景观生态学：第九章 景观尺度与景观生态分类 (Ⅰ)课件

第九章第九章 景观尺度与景观生态景观尺度与景观生态分类分类（）第九章 景观尺度与景观生态分类（）干扰的概念、类型及其生态学意义?人类造成的主要环境问题、人类改变景观的主要方式、人类活动产生景观的主要类型?内容回顾内容回顾2干扰的概念、类型及其生态学意义?内容回顾23景观结构景观结构景观过程景观过程景观功能景观功能景观生态景观生态规划设计规划设计景观生态景观生态保护管理保护管理生态生态生态生态监测预警监测预警尺度尺度3景观结构景观生态规划设计景观生态保护管理生态生态监测预警尺（1）尺度（scale）的定义尺度是研究对象或现象在时间或空间时间或空间上的量度测测量量尺尺度度：观察研究特定对象、现象或过程时所采用的观察量度本本征征尺尺度度：特定研究对象、现象、过程等在空间上涉及的范围和单元大小，及时间上的频率与持续时间。1 1 尺度的尺度的概念概念5（1）尺度（scale）的定义1 尺度的概念5（2）尺度的表达景观生态学中，通常用粒度、幅度和范围粒度、幅度和范围来表达l粒度粒度 grain size grain size 景观中最小可分辨的单元或时间l幅度幅度 extent extent 研究区大小或者研究时段的长短l视野视野 scope scope 幅度与粒度之比1 1 尺度的概念尺度的概念6（2）尺度的表达1 尺度的概念6（3）尺度的基本类型l空空间间尺尺度度 spatial spatial scale scale 生态系统面积大小和最小信息单元的空间分辨率l时时间间尺尺度度 temporal temporal scale scale 研究对象/现象发生的时间长短及时间分辨率l组组织织尺尺度度 organizational organizational scale scale 在生态学等级系统中的位置1 1 尺度的概念尺度的概念7（3）尺度的基本类型1 尺度的概念78分子生态学(Molecular ecology)个体生态学(Autecology)-(生理生态)种群生态学种群生态学(Population ecology/Genecology)群落生态学群落生态学(Community ecology/Synecology)生态系统生态学生态系统生态学(Ecosystem ecology)景观生态学(Landscape ecology)区域生态学(Regional ecology)全球生态学(Global ecology)8分子生态学(Molecular ecology)尺度域 scale dominion根据生态格局和过程发生的范围、频率及环境干扰特征，尺度分为4个域：l小小尺度尺度 small-scalesmall-scale，500a或1km2l中尺度中尺度 meso-scalemeso-scale，50010000a或1104km2l大大尺度尺度 large-scalelarge-scale,104106a或104106km2l巨巨尺度尺度 giant-scalegiant-scale1 尺度的概念9尺度域 scale dominion1 尺度的概念9101011大尺度（大尺度（Coarse scaleCoarse scale）大的空间或时间跨度大的空间或时间跨度小比例尺、低分辨率小比例尺、低分辨率小尺度（小尺度（Fine scaleFine scale）小的空间或时间跨度小的空间或时间跨度大比例尺、高分辨率大比例尺、高分辨率尺度和尺度和比例尺的一般关系比例尺的一般关系11大尺度（Coarse scale）尺度和比例尺的一般关系12遥感影像数据的分辨率与图幅大小遥感影像数据的分辨率与图幅大小12遥感影像数据的分辨率与图幅大小1313141m1m的距离的距离10m10m的距离的距离100m100m的距离的距离1 km1 km的距离的距离10 km 10 km 的距离的距离100 100 kmkm的距离的距离1k km 1k km 的距离的距离10k km 10k km 的距离的距离0.1m0.1m km km 的距离的距离1m km 1m km 的距离的距离花园中花园中141m的距离10m的距离100m的距离1 km的距离10 15回到回到观察观察的的起点起点，能，能用我们的手臂够用我们的手臂够到距离到距离1m1m的距离的距离10cm10cm的距离的距离1cm1cm的距离的距离1 1 mmmm的距离的距离100 100 m m 的距离的距离10 10 mm的距离的距离1 1 m m 的距离的距离100 nm 100 nm 的距离的距离10nm10nm 的距离的距离1nm 1nm 的距离的距离1pm 1pm 的距离的距离1fm 1fm 的距离的距离1m1m的距离的距离15回到观察的起点，能用我们的手臂够到距离1m的距离10c16景观的分形几何学景观的分形几何学(fractalgeometry)景观要素的尺度性与维度性等级系统的相似性与复杂性用不同尺度/维度测量同一个对象，结果会存在差异16景观的分形几何学(fractal geometry)景观17自然界中分形图形自然界中分形图形广泛存在广泛存在17自然界中分形图形广泛存在2 20.780.780.000020.000021 11001004004008008001000100012001200以秃头鹰巢间距的尺子以秃头鹰巢间距的尺子测得的海岸线长为测得的海岸线长为600km以一以一根藤壶间距的根藤壶间距的尺子测尺子测得的海岸线得的海岸线长为长为800km秃头鹰的巢间距为秃头鹰的巢间距为 0.78km0.78km，因此用，因此用0.78km 0.78km 的尺子测量海岸线，藤的尺子测量海岸线，藤壶巢间距为壶巢间距为0.00002km0.00002km。海岸线长度测量中的测不准原理海岸线长度测量中的测不准原理20.780.00002110040080010001200尺度效应 scaling effect尺度效应是指通过尺度变换分析而显示出的一系列景观特征变化尺尺度度变变化化分分析析：有小尺度上景观格局经过尺度的筛选与重组而形成较大尺度上景观的研究过程。2 2 尺度效应尺度效应19尺度效应 scaling effect2 尺度效应19（1）时空尺度的扩展目目的的：更全面了解研究对象/过程/现象的发生演变规律，需要拓展或者细化研究尺度。途径：途径：扩展研究时空范围，提升研究分辨率2 2 尺度效应尺度效应20（1）时空尺度的扩展2 尺度效应2021扩展扩展研究范围研究范围21扩展研究范围22被捕食者种群捕食者种群种群密度时间延迟效应时间延迟效应22被捕食者种群捕食者种群种群密度时间延迟效应23l生物和物理过程的发生需要时间；l环境虽然改变，仍然有生态或生物量等的残余；l物质、能量及有机体在不同景观单元之间的运移需要时间；l引发一个生态过程/变化的几个必要条件很少同时发生；l一系列因果关系的事件也增加了延迟时间；l在空间景观尺度上的扩展也会造成时间延迟。！什么！什么原因造成原因造成的时间延迟效应？的时间延迟效应？23生物和物理过程的发生需要时间；！什么原因造成的时间延迟效24扩展研究时限，防止时滞效应扩展研究时限，防止时滞效应/时间延迟效应时间延迟效应24扩展研究时限，防止时滞效应/时间延迟效应（2）景观结构的尺度效应景观组分的尺度效应l随着尺度增加，景观组分的等级发生变化，有均质化的趋势l反之，随着尺度变小，景观组分将出现不断异质化的倾向景观格局的尺度效应小尺度：根据斑块的分布而变化大尺度：根据生态过程的控制而变化2 2 尺度效应尺度效应25（2）景观结构的尺度效应2 尺度效应25（3）干扰的尺度效应干扰具有一定的尺度域，l小尺度的干扰不一定影响大尺度过程或格局l大尺度上发生的干扰一般在小尺度上同样会引起显著变化2 2 尺度效应尺度效应26（3）干扰的尺度效应2 尺度效应2627问题：问题：一次林火干扰时间域是多长？干扰空间范围多大？27问题：28问题：问题：一次热带风暴对森林的干扰时间多长？干扰空间范围多大？28问题：29问题：问题：草地收割影响的时间和空间范围？29问题：（4 4）尺度与景观稳定性）尺度与景观稳定性景观稳定性是特定时间尺度、特定空间尺度下，景观表现出的相对稳定状态相对稳定状态。2 2 尺度效应尺度效应30（4）尺度与景观稳定性2 尺度效应30利用某一尺度上所获得的信息和知识来推测其他尺度上特征的过程,是跨尺度信息转换,也称尺度外推(scale extrapolation)3 3 尺度推绎尺度推绎(scaling)(scaling)31利用某一尺度上所获得的信息和知识来推测其他尺度上特征的过程,32（1 1）尺度）尺度推绎的内容推绎的内容 尺度放大或缩小 系统要素和结构随尺度变化的重新组合或显现 根据某一尺度上的信息,按照一定的规律或方法推测、研究其他尺度上的问题32（1）尺度推绎的内容 尺度放大或缩小33（2 2）尺度推绎的类型）尺度推绎的类型尺度上推（尺度上推（scaling upscaling up）：）：将小尺度的信息推绎到大尺度的过程，是一种信息的聚合尺度下推（尺度下推（scaling downscaling down）：）：将大尺度上的信息推绎到小尺度上的过程，是一种信息的分散33（2）尺度推绎的类型尺度上推（scaling up）：将34（3 3）尺度推绎的特点）尺度推绎的特点l尺度推绎过程的尺度依赖性l尺度推绎模型的非线性l尺度推绎研究的复杂性，临界阈值和不确定性34（3）尺度推绎的特点尺度推绎过程的尺度依赖性35（4 4）尺度推绎的方法）尺度推绎的方法相邻尺度推绎：相邻尺度推绎：在相邻尺度上的信息转换跨尺度推跨尺度推绎绎 ：在多个尺度间进行信息转换。是在相邻尺度推绎的基础上，进行尺度间的逐级上推或下推跨尺度推绎损失信息较多35（4）尺度推绎的方法相邻尺度推绎：在相邻尺度上的信息转换36A A 简单聚合法简单聚合法通过增加粒度和幅度，利用小尺度上变量或参数的平均值来推出大尺度上变量或参数的平均值前提：大尺度和小尺度上的平均特征相同或相似36A 简单聚合法通过增加粒度和幅度，利用小尺度上变量或参数37B B 直接外推法直接外推法保持粒度不变，增加幅度，把局部小模型应用到景观中适合此模型的所有斑块，然后计算各种类型所有斑块的综合特征，作为对整个景观的估计37B 直接外推法保持粒度不变，增加幅度，把局部小模型应用到38C C 期望值外推法期望值外推法先利用小尺度斑块模型对景观中不同类型的斑块进行模拟，然后根据结果，保持粒度不变，增加幅度，计算所研究景观特征的期望值，最后将期望值乘以景观总面积获得景观尺度的结果38C 期望值外推法先利用小尺度斑块模型对景观中不同类型的斑等级理论是20世纪60年代以来逐渐发展形成的、关于复杂系统的结构、功能和动态的系统理论。根据等级理论，复杂系统具有离散性等级层次，一般来说，处于等级系统中高层次的行为或动态常表现现大尺度、低频率、慢速度特征；而低层次行为或过程常表现出小尺度、高频率、快速度的特征。4 4 景观生态学中景观生态学中的等级的等级39等级理论是20世纪60年代以来逐渐发展形成的、关于复杂系统的等级理论等级理论(hierarchy theory)(hierarchy theory)微米微米毫米毫米米米公里公里千公里千公里万公里万公里秒秒日日月月年年10年世纪世纪千年千年万年万年空间尺度空间尺度时时间间尺尺度度叶片生理叶片生理树木生理树木生理树木生长树木生长树木更替树木更替林窗动态林窗动态斑块动态斑块动态景观动态景观动态区域动态区域动态不同等级系统的时空尺度等级理论(hierarchy theory)微米毫米米公里千景观格局指数计算景观格局指数计算/景观格局分析软件景观格局分析软件景观格局指数计算/景观格局分析软件4242景观生态学：第九章 景观尺度与景观生态分类()课件4444景观生态学：第九章 景观尺度与景观生态分类()课件景观生态学：第九章 景观尺度与景观生态分类()课件