景观格局的形成结构和功能特征课件.ppt

1、第二章第二章 景观格局的形成、景观格局的形成、结构和功能特征结构和功能特征。景观格局往往是许景观格局往往是许多因素和过程共同多因素和过程共同作用的结果，具有作用的结果，具有多层异质结构。多层异质结构。2.3景观结构与景观功能n2.3.1景观结构u广义景观结构：景观组成单元的类型、结构及其空间关系。u在狭义景观概念上是指：组成景观的生态系统类型，生态系统结构，所有生态系统的空间格局。u生态系统（生物群落无机环境）t组成、结构2.3.2景观功能景观要素n景观是一个由不同生态系统组成的镶嵌体，而其各组成单元（各生态系统）称之为景观要素。n景观和景观要素的区别：景观强调的是异质镶嵌体，景观要素强调的是

2、均质同一的单元。n景观是由景观要素组成，景观要素是地面上相对同质的生态要素或单元。相当于一个具体的生态系统.n 景观要素有三种基本类型：n 1、斑块(patch)n 2、廊道(corridor)n 3、本底(matrix)n斑块廊道基质模式是构成并用来描述景观空间格局的基本模式，它使得对景观结构、功能和动态的表达更为具体，同时还有利于考虑景观结构与功能之间的相互关系。2.4斑块(patch)的结构和功能特征n2.4.1斑块(patch)的基本知识n斑块具有空间非连续性和内部的均质性n斑块的属性包括，尺度、形状、边界等，而这些属性对于该斑块的生产力、生物多样性以及土壤水分等都具有一定的生态作用。

3、n概念概念类型n1、干扰斑块(disturbance patch)n 原因：由于局部干扰而产生的。n 采伐后的森林，草原烧荒，地表煤矿n干扰是引起生态系统格局显著偏离其常态的事件。干扰可以是自然（天然火、暴风、病虫害等）的也可是人为（开垦、采伐等）的。n 举例：风、火、冰雹、山崩、虫害等。干扰内、外因（如火灾）短期、长期短期特点：具有最高的周转率、持续时间最短、消失最快的斑块类型。2 残存斑块(remant patch)原 因:由包围着一小块未受干扰地区的大范围干扰造成的.举 例:寒冷过后阳坡上留下的鸟巢、火灾大火过后残留的一片森林 松弛期：某些种群灭绝速率升高的时期。调整期：物种变动速率增高

4、的时期。3 环境资源斑块(environmental patch)原因：由于环境资源的空间异质性或镶嵌分布而引起。例如：长白山植物垂直分布、森林中的沼泽 特点：存留时间长、周转率低。4 引进斑块(introduced patch)原因：人类将生物引进一个地区，就产生了引进斑块。（1）种植斑块(planted patch)原因：由人种植植物而产生的特点：人维护、存留时间长（2）聚居地(homes habitation)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、城镇特征特征斑块的形状 形状与面积同等重要 例如:鸟

5、、昆虫觅食，巢域一般为长方形。1 生态学意义 形状分析可了解物种动态（物种分布是稳定、扩展、收缩、还是迁移甚至可以了解迁移路线）斑块的形状对生物的散布和觅食具有重要作用。斑块的形状与环境变化及更新过程有关。园林设计，采取不同斑块形状，收到不同的艺术效果。2 边缘与边缘效应 定义：边缘是指两个不同的生态系统相交而形成的狭窄地区。斑块的边缘部分有不同于内部的物种组成和过渡，这就是通常所说的边缘效应。特点：由一种环境条件组合、过渡为另一种环境条件组合，由一类动植物组合过渡为另一类动植物组合，不仅包括两个生态系统内部的成分并且有其特有的成分。边缘的类型：固有边缘（inherent edge）：环境资源

6、上的差异造成的边缘。特点：过渡缓慢、连续性强、变化很小。举例：森林和沼泽之间的边缘 诱导边缘（induced edge）：天然或人为干扰造成的边缘。特点：过渡显著、存在时间短。举例：森林与火烧迹地之间的边缘。根据对边缘或内部的反应，将生物分为：边缘种(edge species)和内部种（interior species)边缘种和内部种将动物分成三类：a 对两个生态系统均有要求 b 对边缘的特殊生境有特殊的要求 c 主要与一种生态系统有关系，但可扩展到边缘3 圆形斑块与长条形斑块的生态比较形 状指 标内部/边缘边缘长度与本底作用斑块内障碍物生境异质性物种多样性走廊价值寻食效应圆 形高小小少小大小

7、小长条形低大大多大小大大4 环状斑块 形状很特殊的斑块 特点：内部/边缘低，内部种少 举例：环绕北极地区分布格局 高山环绕山体 绕湖周围5 半岛（peninsula）定义：指的是一个斑块中狭长的外延部分。漏斗效应：人们常见的在半岛顶端，动物路径密度高的现象。鸟类、维管束植物减少物种多样性递减内部/边缘比解释功能成因2.4.2块特征与生态功能(1)块大小的生态学效应块大小的生态学效应大大 块块：维持景观整体稳定，能养活更多物：维持景观整体稳定，能养活更多物种，尤其为大型脊椎动物提供核心生境。种，尤其为大型脊椎动物提供核心生境。小小 块块：物种多样性较低，可增加景观连接：物种多样性较低，可增加景观

8、连接度，为种群扩散提供度，为种群扩散提供“踏脚石踏脚石”，为边缘种，为边缘种提供生境。提供生境。B.美国伊利诺斯州草原区繁殖鸟类种数与草原面积的关系(2)块形状的生态学效应生境生境块大小和形状对物种多样性的影响块大小和形状对物种多样性的影响(3)块空间格局的生态学效应块空间格局的生态学效应n斑块大小、形状与数量及其内部的物种与斑块自身的特性有关，也与生境多样性、年龄、用地的异质性、隔离度、边界不连续性等相关。在生态规划中，可以根据物种情况确定斑块的合理面积，以此调整生境多样性、干扰、隔离性等因素。斑块数量是规划中要考虑的另一个重要因素。对物种稳定而言，在总面积相同的条件下，斑块数量少比多好，可

9、确保内部环境的稳定性。2.5廊道、网络的结构和功能特征n分类分类：u按成因按成因：干扰型、引入型、残留型、再生型、环境资：干扰型、引入型、残留型、再生型、环境资源型源型u按组成内容按组成内容：道路、河流、防护林带：道路、河流、防护林带n特征特征：宽度、组成、内部环境、形状、连续性等。：宽度、组成、内部环境、形状、连续性等。n功能功能：双重作用:将景观分离、将景观连接n 1.运输：公路、铁路、运河、输电线等n 2.保护：长城、围墙、林带等n 3.资源：走廊地带野生动物丰富、植物种类较多n 4.观赏：古代曲径通幽、颐和园的长廊、西湖的苏堤n廊道的结构特点n1 弯曲度(curvilinearity)

10、n 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。动物、人更消耗体力.n2 连通性(connectivety)n 定义：单位长度廊道中中断数量来度量。n 例如：农田树篱n 作用：一个廊道连通性高低决定了廊道的通道和屏障功能。n3 狭点(narrow)n 定义：廊道中的狭窄处n 作用：影响运动n 例如：河流峡口n4 结点(nodes)n 定义：两个廊道的连接处或一个廊道与斑块的连接处。作用：结点在管理与规划中十分有用，因为它提供了许多相连系的物种源，当物种在斑块中消失时，有利于物种重新迁入。例如：河流急转弯的凹面常出现一片泛滥平原，两条公路交叉处的重叠植被5 廊道的内部特点

11、 1)从边缘到中心的物种组成发生急剧变化 例如：公路、河流、林带 2)环境条件与外部有所不同 例如：林荫路冬暖夏凉 3)水平上延伸一段距离，水平梯度也会发生变化。2.5.2 廊道的分类1 线状廊道 廊道是一条很窄的带，植被类型基本上是边缘占优势。一般有7种：道路、铁路、堤堰、沟渠、输电线、草本或灌丝带、树篱2 带状廊道 廊道是一条很窄的带，其宽度是可以造成一个内部环境，含有内部种，每个侧面都存在边缘效应。线状廊道与带状廊道的对比线状廊道与带状廊道的对比带状廊道与线状廊道的基带状廊道与线状廊道的基本生态差异主要在于宽度，本生态差异主要在于宽度，具有重要的功能意义。具有重要的功能意义。林带宽度增加

12、，环境异质性增加，进而造成物种多样性增加。林带很窄时，边缘、内部种都很少，随宽度增加边缘、内部种均增加，但边缘种在宽度略增加时即迅速增加，而内部种则要在宽度达到一定值时才能增加。边缘种多样性（物种数量）林带宽度内部种林带宽度与物种多样性 3 河流廊道 河流廊道是沿河流分布的，与周围本底不同的植被带。1)结构：河床边缘、漫滩、堤坝、岸上高地。举例：长江、黄河 2)宽度多宽为宜：a 应具备有效地控制从高地到河流的水流和营养的功能。b 有利于森林内部种沿河运动，宽度应超出边缘效应。3)河流等级：最小的河流叫一级河流。两个一级河流合成一个二级河。4)功能：n 1 它控制着河水及周围陆地进入河流的物质流

13、动。n 2 它影响河流本身的运输。n 3 侵蚀、养分流、地表径流、洪水、沉积作用、水的质量都与廊道的宽度有关。n 4 它为物种的迁移和栖息提供了条件。n 5 为人类运输航道、物质资源、保护作用。n廊道是线状和带状的斑块，它的连接功能在景观中有两个重要作用：一是物种通过廊道从一个地方向另一个地方流动；二是屏障功能，即减轻地表侵蚀的作用，如植被带对物种起到保护作用。2.6 本底的结构和功能特征范围广、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。景观中的背景地域。2.6.1 本底的标准1 相对面积 一般来说，本底的面积超过现存其他类型景观元素的面积总和。假如一种景观元素类型覆盖50%以上

14、的面积，就可以认为是本底。2 连通性 如果一个空间不被两端与该空间的周界相连的边界隔开，则认为该空间是连通的。连通性高的景观类型有以下几个作用：1)可以作为障碍物将其他要素分开。例如：防火带 2)当这种连通性是以相互交叉带状形式实现时，可形成网状走廊，便于物种迁移与基因交换。3)这种网状走廊对于被包围的其他要素来说，使他们成为被包围的生境岛。3 动态控制 例如：原始林采伐烧地、农田与林网 2.6.2 结构特征1 孔隙度(porosity)斑块在本底中称为孔。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。与斑块大小无关。孔隙度的生态意义：1）它提供了一个了解物种隔离程度和植物种群遗传变

15、异的线索。2）孔隙度是边缘效应总量的指标，是一个对野生生物管理、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。3）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。4）采伐对野生动物的影响。5）人文地理中，研究住宅与村庄孔隙的分别十分重要。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。看凹面边界的左边元素向右扩展更为有效。扩展元素即它们最可能在周边的凸面上扩展。残存元素

16、即处于缩减过程，有凹面边界的元素。扩展元素能迅速地以凹面边界变为凸面边界。3、网络 走廊相互交叉相连，成为网络。景观的孔隙度高时，这种网络本底就是廊道网络。4、网格大小 组成网格的线之间的平均距离或者线所环绕的景观元素的平均面积。网格大小的生态和经济意义 2.7景观镶嵌体格局和生态学过程 Some species of bats prefer to fly along corridors.In these areas,many insects are hatched but corridors also tend to collect wind-driven insects.At the same time,the corridors provide protection for the bats against predatory birds.图2.8