景观生态学-岛屿生物地理学理论
六、岛屿生物地理学理论
1．岛屿的概念
岛屿性（Insularity）是生物地理所具备的普遍特征。岛屿通常是指历史上地质运动形成，被海水包围和分隔开来的小块陆地。许多自然生境，例如溪流、山洞以及其它边界明显的生态系统都可看作是大小、形状和隔离程度不同的岛屿。有些陆地生境也可看成是岛屿，例如，林中的沼泽、被沙漠围绕的高山、间断的高山草甸、片段化的森林和保护区等。由于人类活动的影响，自然景观的片段化（Fragmentation），也是产生生境岛屿的重要原因。由于物种在岛屿之间的迁移扩散很少，对生物来讲岛屿就意味着栖息地的片段化和隔离。
2、岛屿的种数与面积的关系
早在60年代，生态学家就发现岛屿上的物种数明显比邻近大陆的少，并且面积越小，距离大陆越远，物种数目就越少。在气候条件相对一致的区域中，岛屿中的物种数与岛屿面积有密切关系，许多研究表明，岛屿面积越大，种数越多。Preston(1962)将这一关系用简单方程描述：
S=CA Z
该公式经过对数转换后，变为：logs=ZlogA+C 式中S是面积为A的岛屿上某一分类群物种的数目，C,Z为常数。
3、物种数目分布的机制与假说
对于物种数目随面积和隔离度变化的原因，主要有以下假说：
（1）平衡假说(Equilibrium hypothesis)
MacArthur 和Wilson(1967)认为，岛屿上物种数目是迁入和消失之间动态平衡的结果。如图，物种迁入率(I) 随物种数(S)增加而逐渐下降，而消失率(E) 却逐渐上升，这主要是由于竞争压力的作用。当I=E时，达到平衡物种数(S)。当面积增加时，迁入率曲线上升至I1，消失率曲线下降至E1，当I1=E1时，达到新的平衡数目S1，比原平衡数目S大。反之亦然。当迁入率(I)＝消失率(E)时形成平衡物种数目S，若面积增加，则形成新的平衡物种数目S1，且S1>S；反之，有S2，S2 根据平衡假说，隔离度越大，物种数应越小。因为迁入率(I)变小，平衡物种数也小。迁移扩散在决定物种数目上起着重要作用。例如，鸟类能飞行，岛屿中鸟类物种数目占大陆的百分比往往要高于岛屿陆生兽类占大陆的百分比。 岛屿中的物种，其物种消失率的增加，往往是由于种群生存面积不足时会导致遗传多样性的丧失，降低了物种的适应力。种群变小增加了种群随机灭绝的概率。这就是平衡假说中的岛屿面积效应。 （2）栖息地异质性假说(Habitat heterogeneity hypothesis) William(1964)认为面积增加包含了更多类型的栖息地，因而应有更多的物种可以存在。Westman(1983)和Buckley(1982)也认为物种随岛屿面积增加而增加的原因是由于栖息地增加的结果，而不是平衡假说中岛屿面积效应的结果。 （3）随机样本假说(Random sampling hypothesis) 认为物种在不同大小岛屿上的分布是随机的，大的岛屿只不过是大的样本，因而包含着较多的物种。Dunn和Loehle(1988)指为，取样范围会影响物种数一面积的关系。如果取样范围过窄，就很可能反映不出物种数随面积增大而增加的趋势。 4、岛屿生态与自然保育 自然保护区在某种意义上讲，是受其周围生境“海洋”所包围的岛屿，因此岛屿生态理论对自然保护区的设计具有指导意义。 （1）保护区地点的选择 为了保护生物多样性，应首先考虑选择具有最丰富物种的地方作为保护区，另外，特有种、受威胁种和濒危物种也应放在同等重要的位置上。Gilbert(1980)特别强调了关键互惠共生种(Keystome mutualist)保护的重要性。Gilbert(1980)认为有些生态系统（如热带森林）中的动物（如蜜蜂、蚂蚁等）是多种植物完成其生活史必不可少的，它们被称为流动联接种(Mobile links)，由于这些植物是流动联接种食物的主要来源，所以支持流动联接种的植物又称为关键互惠共生种。关键互惠共生种的丢失将导致流动联结种的灭绝。因此，在选择保护区时，保护区必须有足够复杂的生境类型，保护关键种，特别是关键互惠共生种的生存。 （2）保护区的面积 按平衡假说，保护区面积越大，对生物多样性保育越有利。Noss和Harris(1986)认为，对于保护区面积确定的关键问题是，我们对于目标物种的生物学特征往往并不十分清楚。因此，保护区的面积确定必须在充分了解物种的行为(Karieva,1987;Merriam,1991)、传播方式(Mader,1984)，与其它物种的相互关系和在生态系统中的地位等(Tibert,1980;Pimm,1992)的基础上才能进行。此外，保护区周围的生态系统与保护区的相似也是保护区确定面积时要考虑的。如果保护区被周围相似的生态系统所包围，其面积可小一些，反之，则适当增加保护区面积。 （3）保护区的形状 Wilson(1975)认为，保护区的最佳形状是圆形，应避免狭长形的保护区。主要是因为考虑到边缘效应，狭长保护区不如圆形的好。另外，狭长形的保护区造价高（如图样），保护区也易于受人为的影响。但Blouin和Connor(1985)认为，如果狭长形的保护区包含较复杂的生境和植被类型，狭长形保护区反而更好。 （4）一个大保护区还是几个小保护区好？ 许多研究认为，一个大的保护区比几个小保护区好。这是因为大的岛屿含有更多的物种。由于保护区的隔离作用，保护区的物种数可能超出保护区的承载力，从而使有些物种灭绝。 栖息地异质性假说认为，物种数随面积的增加主要由于栖息地异质性增加。它不赞同在同一地区设置太大的保护区，因为其异质性是有限的。故建议从较大地理尺度上选择多个小型保护区。 （5）保护区之间的连接和廊道 一般认为，几个保护区通过廊道连接起来，要比几个相互隔离的保护区好。这是因为，物种可以廊道为踏脚石岛(Stepping Stone Islands)，不断地进入保护区内，从而补充局部的物种灭绝。 （6）景观的保护 对于保护区的建立，大多数的研究主要考虑遗传多样性和物种多样性，而忽视了更高水平的保护。许多学者现在倾向对整个群落的保护，而景观水平的探索和研究越来越引起人们的重视。 初中地理生物的学习方法 初中地理生物的学习方法一学习初中生物的学习方法 一、“先记忆，后理解”，掌握基本知识要点 与学习其它理科一样，生物学的知识也要在理解的基础上进行记忆，但是初中阶段的生物学还有着与其它学科不一样的特点：面对生物学，同学们要思考的对象是陌生的细胞、组织、各种有机物、无机物以及他们之间奇特的逻辑关系。因此只有在记住了这些名词、术语之后才有可能理解生物学的逻辑规律，既所谓“先记忆，后理解”。在记住了基本的名词、术语和概念之后，把主要精力放在学习生物学规律上。这时要着重理解生物体各种结构、群体之间的联系(因为生物个体或群体都是内部相互联系，相互统一的整体)，也就是注意知识体系中纵向和横向两个方面的线索。 二、注重理论联系实际，达到学以致用的目的 生物学的理论知识与自然、生产、生活都有较密切的关系，在生物学学习中，要注意联系这些实际。联系实际的学习，既有利于扎实掌握生物学知识，也有利于提高自己的解决问题的能力。 1 .联系自然实际。 居住地附近的农田、草地、树林、公园、花园、动物园、庭院、路旁都会有许多动植物在那里生活，学习有关知识时，到这些地方去参观考察，对理论知识的理解和掌握大有益处。当学到 生物与环境的知识时，更要想到保护当地的动植物资源和保护周围的生态环境。 2 .联系生产实际。 生物学中的许多原理都和工农业生产有密切的关系，学习这些原理时，就要考虑它能帮助解决生产上的什么问题。这样做，不仅有利于原理的掌握，而且还能为当地的经济建设服务。 3 .联系生活实际。 生物学知识与生活实际的关系更直接、更普遍，所以在生物学学习中密切联系生活实际就更为重要。生活实际包括已有的生活常识和未来的生活行为两类。生活常识可帮助我们理解生物学知识，生物学知识也可以指导我们的生活行为。 三、掌握正确的记忆方法能直到事半功倍的效果 1 .简化记忆法。 即通过分析教材，找出要点，将知识简化成有规律的几个字来帮助记忆。 2 .联想记忆法。 即根据教材内容，巧妙地利用联想帮助记忆。 3 .对比记忆法。 在生物学学习中，有很多相近的名词易混淆、难记忆。对于这样的内容，可运用对比法记忆。对比法即将有关的名词单列出来，然后从范围、内涵、外延，乃至文字等方面进行比较，存同求异，找出不同点。这样反差鲜明，容易记忆。 4 .纲要记忆法。 生物学中有很多重要的、复杂的内容不容易记忆。可将这些 景观生态学的基本理论 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。 ?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。 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。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。 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。 三、空间异质性与景观格局 异质性——用来描述系统和系统属性在时空属性的动态变化。其中，系统和系统属性在时间维变化即为动态变化，而生态学的异质性通常是指空间异质性。 空间异质性（spatial heterogeneity）:指生态学过程和格局在空间上分布上的不均匀性和复杂性。 1. 景观异质性的意义 定义：景观异质性是景观尺度上景观要素组成和空间结构上的变异性和复杂性。 意义：决定景观的整体生产力、承载力、抗干扰能力、恢复力和景观生物多样性。 2. 景观稳定性 景观是由异质的景观要素以一定方式组合构成的系统，景观要素间通过物流、能流、信息流和交换保持着密切的联系，影响景观要素的相互作用，制约着景观的整体功能。 景观的空间异质性可提高景观对干扰的扩散阻力，缓解某些灾害性干扰对景观稳定性的威胁。 3. 景观格局 岛屿生物地理学理论与复合种群理论的关系 岛屿为自然选择、物种形成和进化以及生物地理学和生态学的自然实验室，许多生态学家一直考虑空间异质性对种群稳定性的影响。 1947 年英国生态学家 Watt 就指出群落的斑块结构对生态过程有重要影响。MacArthur 和 Wilson（1967）研究了海洋岛屿的生物多样性，系统发展了岛屿生物地理学平衡理论。他们认为，岛屿上的物种多样性取决于两个过程，即物种迁入和灭绝。 传统的种群理论是以“均质种群”为对象，但实际上绝大多数种群是生存在充满斑块的破碎化景观中。因此有美国生态学家在1970年提出“复合种群”概念。复合种群表示“由经常局部性灭绝，但又重新定居而再生的种群所组成的种群”。即复合种群是指由空间上彼此隔离，功能上互相联系的两个或两个以上的亚种群或局地种群斑块系统。亚种群出现在生境斑块中，而复合种群的生境则对应于景观斑块镶嵌体，“复合”一词正是强调这种空间复合体特征，因而复合种群动态往往涉及斑块与景观两个空间尺度，并需要满足两个条件：①繁的亚种群水平的局部性灭绝；②亚种群间的迁移和在定居过程。根据野外研究的结果指出，严格符合上述两条标准的复合种群在自然界并不常见，从而提出广义的复合种群概念，即所有占据空间上非连续生境斑块的种群集合体，只要斑块之间存在个体（对动物而言）或繁殖体（对植物而言），不管是否存在局部的种群定居-灭绝动态，都可称为复合种群。 而岛屿是一种面积有限的孤立生境，其生态位有限，已定居的生物种越多，留给外来物种迁入的空间就越小，而已定居物种随外来种的侵入其灭绝概率增大。对于某一岛屿而言，迁入率和灭绝率将随岛屿中的物种丰富度的增加而分别呈下降或上升趋势；当两者相等时，岛屿物种丰富度达到动态平衡状态，虽然种的组成可不断更新，但丰富度数值保持不变。就不同的岛屿而言，种迁入率是资源群落（种迁入源）之间距离的函数，而灭绝率是岛屿面积大小的函数。这种离大陆越远的岛屿的物种迁入率越小，被称为距离效应。岛屿的面积越小其灭绝率越大，被称为面积效应。因此，面积较大而距离较近的岛屿比面积较小距离较远的岛屿的平衡物种数目要大。岛屿生物地理学理论促进了人们对生物物种多样性地理分布与动态格局的认识和理解，从而对生态学理论做出了重要的贡献。 由于景观斑块与海洋岛屿之间存在某种空间格局的相似性，因而岛屿生物地理学理论大大启发了景观生态学家对生态空间的研究。例如， Forman 和Godron1986）联系景观斑块的物种多样性与理论的平衡假设有不少批评，在实验数据的验证上也存在争议，较多的意见认为，单凭种与面积关系不足以保证其在任何岛状生境研究中应用的合理性，但它在自然保护规划和研究异质环境中的种群动态等定性方面的合理应用仍然有积极意义。 名词解释 环境：是指某一特定生物体或生物群体周围一切事物的总和，包括空间及直接或间接影响该生物体或生物群体生存的各种因素。 生态因子：环境中对生物的生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间接影响的环境要素。生存条件：决定生物生长、发育和繁殖必不可少的外界因素。 耐受性定律：生物不仅受生态因子最低量的限制，而且也受生态因子最高量的限制。 生态幅度：自然界中每种生物对各种生态因子都有不同的适应范围（耐受范围或耐受性的上限和下限之间）。 适应：生物体能够因环境的变化形成新的遗传性状而使自己顺应环境。（行为适应，形态适应，生理适应） 趋同进化：又称趋同适应，指生物亲缘关系较远，但由于长期生活在相同的环境中，产生了相似的外貌及其他特征。 趋异进化：又称趋异适应，指起源相同或亲缘关系相近的生物，由于长期生活在不同的环境中，而产生不同的形态结构特征。 光和有效辐射：绿色植物进行光合作用过程中，吸收的太阳辐射中使叶绿素分子呈激发状态的那部分光谱能量。 生物学零度：生物能够生长发育的温度范围，称为有效温度范围，其下限为发育起点温度，也叫生物学零度。 偏利共生：一方有利，另一方不产生有害影响。 原始合作：对双方都有利，但并非不能分开。 互利共生：对双方都有利，完全相互依赖。 生物群落：指生活在某一地段上各种生物有机体的有规律组合。 多度：某物种在群落中个体数量的多寡。 投影盖度：植物枝叶所覆盖地表的面积。 基部盖度：植物基部所覆盖的面积。 盖度是群落特征的重要指标，它不仅标志了植物所占有的水平空间面积，反映植物的同化面积的大小，还表明植物之间的相互关系。 频度：群落内某物种在调查范围内的出现的频率。 F=r/R×100% F-频度；r-某物种出现的样地数；R-总样地数 重要值：以综合数值来表示群落中不同种的相对重要性。 重要值=（相对密度+相对频度+相对显著度）/300 相对密度（%）=（某种的密度/所有种的密度和）×100 相对频度（%）=（某种的频度/所有种的频度和）×100 相对频度（%）=（某种的显著度/所有种的显著度和）×100 优势种：群落中占优势的种类，数量最多，盖度最大。 建群种：群落中主要层中的优势种类，盖度最大，生物量最大。 伴生种：在群落任何层次中都处于次要地位的种类。 层片是植物群落最基本的结构单位。它包括一个生活型或几个至少相近生活型的植物，在群落占据一定的空间。 层片划分： 一级层片：群落中同种个体的组合。 二级层片：群落中属于同一生活型的不同个体组合。 三级层片：不同生活型的不同种类个体的组合。 景观生态学 一.名词解释 1.景观：是一个由不同土地单元镶嵌组成，具有明显视觉特征的地理实体：它 处于生态系统之上、大地理区域之下的中间尺度：兼具经济、生态和文化的多重价值。 2.斑块：是外观上不同于周围环境的相对均质的非线性地表区域。 3.斑块化：是指斑块空间格局及其变异，通常表现在斑块大小，内容，密度， 多样性，排列状况，结构，和边界特征等方面。 4.廊道：是指不同于两侧基质的狭长地带，可以看作是线状或带状的斑块。 5.基质：景观中面积最大、连通性最好的景观要素类型，如广阔的草原、沙漠 等 6.景观异质性：景观要素及其属性在空间上的变异性，或者说景观异质性是景 观要素及其属性在空间分布上的不均匀性和复杂性。 7.景观空间格局：一般指大小和形状不一的景观斑块在空间上的配置 8.景观多样性：指由不同类型的景观要素或生态系统构成的景观在空间结构和 功能方面的多样性和变异性，反映的是景观的复杂程度。 9.内缘比; 斑块内部与外侧边缘带的面积之比 10..网络：网络通常由结点和连接廊道构成分布在基质上 11.干扰：系统中一个偶然发生的不可预知的事件，是在不同时空尺度上发生的 现象（不用背） 12.景观破碎化: 是指由于自然或人为因素的干扰所导致的景观由简单趋于复杂 的过程，即景观由单一、均质和连续的整体趋向于复杂、异质和不连续的斑块镶嵌体的过程 13.景观连接度：是描述景观中廊道或基质在空间上如何连接和延续的一种测定 指标。 14.生态流：景观中物质、能量和物种在景观要素之间的流动 15.meta种群：同种的局域种群在不同斑块上分布的总和 16.景观生态分类：根据生态系统内部水热状况的分异物质能与能量交换形式的 差异以及反映到自然要素和人类活动的差异，按照一定的原则、依据、指标，把一系列相互区别、各具特色的景观生态类型进行个体划分和类型归并，揭示景观的内部格局、分布规律、演替方向。（未知） 17.景观生态规划：指运用景观生态学原理，一区域景观生态系统整体优化为目 标，在景观生态分析、综合和评价的基础上，建立区域景观生态系统优化利用的空间结构和模式。 18.最佳的景观结构：含有细粒区域的粗粒景观最有利于获得大型斑块带来的生 态效应，也有利于包括人类在内的多生境物种生存，并能提供比较全面的环境资源和条件，具备了粗粒和细粒的有点 二.填空 19.景观要素的三种类型：斑块、廊道、基质 20.斑块的分类：干扰斑块、残存斑块、环境资源斑块、引进斑块 21.廊道的类型：A）按起源可分为：环境资源廊道、干扰廊道、残存廊道、 引进廊道 B）按宽度分：线状廊道、带状廊道 C）按构成分：绿道、蓝道、灰道、暗道、明道、（必 景观生态学的发展及前景 作者： 指导老师： 专业： 年月日 摘要 景观生态学是生态学中一门年轻的分支学科，它的理论与方法和传统生态学有着本质的区别，它注重人类活动对景观格局与过程的影响。最近几年，园林生态学受到人们的关注。它是一项全新的生态学内容。它不但分析体系本身的发展和变化特征，分析了今后的发展方向。景观生态学为综合解决资源与环境问题提供了新的理论和方法，因而近年来受到高度重视。从景现生态学的理论框架、一般原理、研究方法和实际应用四个方面进行论述。景观生态学研究的焦点问题是景观结构、景观动态与景观功能。综述了景观格局、景观动态、景观异质性、景观尺度与景观功能的研究现状，并探讨了景观生态学理论的最新应用领域，展望了景观生态学的研究。 关键词：景观生态学；理论框架；应用；发展趋势 Abstract Landscape ecology is a young discipline, its theory and method and the traditional ecology are essentially different, it pays attention to the impact of human activities on landscape pattern and process. In recent years, landscape ecology concern. It is a new ecology. It not only analysis of the development and changes of the system itself, analyzes the development direction in the future. Landscape ecology provides a new theory and method for solving the problems of environment and resources, in recent years, attention. From the four aspects of theory, landscape ecology principles, research methods and practical application. Are a research focus in landscape ecology landscape structure, landscape and landscape function. Study on the current situation of landscape pattern, landscape dynamics, landscape diversity, landscape scale and landscape function were reviewed, and discusses the theory of landscape ecology in the new application field, the prospect of the landscape ecology. Keywords: landscape ecology; theory; application; development trend 《生物地理学》研究生课程大纲 总学时，讲授与讨论学时，讲座学时、实验学时，实习天 一、课程简介 课程性质 生物地理学是研究生物圈中各种生物、生物群落的地理分布规律、生物圈各结构单元的物种组成、群落特征及其与自然地理之间相互关系的科学。主要包括：生物区系地理学、生物系统地理学、历史生物地理学等涉及植物相和动物相的分布，即生物的区系分布及生物生态地理学这两大分支。此外根据作为对象的生物群来划分，有植物地理学、动物地理学、昆虫地理学等在千变万化的气球环境中不断发生的新物种形成()、分化和最终灭绝是生物地理格局背后的根本过程。由突变、基本漂变、基因流和自然选择引起的基因库的变化导致新的物种和亚种的形成。在适应当地环境的过程中，一些物种形成了渐变群——物种某些特征出现地理变异。物种形成的机理是复杂的而且存在很多争论。 物种的形成、扩散、存在方式、分化、灭绝等，与地球地理因子密切相关，地球的地史演化改变着物种的这一规律，如气候改变、海平面改变、小行星影响以及其它灾难性事件等。 因而，《生物地理学题》作为生物学、地理学、生态学的交叉学科，成为野生动植物保护与利用、自然保护区学、保护生态学等学科的重要选修课。 目的与任务 中国是生物多样性特别丰富的国家之一，中国的生物多样性居世界第八位，北半球是第一位。中国气候条件与地貌类型的复杂性，形成了丰富的生物多样性，高等植物达万余种，仅次于巴西和马来西亚，处于世界第三位，其中余属植物为中国特有，如银杉、银杏、水杉、珙桐、金钱松、钟萼木、杜仲等，均为孓遗物种。同时，中国也是生物多样性受到最严重威胁的国家之一。高等植物中濒危种高达种，占总种数的。在“濒危野生动物种国际贸易公约（）”列出的个世界性濒危物种中，中国就占种，约为其总数的，形势是十分严峻的。另外，中国现在又是生物入侵种类日益增加的国家之一，我国目前已知的外来入侵植物达种之多，紫茎泽兰( )、薇甘菊( )、空心莲子草( )、互花米草( )等外来植物的入侵已经对我国造成了巨大的危害。生物入侵已经给我国造成了非常严重的环境问题和社会危害，产生了巨大的生态和经济损失，外来种的危害和检疫已经引起我国海关、农林环保部门的高度重视，外来生物入侵越来越受人们的关注。再者，中国是为世界提供植物资源最多的国家之一，人类的衣食住、行乐医等必需品大都来源于植物资源，中国为全球社会提供了青稞、黄豆、赤豆、芥菜、杏、桃、桔、芝麻、茶等一系列重要的食物及其它植物遗传资源；同时，中国为世界提供了丰富的药用植物资源。进入世纪以来，生物品种的国际登录（注册）、物种标识、基因注册已经成为国际抢夺生物资源的潮流，这方面亟待引起国家在战略上的高度重视。 近年来，国际上在生物多样性研究、物种保护与利用等领域已取得大量成果，但我国这方面还比较薄弱，是亟待加强的研究领域。世纪将是生物科学蓬勃发展的世纪，“克隆”生物技术已引起全人类的关注与轰动，因此，开设《生物地理学》这一传统学科的课程具有十分重要的意义。 景观生态规划原理 理论与原则 案例分析: 背景、问题、规划、反馈、评价 研究途径: 普通生态、场地生态、景观生态及时空尺度 参考书目：景观生态规划原理，王云才主编，中国建筑工业出版社，2007年 讲座1——景观规划设计的生态学透视 纲要 1. 景观的生态学内容 2. 景观规划设计的生态学途径 3. 景观生态规划的NPH体系 4. 景观规划设计是景观生态学的深度应用 1.1 景观的生态学内涵 景观( Landscape )：是一系列生态系统或不同土地利用方式的镶嵌体，在镶嵌体内部存着一系列的生态过程。 从内容上分：有生物过程、非生物过程及人文过程。 从空间上分：垂直过程与水平过程 景观的演绎： 景观作为审美的对象——人对土地、城市与乡村的态度 景观作为生物的栖息地——体验的空间 景观作为系统——客观的解读的对象 景观作为符号——反映历史与未来、及各种关系的的烙印。 景观：是有物质、能量及物种在流动的，是有功能和结构的，景观系统研究中，存在着五个层次上的生态关系 1）景观与外部系统的关系 2）景观内部各元素之间的生态关系 3）景观元素内部的结构与功能的关系 4）不同尺度生命与环境之间的关系 5）人类与社会之间的人文关系 1.2 景观规划设计（Landscape Architecture）的生态学途径 景观规划的生态性——规划设计的科学性 景观规划的艺术性——规划设计的直觉与本能 景观规划设计——脱胎于早期的风景园林设计，主要解决景观水平上生态问 题，其焦点在于景观空间组织异质性的维持和发展。 景观规划的过程途径—— 麦克哈格（McHarg, 1969）提出的“千层饼模式”，即是帮助居住在自然系统中及利用系统中的资源的人们找到一种最适宜的途径。 塞东（Sedon, 1986），提出了“景观规划必须是基于生态学理论和知识的规划”。 生态规划设计的内涵： 生态规划：揭示生物与社会相互作用规划，寻求资源和空间利用的最适宜的途径与方式，降低规划对生态规律的干扰及未来的不确定性。 生态设计：通过视觉想象力的扩展与创新技术的应用，对最适宜的材料、区位、生态过程、地方性以及景观设计形态的表达。 生态规划设计：是以自然与人文生态系统为对象， 整体人文生态系统（The total human ecosystem）——生态圈景观， 可划分为建设景观与开放景观，其景观特征、过程及生 态系统运行规律具有明显差异。 建设景观：乡村与半城市化生态系统景观、城市与工业技术生态系 统景观。 开放景观：自然与半自然的生物生态系统景观、农业与半农业的 生物生态系统景观。 不同尺度的整体系统对应相应尺度的景观环境，而整体系统特征及发展过程是景观环境系统的重要特征。 规划行为体系的关键问题，是解决系统格局、过程、节律、恢复、容量等自然规律和生态系统的阈限特征。 在景观综合体中，人的行为既是形成人工景观的源泉和动力，又是景观的重要组分，同时又强烈冲击并改变景观的扰动因素。 人与环境作用的机理与过程为着眼点，其核心是对自然-人文社会-经济产业复合生态系统的设计，重点是对物种与生态系统、 生态与自然过程、文化与行为健康三个核心进行规划设计。 《生物地理学》研究生课程大纲 BIOGEOGRAPHY 总学时32，讲授与讨论26学时，讲座2学时、实验4学时，实习2天 一、课程简介 1 课程性质 生物地理学是研究生物圈中各种生物、生物群落的地理分布规律、生物圈各结构单元的物种组成、群落特征及其与自然地理之间相互关系的科学。主要包括：生物区系地理学、生物 变万化的气球环境中不断发生的新物种形成(specification)、分化和最终灭绝是生物地理格局背后的根本过程。由突变、基本漂变、基因流和自然选择引起的基因库的变化导致新的物种和亚种的形成。在适应当地环境的过程中，一些物种形成了渐变群——物种某些特征出现地理变异。物种形成的机理是复杂的而且存在很多争论。 物种的形成、扩散、存在方式、分化、灭绝等，与地球地理因子密切相关，地球的地史演化改变着物种的这一规律，如气候改变、海平面改变、小行星影响以及其它灾难性事件等。 因而，《生物地理学题》作为生物学、地理学、生态学的交叉学科，成为野生动植物保护与利用、自然保护区学、保护生态学等学科的重要选修课。 2 目的与任务 中国是生物多样性特别丰富的国家之一，中国的生物多样性居世界第八位，北半球是第一位。中国气候条件与地貌类型的复杂性，形成了丰富的生物多样性，高等植物达3万余种，仅次于巴西和马来西亚，处于世界第三位，其中200余属植物为中国特有，如银杉、银杏、水杉、珙桐、金钱松、钟萼木、杜仲等，均为孓遗物种。同时，中国也是生物多样性受到最严重威胁的国家之一。高等植物中濒危种高达4000-5000种，占总种数的15-20%。在“濒危野生动物种国际贸易公约（IUCN）”列出的640个世界性濒危物种中，中国就占156种，约为其总数的1/4，形势是十分严峻的。另外，中国现在又是生物入侵种类日益增加的国家之一，我国目前已知的外来入侵植物达380种之多，紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum)、薇甘菊(Mikania micrantha)、空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)、互花米草(Spartina alterniflora)等外来植物的入侵已经对我国造成了巨大的危害。生物入侵已经给我国造成了非常严重的环境问题和社会危害，产生了巨大的生态和经济损失，外来种的危害和检疫已经引起我国海关、农林环保部门的高度重视，外来生物入侵越来越受人们的关注。再者，中国是为世界提供植物资源最多的国家之一，人类的衣食住、行乐医等必需品大都来源于植物资源，中国为全球社会提供了青稞、 江西师范大学硕士研究生入学考试初试科目 考试大纲 科目代码、名称: 855景观生态学 适用专业: 070501自然地理学 一、考试形式与试卷结构 （一）试卷满分及考试时间 本试卷满分为150分，考试时间为180分钟。 （二）答题方式 答题方式为闭卷、笔试。 试卷由试题和答题纸组成；答案必须写在答题纸相应的位置上。 （三）试卷题型结构 名词解释题（概念题）：8小题，每小题5分，共40分 简答题（简述题）：5小题，每小题10分，共50分 分析论述题（综合题）：3小题，每小题20分，共60分 二、考查目标（复习要求） 全日制攻读硕士学位研究生入学考试景观生态学科目考试要求考生较全面系统地了解和掌握景观的组成、结构、功能、动态、评价、规划、管理、保护等方面的基本原理、研究方法、相关技术及其应用，以及目前该领域的最新成果。并在理解景观生态学原理的基础上应用到相关专业领域，运用景观生态学提供的一系列理论、方法、工具和资料，如土地利用与土地变化，生物多样性、全球变化、可持续发展等一系列生态环境课题，分析生态规划、景观管理、生态工程等保各个环节的科学性和可行性。 三、考查范围或考试内容概要 第一章景观生态学的内容与方法 1.景观 理解：景观、景观要素和景观生态学的定义。 2.景观生态学的研究内容 了解：景观生态学的理论基础和基本原理； 理解：景观异质性的含义。 3.景观生态学的发展 了解：景观生态学的产生、发展和应用。 第二章景观要素及其生态属性 1.斑块 理解：斑块、生态交错区、边缘、边缘效应的含义。 了解：斑块的起源及类型、结构特征、岛屿生物地理学与种-面积关系；森林破碎化； 掌握：自然保护区的设计原理。 2.走廊 了解：走廊的起源、作用和结构特征。 理解：林带的宽度对物种多样性的影响。 3.本底 了解：本底的结构特征及与斑块的区分方法。 理解：本底孔性的生态意义。 了解：网络的结构。 第三章景观总体结构 1.景观多样性 了解：生物多样性的概念和类型； 理解：景观多样性的含义、描述指标和异质性。 2.森林景观的异质性 理解：森林景观异质性包括年龄结构、组成结构和粒级结构等3个方面。 3.景观的结构类型 了解：FORMAN划分的景观结构类型。 4.景观空间格局和空间关联 理解：几种不同的景观格局。 了解：空间关联 第四章景观动态 1.关于稳定性的基本概念 理解：景观稳定性及相关概念。 了解：景观特性与景观稳定性的基本原则、按稳定性划分的景观要素类型 了解：物种共存的2种假说、斑块动态学说。 2.景观变化的作用力 理解：干扰按作用力强度的分类。 理解：景观稳定性的若干特性。 第五章景观功能 1.概念 理解：景观功能的概念。 2.基本观点和基本机制 了解：关于景观要素间流的两个基本观点。 理解：景观要素间流的5种媒介物。 理解：景观要素间流的3种基本动力。 3.气流 理解：防护林3种顶部形态的防风效果，林带的3种基本类型及防风特性。 景观生态学的理论基础 许多学者对景观生态学基础理论的探索已经作出了重要贡献，例如Risser等提出的5条原则，Forman等提出的7项规则等等。但从景观生态学理论研究现状来看，目前用理论这一术语表达景观生态学的基础理论，比用原理、定律、定理等方式更适宜些。相关学科为景观生态学提供的基础理论，概括起来主要有以下7项。 1.生态进化与生态演替理论 达尔文提出了生物进化论，主要强调生物进化；海克尔提出生态学概念，强调生物与环境的相互关系，开始有了生物与环境协调进化的思想萌芽。应该说，真正的生物与环境共同进化思想属于克里门茨。他的五段演替理论是大时空尺度的生物群落与生态环境共同进化的生态演替进化论，突出了整体、综合、协调、稳定、保护的大生态学观点。坦斯里提出生态系统学说以后，生态学研究重点转向对现实系统形态、结构和功能和系统分析，对于系统的起源和未来研究则重视不够。但就在此时，特罗尔却接受和发展了克里门茨的顶极学说而明确提出景观演替概念。他认为植被的演替，同时也是土壤、土壤水、土壤气候和小气候的演替，这就意味着各种地理因素之间相互作用的连续顺序，换句话说，也就是景观演替。毫无疑问，特罗尔的景观演替思想和克里门茨演替理论不但一致，而且综合单顶极和多顶极理论成果发展了生态演替进化理论。 生态演替进化是景观生态学的一个主导性基础理论，现代景观生态学的许多理论原则如景观可变性、景观稳定性与动态平衡性等，其基础思想都起源于生态演替进化理论，如何深化发展这个理论，是景观生态学基础理论研究中的一个重要课题。 2.空间分异性与生物多样性理论 空间分异性是一个经典地理学理论，有人称之为地理学第一定律，而生态学也把区域分异作为其三个基本原则之一。生物多样性理论不但是生物进化论概念，而且也是一个生物分布多样化的生物地理学概念。二者不但是相关的，而且有综合发展为一条景观生态学理论原则的趋势。 地理空间分异实质是一个表述分异运动的概念。首先是圈层分异；其次是海陆分异；再次是大陆与大洋的地域分异等。地理学通常把地理分异分为地带性、地区性、区域性、地方性、局部性、微域性等若干级别。生物多样性是适应环境分异性的结果，因此，空间分异性生物多样化是同一运动的不同理论表述。 景观具有空间分异性和生物多样性效应，由此派生出具体的景观生态系统原理，如景观结构功能的相关性，能流、物流和物种流的多样性等。 A cta Zoo taxonom ica S in ica,35(1):158-164(Jan.,2010)动物分类学报 I SSN 100020739 国家自然科学基金重点项目(30830017)和青年科学基金项目(30900133),中国科学院知识创新工程领域前沿项目(KSC X 32I O Z 20612),国家基础科学人才培养基金(N SFC 2J 0630964/J 0109)和中国科学院动物进化与系统学重点实验室开放课题(O 529YX 5105)项目资助. 3通讯作者,E 2m ail:q iaogx @ioz .ac .cn 收稿日期:2009210219,修订日期:2009211217. 158 生物地理学的新认识及其方法在多样性保护中的应用 黄晓磊 乔格侠3 中国科学院动物研究所动物进化与系统学重点实验室 北京 100101 摘 要 近年来,众多分子证据和古生物学证据的出现促进了对生物地理学领域一些关键问题(如,扩散和隔离)的理解,并达成了较为统一的认识:1)扩散和隔离都是解释生物地理学格局的重要假说,并可能同时影响了生物的分布格局;2)历史生物地理学和生态生物地理学不是截然割裂的,两者结合起来有助于从不同层次上理解生物地理和生物多样性格局;3)不同的生物地理学研究方法应相互补充以揭示复杂的生物地理过程。学科思想的演变也使得生物地理学研究内容发生变化,本文还综述了当今生物地理学所关注的科学问题,并重点论述了生物地理学方法在生物多样性保护中的应用。 关键词 生物地理学,生物多样性,扩散,隔离,全球变化.中图分类号 Q 958 从达尔文时代起到20世纪末,生物地理学的发 展经历了以下几个代表时期:1)19世纪后半叶起,起源中心和扩散用于解释生物分布(N elson and P latn ick,1984;Ebach and H um p h ries,2003);2)20世纪60年代起,随着生态学具备了成熟的理论体系,岛屿生物地理学发展起来(M ac A rthu r and W ilson,1967;W h ittaker,1998);3)同样在20世纪60～70年代,随着板块构造学说和分支系统学理论的发展,隔离思想出现并促进泛生物地理学和隔离分化生物地理学的发展(C ro izat,1964;B riggs,1987),后者后来被称为分支生物地理学(clad istic b iogeograp hy )(H um p h ries and Pa ren ti ,1986);4)20世纪80年代末,在线粒体标记应用和溯祖理论(coa lescen t theo ry )的基础上,系统发生生物地理学(p hy logeograp hy )(由于中文翻译的差异,也被称为谱系地理学或谱系生物地理学)兴起并迅速发展(A v ise et al .,1987)。这些时期生物地理学不同领域的发展,前人已有较多的总结(陈宜瑜和刘焕章,1995;A v ise,2000,2009;Posadas et al .,2006;B riggs,2007)。 近年来,随着众多分子证据和古生物学证据的积累,有关扩散和隔离的争论有了新的进展,扩散在生物地理格局演化中的作用被重新认识(扩散的 “反革命” )。同时,生物地理学不同领域的发展促进了笔者对一些关键问题的理解,并达成较为一致的认识。出于对当今生物地理学发展状况进行梳理 的考虑,本文总结了近年来有关扩散对生物地理格局演化作用的重要证据,就生物地理学领域一些关键问题进行了讨论;在此基础上,总结了当今生物地理学所关注的科学问题;同时,鉴于生物多样性保护研究的重要意义,本文还对生物地理学方法在多样性保护中的应用进行了综述,期望对将来的研究有所启示。1 扩散的“反革命” 20世纪60年代之前,扩散一直是解释历史生物 地理格局的首选。随着分支生物地理学综合了分支系统学和板块构造学说的思想而兴起,相关的研究迅速成为历史生物地理学研究的主流,隔离也成为解释生物地理学格局的首要选择(H um p h ries and Pa ren ti ,1986;B riggs,2007)。分支生物地理学家认为只有隔离导致的生物地理格局是可检验的(不同类群的一致性),而扩散是随机过程且在不同类群发生的情况不同,因此是不可检验的。 从逻辑上来说,分支生物地理学理论和研究框架存在两方面的问题。第1,过分关注于间断分布格局及寻找地区一致性关系,使其并不能适用于现实中所有的分布格局(如发生在特定类群的事件导致的非一致性格局),某些分布格局并不适合用分支生物地理学方法进行研究(Knapp,2005;B riggs,2007);第2,如同分支生物地理学批判扩散生物地理学将扩散作为先验性假定(a p rio ri assum p tion ) 景观生态学Landscape ecology 二、景观生态学的研究内容与基本原理 （一）研究内容 景观生态学是研究景观的结构功能和变化及景观的规划管理。 景观结构： 指的是不同景观要素之间的空间关系（各种生态系统的性状、大小、数目、种类和构图与能量、物质和物种分配的关系） 景观功能： 指的是多种景观要素之间的相互作用，即不同生态系统之间的能流、物质流和物种流。 景观变化： 指的是景观在结构和功能上随时间的变化。 景观管理： 是将景观生态学的基本理论，应用于生产实践。主要内容是通过综合分析景观特征，提出景观利用管理最优化方案。包括下述内容： ①景观生态分类；②景观生态评价；③景观生态规划设计；④景观生态规划设计的实施。 （二）景观生态学的理论基础与基本原理 景观生态学的理论基础是整体论（holism）和系统理论（system theory）。 整体论是1926年由Smuts提出的哲学思想，这一思想说明，客观现实是由一系列的处于不同等级系列的整体所组成，每一整体都是一个系统，即处于一个相对稳定态中的相互关系集合。稳定态的维持机制称之为内稳定性，它是靠一系列正反馈和负反馈因素使系统处于两种动态平衡之中。 所以从根本上说，景观生态学研究的就是内稳态的机制，也就是研究地表所有作用因素之间的相互关系如何，它们又是如何造成水平和垂直的异质性的。 关于垂直异质性问题，由于欧洲学者对景观和景观生态学的理解，与R．Forman和M．Godron的定义有所区别，比如荷兰学者I.S.Zonneveld指出，应将景观视为一个生态系统，而又认为生态系统的概念不包括范围大小。景观是在地球表面由所有作用因素形成的开放系统。这些因素组成三维现象。水平方面表现在互相联系的要素的水平格局上，垂直方面表现在存在着相互作用的很多“层”上。景观的每一层成为一门科学的研究对象（如地质学、土壤学、植被学等），而独有景观生态学则将全部土地属性形成的垂直异质性作为一个整体来研究。这是景观生态学最基本的特点。可见，整体范围内的垂直和水平异质性是景观生态学的研究对象。 Forman & Godron (1986)提出下列七个景观生态学原理: (一)景观结构和功能原理(landscapestructureand functionprinciple)： 在景观尺度上，每一独立的生态系统(或景观生态元素)可看作是一宽广的斑块，狭窄的廊道或基质。生态学对象在景观生态元素间是异质分布的。景观生态元素的大小，形状，数目，类型和结构是反覆变化的，其空间分布由景观结构所决定。 (二)生物多样性原理(biodiversity principle)： 景观异质性程度高，造成斑块及其内部环境的物种减少，同时也增加了边缘物种的丰度。 (三)物种流动原理(speciesflowprinciple)： 景观结构和物种流动是反馈环中的链环。在自然或人类干扰形成的景观生态元素中，当干扰区有利于外来种传播时，会造成敏感物种分布的的减少。 (四)养分再分配原理(nutrientredistributionprinciple)： 岛屿生物地理学与保护物种多样性浅谈 赵江晨 （北京农学院，生物工程142班，201020142031） 摘要：随着人口的急剧增加, 人类活动强度加剧, 全球的生物多样性丧失正在以空前的速度迅速增加。生物多样性的丧失已经引起了全球广泛的关注, 但全球生物多样性的丧失并没有得到有效的控制, 生物多样性丧失的趋势仍在加剧。如何有效地保护地球上现存的生物多样性便成为摆在人类面前的一个严峻问题。于是生物地理学与物种多样性的保护也建立起了联系，本文通过对生物地理学保护物种多样性方法入手，重点谈论了岛屿生物地理学对物种多样性的保护的重要意义。 关键词：生物地理学，岛屿生物地理学，物种多样性，物种保护 从达尔文时代起到20世纪末，生物地理学的发展经历了以下几个代表时期：1) 19世纪后半叶起，起源中心和扩散用于解释生物分布；2)20世纪60年代起，随着生态学具备了成熟的理论体系，岛屿生物地理学发展起来；3) 同样在20世纪60~70年代，随着板块构造学说和分支系统学理论的发展，隔离思想出现并促进泛生物地理学和隔离分化生物地理学的发展，后者后来被称为分支生物地理学; 4)20世纪80年代末，在线粒体标记应用和溯祖理论的基础上，系统发生生物地理学兴起并迅速发展。 （一）生物多样性问题： 生物地理学主要关注生物多样性格局及其历史成因。关注的科学问题包括以下方面。1) 物种多样性格局，利用生物地理学在空间格局分析上的优势研究多样性格局，包括大空间尺度及全球多样性梯度；2) 遗传多样性的空间格局，包括遗传多样性的地理格局、格局的历史成因、揭示隐存多样性等；3) 大尺度多样性格局的历史机制，关注地质运动、生境保守性、灭绝事件等历史事件对大尺度多样性格局的影响。以下是我们通常意义上的保护措施： 1、就地保护 就地保护是将包含保护对象在内的、一定面积的陆地或水体划分出来，进行保护和管理。建立自然保护区是对生物多样性进行就地保护的最有效途径。 2、迁地保护 迁地保护是为一些行将灭绝的生物提供最后的生存机会。把因生存条件不复存在, 物种数量极少或难以找到配偶等原因，造成生存和繁衍受到严重威胁的物种迁出原地，移入动物园，植物园，水族馆和濒危动物繁殖中心，进行特殊的保护和管理。 3、建立基因库 英国曾斥巨资建立“千年种子库”，自1997 年启动以来，已实现了保存全部的英国植物物种和全球10% 的植物物种的目标。我国也有中国科学院和云南省共建的“中国西南野生生物种质资源库”项目，被列入国家重大科学工程建设计划，于2005 年动工建设，2009 年11 月通过了国家验收。“中国西南野生生物种质资源库”的建成，对我国的生物多样性保护与研究工作起到了重要推动作用。因为，如果在某个物种灭绝以前，能把它的种子（基因）保存下来，那么就有希望对生物多样性进行安全的复制。 （二）岛屿生物地理学理论及其在保护生物学中的应用： 2.1岛屿生物地理学理 很久以前人们就意识到岛屿的面积与物种数量之间存在着一种对应关系，但是本世纪60 年代以前在岛屿生物地理学中基本上没有定量的理论。MacArchur 和Wilson[的岛屿生物地 中学生怎样学好地理生物 学好地理的方法 一、加强对各类地图的应用 1、上课前一定要准备好地理课的基本工具，也是常用工具——地图册。 2、一边听课一边把学习中出现的地理事物在地图上圈点下来。如：学到地中海沿岸是冬季多雨，那么，地中海在什么地方?一定要在地图上找到并落实下来。 3、动手绘制示意图 如西亚石油输出的路线，同学们可以在一张草纸上绘制出简单的、相对位置正确的示意图。这类图不要求绘制得多么精准，只要能说明问题就行。 4、复习时应以地图作为知识载体，常看地图，多读地图。 二、要善于把不同的地理事物联系起来 把不同的地理事物之间建立起联系，首先必须问"为什么?"这样便会养成由果推因的良好的地理思维习惯。例如：世界雨极是印度的乞拉朋齐，那么，为什么乞拉朋齐会成为世界的雨极呢?结合地图，根据乞拉朋齐所处的地理位置便可分析出，乞拉朋齐位于喜马拉雅山的迎风坡，这里有大量的地形雨，这样，气候便和地形、位置相互联系起来了。 三、对地理原理，概念的理解要把握住要点、抓住关键 对地理原理、要领的掌握，并不要求象物理、数学分式、定理那样精确，只要抓住其中的关键、要点便十分容易地理解并把它们掌握住了。例如："在自然界中，对人类有利用价值的阳光、空气、水等都是自然资源"这一对自然资源概念的理解。我们应该抓住两个要点：第一，自然界中存在的，不是工业产品。如，汽油，虽然对人类有利用价值，但不是人类从自然界中直接获得的，它是工业产品。第二，是对人类有利用价值的。没有利用价值的不是，如沙漠虽然在自然界中存在着，但目前，对人类没有利用价值，也不是自然资源。这样就可以了。 学好地理学习方法 学好生物的方法初中地理生物的学习方法
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