景观多样性的概念及测度指标课件.pptx

景观多样性的概念及测度指标一、生物多样性（biodivisity）1、生物多样性的定义 在一定时间内，一定地域的所有生物（植物、动物和微生物）的物种种类、种内遗传变异信息和生存环境的总称 遗传基因多样性 物种多样性 景观（或生态系统）多样性（1）遗传基因多样性（genetic diversity）是种内所有遗传变异信息的总和，蕴藏在动植物和微生物个体的基因里2）物种多样性（species diversity）是指以种为单位的生命有机体的复杂多样化（即单位面积内物种的丰富程度）3）景观多样性（1andscape diversity）是指生物圈内栖息地、生物群落和生态学过程的多样化，反映了景观的复杂程度景观多样性又被称为生态系统多样性（ecosystem diversity） 2、不同层次之间的关系（1）正由于物种多样性才显示多种多样的遗传基因，而遗传基因的多样性导致物种多样性；（2）物种多样性构成多样的生态系统，形成多样的生物群落，多样的景观；反过来，景观的多样性可为不同物种的生存、繁衍提供了丰富的食物、多种栖息地，因此景观多样性有利于物种多样性的保存 3、生物多样性下降的原因： 生境的丧失和破碎化。

如森林面积不断减少并破碎化；许多大坝工程破坏了大部分江河与溪流特有的生境 外来物种的引入在一些的生态系统中，一个新的捕食者、竞争者或病原体会对不能与它共同进化的物种很快造成危害 植物和动物种的过度利用开发大量森林、鱼类和野生生物资源有时达到灭绝的程度 土壤、水和大气环境的污染如酸雨使斯堪的那维亚和北美几千个湖泊和池塘成为无生命状态，并与其他类型的空气污染相作用，损害了整个欧洲的森林 全球气候变化将对全球生态系统造成巨大影响 工业化的农业和林业采用单一的高产作物品种和高度集约的栽培措施，使生物多样性降低原产于澳大利亚的桉树是经常被大量引种的外来物种之一，却屡屡引起诸如土壤贫瘠、地下水位下降和生物多样性降低等严重的生态问题外来物种的入侵泛滥，很难控制 ，残留的根可以继续繁殖生长因此一旦互花米草具有很发达的根系，即使拔除后外来物种的入侵薇甘菊（Mikania micrantha）在内伶仃-福田猕猴自然保护区泛滥，威胁到猕猴生存的情况外来物种的入侵水葫芦（Eichhornia crassipes）主要是作为饲料被引入到我国，也作为观赏和净化水质的植物得到推广种植过去10年，广东、云南、江苏、浙江、福建、上海等省市每年都要人工打捞水葫芦。

如图中作为观赏目的引进的植物五爪金龙（Ipomoea cairica ）扩展到野外后，形成典型的“绿色坟墓” 外来物种的入侵Acid deposition has killed these conifer trees in the mountains of North Carolina.二、景观多样性的类型及其测度指标 景观多样性主要研究组成景观的斑块在数量、大小、形状，景观要素的类型及其空间分布、斑块间的连接性、连通性等结构和功能上的多样性 1、斑块多样性及其生态意义 斑块多样性是指景观中斑块的数量、大小、形状等方面特征的多样性和复杂性 斑块多样性的测度指标有： （1）景观中斑块的数量 首先要考虑景观中的斑块总数和单位面积上的斑块数目（斑块密度），是景观完整性和破碎化的重要表现2）景观中斑块的面积 斑块面积影响物种的数量、生产力水平及能量和养分的分布一般而言，斑块中能量与矿质养分的总量与其面积成正比，物种多样性和生产力水平也随斑块面积的增加而增加大致的规律：面积增加10倍，物种增加两倍，即随生境面积增加所含的物种数量以2的幂函数增加（S=CA2）3）景观中斑块的形状 斑块形状对生物的扩散和动物的觅食及物质和能量的迁移也有重要的影响，例如通过林地迁移的昆虫或脊椎动物，或飞越林地的鸟类，容易发现垂直于他们迁移方向的狭长形采伐迹地，而往往遗漏掉圆形迹地或平行于迁移方向的狭长形迹地。

2、景观要素类型多样性及其测度指标 景观要素类型多样性是指景观中景观要素类型的丰富度和复杂性，常用景观要素丰富度指数、多样性指数、均匀度、优势度等指标来测定它与物种多样性的关系往往呈现正态分布规律，如图所示例如：单一的农田景观中增加适度的林地斑块，引入一些森林生境的物种，增加了物种的多样性；而森林破坏毁林开荒造成生境的破碎化，结构单一的人工生态系统大面积出现，有时虽然增加了景观类型的多样性，但却对物种多样性的保护不利 景观要素类型多样性的测度指标也可用于描述景观异质性 （1）丰富度指数（richness index） 绝对丰富度（absolute richness）：是指一个景观中生态系统类型数（或景观要素类型数），以绝对值表示 相对丰富度（relative richness）：是指一个景观内出现的生态系统类型数（景观要素类型数）占该景观所在的区域内全部可能出现的生态系统类型数（景观要素类型数）的百分比，即： R%=（某一景观中景观要素类别数/该区域全部可能出现的景观要素类别数最大值）100 相对密度（ relative density , 丰富度密度）：景观中单位面积上生态系统类型数，即 Rd=N/A=生态系统类型数/景观面积 例如：某一景观为100hm2，由4种不同的生态系统所组成，其所在的地区最多可能出现生态系统8类，那么该景观的绝对丰富度为4，相对丰富度为50%，相对密度为0.04类/hm2。

（2）多样性指数 多样性指数有两种不同的计算方法： Simpson（辛普森）多样性指数 Shannon-Wiener（申农）多样性指数式中，Pi为i类景观要素类型在景观中出现的概率（通常以该景观要素类型占景观总面积百分比来表示）n是景观中景观要素类型总数 多样性指数的大小起决于两个方面的信息，一是景观要素类型的多少，二是景观要素类型在面积上的分布均匀程度对于给定n类景观要素，当各类景观要素的面积比例相等（Pi=1/n），多样性指数达到最大值，即Hmax=1-（1/n），HTmax=ln（n） （3）均匀度指数 均匀度指数（E）反映景观中各景观要素类型在面积上分布的均匀程度，通常以多样性指数（H或HT）与其最大多样性指数（Hmax或HTmax）的比值来表示即 （4）优势度指数 表示一种或几种景观要素类型在景观中的优势化程度优势度（D）是最大的多样性指数与实际多样性指数之差其表达式为 李哈滨（1989）对上优势度指数进行了修正，提出了计算相对优势度，其公式为： RD=1-（D/Dmax）100% 式中RD为优势度相对指数其中生态系统在各景观中占的面积百分率ABCDEF10.430 0.740 0.640 0.240 0.920 1.000 20.220 0.130 0.230 0.170 0.020 30.350 0.130 0.130 0.170 0.020 40.160 0.020 50.150 0.010 60.110 0.010 丰富度绝对丰富度3.000 3.000 3.000 6.000 6.000 1.000 相对丰富度0.500 0.500 0.500 1.000 1.000 0.170 多样性Simpon(H)0.644 0.419 0.5210.824 0.152 0.000 Shannon-Weiner(HT)0.462 0.327 0.386 0.767 0.175 0.000 生态系统在各景观中占的面积百分率ABCDEF10.430 0.740 0.640 0.240 0.920 1.000 20.220 0.130 0.230 0.170 0.020 30.350 0.130 0.130 0.170 0.020 40.160 0.020 50.150 0.010 60.110 0.010 均匀度E0.966 0.628 0.781 0.989 0.183 无穷大E0.968 0.686 0.809 0.985 0.225 无穷大优势度D0.022 0.248 0.146 0.009 0.681 0.000 D0.015 0.150 0.091 0.011 0.603 0.000 值得一提的是，多样性指数只是对景观中不同类型单元按其占总面积的比例进行的统计，它们不能区分各类型面积比例一定时，不同分布格局所造成的异质性。

如图所示的分布形态，二者具有相同的多样性指数值 3、格局多样性及其生态意义 格局多样性是指景观要素类型空间分布格局的多样性、各景观要素类型之间以及斑块与斑块之间的空间结构和功能关系 格局多样性多考虑不同景观要素类型的空间分布，同一景观要素类型之间的连通性和连接度、相邻斑块间的聚集度和分散程度 景观类型的空间格局对生态过程（物质迁移、能量交换、物种运动）有重要影响如：农田景观中的防护林或树篱既是防风屏障，也对地表径流构成障碍，有效地控制水土和养分的流失而近年来，清除树篱将农田树篱农田构型改变为单一农田景观，增加了田块的面积，等于增加了坡长，导致侵蚀增加 景观连通性测定同一景观要素类型在空间上的结构联系特征，可从以下几个方面得到反映：斑块的大小、形状、同类斑块之间的距离（距离指数），廊道存在与否、不同类型之间的相交的频率以及由廊道组成的网络单元的大小有关 景观连接度测定同一景观要素类型在空间上的功能联系特征要通过斑块之间生物种迁徙或其他生态过程进展的顺利程度来反映 具有较高的连通性，不一定有较高的景观连接度；连通性较差的景观，景观连接度不一定小 通过景观连接度和连通性的研究，正确理解景观规划与管理的原理，其目的不仅仅是提高景观中各单元之间的连通性，更重要的是增强景观单元之间的连接度。

第三节 景观异质性的概念及测度指标一、景观异质性（landscape heterogeneity）定义、形成机理和起源 景观异质性是景观的重要属性人类和动物均需要2种以上景观要素才能生存与发展的事实充分证明了景观异质性存在的重要性1、景观异质性的定义 目前对景观异质性的定义较多，一般认为：景观异质性是指在景观中对一个物种或更高级生物组织的存在起决定作用的资源在空间上或在时间上的变异程度或强度 景观是由异质的景观要素组成的，也由于生物不断进化、物质、能量的不断流动和转化，以及干扰不断发生，使得景观永远也达不到均质性（景观异质性是绝对的） 2、景观异质性形成的机理和来源 关于景观异质性产生的机理，不同学者也有不同的理解但大多数认为，在开放的系统中，能量由一种状态转变为另一种状态过程中，伴随着新结构的建立从而增加了异质性景观异质性形成的机理正是基于这种热力学原理 景观异质性首先起源于系统与系统要素之间的原有差异、也起源于现实系统运动过程中的不平衡性和外来的各种干扰，特别是人类错误生态行为的干扰也就是说，景观异质性来源于自然干扰、人类活动和景观内部原有的植被演替第三节 景观异质性的概念及测度指标一、景观异质性定义、形成机理和起源第三节 景观异质性的概念及测度指标二、景观异质性的研究内容 景观异质性研究内容主要有4个方面： 空间异质性（spatial） 时间异质性（time） 功能异质性（function） 基质异质性（matrix） 1、空间异质性 空间异质性是指生态学过程和格局在空间分布上的不均匀性和复杂性，可理解为空间斑块性（patchness）和梯度（gradient）的总和。

斑块性主要强调斑块的种类组成特征及其空间分布与配置关系，比异质性的概念更为具体 梯度是指沿某一方向景观特征有规律地逐渐变化的空间特性，如海拔梯度、海陆梯度和边缘核心区梯度等第三节 景观异质性的概念及测度指标二、景观异质性的研究内容 1、空间异质性 （1）空间异质性的研究内容 空间组成：景观内生态系统的类型、种类、数量和面积比例在一定的观察尺度下，如果景观是由一种要素组成，可以认为其空间异质性不存在如果景观由两种要素类型以上组成，则出现空间异质性 如果组成景观的各要素类型所占的面积比例相同，其空间异质。