(2006)

Ecology聯(lián)系電話：電子信箱：教學(xué)內(nèi)容及課時分配緒論(3學(xué)時)第一章個體生態(tài)學(xué)(6學(xué)時)第二章種群生態(tài)學(xué)(9學(xué)時)第三章群落生態(tài)學(xué)(9學(xué)時)第四章生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)(9學(xué)時)第五章景觀生態(tài)學(xué)(3學(xué)時)第六章分子生態(tài)學(xué)(6學(xué)時)第七章系統(tǒng)生態(tài)學(xué)(3學(xué)時)第八章應(yīng)用生態(tài)學(xué)(6學(xué)時)參考書期刊網(wǎng)頁第六章大尺度生態(tài)學(xué)§1景觀生態(tài)學(xué)§2地理生態(tài)學(xué)§3全球生態(tài)學(xué)§4“3S”技術(shù)及其在大尺度生態(tài)學(xué)研究中的應(yīng)用景觀和景觀生態(tài)學(xué)景觀(Landscape):由若干生態(tài)系統(tǒng)組成的異質(zhì)區(qū)域(heterogeneousarea)

這些生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成景觀中明顯的斑塊(patches)

這些斑塊稱景觀要素(landscapeelements)景觀生態(tài)學(xué)(Landscapeecology)：

研究景觀單元的類型組成、空間格局及其與生態(tài)學(xué)過程相互作用的綜合性學(xué)科其研究對象和內(nèi)容可概括為3個方面，即景觀結(jié)構(gòu)、景觀功能和景觀動態(tài)景觀生態(tài)學(xué)的理論體系空間異質(zhì)性景觀結(jié)構(gòu)景觀動態(tài)景觀功能島嶼生物地理學(xué)理論生物控制論觀點景觀生態(tài)學(xué)景觀連接度生態(tài)過渡帶理論滲透理論與閾限現(xiàn)象尺度等級理論格局與過程斑塊－廊道－基底模式斑塊動態(tài)理論景觀生態(tài)學(xué)的一般概念和理論尺度及其相關(guān)概念格局與過程空間異質(zhì)性和斑塊性種－面積關(guān)系和島嶼生物地理學(xué)理論斑塊－廊道－基底模式邊緣效應(yīng)Meta-種群理論景觀連接度、滲透理論和中性模型等級理論斑塊動態(tài)理論尺度及其相關(guān)概念尺度（scale）粒度（grain）幅度（extent）比例尺（scale）比例尺比例尺(scale):圖上距離和實際距離的比叫做比例尺，為計算方便通常把比例尺寫成前項是1的比地圖按比例尺分為大比例尺地圖、中比例尺地圖、小比例尺地圖三類國家測繪部門將1∶5000、1∶1萬、1∶2.5萬、1∶5萬、1∶10萬、1∶25萬、1∶50萬和1∶100萬八種比例尺地形圖規(guī)定為國家基本比例尺地形圖，簡稱基本地形圖，亦稱國家基本圖，以保證滿足各部門的基本需要大比例尺地形圖：1∶5000至1∶10萬的地形圖中比例尺地形圖：1∶25萬和1∶50萬地形圖小比例尺地形圖：1∶100萬地形圖大尺度指較大空間范圍內(nèi)的景觀特征，往往對應(yīng)于小比例尺、低分辯率；小尺度指較小空間范圍內(nèi)的景觀特征，往往對應(yīng)于大比例尺、高分辯率不同尺度上的森林格局安徽省森林分布格局與過程格局：往往指空間格局，即斑塊和其他組成單元的類型、數(shù)目以及空間分布與配置等過程：過程則強調(diào)事件或現(xiàn)象發(fā)生、發(fā)展的程序和動態(tài)特征景觀生態(tài)學(xué)常常涉及到的生態(tài)過程包括：種群動態(tài)種子或生物體的傳播捕物和捕食者的相互作用群落演替干擾擴散養(yǎng)分循環(huán)等空間異質(zhì)性和斑塊性空間異質(zhì)性是指生態(tài)過程和格局在空間分布上的不均勻性及其復(fù)雜性?？臻g異質(zhì)性一般可理解為空間斑塊性和梯度的總和?？臻g異質(zhì)性表現(xiàn)對尺度的依懶性。種-面積關(guān)系和島嶼生物地理學(xué)理論景觀中斑塊面積的大小、形狀以及數(shù)目對生物多樣性和各種生態(tài)學(xué)過程都會有影響物種豐富度＝f(生境多樣性、干擾、斑塊面積、演替階段、基底特征、斑塊隔離程度)一般來說，斑塊數(shù)量的增加常伴隨著物種的增加島嶼生物地理學(xué)理論將生境斑塊的面積和隔離程度與物種多樣性聯(lián)系在一起，對斑塊動態(tài)理論及景觀生態(tài)學(xué)發(fā)展起了重要的啟發(fā)作用島嶼生物地理學(xué)理論的一般數(shù)學(xué)表達式為：dS/dt=I-ES為物種數(shù)t為時間I遷居速率（是種源與斑塊間距離D的函數(shù)）E絕滅速率（是斑塊面積A的函數(shù)）斑塊－廊道－基底模式美國生態(tài)家R.Forman和法國生態(tài)學(xué)家M.Godron(1986)認(rèn)為，組成景觀的結(jié)構(gòu)單元不外有三種：斑塊、廊道和基底斑塊泛指與周圍環(huán)境在外貌或性質(zhì)上不同，但又具有一定內(nèi)部均質(zhì)性的空間部分，具體包括植物群落、湖泊、草原、農(nóng)田、居民區(qū)等廊道指景觀中與相鄰兩邊環(huán)境不同的線性或帶狀結(jié)構(gòu)，如農(nóng)田間的防風(fēng)林、河流、道路、峽谷和輸電線等基底指景觀中分布最廣、連續(xù)性最大的背景結(jié)構(gòu)，常見的有森林基底、草原基底、農(nóng)田基底、城市用地基底等等斑塊、廊道、基底的劃分是相對，與觀察的尺度相聯(lián)系，實際劃分是十分困難的近年來，斑塊、廊道、基底為核心的一系列概念、理論和方法已逐漸形成了現(xiàn)代景觀生態(tài)學(xué)的一個重要方面R.Forman(1995)稱這種景觀結(jié)構(gòu)為斑塊－廊道－基底模式邊緣效應(yīng)邊緣效應(yīng)指斑塊邊緣部分由于受外圍影響而表現(xiàn)與斑塊中心部分不同的生態(tài)學(xué)特征的現(xiàn)象斑塊中心部分在氣象條件、物種組成以及生物地球化學(xué)循環(huán)方面都可能與其邊緣部分不同許多研究表明，斑塊周界部分常常具有較高的物種豐富度和初級生產(chǎn)力有些物種需要較穩(wěn)定的生物條件，往往集中分布在斑塊的中心部分，稱內(nèi)部種；而另一些物種適應(yīng)多變的環(huán)境條件，主要分布在斑塊邊緣部分，則稱為邊緣種斑塊的結(jié)構(gòu)特征對系統(tǒng)的生產(chǎn)力、養(yǎng)分循環(huán)和水土流失等過程都有重要的影響斑塊的形狀多種多樣，其特點可用長寬比、周界－面積比等來描述：S＝P／2(A)－2,S斑塊形狀，P斑塊周界，A斑塊面積Meta-種群理論Meta-種群（異質(zhì)種群）(聯(lián)種群)(metapopulation)美國生態(tài)學(xué)家R.Levins(1970)采用了metapopulation一詞，并定義為“由經(jīng)常局部性絕滅，但又重新定居而再生的種群所組成的種群”換言之，它是由空間上相互隔離，但又有功能聯(lián)系的二個或二個以上的亞種種組成的種群斑塊系統(tǒng)Meta-種群理論的兩個基本要點亞種群頻繁地從生境斑塊中消失（斑塊水平的局部性滅絕）亞種群之間存在生物繁殖體或個體的交流（斑塊間和區(qū)域性定居過程），從而使Meta-種群在景觀水平上表現(xiàn)復(fù)合穩(wěn)定性Meta-種群動態(tài)模型（斑塊動態(tài)模型）：dP/dt=mp(1-P)-eP

其中，P-被某一物種個體占據(jù)的斑塊比例，t-時間，m-與所研究物種的定居能力有關(guān)的常數(shù)，e-與所研究物種的滅絕速率有關(guān)的常數(shù)Meta-種群理論的意義集合種群理論的意義：生境片斷化之后，形成隔離的生境斑塊，種群個體在不同的斑塊之間擴散，個體在亞種群之間的遷移影響持久和穩(wěn)定在保護生物學(xué)上具十分重要的意義等級理論等級理論是20世紀(jì)60年代以來逐漸發(fā)展形成的、關(guān)于復(fù)雜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和動態(tài)的系統(tǒng)理論根據(jù)等級理論，復(fù)雜系統(tǒng)具有離散性等級層次，一般來說，處于等級系統(tǒng)中高層次的行為或動態(tài)常表現(xiàn)現(xiàn)大尺度、低頻率、慢速度特征；而低層次行為或過程常表現(xiàn)出小尺度、高頻率、快速度的特征許多復(fù)雜系統(tǒng)包括景觀系統(tǒng)可視為等級結(jié)構(gòu)，可將繁雜的相互作用的組分按照某一標(biāo)準(zhǔn)進行組合，賦之于層次結(jié)構(gòu)如不同類型植被分布的溫度和濕度范圍，食物鏈關(guān)系、景觀中不同類型的斑塊連界研究復(fù)雜系統(tǒng)時一般至少需要同時考慮3個相鄰的層次，即核心層次、其上一層次和下一層次斑塊動態(tài)理論在J.Wu和Loucks（1995）總結(jié)前人研究工作范式，要點包括：生態(tài)系統(tǒng)是由斑塊鑲嵌體組織的等級系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)是斑塊個體行為和相互作用的總體反映格局－過程－尺度觀點，即過程產(chǎn)生格局，格局作用于過程，而二者又依賴于尺度非平衡觀點，即非平衡現(xiàn)象在生態(tài)學(xué)系統(tǒng)中普遍存在，局部尺度上的非平衡態(tài)和隨機過程往往是系統(tǒng)穩(wěn)定性的組成部分兼容機制和復(fù)合穩(wěn)定性，兼容是指小尺度上、高頻率、快速度的非平衡態(tài)過程被整合到較大尺度上穩(wěn)定過程的現(xiàn)象而這種在較大尺度上表現(xiàn)出來的“準(zhǔn)穩(wěn)定性”往往是斑塊復(fù)合體的特征，因而稱之為“復(fù)合穩(wěn)定性”等級斑塊動態(tài)范式最突出的特點就是空間斑塊性和等級理論的有機結(jié)合，以及格局、過程和尺度的辯證統(tǒng)隨著島嶼物種數(shù)的增加，新物種的遷入率減少島嶼生物地理學(xué)的平衡模型●●出現(xiàn)的物種數(shù)遷入率或滅絕率物種庫中的總物種數(shù)遷入的新物種物種滅絕與此同時，隨著島嶼上出現(xiàn)的物種數(shù)增加，物種的滅絕率上升出現(xiàn)在平衡點處的物種數(shù)0中國干旱地區(qū)小哺乳動物物種數(shù)隨緯度的變化中美洲到北美洲的鳥類物種數(shù)的緯度變化（依Dobzhansky，1950數(shù)據(jù)繪制）10903050701000100●●●●●●●●物種豐富度的緯度變化趨勢00全球生態(tài)學(xué)全球生態(tài)學(xué)概念大氣層和溫室效應(yīng)厄爾利諾現(xiàn)象人類活動和全球氮循環(huán)土地覆蓋和土地利用變化人類對大氣成份的影響臭氧層變化大氣層和溫室效應(yīng)大氣層的溫室氣體(NOx、CO2、CH4等)如同溫室的玻璃，將較多的輻射能截留在地球表層而致溫度上升，這種現(xiàn)象稱溫室效應(yīng)吸收吸收輻射溫室效應(yīng)大氣過程紅外輻射溫室氣體NOx、CO2、CH4厄爾利諾現(xiàn)象經(jīng)向大氣循環(huán)大尺度大氣和海洋系統(tǒng)在全球范圍內(nèi)對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響稱ElNino現(xiàn)象。通常在每年的圣誕節(jié)期間在秘魯西海岸出現(xiàn)暖流。因此稱ElNino（義為Christchild）在ElNino過程中，大風(fēng)暴形成的地點向東移動在東熱帶太平洋出現(xiàn)的海面溫度低，平均氣壓較高的現(xiàn)象稱LaNina,在此期間，太平洋形成的風(fēng)暴向西移動厄爾利諾現(xiàn)象后果強的ElNino給地球的大部分地區(qū)帶來及端干旱或極其濕潤的氣候狀況人類活動和全球氮循環(huán)1909年，Haber用元素合成了氨，在Bosch主導(dǎo)下，到1913年，這一發(fā)明以驚人的迅速商業(yè)化，從而使得氨的大規(guī)模生產(chǎn)成為可能19世紀(jì)50年代后期氮肥施用的迅速推廣，到19世紀(jì)80年代后期，世界范圍內(nèi)的氮肥使用量增加到近80百萬噸（Mt），到90年代后期，已經(jīng)達到85Mt以上90年代中期，世界耕作土地所獲得約170Mt人類對全球氮循環(huán)的改變將：減小相關(guān)植物和真菌的多樣性改變植物和共生菌之間的互利共生關(guān)系，威脅整個生態(tài)系統(tǒng)的健康和穩(wěn)定引起水體富營養(yǎng)化，改變環(huán)境條件，對生物多樣性構(gòu)成威脅污染環(huán)境，危害人的健康土地覆蓋和土地利用變化人類活動主要是農(nóng)業(yè)和城市化使地球上1／3－1／2的無冰土地發(fā)生了變化濕地破壞森林砍伐河流改道全球土地利用格局的改變對生物多樣性構(gòu)成嚴(yán)重的威脅人類對大氣成份的影響人類燃料化石燃料增加了大氣層的CO2濃度，大氣層的CO2濃度的增加可能對全球氣候以及從種群到景觀水平的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和過程產(chǎn)生影響工業(yè)廢氣和化石燃料的燃燒產(chǎn)生氮氧化物、硫氧化物，可形成酸雨，對生態(tài)系統(tǒng)造成危害臭氧層破壞平流層中大氣層外大氣層地面臭氧層對流層臭氧層遭破壞情況下臭氧層沒有遭破壞情況下O2＋UV→O+OO3+UV→O2+OO+O2→O3O+O3→2O2CFCSO3＋Cl-→ClO+O2ClO+O3→ClO2+O2ClO2+UV→Cl-+O2NOx+O2→O3

“3S”技術(shù)在大尺度生態(tài)學(xué)研究中的應(yīng)用全球定位系統(tǒng)(globalpositioningsystem,GPS)遙感(remotesensing,RS)地理信息系統(tǒng)(geographicinformationsystem,GIS)全球定位系統(tǒng)(globalpositioningsystem,GPS)★21,000km衛(wèi)星1衛(wèi)星4衛(wèi)星2衛(wèi)星3GPS用衛(wèi)星作為參照點，確定地球表面的位置，包括經(jīng)度、緯度和高度空中的衛(wèi)星不斷地向發(fā)送其位置和時間的信息，GPS接收衛(wèi)星信號，根據(jù)信號到達接收器的時間，可以計算兩者間的距離根據(jù)四顆衛(wèi)星的距離的測量，GPS可以精確測得地球上任意點的經(jīng)緯度和高度GPS遙感及其功能遙感(remotesensing)指不直接觸目標(biāo)而收集信息，主要是和處理目標(biāo)發(fā)射和反射的電磁波遙感器可以從雙目望遠鏡、照相機到安裝在衛(wèi)星上的傳感器遙感衛(wèi)星通常佩有光電傳感器，可以描述多個波段的電磁波，傳感器將電磁輻射轉(zhuǎn)變成電信號，接著由計算機轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，用這些數(shù)字可以構(gòu)建圖像衛(wèi)星遙感已經(jīng)產(chǎn)生了地球表面每平方米的細致圖像，這些圖像給生態(tài)學(xué)家，尤其是景觀和地理生態(tài)學(xué)家們提供了極其有價值的信息生態(tài)學(xué)家通過使用“綠色”作為指標(biāo)，用遙感監(jiān)測植被生物量地理