第2章 景观生态学基本理论跟原理文档.pdf

第二章 景观生态学基本理论和原理 第一节 景观生态学基本理论 第二节 景观生态学基本原理 第一节 景观生态学基本理论 • 一、耗散结构与自组织理论 • 二、等级系统理论 • 三、空间异质性与景观格局 • 四、时空尺度 • 五、空间镶嵌与生态交错带 • 六、景观连接度与渗透理论 • 七、岛屿生物地理学理论 • 八、复合种群理论与源－汇模型 一、耗散结构与自组织理论 • 1、耗散结构与自组织理论的由来 • 2、耗散结构与自组织理论理论要点 • 3、耗散结构理论与自组织理论的应用 耗散结构理论的由来 • 耗散结构理论的创始人是伊里亚·普里戈 金(Ilya Prigogine)教授，由于对非平衡 热力学尤其是建立耗散结构理论方面的 贡献，他荣获了1977年诺贝尔化学奖。 普里戈金的早期工作在化学热力学领域， 1945年得出了最小熵产生原理 2、耗散结构与自组织理论理论要点 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，在系统内部某个参量的变 化达到一定的阈值时，通过涨落，系统 可能发生突变即非平衡相变，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 耗散结构理论要点 • (1)远离平衡态 • (2)非线性：在临界点处，非线性机制放大微涨落为巨涨落，使热力学分支失 稳，在控制参数越过临界点时，非线性机制对涨落产生抑制作用，使系统稳定到新的耗散结 构分支上 • (3)开放系统：一个孤立系统的熵一定会随时间增大，熵达到极大值，系统 达到最无序的平衡态，所以孤立系统绝不会出现耗散结构，如城市 • (4)涨落：系统在每一时刻的实际测度并不都精确地处于这些平均值上，而是或 多或少有些偏差，这些偏差就叫涨落，涨落是偶然的、杂乱无章的、随机的 • (5)突变：当开放系统内部某个参量的变化达到一定阈值时，它就可能从原来无 序的混乱状态，转变为一种在时间上、空间上和功能上的有序状态，即耗散结构，如烧开水 自组织理论概述 • 自组织理论是20世纪60年代末期开始建立并发 展起来的一种系统理论。它的研究对象主要是 复杂自组织系统（生命系统、社会系统）的形 成和发展机制问题，即在一定条件下，系统是 如何自动地由无序走向有序，由低级有序走向 高级有序的。它主要有三个部分组成：耗散结 构理论（Dissipative Structure）、协同论 （Synergertios ）、突变论（Calastrophe Theory ）。 自组织理论要点 • 从系统论的观点来说： 自组织是指一个系统在内在机制 的驱动下，自行从简单向复杂、从粗糙向细致方向发展， 不断地提高自身的复杂度和精细度的过程； • 从热力学的观点来说： 自组织是指一个系统通过与外界 交换物质、能量和信息，而不断地降低自身的熵含量，提 高其有序度的过程； • 从统计力学的观点来说： 自组织是指一个系统自发地从 最可几状态向几率较低的方向迁移的过程； • 从进化论的观点来说： 自组织是指一个系统在遗传、 变异和优胜劣汰机制的作用下，其组织结构和运行模式 不断地自我完善，从而不断提高其对于环境的适应能力的 过程。C. R. Darwin的生物进化论的最大功绩就是排除了外 因的主宰作用，首次从内在机制上、从一个自组织的发展 过程中来解释物种的起源和生物的进化 3、耗散结构理论与自组织理论在 园林景观规划中的应用 • 城市绿化竹林生态系统的耗散结构 • 优化绿化竹种：是加强地带性竹种及其生态型 和变种的筛选和驯化, 从适地适竹角度选择生 态功能高效的竹子 • 合理配置：借鉴地带性群落的种类组成、结构 特点和演替规律, 合理选择耐荫植物, 开发利用 绿地空间资源, 丰富林下植被, 对地上部分和地 下部分空间进行合理利用, 充实生态位, 建立接 近自然和符合潜在植被的绿地 • 增加多样性：提倡多竹种或竹种与其它树种或 绿化材料的合理搭配, 营造近自然竹林生态环 境, 增加生物多样性, 创造丰富多彩的城