10第十一章 景观干扰与景观尺度

第十一章景观干扰与景观尺度第一节景观干扰的概念和类型第二节干扰状况第三节景观尺度概述胁迫（stress)的理解：生理学上的概念，不损伤系统结构，直接改变系统功能。生态扰动的理解：生态因子在一定范围内的变动，极少导致破坏性。P185、P188。生态学干扰的构成因素：系统、事件和尺度。赵奕（2001）：干扰既是破坏因素，也是建设因素；干扰倾向于对优势种竞争力的有效破坏和对弱势竞争力物种生存机会的创造。第一节景观干扰的概念和类型一、干扰的概念由于研究人员的研究背景和侧重点不同，干扰也有不同的定义。Sousa(1984)认为：干扰是一种突发性事件，对个体或群体产生破坏或毁灭性作用。Pickett和White(1985)将干扰定义为：相对来说非连续的事件，它破坏生态系统、群落或种群的结构，改变资源、养分的有效性；或者改变物理环境。Turner(1993)认为：干扰是破坏生态系统、群落、种群的结构，并改变资源、基质的适应性；或者物理环境的任何时间上发生的相对不连续事件。邬建国（2000）、刘志明（2002）的定义；P185.本书作者的理解：剧烈影响生态系统、群落或种群结构，并能改变资源和物理环境的相对离散事件。适用于各种生物系统的一般化定义：干扰是阻断原有生物系统生态过程的非连续性事件，它改变或破坏生态系统、群落或种群的组成和结构，改变生物系统的资源基础和环境状况。二、干扰类型干扰的来源、规模和后果等方面差异很大，系统地对干扰进行分类是困难的，但可以根据不同的目的从需要的角度对干扰进行适当的划分。1、按干扰发生的范围分类小规模干扰：0.1hm2以下的干扰；大规模干扰：0.1hm2以上的干扰。2、按干扰来源分类自然干扰和人为干扰。3、按干扰的功能分类内部干扰和外部干扰。4、按干扰的性质来分类物理干扰、化学干扰和生物干扰。5、按干扰的传播特征分类局部干扰和跨界干扰6、按干扰的作用强度分类轻度干扰、适度干扰、严重干扰和极度干扰（图11-1）7、按干扰的后果来分类破坏性干扰和增益性干扰第二节干扰状况一、干扰状况的概念指的是某个地区或某种特定立地上某种干扰因素各种参数（如干扰发生的规模、强度、频率、分布和周期等）的综合表现。二、干扰特征1、干扰的空间分布指干扰在不同空间的分配与组合规律。包括与地理、地形、环境以及群落梯度的关系。如干扰斑块的大小、形状、分散程度等指标均可表明干扰空间分布的特点。2、干扰的频率指单位时间内发生干扰事件的次数。包括干扰的重现间隔期和干扰的持续期。3、干扰强度从干扰因素本身来看，在一定时间内，一定面积上，该事件的物理力(干扰程度)。4、预测性？根据以往重发干扰的时间间隔，推测下次发生的可能性及其状况。（只是可能性，干扰一般不可测）5、协同效应一种干扰引发其他干扰产生的协同力的大小。三、干扰的性质1、干扰具有多重性，对生态系统影响表现为多方面2、干扰的影响具有较大的相对性（基于敏感性来说的）*3、干扰的影响具有明显的尺度性（组织尺度的不同，干扰存在与否或程度不一样）4、干扰可以看作是对生态系统演替过程的再调节（正向或逆向演替两方面理解）5、干扰的结果多数情况下具有不协调性6、干扰在时空尺度上具有广泛性（有不同组织层次的干扰）Fig.ThefourstagesofpinesuccessioninYellowstoneNationalPark.InstageI(0-50years)afterthefire.Fig.ThefourstagesofpinesuccessioninYellowstoneNationalPark.InstageII,characterizedbythematurationofthetrees.(50-150years)Fig.ThefourstagesofpinesuccessioninYellowstoneNationalPark.InstageIII.AssomeofthetreesinStageIIbegintodie.Treesmatureandweaken,andmanyarekilledbybarkbeetles.Lightreachestheforestfloor,andseedlingsgerminateandgrow.Fig.StageIVbeginsafterapproximately250years.pinearereachingtheirmaximumlifespananddeatharecommon.Thisstageisveryvulnerable(受攻击）tofire.1）干扰与景观异质性一方面，干扰对景观异质性异质性的影响决定于干扰的性质。一般认为，低、中强度的干扰可以增加景观的异质性，但在高强度干扰下，将会导致更低的景观异质性。另一方面，干扰对景观的影响在较大程度上还与景观的性质有关。对干扰敏感的景观结构，在受到干扰时，受到的影响较大，而对干扰不敏感的景观结构，受到的影响较小。另外，景观异质性变化同样也会影响干扰在空间上的传播与扩散。四、干扰的生态学意义2）干扰与景观破碎化A、一些规模较小的干扰可以导致景观破碎化。B、一般情况下，大规模的干扰可能导致景观的均质化，而不是进一步的破碎化；但也可能导致更强的破碎化。景观破碎化对景观的影响：P191.3）干扰与物种多样性适度干扰下生态系统具有较高的物种多样性，在较低和较高频率的干扰作用下，生态系统中的物种多样性均趋于下降。中度干扰假说：竞争力与抗干扰能力；干扰发生在演替中期。干扰频率假说：干扰发生的时间间隔短于竞争排斥所需时间。第三节景观尺度一、尺度的基本概念1、定义对某一研究对象或现象在空间或时间上的量度。2、尺度表达粒度、幅度、范围。3、尺度的基本类型空间尺度、时间尺度、组织尺度。另外还有：测量尺度、本征尺度；绝对尺度、相对尺度。二、尺度的等级与生物系统的等级结构相对应，从叶片、树木、林窗、斑块、景观到区域，不同等级水平上系统的空间和时间尺度大小都不一样。目前对尺度等级的划分还没有统一的标准，按德尔考特的意见可一般认为：微观尺度域：1-500年，1-106m2。中观尺度域：500-104年，106-1010m2宏观尺度域：……………………超级尺度域：………………………尺度不同研究内容也就不同不同等级系统的时空尺度万年千年世纪10年年月日秒时间尺度微米毫米米公里千公里万公里空间尺度叶片生理树木生理斑块动态林窗动态树木生长森林演替景观动态区域动态三、尺度效应1、尺度效应的概念通过尺度变换分析而显示出的一系列景观特征变化。2、时空尺度扩展1）目的：：进一步分析事物的发展趋势和分布范围。2）途径：A粒度不变，时空范围扩展；表现出景观格局和生态过程的逐渐丰富。B粒度随时空范围的扩展而变化；表现出性质不同的、不可重复的景观格局和生态过程。3、时滞效应1）概念生态过程的因果之间或者对自然生态系统的干扰及其引起的生态响应之间常常有一个明显的时间间隔---时滞效应。2）时滞效应产生的原因a．某些生物和物理过程需要时间，如生物量的积累等；b．环境虽然改变，但仍有原来的生物量或其他生态过程的残余影响；c．物质、能量及有机体在不同景观单元之间的运移需要时间；d．引发一个生态过程或事件的几个必要条件很少同时发生；e．由一系列因果关系引发的事件也增加了时滞；f．在空间上景观尺度的扩展，也会造成时滞效应。四、尺度推绎在景观生态学研究中，由于景观尺度上进行控制性实验往往代价高昂，因此，人们越来越重视尺度转换技术。1、尺度推绎的概念尺度推绎(scaling)：是指利用某一尺度上所获得的信息和知识来推测其他尺度上的特征，也称尺度外推。包括三层含义：①尺度的放大或缩小；②系统要素和结构随尺度变化的重新组合或显现；③根据某一尺度上的信息(要素、结构、特征等)，按照一定的规律或方法，推断其他尺度上的问题。2、尺度推绎的意义通过小尺度上的研究，探讨解决大尺度问题的途径。3、尺度推绎的类型尺度上推、尺度下推；显式尺度推绎（局部模型随时空变化上推）、隐式尺度推绎（特定环境条件下，已经考虑了与时空有关的因素）。空间尺度推绎、时间尺度推绎。