浙江农林大学（浙江林学院）：《景观生态学》课程电子教案（PPT教学课件）第二章 景观生态学基本理论和原理

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

第二章 景观生态学基本理论和原理 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、渗透理论和源-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

„ 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、渗透理论和源－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。 主要讲授内容

81景观生态学的基本理论 耗散结构理论 1.耗散结构理论概述 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

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。 §1 景观生态学的基本理论 景观生态学的基本理论

n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)。 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

„ 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

2. 耗散结构理论的意义 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) 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 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

二. 等级理论（hierarchy theory hierarchy theory） 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 基于等级理论,复杂系统可视为由具 有离散性等级层次组成的等级系统

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。 基于等级理论，复杂系统可视为由具 有离散性等级层次组成的等级系统

上 层 level+1 大低低 次 度度约 核心层次 level 0 下 小高高/机 图4等级系统中相邻层次之间的关系 核心层次( Level0)是根据研究对象而确 定的中心尺度,它是上一层次( Level+1) 的组成部分,其行为受到上一层次的制约。 核心层次本身又是由若干处于下一层次 ( Level-1)上的单元而构成的。而这些 单元的相互作用是产生核心层次上各 种行为的机制所在

解析:高等级层次上的生态过程(如全球 植被变化)呈现大尺度、低频率和慢速; 而低等级层次的生态过程(如局地植物群 落物种组成变化)为小尺度、高频率和快 速 n不同等级层次间相互作用,高层次对 低层次的制约作用在模型中可表达为常 数,而低层次提供机制和功能,其信息常 以平均值的形式来表达

„ 解析：高等级层次上的生态过程（如全球 植被变化）呈现大尺度、低频率和慢速； 而低等级层次的生态过程（如局地植物群 落物种组成变化）为小尺度、高频率和快 速。 „ 不同等级层次间相互作用，高层次对 低层次的制约作用在模型中可表达为常 数，而低层次提供机制和功能，其信息常 以平均值的形式来表达

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

„ 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