第三章 等级理论与尺度效应
**节 系统及其等级理论
景观生态学和传统生态学相比的区别在于:传统生态学中长期以来未能把空间格局、生态学过程和尺度结合到一起来研究,而景观生态学则强调空间异质性、等级结构和尺度在研究生态学格局和过程中的重要性。无论是从时间和空间上,还是从组织水平上看,景观生态学研究所跨越的尺度较其他学科更广。尺度效应是客观存在的,是对系统结构和功能关系的限度效应,而不管尺度无条件推理和无限度外延,用微观的实验结果推论宏观的过程可能会产生完全不同的结果。尺度选择对现象研究和学科界定具有重要的意义,是现代科学研究的一个关键环节。尺度效应来自于系统科学的等级理论,系统在时间、空间和组���尺度下表现出变异性,它有助于解释结构和功能的相互关系;格局和尺度是生态学**问题,对于景观生态分类和景观生态结构和功能的研究具有重要的科学意义。生态学的应用需要理解不同时空间尺度下所发生的现象,但没有一个生态现象是必须在一个尺度下研究。
一、系统及特点
1.系统的定义
系统论的创始人是奥地利的生物学家贝塔朗菲(L.V.Bertalanffy)(辛德惠等,1983)。他在50多年前给系统所下的定义是“相互联系的诸要素的综合体”。以后在不同的书籍或资料中,对“系统”所给予的定义有所不同,但其含义与人们通常的理解都是相近或一致的。钱学森所给的较为完整的系统定义为“由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成的具有特定功能的有机整体”。也就是说,系统的构成必须具备三个条件:其一,它必须是两个以上的因素所组成的有机整体,有一个确定的边界;其二,边界内各组分之间彼此互相联系,又称“偶联”,边界外为其环境;其三,系统将以整体的方式共同完成一定的功能,即环境中要有不同的物质和信息输入系统,经过系统实体的状态转换之后,将会以新的物质、能量、信息的形式输出。在这样的交换过程中,往往会发生反馈现象,即系统输出的一部分又反馈回来作为它的输入成分对原系统进行有效的控制。反馈是系统的重要属性。系统论认为,系统是事物存在的普遍方式,广泛存在于自然界和人类社会的各个方面。它既可以是宇宙无限时空坐标上自然界和人类社会二者相互作用的客观实体(一般称之为硬体系统),也可以是通过人的思维并借助于计算机系统所制定的计划、方案、模型、模式等非物理实体(一般称之为软件系统)。
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