景观生态学的一些基本法则与重要理论.ppt

斑块动态理论强调空间异质性及其生态学成因、机制和作用，不但突出了生态系统的斑块组分的动态特征，而且意味着作为斑块镶嵌体的系统整体也必然要经历变化。斑块动态理论的主要思想可通过下面的广义模型来表示：式中，Yu是由斑块u的状态变量组成的矢量，Xu是由一组与斑块u有关的参数组成的矢量，fu是一组函数关系。第38页,共52页，星期六，2024年，5月能够最好代表斑块动态理论的模型首先应该是Levin和Paine(1974)、Paine和Levin(1981)发展的斑块景观模型。他们认为，生物群落可以看做是由许多相互作用的小斑块组成空间和时间上的镶嵌体；干扰常常阻止群落达到所谓平衡顶极，成为产生和维持斑块镶嵌体的主要过程，因此，群落水平的统计特征是斑块水平很难预测的随机事件的整体反映。Levin-Paine斑块模型是把群落或景观中所有斑块作为一个“种群”来看待的，其动态特征是用向下的空间半显示偏微分方程模型来描述的。第39页,共52页，星期六，2024年，5月第40页,共52页，星期六，2024年，5月第41页,共52页，星期六，2024年，5月斑块动态理论是对传统的、基于组织层次途径的一个重要补充。因为传统的组织水平并不能形成一个巢式等级系统，因而不利于研究时间和空间尺度对生态学格局和过程的影响。据等级理论，自然界的现象在空间和时间尺度上的分布应表现出一定的相互对应性。等级理论对生态学的最大贡献就是大大增强了生态学家的“尺度感”，并且为许多领域研究尺度问题提供了理论基础。第42页,共52页，星期六，2024年，5月3、“等级斑块动态范式”理论（1）生态系统是由斑块镶嵌体组成的巢式（或包容式）等级系统。例如，一片森林是由许许多多大小不同、年龄不同的林夕组成的系统。第43页,共52页，星期六，2024年，5月（2）系统动态是各个尺度上斑块动态的总体反映。在具有等级结构的生态系统中，系统的动态是小尺度斑块和大尺度镶嵌体及其与环境相互作用的结果。如森林动态可以看做是林隙动态和涉及不同尺度上与土壤和地理格局有关的生物及非生物过程变化的总体反映。第44页,共52页，星期六，2024年，5月（3）格局-过程-尺度观点。过程产生格局，格局作用于过程。若要正确理解格局与过程的关系，就必须认识到其依赖于尺度的特点。第45页,共52页，星期六，2024年，5月（4）非平衡观点与传统平衡范式不同，等级斑块动态范式把非平衡和随机过程作为生态系统稳定性的组成部分。一般来讲，生态系统中有两类非稳定机制：生物和非生物因素的随机性过强的生物反馈作用第46页,共52页，星期六，2024年，5月一般而言，由于小尺度现象易受随机因素干扰，或由于非线性生物反馈作用影响强烈，因此常表现出非平衡性特征。另一方面，若考虑大时空尺度时，地质、气候和进化因素则不能忽略，这时生态系统往往表现出非平衡态特征。第47页,共52页，星期六，2024年，5月(5)兼容机制和复合稳定性概念兼容：指低层次非平衡过程被整合到高层次稳定过程的现象，如图4.6。复合稳定性：系统的在高层次上表现出的“准”平衡态特性称为复合稳定性。第48页,共52页，星期六，2024年，5月第49页,共52页，星期六，2024年，5月复合稳定性反映了一种“有序来自无序”的情形。例如，森林中树木倒亡，产生林隙，物种入侵、定居，然后通过竞争和稀疏作用，最终这个林隙往往只为一株生长旺盛的大树占据，而当这棵树出于受某种干扰而倒下时，上面所描述的局部演替过程便会重新出现。显然，在林隙尺度上森林是处于非平衡态的（假定时间尺度是几年到几十年），而整个森林的整体动态，这种瞬变态特征经“空间过滤”作用而“平滑”，从而使得整个森林的动态表现的比较稳定，这就是所谓的动态镶嵌体稳定态的核心所在。第50页,共52页，星期六，2024年，5月等级斑块动态范式促使我们从新的角度认识传统学科间的关系，并为多学科整合提供了一个新的理论构架。具体而言，生态学实体在自然界中形成等级系统，而个体、种群、群落和生态系统学往往只是研究其中某一等级层次上的结构、功能和动态。一般来说，随着层次的升高，研究的空间范围和粒度也增加，而分辨率（或详细程度）则降低，如图4.8。第51页,共52页，星期六，2024年，5月第52页,共52页，星期六，2024年，5月4）斑块形状：为完成斑块的几个关键性功能，其生态学上的最佳形状应为一个大的核心区加上弯曲的边界和狭窄的指状凸起，且其延伸方向与周围流的方向相一致。5）生态系统间的相互作用：景观中所有生态系统都是相互联系的，物质运动或流的速率随着距离