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景观生态学讲义
整个地球的生态完整性都将取决于我们对景观的结构、功能和变化的理解和尊重——
1景观生态学定义
无论是动物个体、生态系统或者经济系统都存在三个共同的基本特征:结构、功能和变化。过去的功能产生现在的结构的规模是:面积增加10倍,物种增加2倍,面积增加100倍,物种增加4倍,而面积增加1000倍,物种的数量增加8倍,即面积每增加10倍,所含的物种数量成2的幂函数增加,2是个平均值,-。这种关系表明,如果一个原生生态系统保存10%的面积,将有50%的物种保存下来。如果仅保存1%的面积,则会有25%的物种最终被保存下来。许多研究表明,物种多样性与岛屿特征有如下函数关系,其重要性排列为:
S=f(+生境多样性,-干扰,+面积,-隔离程度,+年龄),式中+表示正相关,-表示负相关。
B陆地斑块
物种多样性与陆地斑块特征有如下函数关系,其重要性排列为;
S=f(+生境多样性,-(+)干扰,+面积,+年龄,+模地异质性,-隔离程度-边界不连续性)。从公式可见,物种差异与斑块面积显著相关。所以在自然保护区设计时,对于维护高数量的物种,维持稀有种,濒危种以及生态系统的稳定,保护区的面积是最重要的因素,而隔离程度、年龄、形状、干扰状况等其它因素被视为是第二位的。
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斑块形状
动物领地范围一般是细长的。
湖岸线的发育等级D是湖岸线长度L与相同面积A的圆周长之比。湖岸线是影响湖泊生产效率和生物生存的重要因素。
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丰度,这就是所谓的边缘效应。调查斑块的内部面积与边缘面积的比率(内缘比)对于了解生物多样性有重要意义。这个比率是描述边缘效应的重要参数。在相同的面积条件下,内部面积与边缘面积之比说明了形状上的意义,即圆形的内/外比大于矩形的内/外比,而细长斑块的这一比率最低,甚至等于零。
由圆形斑块到细长斑块,面积的内/外比从最大变到最小,物种多样性、斑块中动物觅食效率也从最大变到最小。而边界长度及与模地的相互作用、斑块中存在障碍的概率、作为物种运动通道的功能、斑块中生境多样性的概率却从最小变到最大。
边缘宽度是斑块的重要性状。边缘的宽度与太阳照射的角度相当密切,斑块的向赤道一面的边缘比向极地一面的边缘宽,温带地区的边缘比热带宽。主导风向的边缘更宽。
斑块的构型
斑块群在景观空间的排布情况,他们的空间分布对能量、物种的流动有重要影响。斑块的空间构型对干扰有重要作用。斑块越多,干扰越容易扩展,干扰的扩展使斑块减少;斑块越减少干扰越不容易扩展,斑块就得到发育而增多,干扰又变得容易扩展,如此循环形成一个负反馈系统。当斑块密度和干扰等级都在一定范围内振荡,系统就稳定下来。
斑块化与斑块动态
斑块化是指斑块的空间格局及其变异。通常表现在斑块大小、内容、密度、多样性、排列状况、结构和边界特征等方面。资源分布的斑块化和生物分布的斑块化常常交织在一起。
对比度:斑块之间以及斑块与基质之间的差异程度。空间异质性就是通过斑块化、对比度以及梯度变化所表现出来的空间变异性。
不同物种或同一物种的不同个体对同一斑块环境的反应也可能有所不同。最小斑块化尺度(粒度):生物个体能够感知的环境斑块的最小空间尺度;最大斑块化尺度(幅度):生物个体能够感知的环境斑块化的最大空间尺度。斑块动态:斑块内部变化和斑块间相互作用导致的空间格局及其变异随时间的变化。
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斑块化产生的原因和机制大致可分为物理的和生物的,或内部的和外源的。如局部性随机干扰(如火、土壤侵蚀、风倒)、捕食作用、选择性草食作用、植被的空间格局、竞争、繁殖体或个体散布等。
斑块化的生态效应:(1)种群动态与斑块化:随着生境的破碎化,种群在空间分布趋于岛屿化。种群对生境破碎化的反应可能存在两种相反的作用,一种作用可能由于生境的斑块化,每一斑块上的种群有可能由于个体数目太少而丧失基因的变异性,加剧种群消亡灭绝的危险;另一种可能是由于斑块化而产生亚种群。(2)资源分布的斑块化:资源的斑块化可决定资源的可利用程度和生物对资源的利用方式。因为资源的有效程度和分布格局对生物个体能量收支有影响。(3)干扰与斑块化:斑块化可控制干扰的扩散。如斑块的大小、形状、边界及斑块间距离都直接影响火的行为。一般情况下,不同年龄的林分斑块对火的扩散有阻滞作用,幼龄林和成熟林的镶嵌结构、斑块大小、形状、边界及斑块间距离都直接影响火的行为。(4)人类影响的斑块化:人类影响的斑块化一般来说斑块大、形状单一、边界整齐、结构简单。而且,斑块间缺乏廊道,不利于斑块间的信息交流和物种的迁移。自然斑块化最普遍现象是物种迁移于不同斑块之间,而人类影响的斑块化最终消灭物种的迁移现象
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