的有环境化学、生物地球化学、景观地球化学和化学生态学等。

B．E．维尔纳茨基创始的生物地球化学主要研究化学元素的生物地球化学循环、平衡、变异以及生物地球化学效应等宏观系统整体化学运动规律。

以后派生出水文地球化学、土壤地球化学、环境地球化学等。

波雷诺夫进而提出景观地球化学、科瓦尔斯基更进一步提出地球化学生态学，这就为景观生态化学的产生奠定了基础。

景观生态化学理应是景观生态学的重要基础学科，在以上相关理论的基础上，综合景观生态学研究实践，景观生态化学日益发挥出自己的影响。

1.6生态建设与生态区位理论

景观生态建设具有更明确的含义，它是指通过对原有景观要素的优化组合或引入新的成分，调整或构造新的景观格局，以增加景观的异质性和稳定性，从而创造出优于原有景观生态系统的经济和生态效益，形成新的高效、和谐的人工-自然景观。

生态区位论和区位生态学是生态规划的重要理论基础。

区位本来是一个竞争优势空间或最佳位置的概念，因此区位论乃是一种富有方法论意义的空间竞争选择理论，半个世纪以来一直是占统治地位的经济地理学主流理论。

现代区位论还在向宏观和微观两个方向发展，生态区位论和区位生态学就是特殊区位论发展的两个重要微观方向。

生态区位论是一种以生态学原理为指导而更好地将生态学、地理学、经济学、系统学方法统一起来重点研究生态规划问题的新型区位论，而区位生态学则是具体研究最佳生态区位、最佳生态方法、最佳生态行为、最佳生态效益的经济地理生态学和生态经济规划学。

从生态规划角度看，所谓生态区位，就是景观组分、生态单元、经济要素和生活要求的最佳生态利用配置；生态规划就是要按生态规律和人类利益统一的要求，贯彻因地制宜、适地适用、适地适产、适地适生、合理布局的原则，通过对环境、资源、交通、产业、技术、人口、管理、资金、市场、效益等生态经济要素的严格生态经济区位分析与综合，来合理进行自然资源的开发利用、生产力配置、环境整治和生活安排。

因此，生态规划无疑应该遵守区域原则、生态原则、发展原则、建设原则、优化原则、持续原则、经济原则等7项基本原则。

现在景观生态学的一个重要任务，就是如何深化景观生态系统空间结构分析与设计而发展生态区位论和区位生态学的理论和方法，进而有效地规划、组织和管理区域生态建设。

2景观生态学原理

2.1景观结构和功能原理（研究景观结构）。

在景观尺度上，每一独立的生态系统（或景观单元）可看作是一个宽广的镶嵌体、狭窄的走廊或背景基质。

生态学对象如动物、植物、生物量、热能、水和矿质营养等在景观单元间是异质分布的。

景观单元在大小、形状、数目、类型和结构方面又是反复变化的，决定这些空间分布的是景观结构。

在镶嵌体、走廊和