2、廊道的结构特点:俯视,不是平直的而是弯曲的如河、路。
1) 不同廊道最明显的特征是曲度:D实/D直 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) 连通性:走廊中的中断数量来表示通道和屏障功能。间断区对规划和管理极为
有用。它能提供相连接的物种源,促进物种的重新侵入。
3) 狭点与结点:狭点形成障碍而结点提供了许多相系的物种源有利于物种重新进
入。生境条件决定小气候造成物种丰度不同,其相互作用强各种流就丰富。
4) 断面上边缘区+中央区+边缘区=可相类似,走廊宽度及周围的性质决定了可
有某种差别。如为线状则边缘种占优势,如为带状则内部种占优势。
5) 物种组成与相对丰度沿廊道逐渐变化。D:环境梯度变化。
3、廊道的作用A、运输B、保护(障碍)C、资源D、观赏——曲径通幽。 1) 线状廊道:很窄的带边缘种占优势。受基底条件影响明显,如基底物种、土壤、
风、人类活动。七种:道路、铁路、堤堰、输电线、草本或灌木丛带、树篱不存在,只能在长在线上的物种周围可找到。树篱是一种湿润景观。
A、起源:农业的发展而出现[1]种植,单一物种占优势如防护林同龄优势种,垂直、水平结构较均一。多样性较低。[2]再生动物、风播植物空间异质性,物种多样性高。[3]残存不同物种的老个体,异质性大、物种多样性和森林物种多。 B、结构 由于土地集约化、农业现代化而被铲除其分层数目、生境差异造成[1]不同部位:植物种的组成和丰度随小环境不同而异阳面是开阔地物种,阴面是林地物种。[2]明显的季节性和垂直结构。 C、作用:觅食、保护、水土保持。
2) 带状廊道(生态差异、宽度不同带来的功能不同,具有重要的功能意义)如:
超高速公路、宽林带、宽动力线(输电线)。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,D与森林草本植物呈显著的线性相关。3-12M物种性无明显差别,大于12M平均数字为窄的的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。 草本植物边缘物种多样性与廊道宽度无关。在应用上林带(行道树、农田周围的防护林多宽效果为最好?)A、林带内的环境。B、植被=农田+森林内部种+边缘种 C、动物觅食,逃避捕食。鸟类与植物正反馈系统,与昆虫的多样性一致。D、林带的宽度和结构对物种多样性的影响
3) 河流廊道:是水生、陆生的交界面,沿河分布不同于基质的植被带,用于控制
侵蚀、淤塞、洪水泛滥,保持地表水径流、养分泾流和水质。其结构由河床、温滩、堤坝及部分岸上的高地构成。它可以控制物种迁移、水的矿物质泾流。河流廊道扩展到河西两边高地时,水泾流和洪水的可能性下降;土壤侵蚀和养分流失得到控制。其沉积物、悬浮颗粒物含量少,水质较少。河流廊道的宽度
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一直是长期规划管理的问题。其作用在于:A、有效地控制从高地至河流的水流和营养流。B、有利于高地森林内部物种沿河系运动。总的来说:其作用要大于多样性大于边缘效应(包括漫滩、堤岸和高地)。
注意特点:[1]河流蜿蜒曲折,森林内部的连续带是最有效的廊道。北美赤狐的跟踪调查。()[2]河流等级的上升会使物种有所变化。泾流速度、含氧量、污染物趋向隔离。不同低级河流中的物种也不完全相同。[3]洪水(富含营养)干旱、冰蚀沉积作用等过程有助于河流廊道的异质性。河流到高地的环境梯度也比较明显,这些导致物种不同,反过来影响环境。
第三节基质与网络
1、 基质的标准: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。
1) 相对面积:基底的优势种也是景观中的主要种。[它可控制景观中的流,如沙
漠基底可充满绿洲并使之干燥。相对面积如果50%超过现存的任何其它景观要素类型的面积总和。不及50%,确定附加特征:景观中基质具有不均匀分布的特点和空间分布状况。
2) 连(接度)通性:空间未被分为两个开放的整体则是完全连接,并包围其它元
素。如:树篱基底就是连续的地域。高度连通性的作用在于A、隔离作用:如农田中防风林、火障、生物屏障等。B、相互交叉时,网状廊道有利于物种间的迁移和遗传基因的转换。C、环绕其它景观元素形成孤立的物物“岛屿”如牲畜隔田相望,鼠、蝶遗传变异。
3) 动态控制 树篱先锋种+后期演替种。树篱物种源(以果实为食的动物帮助种
子传播)进入农田达到稳定状态或其它状态的变化。这种是通过产生未来景观来控制景观动态。沙漠化初期,相对面积大小上绿地和裸地面积接近时连通性未割断。后期如果绿化拼块凸出边界扩展,孤立的绿地将伸张沙漠。3个标准的结合:根据相对面积连通性进行野外观测或根据有关出版物提供的物种组成和生命史特征的信息来测定。沙漠化时生物生产力和土壤严重下降而形成类似沙漠环境的过程。
举例:大兴安岭林区沙漠化为例。初期、后期基质类型都较为明显即:绿色农田和荒地。中间动态:退化地区分隔出的嵌块体很易为禾草再度占据。一经退化则以凸形边界外扩成为荒地。
2、 基底的结构特征:孔隙率、边界形状、网络。
1) 孔隙率(孔性):嵌体即为孔隙(它是一个闭合边界),孔隙率就是其密度的量
度。它的功能在于:A、提供了一个了解物种隔离度和动植物种群遗传变异的线索。边缘效应总量的指标,对于野生动植物管理、能流、物流、物种流有指
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导意义。孔隙率低则基底受嵌块体影响少,边远地区存在动物觅食。孔隙率适宜则有利于动物觅食养育后代。B、在林业采伐上也有指导意义,它关系到采伐成本、工艺设计、森林更新、稳定性和动物生存。不能集约采代。C、林地中孔隙率对住宅区和村庄分布规划有重要意义。
2) 边界形状:往往为凸形,可表示景观要素的扩展或收缩。凹形、凸形。有凹面
边界的左边元素向右扩展比右向左更为有效。左边的为基底有扩展元素和残存元素。
3) 网络:孔隙度较高时基质表现为网络。廊道交叉时为廊道网络。[1]交叉点
有十字形交叉和丁字形交叉。交叉效应A、小环境风速低、树荫多、有机质含量高、物种多。B、内部种多样性高,物种多距交叉点距离呈负相关,对边缘种没有什么影响。断裂口(带及其中断处的长度)的交叉处可能在物种多样性上略有增减。[2]网眼大小:指组成网络的线之间的平均距离或者线所环绕的景观元素平均面积。它影响物种的粒度。它的作用在于:具有重要的生态和经济学意义。一方面,物种觅食、保护领地等活动对网络线间的距离很敏感。在法国布列塔尼地区,小甲虫>4ha即消失,猫头鹰>7ha时即消失。另一方面,反映社会、经济、生态因素的变化。如大家庭的土地包产到户网眼就小,机械化程度高则大。农田网眼大小最小经济阈值,林区合理的道路密度关系到林业活动、野生动植物保护等。[3]网络的结构特征。人的干扰:山坡上的树篱自上而下排水,而在等高线上蓄水。自然条件:河流网络取决于侵蚀程度。这些为物种迁移提供一些环路和可选择的路径。在城郊结合部景观的异质高,农田林网中孔隙率高则不利于耕作但小的生态环境好。
第三章 景观的总体结构
了解景观的总体结构是出于规划和管理的需要
第一节 景观的总体结构的特征及指标体系
1、 景观的多样性及其指标体系
1) 景观的多样性(基于生物多样性)A、遗传多样性:遗传变异信息的总和。B、
物种多样性:约140万种。C、景观多样性:生态系统多样性。
2)景观的多样性的意义在于:A、保证物种和遗传多样性。B、使景观的总体生产力达到最高水平。C、景观功能稳定性。均质会使灾害蔓延。然而,当今的物种多样性在丧失。其原因在于:A、生境的丧失和破碎化。B、引入物种其生长率小于被取代的本地种;残体难分解;促进干扰,易带来病虫害降低初级生产力;土壤
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性状变差,分泌影响微生物生长的物质影响循环。C、资源的过度利用。D、环境污染。E、气候变暖。F、工业化的农业:单一高产作物品种、高度集约化栽培。工业化的林业:速生树种、外来树种、林分龄结构单一。这些都使物种遗传多样性降低。
2) 多样性的指标: 嵌块体的复杂性、嵌块体类型的齐全程度或多样化情况。包
括嵌块体的丰富均匀度,镶嵌度和连接度多样性指数等。
A、丰度和相对丰度。一个景观中嵌块体,生态系统类别数;一个景观出现的生态系统类别数占一地区全部可能出现的生态系统类别数的百分比。
B、辛普森(Simpson)多样性指数:D=1-Σi=1 s 其中S为生态系统总数。 C、香龙维纳(Shannon-weiner)指数 借用了信息论关于不定性的研究,即在一个景观系统中景观要素类型愈丰富,破碎化程度越高;其信息量和住处的不定性越大。H=- M为景观要素类型数目。PI为第I景观要素类型所占能面积比例。 Hmax=-S(1/S*log2l/S) 有S个嵌块体类型,最大均匀分布时,每块嵌块体所占的面积比例为1/S。 此时的多样性为Hmax
D、均匀性指数 E=H/Hmax 用于比较不同景观或不同时期的多样性变化。 E、优势度:用于测量景观结构组成中和一种或一些景观要素类型?配景观的程度。 I、通过计算最大可能多样性指数的离差来表示 D=-Σ
i=1
m Pilog2Pi
N为最大多样性指数中的S,嵌块体类型。Hmax 使不同景观要素类型数目的景观差异指标标准化。其值小则多种凡观比例大致相等。等于零时为同质景观。较高时,一种或几种类型占优势。如农田。
II、传统生态学中?的方法。L样方?分布点的百分比表示检验取舍计算。Dd(密度)、Df(频度)Lp(景观面积比例)=嵌块体的面积/样地总面积 DI(优势度)=1/4Dd+1/4Df+1/2Lp
F蔓延度(嵌块体、邻接度):测量景观中是否有多种要素聚集分布。C=2n Pij:同J嵌块体相邻接的I嵌块所占的线长比例。?最大能邻接度,越大则有多种要素密集的格局。越小则干扰和地形分割连结甚少的嵌块体组成。
景观中基质、廊道及嵌块体具有通道或屏障功能的线带状嵌块体,整体大于部分。因而要了解总体结构特征及类型及空间联系。这是景观生态学的主要内容之一,是、规划、设计、管理的基础。首先,来看一下总体结构的基本参数。
第二节 景观结构的基本参数
1、 嵌块体大小:单位面积的生物量,生产力和养分含量,物种组成及多样性 2、 嵌块体形状
1) 边缘长度:是种的扩散和觅食的直接反映。
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2) 形状指数 DI=P/2?
3) 内缘比S=P/A P为周边长度 它表示边界效应。 3、 嵌块体分布
1)最近相邻距离:是否服从随机分布。
NNI=MNND/ENND与其最相邻斑间的平均Dmin 在随机分布前提下MNND的期望值。等于零则完全团聚分布。等于1.0则随机分布。等于2.149则完全规则分布。
2)隔离度:相邻嵌块体间平均距离。Ri=1/n? 3)可接近度:ai=? 相邻
4、 景观的的破碎度 1)嵌块体?=n/An2 廊道P=L/A近则好,远则差。
2)相邻度 表示景观破碎程度和嵌块体边缘的复杂性。Fij=nij/Ni 第I类嵌块体与第j 类相交长度。
5、 基度的连接度:反映了嵌块体间的聚散模式和相互作用。 1)嵌块体间的相互作用指标LI=? 与相邻j嵌体块的边缘间距离。
2)嵌块体离散指标Rc=2dc(入/?)dc为一个嵌块体中心到另一个最近嵌块中心的距离d入?为嵌块体平均P。Rc<1 则为团聚型,Rc=1则为随机分布,Rc>1有规则的分散。森林的粒级结构主要决定于更新单元的构成状态。若森林被破坏,新林发生的一个地域单元干扰不同导致林冠空隙有大有小。火灾(皆伐)寒温带特有,风倒、林立温、热带特有。以小粒径为主即大斑块少、小斑块多,形成采伐格局。以不同尺度进行,但各种尺度的面积约略相等。如此才能使空间异质性最大,生物多样上升。
景观异质性的测定:核心研究景观要素的水平分布,特别是景观结构中的特殊
性状态。A、航片上用网格法 即方形网格记录其间某景观要素的出现或缺失,然后进行信息的统计分析和检验处理。B、线性抽样法:在地图、航片或实际景观内设置若干条线,设线等长分割标记,记录下每段上各景观要素类型的出现或缺失,运用信息论原理定量评价和比较沿线各景观要素的分布特征和相对频度(F)。
不同尺度一组平行线,线段逐级两两合并。尺度越大,景观均质性越高。
Aj 是与I相邻的j块的面积 dj2 是I
第三节 景观的结构类型
1、 水平结构(四种类型)
1) 分散的斑块景观 如绿洲的荒漠A、基底的相对面积。B、斑块大小。C、斑块间
的距离。D、斑块的分散性
2) 网状景观:有着走廊优势。主要取决于:A、走廊宽度,河流系统对洪水侵蚀的控
制。B、连通性(有利于动物运动)C、回路(有利于动物运动)。D、网格大小。
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