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斑块：思考题：1、什么是斑块？斑块的特征？斑块的起源有哪些？斑块有哪些类型？各类型有什么特点？1）定义：依赖于尺度的、与周围环境（基质）在性质上或者外观上不同，表现出较明显边界，并具有一定内部均质性的空间实体。该定义强调了斑块的尺度性、空间非连续性和内部均质性。广义上，斑块可以是有生命的，也可以是无生命的；而狭义上，斑块仅指动植物群落。2）特征：版块的大小，形状3）起源：一场大火后的早晨，我们迫不及待地去考察漆黑一片的景观。这是一个可怕的景象！但最令人感兴趣的是景观上零星分布的许多种斑块，两处孤立的火已燃起。附近一处小斑块已化为灰烬，而且大火已向远处蔓延。经对其考察，发现几个虽有火焰跃过但依然保留有植被的斑块。我们返回未燃烧的地方时，要穿过一小片沼泽。这个斑块由于土壤过湿，具有完全不同的动植物。随后，来到一片开垦地，并眺望一块微风吹拂的谷物斑块。在这次考察中，至少发现了几种起源基本不同的斑块类型。这些斑块的主要成因机制或起源包括干扰、环境异质性和人类种植。若干年后，如果再观察这些斑块，其物种动态的差异会变得更加明显。Forman和Godron（1981，1986）根据斑块的起源或成因机制将常见的景观斑块类型分为4种：干扰斑块、残存斑块、环境资源斑块和引进斑块。干扰斑块（disturbancepatch）概念：由基质或者先前的斑块中局部性干扰造成的小面积斑块称为干扰斑块。起源：自然干扰和人类干扰。一般由短期局部性干扰形成；也可由长期持续干扰形成，主要是由人类干扰引起的；有时，长期自然干扰也能够形成干扰斑块。特点：基质未受干扰，而斑块受到干扰。种群大小、迁入率和灭绝率等在初始剧烈变化，随后进入平稳演替阶段；当基质和斑块融为一体时，干扰斑块消失（图）具有最高的周转率，持续时间最短，通常是恢复最快的斑块类型。但长期持续干扰斑块也能保持稳定，持续时间较长残存斑块（remnantpatch）概念：景观中由于大面积干扰所造成的、在局部范围内幸存的自然或半自然生态系统或者某一自然生态系统的片断。起源：基质受到大面积自然干扰和人类干扰的影响，在其局部范围内幸存的自然或半自然生态系统或其片断，其成因机制与干扰斑块相反。特点：基质受干扰，而斑块未受到干扰。种群大小、迁入率和灭绝率等在初始剧烈变化，随后进入平稳演替阶段；当干扰消失后，在自然界同化作用下能很快地融合在基质内，残存斑块消失。斑块具有较高的周转率（图）。与干扰斑块在外部形式上似乎有一种正反对应关系。环境资源斑块（environmentalresourcepatch）概念：由于环境资源条件（土壤类型、水分、养分及地形有关的各种因素）在空间分布的不均匀性造成的斑块。如森林中的沼泽地、沙漠中的绿洲等。起源：根本原因是景观内环境资源分布的空间异质性。由于斑块的环境条件或资源不同，斑块内的生物与周围基质的生物也不同。特点：由于环境资源的分布边界往往不太明显，所以斑块和基质隔开的群落交错区极其宽广，并形成一个逐渐变化的梯度。由于资源的分布相对持久，所以斑块也相对持久而稳定，抗干扰能力强，而且斑块的周转率相当低，能长期地存在于与基质相异的环境中。引进（入）斑块（introducedpatch）概念：由于人们有意或无意的将动植物引入某些地区而形成的局部性斑块。种植斑块起源：人们有意或无意地将动植物引入某些地区而形成的局部生态系统。特点：在斑块内，物种动态和斑块周转速率主要取决于人类的管理活动。如果不进行管理，那么基质的物种就会侵入斑块，并发生演替，最终斑块消失。但引进斑块中的物种可能长期占优势，从而延缓了演替过程再生斑块指在先前遭干扰破坏的地段上再次出现的生态系统。在大面积干扰的情况下，再生斑块具有残存斑块的外貌，但其演替中物种动态的格局却与干扰斑块相似。短生斑块指由于生物相互作用或环境因素正常而短暂的波动而引起的、持续期很短的斑块。也就是说，短生斑块中生物相互作用和非生物环境变化是经常性的，而且其变化强度较小，以致一些物种逐步适应了这种变化。2、如何理解斑块大小对能量、营养物质分配的影响？斑块大小对物质和能量的影响一般地说，斑块内的能量或养分总量与斑块的面积成正比，大斑块的能量和养分含量较小斑块多得多。（1.然而，斑块内的能量和养分含量不仅与斑块的大小有关，还与斑块内部和边缘带的比例（内缘比）有关（图）。2.斑块与基质之间、斑块与斑块之间存在着过渡带，即所谓的生态交错区（也称为边缘）。3.生态交错区（边缘）是相邻两种景观要素直接相互作用的场所，这部分的物质、能量密度及物种组成特征也与两侧的景观要素的内部有较大的差异。生态交错区对能量、营养物质、物种分布的影响称为边缘效应。4.斑块内部面积与边缘面积之比可称为内/缘比，即D=A内/A外对于形状一样，大小不同的斑块来说，它们的内/缘比是不同的。如果各斑块的边缘宽度相对一致，斑块的内/缘比与斑块面积成正比，即斑块面积越大，斑块的内/缘比越大。5.当边缘效应为聚集效应时，有：①大斑块，内缘比大，能量、物质在边缘的比例也就小。相反，小斑块，内缘比小，能量、物种在边缘的比例就大。②在斑块的边缘部位，无论是植物还是动物的产量、数量明显高于或多于斑块内部。例如森林中边缘的林木生长旺盛，下层的灌木、草本也多，甚至各层中花果产量也明显比内部高。由于以上两方面的原因，使得小斑块单位面积上的能量和营养物质含量明显高于大斑块。相反，如果边缘效应为负效应时，则小斑块的能量与营养物质的含量要小一些。因此，斑块的大小对能量、营养在斑块中的分配有明显的影响。值得注意的是，就单个斑块而言，大斑块的能量、物质总量大于小斑块，对于主要生活在单个斑块的物种而言，大斑块能提供更充分的能量和物质。）斑块大小对物质和能量的影响小结：斑块大小及与其密切相关的内缘比对斑块内能量和养分含量的影响非常复杂：1）边缘带和内部的能量和养分含量关系本身很复杂。2）大斑块单位面积和总面积上的能量和养分含量既有可能高于小斑块，也有可能低于小斑块。3）一些物种对斑块大小十分敏感，在大斑块上分布得较多。4）根据能量和养分特性对不同大小的斑块进行对比研究还不多，还有很多研究课题尚待探索。3.斑块大小的测度指标有哪些（如何描述景观中斑块的大小）？如何理解斑块大小与物种数量的关系？斑块的大小通过什么方式影响斑块中的物种数量？1）指标：斑块大小的表达斑块大小用斑块面积表示。传统的测度方法有方格法和求积仪法，现代测度方法主要采用GIS软件。斑块面积的测度指标有：斑块平均面积、最大斑块面积、最小斑块面积、斑块面积标准差和变动（异）系数、斑块内部生境面积、斑块粒级结构等。斑块粒级结构：对长沙市天心区绿地景观格局进行研究时，划分绿地斑块面积等级所用的标准，即≤500m2时为小型绿地斑块，500-3000m2为中型绿地斑块，3000-10000m2时为大中型绿地斑块，≥10000m2为大型绿地斑块2）岛屿斑块：一般地说，物种多样性随着岛屿面积的增加而增加陆地斑块：一般地说，陆地物种多样性随着斑块面积的增加而增加。（陆地景观与岛屿有所不同，斑块的边界并不明确，并且隔离程度的重要性降低）3）斑块与自然保护区（大、小保护区的争论，乌建国p32）自然保护区是目前物种多样性保护最重要的途经，对整个生态系统及地球环境亦有重要的意义。一般而言，保护区面积越大，能够保护与维持的物种也越多，但客观条件限制了保护区的面积，所以在设计保护区时，从斑块大小的生态学意义分析，应该遵循一定的原则：①一个大的自然保护区要比小的自然保护区保存物种多；②一个单一的大自然保护区要比总面积与其相当的几个小自然保护区为好；③若设计多个小自然保护区，应使它们尽量靠得近一些，以减少隔离程度；④使几个保护区呈簇状配置，要比线状配置为好；⑤将几个保护区用廊道连接起来，可便于很多物种扩散；⑥应尽可能使保护区成圆形。大斑块的生态学价值：1.有利于生境敏感物种的生存；2.为大型脊椎动物提供核心生境和躲避所；3.为景观中其它组成部分提供种源；能维持更近乎自然的生态干扰体系；4.在环境变化的情况下，对物种绝灭过程有缓冲作用。小斑块的生态学价值：作为物种传播的生境以及物种局部绝灭后重新定居的生境和“踏脚石”（stepping-stone），从而增加了景观的连接度；为许多边缘种、小型生物类群以及一些稀有种提供生境4.如何计算斑块的形状系数？从斑块形状的生态学意义来理解，在景观规划设计中，为什么要求配置多种形状的斑块？答：1）斑块形状系数:斑块的形状对生物与非生物流动有较大影响，在面积相等的情况下，规则形状的斑快边界的有效性较大，这对生物的扩散和迁移有重要的作用。斑块形状系数为斑块周长L与具有该斑块同等面积A的圆周长之比；或为斑块周长L与具有该斑块同等面积A的正方形面积开方根之比的四分之一。通常有以下两种计算方法：（1）以圆作为参考几何形状时:式中：D为斑块的形状指数，L为斑块的周边长度(边缘长度)，A为斑块的面积。D值说明某一斑块周边长度与面积同该斑块相等的圆的圆周长之比。当D=1时，说明该斑块为圆形，具有最小的周长与面积比值，D值增大，斑块逐渐呈长条状或不规则状（2）以正方形作为参考几何形状时：同样，D=1时，斑块逐渐接近正方形，D值增加，斑块逐渐呈长条形状或不规则的形状。斑块的形状对生物的扩散和寻找食物也有重大的影响，当斑块面积相等，周边长的斑块则有利于生物与外界环境的接触和寻找食物，相反，则不利于生物的扩散和寻找食物。2）生态学意义：a.对形状的分析能够深入揭示物种动态（物种分布是稳定、扩展、收缩、还是迁移甚至以了解迁移路线）;b.斑块形状对有机物的传播和觅食很重要；c.物种迁移的路径或路线也可以根据形状来分析;d.在采样理论中,样区形状也是重要的内容；e.斑块的形状与环境变化及更新过程有关；f.园林设计，采取不同斑块形状，收到不同的艺术效果5.边缘与边缘效应定义：1)边缘是指两个不同的生态系统相交而形成的狭窄地区。2)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。3)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。4)边缘的类型：(1)固有边缘（inherentedge）：环境资源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(2)诱导边缘（inducededge）：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5)影响边缘宽度范围的主要因子：a太阳辐射角，面向赤道方向超过面向两极方向的宽度；b.温带地区的边缘带通常比热带地区宽；c.在活跃期或生长季节，盛行风向所形成的边缘带通常要比其他侧宽得多；d.斑块和基质在垂直结构上差异越大，则边缘宽度越大；e.干扰边界随群落的发展会逐渐消失。6)根据对边缘或内部的反应，将生物分为：边缘种(edgespecies)和内部种（interiorspecies)7)边缘种和内部种将生物分成三类：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6.内缘比率:由于不同形状的斑块具有不同的内缘比率，而斑块内部和边缘带的动植物群落和种群特征不同，由此可估计出景观内斑块形状的重要性。因此,内缘比率似乎可以作为斑块某些生态条件的有用指标。较高的内缘比率可促进某些生态过程，而较低的内缘比率可增强其它一些重要过程（图）。7、举例说明斑块大小和形状各有什么意义？答：大斑块的生态学价值：1.有利于生境敏感物种的生存；2.为大型脊椎动物提供核心生境和躲避所；3.为景观中其它组成部分提供种源；能维持更近乎自然的生态干扰体系；4.在环境变化的情况下，对物种绝灭过程有缓冲作用。小斑块的生态学价值：作为物种传播的生境以及物种局部绝灭后重新定居的生境和“踏脚石”（stepping-stone），从而增加了景观的连接度；为许多边缘种、小型生物类群以及一些稀有种提供生境斑块形状的生态学效应（小结）1）斑块长宽比或周界面积比越接近方形或圆形的值