浅谈斑块边缘效应的研究

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1、浅谈斑块边缘效应的研究作者：闫小满指导老师：徐小牛教授（林学与园林学院08研究生S08090706315）摘要：边缘效应是景观生态学的重要概念，它在研究群落景观的能量流、物质流和有机体流等生态过程中起着重要的作用。边缘格局特征的相互作用显著，是景观生态学理论探讨的热点之一。对边缘效应的概念与内涵、研究的相关领域、影响因素、定量评价方法及其意义方面进行了一些阐述。随着森林破碎化程度的加深，边缘效应影响范围和深度也随之增加；同时随着科学技术的发展和研究方法的改进，将不断促进边缘效应生物机制的研究和发展。对边缘效应的深入研究有助于森林经营管理。关键词：景观生态学；斑块；森林破碎化；边缘效

2、应前言由于人口的增加，对资源需求不断扩大，持续不断的人为活动以及一些自然灾害的影响，森林的破碎化进程正在加速，连片的森林变成支离破碎的片断森林，这种现象在热带雨林地区尤其严重[1~2]。森林的破坏及土地利用方式的改变导致森林外边缘增加，边缘效应对森林的影响程度加大。如森林景观由许多“被边缘修饰的生境”所组成，森林内的物种也因破碎化而失去某些固有的特性[2]。同时由于景观性质、研究目标和斑块形状的变化，边缘效应影响的范围和程度差异较大。因此众多生态学家在这一领域积极开展了非常有意义的科学研究工作，也取得了很多的研究成果。本文就对森林景观的边缘效应研究进行了综述，以便人们今后进一步开展

3、这一领域的基础研究。由于人类过度活动的结果,片断化的栖息地代替了原来大面积的自然生境.栖息地片断化的结果形成了具有不同生态环境条件,种类成分,结构和生态学过程的斑块(patch),斑块与斑块之间由边缘所分隔.因此,边缘效应是两个相邻的斑块相互作用的结果,这种相互作用是生物的和非生物的综合作用过程.边缘效应是一个动态的过程。一个成熟稳定的斑块是无数具有边缘效应的小斑块固化而成,这些小斑块是具有边缘扩张效应的生态系统,斑块的边缘演替过程,由于边缘效应的存在而显得复杂,具有特殊性.同时,具有边缘效应的单元各要素间相互作用强烈,突变性强,对于外界的干扰格外敏感,反应速度、幅度远远大于两侧相

4、对均一的地域单元内部,因此,边缘效应对区域环境变化具有预警作用。1．边缘效应的概念与内涵1．1边缘效应的概念边缘效应是1933年野生动物学家Leopold注意到在生态交错带内物种种类和个体数比邻近的系统要多，提出了边缘效应概念。边缘效应最初是指生态过渡带内物种数目与相邻群落之间的差异。1942年地理植物学家Beecher发现，不同地貌单元生物群落的界面地带，结构往往比较复杂，不同生境的物种在此共生，种群密度大，生产力水平较高，于是他将这种现象称为“边缘效应”。Beecher的概念侧重边缘效应现象和边缘效应结果的叙述。1985年王如松和马世骏又提出了边缘效应的一般概念：在两个或多个不

5、同性质的生态系统或(其它系统)交互作用处，由于某些生态因子(可能是物种、能量、信息、时机或地域)或系统属性的差异和协同作用而引起系统某些组分及行为(如种群密度、生产力、多样性等)不同于[5][4][3]系统内部的较大变化，这种现象被称为边缘效应。肖笃宁等把景观斑块的边缘效应定义为斑块边缘部分由于受到外界环境的影响而表现出与其中心部分不同的生态学特征。通常，斑块中心部分在气象条件、生物地球化学循环等方面都可能与边缘不同，边缘常具有较高的初级生产力。边缘效应是景观生态学的重要概念之一，它在研究群落景观的能量流和物质流等生态过程中起着重要的作用。[6]1．2边缘效应的分类大多数研究者只将

6、其粗略地分为生物与非生物效应Ⅲ。非生物效应如气流、光量子密度、温度、湿度和土壤湿度等，生物性如改变物种的分布和丰富度、捕食者和被捕食者之间的关系和竞争等。而Murcia[8]将边缘效应比较详细地划分为三类：(1)非生物效应，包括来源于不同结构基质的自然环境条件的变化，如养分循环和能量平衡以及小气候沿着边缘的变化等；(2)直接生物效应，包括由于边缘附近自然环境的改变而直接引起的物种分布和多度的改变；(3)间接生物效应，这种效应来源于边缘或边缘附近的物种间相互作用的改变，例如捕食、竞争、生物传粉、种子扩散等；同时，还与某些种群遗传学结构的改变也有关。1．3边缘效应的主要特征在森林生境片

7、断化后，森林边缘生境中许多物理、化学和生物等因子都发生了一系列的显著变化。突出表现在森林边缘的小气候以及植物、动物和微生物等相互作用会沿林缘一林内的梯度发生不同程度的变化，从而也导致片断化森林生态系统边缘的养分循环过程发生改变[9]。边缘效应的主要特征可归纳为：食物链长，生物多样性增加，种群密度提高；系统内部物种与群落之间竞争激烈，彼此消长频率高，幅度大；抗干扰能力差，界面易发生变异，且系统恢复的周期长；自然波动与人为干扰相互迭加，易使系统承载能力超过临界阈值，导致系