第四章 景观结构和空间格局 景观生态 教案.docx

1、第四章 景观结构和空间格局 景观生态 教案第四章 景观结构和空间格局 教学目的和要求v 掌握阐述景观结构特征的景观结构模型，景观多样性和景观异质性及其环境生态意义和影响因素。 教学重点和难点v 掌握景观的结构模型。第一节 景观结构模型 主要掌握v 景观结构模型：斑块-廊道-基底模型一、斑块(patch)v 斑块(patch)的定义： 外观上与周围环境明显不同的非线性地表区域。 景观的基本结构和功能单元 相对同质性（取决于观察的尺度）同质性或异质性取决于观察的尺度 同一个斑块在不同的尺度下表现出不同的特征 如从一张1/50万比例尺的航片上看新乡，它表现为均匀的斑块。因为其内部的街道、林带、公园及

2、各种建筑物等，从航片上是无法辨识的。 若从1/2000比例尺的航片来观察新乡市、便可以凭借肉眼从航片上分辨出林荫道、公园、市区大型建筑、广场等更多的细节。原比例尺下的斑块变得不均匀、可以进一步细分为更小的斑块。1.1斑块的起源和类型 环境资源斑块(environmental resource patch) 干扰斑块(disturbance patch) 残存斑块(remnant patch) 引入斑块(introduced patch) 种植斑块(planted patch) 聚居地斑块(residential patch) 如：村落、城镇、城市、城市群1.2 斑块的大小(patch size

3、)1.2.1 斑块面积对能量和养分的影响 大斑块比小斑块含的能量和养分丰富。1.2.2 斑块大小与物种多样性 岛屿生物地理学理论： 物种数目随着斑块面积的增加而增加，初期增加的速度很快，当接近斑块最大承载量时逐渐停止。1.2 斑块的大小(patch size)1.2.3 斑块大小与生境适应性 有些物种需要大的同质斑块 有些物种需要较小的异质斑块 大斑块比小斑块承载更多的物种1.2 斑块的大小(patch size)1.2.4 斑块大小与边缘效应 一个小斑块（麦田）边缘的产量高于内部的。 原因：充分利用光、温度、水、且竞争少。 动物的分布会因边缘或内部的喜爱程度而有所不同。 许多野兔、野鸡等喜欢

4、在边缘地带活动，食草与食肉动物也经常在边缘地带活动，边缘单位的生物量也高于内部。1.3 斑块的形状(patch size)1.3.1 对生物多样性的影响斑块形状通过边缘效应的形成间接的对生物多样性产生巨大的影响。v 缀块边缘部分受外围影响表现出与缀块中心部分不同生态学特征的现象。 缀块中心部分气象条件(如光、温度、湿度、风速)、物种组成以及生物地球化学循环方面都与其边缘部分不同。1.3 斑块的形状(patch size)1.3.2 斑块形状对动物的散步和觅食具有重要的作用 例如：通过林地迁移的昆虫或脊椎动物更容易发现与他们迁移方向呈垂直的狭长的采伐迹地，而对圆形的采伐迹地会与它们行 进方向平行

5、的采伐迹地，容易 忽视。1.4 斑块的尺度性和相对性 斑块与尺度紧密联系在一起。同质斑块和异质斑块依赖于尺度 尺度（scale）概念是景观的一个重要特征，景观的每一层次都具有相应的尺度。由于景观尺度是一个时空上的概念，因此景观的结构功能和变化都是受尺度制约的。一个景观在某一尺度上是异质的，而在另一尺度上又可十分均质。 二、廊道 廊道(corridor)：景观中与两侧相邻土地不同的一种特殊的带状或线状要素类型。 廊道影响景观的连通性，如物种、物质、能流，运输、保护、观赏等问题。1. 廊道的功能(1)保护功能： 建造防护林带、各种人工渠道、道路、绿篱和田埂等；(2)传输功能： 物质传输、能量传输、

6、物种传输；1. 廊道的功能(3)资源功能： 生物能源、食物、其他生物资源(木材)等；走廊地带野生动物丰富、植物种类较多(4)美学功能: 古代曲径通幽、颐和园的长廊、西湖的苏堤、长城、高速公路的景观设计 在美学上有曲径通幽之效而在生态学上却阻碍各种流的进行。2. 廊道的结构特点2.1弯曲度(curvilinear) 廊道中两点间的实际距离与它们之间的直线距离之比，与沿廊道的移动有关。 目的不同，线路不同。 运输-直。 旅游趣。2.2 连通性(connectivity)v 定义：单位长度廊道中断（裂口数）数量来度量。例如：农田树篱。v 作用：一个廊道连通性高低决定了廊道的连道和屏障功能。 有的廊道

7、不允许有裂口，如河流； 有的裂口是必须的-农田防护林带/车辆的通行；开口的必要性：园路要不要开口，开多少个口？2.3 狭点(narrow)v 定义：廊道中的狭窄处v 作用：影响运动和流通v 例如：河流峡口；道路的瓶颈；生活中太多的瓶颈（个性、能力、机遇、人际协调）v 狭点的作用：廊道的连通性就是取决于狭点。2.4 结点(nodes)v 定义：两个廊道的连接处或一个廊道与斑块的连接处。河流入海口；入口广场；门厅；v 作用： 有利于物种在各种生境斑块之间相互迁移； 对于景观规划管理作用很大 狭点形成障碍而结点有利于物种在各种生境斑块之间相互迁移2.5 廊道宽度v 宽度对廊道生态功能的发挥有着重要的

8、影响，太窄的廊道会对敏感物种不利，同时降低廊道过滤污染物等功能。v 此外，廊道宽度还会在很大程度上影响产生边缘效应(edge effect)的地区，进而影响廊道中物种的分布和迁移。v 宽度效应有明显的阈值 对宽为3-20m的30个树篱的研究表明，宽度与森林草本植物呈显著的线性相关。3-12m的物种多样性无明显差别，大于12m的物种多样性为窄的数倍以上。多样性和丰度较高，内部种明显上升，边缘种影响不大。 行道树、农田周围的防护林多宽效果为最好？ 当河岸植被宽度大于30m时，能够有效的降低温度、增加河流生物食物供应、有效过滤污染物。当宽度大于80100m时，能较好地控制沉积物及土壤元素流失。美国各

9、级政府和组织规定的河岸缓冲带宽度值变化较大，从20m到200m不等。v 在实际中，确定一个河流廊道宽度应遵循三个步骤： 弄清所研究河流廊道的关键生态过程及功能； 基于廊道的空间结构，将河流从源头到出口划分为不同的类型； 将最敏感的生态过程与空间结构相联系，确定每种河流类型所需的廊道宽度。 生态廊道(ecological corridor)主要有生物栖息地、生物迁移通道、防风固沙、隔离（如控制城市扩张的绿带）等功能。不同的功能对应的廊道宽度随着物种、廊道结构、连接度、廊道所处基质的不同而不同。v 例如，防风林的宽度通常为几米到几十米不等，而绿带(green belt)性质的生态廊道却可达数百米甚

10、至几十公里。v 在生态廊道的诸多功能中，生物多样性保护通常是首要考虑的功能。 对于鸟类而言，十米或数十米的宽度即可满足迁徙要求。对于较大型的哺乳动物而言，其正常迁徙所需要的廊道宽度则需要几公里甚至是几十公里。根据对北美地区的矮蠓、白尾鹿、短尾猫、美洲狮、黑熊和狼的行为研究表明，它们所需要的迁徙廊道宽度从0.6km到22km不等。有时即使对于同一物种，由于季节和环境的不同，所需要的廊道宽度也有较大的差别。 当设计师问到多宽的廊道对于保护生物多样性合适时，保护生物学家的回答往往是越宽越好。然而，也有学者反对这一说法。他们认为，过宽的廊道会不可避免的促使生物在两侧间的运动，从而减慢了生物到达目的地的

11、运动速度。 但一般来讲，廊道越宽越好。随着宽度的增加，环境的异质性增加，进而造成物种多样性的增加。 三、基底 1. 定义：范围广、连接度最高，并且在景观功能上起着优势作用的景观要素类型。 景观中背景地域范围广阔，在很大程度上决定着景观的性质，对动态起主导作用。相对同质的景观元素具有自己的特征。面积最大则连通性最强。2. 基底的结构特点2.1 孔隙度(porosity)v 斑块在本底中称为孔。v 单位面积的斑块数目称为孔隙度。它是本底中斑块密度的量度。孔隙度与斑块大小无关。孔隙度的生态意义v 它提供了一个了解物种隔离程度和植物种群遗传变异的线索。v 孔隙度是边缘效应总量的指标，是一个对野生生物管

12、理、对能流物流指导意义的因素。 孔隙度低表明景观中有边远地区存在，这对需要边缘生境的动物很重要。v 孔隙度与动物觅食密切相关，适宜的孔隙对觅食及育后复原。 v 采伐对野生动物的影响。2.2 边界形状 景观元素间的边界像一个半透膜，边界的形状对本底与斑块间的相互关系极为重要，具备最小的周长与面积之比的形状不利于能量与物质交换，具节省资源的特征；相反，周长与面积之比大的形状利于与周围环境进行大量的能量与物质交流。地球日v 第一个“地球日”的诞生是在1970年4月22日，由美国哈佛大学法学院的一个刚满25岁的学生丹尼斯海斯在校园发起和组织的。那天，美国各地大约有2000万人参加了游行示威和演讲会。v

13、 后来，海斯毅然办理了停学手续，专心致力于地球的环保。v 他在今天被誉为“地球日之父”。 关爱地球:天天都是“地球日”v 我国参与“世界地球日”的活动是在1990年4月22日，“地球日”20周年之际。从此，我国每年都进行“地球日”的纪念、宣传活动。v “世界地球日”的总主题始终是“只有一个地球”，今年的分主题是“善待地球从身边的小事做起”。 v 目前，全球面临的十大环境问题包括： 1. 全球气候变暖；2. 臭氧层的耗损与破坏；3. 生物多样性减少；4. 酸雨蔓延；5. 森林锐减；6. 土地荒漠化；7. 大气污染；8. 水污染；9. 海洋污染；10. 危险性废物越境转移。 v 面对日益恶化的地球

14、生态环境，我们每个人都有义务行动起来，用自己的行动来保护我们共同生存的家园。每年随着“世界地球日”的来临，全人类都自发地敲响了保护家园的警钟，举行着各项对地球有益的活动。然而，我们仅在一天大张旗鼓地关爱地球是远远不够的，只有把每一天都当成“地球日”看待，才能尽快改善地球的环境，延缓它的衰老。你能为地球做的50件小事v 1.使用布袋，减少塑料袋的使用v 2.少开车，尽量乘坐公共汽车 v 3.不要让电视机长时间处于待机状态v 4.认识环保标志 v 5.提倡步行、骑单车 v 6.不使用非降解塑料餐盒 v 7.不燃或少燃放烟花爆竹 v 8.双面使用纸张 v 9.节约粮食 v 10.拒绝使用一次性用品

15、v 11.消费肉类要适度 v 12.随手关闭水龙头 v 13.一水多用 v 14.使用可充电电池v 15.随手关灯，节约用电 v 16.拒绝过分包装 v 17.领养一棵树 v 18.做一天环保志愿者v 19.拒绝使用一次性筷子 v 20.尽量利用太阳能 v 21.尽量使用可再生物品 v 22.使用节能灯v 23.优先购买绿色产品v 24.自己不吸烟，奉劝别人少吸烟v 25.提倡观鸟，反对关鸟v 26.少用洗涤剂 v 27.少使用发胶 v 28.简化房屋装修v 29.不用圣诞树v 30.少吃口香糖v 31.不吃田鸡，保蛙护农 v 32.使用无铅汽油v 33.反对奢侈，简朴生活v 34.拒食野生动物 v 35.拒绝使用气球 v 36.减少使用纸质贺卡v 37.不穿野兽毛皮制作的服装 v 3