景观生态学基本理论和原理.pdfVIP

第二章 景观生态学基本理论和原理 景观生态学是一门横跨自然和社会科学 的综合学科，其研究领域十分广阔。 景观生态学涉及生态学和生物学的其它 分支学科，还涉及土壤学、地质学、地理学、 水文学、气候和气象学，及一系列社会、经 济学科。 主要讲授内容 景观生态学的理论体系——耗散结构、等级理论、空 间异质性和景观格局、空间种群理论、和源－汇系统理论； 景观生态学的基本原理——景观系统的整体性与异质 性、格局过程关系、尺度分析、景观结构镶嵌、景观生态 流与空间再分配、景观演化的人类主导性、景观多重价值 与文化价值。 §1 景观生态学的基本理论 一. 耗散结构理论 1. 耗散结构理论概述 一个远离平衡态的非线性的开放系统(不管 是物理的、化学的、生物的乃至社会的、经济的 系统) ，通过不断地与外界交换物质和能量，在系 统内部某个变量的变化达到一定的阈值时，通过 涨落，系统可能发生突变，由原来的混沌无序状 态转变为一种在时间上、空间上或功能上的有序 状态。 由于这种在远离平衡的非线性区形成 的有序结构，以能量的耗散来维持自身的 稳定性，故称为“耗散结构”(dissipative structure) 。 耗散结构:位于远离平衡态的复杂系统， 在外界能量流或物质流的维持下，通过自 组织形成一种新的有序结构。 2. 耗散结构理论的意义 耗散结构理论认为：生态系统属于耗散结构系 统，在于： 1). 生态系统是开放系统； 2). 所有生态系统都远离热力学平衡态； 3). 生态系统中普遍存在着非线性动力学过程。 二. 等级理论(hierarchy theory) 1. 等级理论的概述 等级理论是关于复杂系统结构、功能和动 态的系统理论。 通常，等级是一个由若干个单元组成的有 序系统，而复杂性常具有等级形式。一个复杂 系统由相互关联的亚系统组成，亚系统又由各 自的亚系统组成，往下类推直到最低层次。 所以，等级系统中的每一层次都由不 同的亚系统或整体元组成，每一级组成单 元相对于低层次表现出整体特性，而对高 层次则表现出从属性或制约性。 复杂性是等级结构系统的基本属性。 2. 等级理论的意义 1). 明确提出了在等级系统理论中，不同等级层次 上的系统都具有相应的结构、功能和过程； 2). 需要重点研究解决的问题不同。 岷江流域 等级系统结构：分垂直和水平两种。前者 指等级系统层次数目、特征及其相互作用 关系，后者指同一层次上亚系统的数目、 特征和相互作用关系。 层次和整体单元的边界称为界面。界面对能 流、物流和信息流具过滤功能。界面是系统组成 成分相互作用差异最大的地方。 大尺度低频率低速度 高层次 背景 制约 垂 水平结构 控制 直 包含 结 核心层 构 组分 功能