生态学群落生态.pptx
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1、第一节第一节 生物群落的概念生物群落的概念一、生物群落的定义 群落(community)的概念来源于植物生态研究。(1807年,Alexander Humboldt)自然界植物的分布不是零乱无章的,而是遵循一定的规律而集合成群落,每个群落都有其特定的外貌,它是群落对生境因素的综合反应。不同于动物种群的群聚现象。生物群落生物群落可定义为特定空间或特定生境下生物种群有规为特定空间或特定生境下生物种群有规律的组合,它们之间以及它们与环境之间彼此影响,相互作律的组合,它们之间以及它们与环境之间彼此影响,相互作用,具有一定的形态结构与营养结构,执行一定的功能用,具有一定的形态结构与营养结构,执行一定的功
2、能。也可以说,一个生态系统中具生命的部分即生物群落。生物群落的概念具有具体和抽象两重含义,说它是具体的,是因为我们确实很容易找到一个区域或地段,在那里我们可以观察或研究一个群落的结构和功能;它同时又是一个抽象的概念,指的是符合群落定义的所有生物集合体的总称。二、群落的基本特征二、群落的基本特征 1 具有一定的种类组成:每个群落都是由一定的植物、动物、微生物种群组成的,因此,种类组成是区别不同群落的首要特征。一个群落中种类成分的多少及每种个体的数量,是度量群落多样性的基础。2 不同物种之间的相互影响 群落中的物种有规律地共处,即在有序状态下生存。一个群落的形成和发展必须经过生物对环境的适应和生物
3、种群之间的相互适应。裸地上绿色植物(先锋)-动物种群、微生物种群。生物群落并非种群的简单集合。能够组合在一起构成群落的种群具备两个先决条件:第第一一,必须共同适应它们所处的无机环境;第第二二,它们内部的相互关系必须取得协调、平衡。研究群落中不同种群之间的关系是阐明群落形成机制的重要内容。二、群落的基本特征二、群落的基本特征 1 具有一定的种类组成:每个群落都是由一定的植物、动物、微生物种群组成的,因此,种类组成是区别不同群落的首要特征。一个群落中种类成分的多少及每种个体的数量,是度量群落多样性的基础。2 不同物种之间的相互影响 群落中的物种有规律地共处,即在有序状态下生存。一个群落的形成和发展
4、必须经过生物对环境的适应和生物种群之间的相互适应。裸地上绿色植物(先锋)-动物种群、微生物种群。生物群落并非种群的简单集合。能够组合在一起构成群落的种群具备两个先决条件:第第一一,必须共同适应它们所处的无机环境;第第二二,它们内部的相互关系必须取得协调、平衡。研究群落中不同种群之间的关系是阐明群落形成机制的重要内容。3形成群落环境 生物群落对其居住环境产生重大影响,并形成群落环境群落环境。4具有一定的结构 生物群落是生态系统的一个结结构构单单位位,它本身除具有一定的种类组成外,还具有一系列结构特点,包括形态结构,生态结构与营养结构。如生活型组成,种的分布格局,成层性,季相,捕食者和被食者的关系
5、等。但其结构常常是松散的,不像一个有机体结构那样清晰,有人称之为松散结构松散结构。5一定的动态特征 生物群落是生态系统中具生生命命的的部部分分,生命的特征是不不停停地地运运动动,群落也是如此。其运动形式包括季节动态,年际动态,演替与演化。6.具有一定的外貌 一个群里中的分别处于不同的高度和密度,从而决定了植物群落的外部形态,如森林、灌丛或者草丛等类型。7 一定的分布范围 任一群落都分布在特定地段或特定生境上,不同群落的生境和分布范围不同。无论从全球范围看还是从区域角度讲,不同生物群落都是按着一定的规律分布。8群落的边界特征 在自然条件下,有些群落具有明显的边界,可以清楚地加以区分;有的则不具有
6、明显边界,而处于连续变化中。但在多数情况下,不同群落之间都存在过渡带,被称为群群落落交交错错区区(ecotone),并导致明显的边缘效应。第四章 群落生态学 第一节第一节第一节第一节 生物群落的概念生物群落的概念生物群落的概念生物群落的概念 A 第二节第二节 群落的种类组成群落的种类组成 一、种类组成的性质分析 二、种类组成的数量特征 三、种的多样性 第三节第三节 群落的结构群落的结构 第四节第四节 影响群落结构的因素影响群落结构的因素 第五节第五节 群落的动态群落的动态 第六节第六节 群落的分类与排序群落的分类与排序 第七节第七节 地球上主要群落类型及其分布地球上主要群落类型及其分布第二节第
7、二节 群落的种类组成群落的种类组成 种类组成是决定群落性质最重要的因素,也是鉴别不同群落类型的基本特征。群落生态学研究一般都从分析种类组成开始。一、种类组成的性质分析 对群落的种类组成进行逐一登记后,得到一份所研究群落的生生物物种种类类名名录录,一个区域内所有植物种类的组合叫做植植物物区区系系,群落的种类组成情况在一定程度上反映出群落的性质。然后,根据各个种在群落中的作用而划分群群落落成员型成员型。下面是植物群落研究中常用的群落成员型分类。1优势种和建群种 对对群群落落的的结结构构和和群群落落环环境境的的形形成成有有明明显显控控制制作作用用的的植植物物种种称称为为优优势势种种(dominant
8、 species),它们通常是那些个体数量多、投影盖度大、生物量高、体积较大、生活能力较强,即优势度较大的种。群群落落的的不不同同层层次次可可以以有有各各自自的的优优势势种种,比如森林群落中,乔木层,灌木层,草本层和地被层分别存在各自的优势种,其中乔木层 的 优 势 种,即 优 势 层 的 优 势 种 常 称 为 建建 群群 种种(constructive species)。生态学上的优势种对整个群落具有控制性影响,如果把群落中的优势种去除,必然导致群落性质和环境的变化;但若把非优势种去除,只会发生较小的或不显著的变化,因此不仅要保护那些珍稀濒危植物,而且也要保护那些建群植物和优势植物,它们对
9、生态系统的稳态起着举足轻重的作用。1优势种和建群种 对对群群落落的的结结构构和和群群落落环环境境的的形形成成有有明明显显控控制制作作用用的的植植物物种种称称为为优优势势种种(dominant species),它们通常是那些个体数量多、投影盖度大、生物量高、体积较大、生活能力较强,即优势度较大的种。群群落落的的不不同同层层次次可可以以有有各各自自的的优优势势种种,比如森林群落中,乔木层,灌木层,草本层和地被层分别存在各自的优势种,其中乔木层 的 优 势 种,即 优 势 层 的 优 势 种 常 称 为 建建 群群 种种(constructive species)。生态学上的优势种对整个群落具有控
10、制性影响,如果把群落中的优势种去除,必然导致群落性质和环境的变化;但若把非优势种去除,只会发生较小的或不显著的变化,因此不仅要保护那些珍稀濒危植物,而且也要保护那些建群植物和优势植物,它们对生态系统的稳态起着举足轻重的作用。2亚优势种(subdominant)指个体数量与指个体数量与作用都次于优势种,但在决定群落性质作用都次于优势种,但在决定群落性质和控制群落环境方面仍起着一定作用的和控制群落环境方面仍起着一定作用的植物种植物种。在复层群落中,它通常居于下层,如大针茅草原中的小半灌木冷蒿就是亚优势种。3伴生种(companion species)伴生种为群落的常见种类,它与优势伴生种为群落的常
11、见种类,它与优势种相伴存在,但不起主要作用。种相伴存在,但不起主要作用。4偶见种或罕见种(rarespecies)偶见种偶见种是那些在群落中出现频率很是那些在群落中出现频率很低的种类,低的种类,多半是由于种群本身数量稀少的缘故。多半是由于种群本身数量稀少的缘故。同一个植物种群在不同的群落中可表现为不同的群落成员型。二、种类组成的数量特征 有了所研究群落的完整的生物名录,只能说明群落中有哪些物种,想进一步说明群落特征,还必须研究不同种的数量关系。对种类组成进行数量分析,是近代群落分析技术的基础。(一)种的个体数量 1多度(abundance)多度是对物种个体数目多少的一种估测指标,统计方法有两种
12、:1、记名计算法 2、目测估计法多用于群落野外调查。国内多采用Drude的七级制多度,即:Soe(Sociales)极多,植物地上部分郁闭 Cop(Copiosae)3 数量很多 Cop2 数量多 Cop1 数量尚多 Sp(Sparsal)数量不多而分散 Sol(Solitariae)数量很少而稀疏 Un(Unicum)个别或单株 2密度(density)指单位面积或单位空间内的个体数。一般对乔木,灌木和丛生草本以植株或株丛计数,根茎植物以地上枝条计数。样地内某一物种的个体数占全部物种个体数的百分比称做相相对对密密度度(relative density)。某一物种的密度占群落中密度最高的物种密
13、度的百分比称为密密度度比比(density ratio)。3盖度(cover degree,或coverage)是指植物的地上部分垂直投影面积占样地面积的百分比,即投影盖度。后来又出现了“基基盖盖度度”的概念,即即植植物物基基部部的的覆覆盖盖面面积积。对于草原群落,常以离地面1英寸(2.54cm)高度的断面计算;对森林群落,则以树木胸高(1.3m处)断面积计算。基盖度也称真真盖盖度度。乔木的基盖度特称为显显著著度度(dominant)。盖度可分为种盖度(分盖度),层盖度(种组盖度)、总盖度(群落盖度)。林业上常用郁闭度来表示林木层的盖度。通常,分盖度或层盖度之和大于总盖度。群落中某一物种的分盖
14、度占所有分盖度之和的百分比,即相相对对盖盖度度。某一物种的盖度占盖度最大物种的盖度的百分比称为盖度比盖度比(cover ratio)。4.频度(frequency)即即某某个个物物种种在在调调查查范范围围内内出出现现的的频频率率。常按包含该种个体的样方数占全部样方数的百分比采计算,即:频度频度=某物种出现的样方数样方总数某物种出现的样方数样方总数100 除此之外,还有高度、重量、体积等指标。(二)综合数量指标(二)综合数量指标 1优势度(dominance)优优势势度度用以表表示示一一个个种种在在群群落落中中的的地地位位与与作作用用,但其具体定义和计算指标因群落不同而不同,多度、盖度、体积、重
15、量等或他们的组合均可作为优势度的指标。2重要值(important value)也也是是用用来来表表示示某某个个种种在在群群落落中中的的地地位位和和作作用用的的综综合合数数量量指指标标,因为它简单、明确,所以在近些年来得到普遍采用。重要值是美国的Curtis和RPMcIntosh(1951)首先使用的,他们在Wisconsin研究森林群落连续体,用重要值来确定乔木的优势度或显著度(conspicuousness),计算的公式如下:重要值重要值(IV)=相对密度十相对频度十相对优势度相对密度十相对频度十相对优势度 上式用于草原群落草原群落时,相对优势度可用相对盖度代替:重要值重要值=相对密度十相
16、对频度十相对盖度相对密度十相对频度十相对盖度 重要值的意义:重要值的意义:1 是一个反映种群的大小、多少和分布状况的综合性指标;2 反映了种群在群落中的地位和作用;3 可确定群落的优势种;表明群落的性质4 可推断群落所在地的环境特点;5 是用于群落分类的一个很好的指标。三、种的多样性三、种的多样性 生生物物多多样样性性可定义为“生生物物中中的的多多样样化化和和变变异异性性及及物物种种生生境境的的生生态态复复杂杂性性”。它包括植物、动物和微生物的所有种及其组成的群落和生态系统。生物多样性一般有三个水平,即遗传多样性,指地球上生物个体中所包含的遗传信息之总和;物物种种多多样样性性,指指地球上生生物
17、物有有机机体体的的多多样样化化,包包括括种种的的丰丰富富度度和和种种的的均均匀匀度度;生态系统多样性,涉及的是生物圈中生物群落、生境与生态过程的多样化。本节从群落特征角度,讨论物种的多样性。1多样性的定义 物种多样性具有下面二种涵义:(1)种的数目或丰富度(species richness)指指一一个个群群落落或或生生境境中中物物种种数数目目的的多多少少。Poole(1974)认为只有这个指标才是唯一真正客观的多样性指标。在统计种的数目的时候,需要说明多大的面面积积,以便比较。在多层次的森林群落中必须说明层次和径级层次和径级,否则是无法比较的。(2)种的均匀度(species evenness
18、 or equitability)指指一一个个群群落落或或生生境境中中全全部部物物种种个个体体数数目目的的分分配配状状况况,它它反反映映的的是是各各物物种种个个体体数数目目分分配配的的均均匀匀程程度度,例如,甲群落中有100个个体,其中90个属于种A,另外10个属于种B。乙群落中也有100个个体,但种A、B各占一半。那么,甲群落的均匀度就比乙群落低得多。2多样性的测定 测定多样性的公式很多,我们这里仅选取其中几种有代表性的作一说明。(1)丰富度指数 由于群落中物种的总数与样本含量有关,所以这类指数应限定为可比较的。生态学上用过的丰富度指数很多,现举几例。a.Gleason(1922)指数:式中
19、A为单位面积,S为群落中物种数目。bMargalef(1951,1957,1958)指数:式中S为群落中的总种数,N为观察到的个体总数(随样本大小而增减)。(2)多样性指数 多多样样性性指指数数是是丰丰富富度度和和均均匀匀性性的的综综合合指指标标,有人称为异异质质性性指指数数(heterogenity index)或种种的的不不齐齐性性(species heterogenity)。应指出的是,应用多样性指数时,具低丰富度和高均匀度的群落与具高丰富度与低均匀度的群落,可能得到相同的多样性指数。a.辛普森多样性指数(Simpsons diversity index)。在无限大小的群落中,随机取样得
20、到同样的两个标本,以它们的概率得出多样性指数。辛辛普普森森多多样样性性指指数数=随随机机取取样样的的两两个个个个体体属属于于不不同同种种的的概概率率 =1随机取样的两个个体属于同种的概率随机取样的两个个体属于同种的概率辛普森指数计算公式N:所有种的个体总数;Nj:每一个种的个体数;s:种的数目b、香农-威纳指数(Shannon-Weiner index)。信息论中熵的公式原来时表示信息的紊乱和不确定程度的,我们也可以用来描述种的个体出现的紊乱和不确定性,这就是种的多样性。香农-威纳指数即按此原理设计的,其计算公式为:H=Pi:每一个种的个体数目占所有种个体数目的比例3.多样性梯度 (1)多样性
21、随纬纬度度变化 从热带到两极随纬度的增加,物种多样性有逐渐减少的趋势。在乔木、海产瓣鳃类、蚂蚁、蜥蜴和鸟、兽等许多类群中均有充分数据说明这一点,即无论在陆地、海洋和淡水环境,都有类似的趋势。当然也有例外,如企鹅和海豹在极地种类最多,而针叶林和姬蜂在温带物种最丰富。(2)多样性随海海拔拔变化 如果在赤道地区登山,随海拔的增高,能见到热带、温带、寒带的环境,同样也能发现物种多样性随海拔增加而逐渐降低。3.多样性梯度 (1)多样性随纬纬度度变化 从热带到两极随纬度的增加,物种多样性有逐渐减少的趋势。在乔木、海产瓣鳃类、蚂蚁、蜥蜴和鸟、兽等许多类群中均有充分数据说明这一点,即无论在陆地、海洋和淡水环境
22、,都有类似的趋势。当然也有例外,如企鹅和海豹在极地种类最多,而针叶林和姬蜂在温带物种最丰富。(2)多样性随海海拔拔变化 如果在赤道地区登山,随海拔的增高,能见到热带、温带、寒带的环境,同样也能发现物种多样性随海拔增加而逐渐降低。(3)在海洋或淡水水体物种多样性有随深深度度增加而降低的趋势。显然,在大型湖泊中,温度低、含氧少、黑暗的深水层,其水生生物种类明显低于浅水区;同样,海洋中植物分布也仅限于光线能透入的光亮区,一般很少超过30米。由此可以看出其一般规律:物种多样性总的趋势是随热量分布的变化而变化。第四章 群落生态学 第一节第一节第一节第一节 生物群落的概念生物群落的概念生物群落的概念生物群
23、落的概念 第二节第二节 群落的种类组成群落的种类组成 第三节第三节 群落的结构群落的结构 一、群落的结构单元 二、群落的垂直垂直结构 三、群落的水平结构 四、群落的外貌和季相 五、群落交错区与边缘效应 第四节第四节 影响群落结构的因素影响群落结构的因素 第五节第五节 群落的动态群落的动态 第六节第六节 群落的分类与排序群落的分类与排序 第七节第七节 地球上主要群落类型及其分布地球上主要群落类型及其分布第三节第三节 群落的结构群落的结构 群群落落结结构构是群落中相互作用的种种群群在在协协同同进进化化中中形形成成的的,其中生态适应和自然选择起了重要作用,因此,群落结构特征包涵了重要的生态内容。前一
24、节介绍的种类组成,也是群落结构的重要特征,这一节着重介绍群落的空间结构空间结构(或物理结构或物理结构)及其生态内涵生态内涵。一、群落的结构单元 群落空间结构决定于两个要素,即群落中各物种的生活型及相同生活型的物种所组成的层片(synusia),它们可看做群落的结构单元。生物群落空间形态结构的分化有利于资源的利用。生活型1生活型(life form)生生活活型型是是生生物物对对外外界界环环境境适适应应的的外外部部表表现现形形式式,同同一一生生活活型型的的生生物物,不不但但体体态态相相似,而且在适应特点上也是相似的。似,而且在适应特点上也是相似的。(1)高位芽植物(phanerophytes)休眠
25、芽位于距地面25厘米以上,又依高度分为四个亚类,即大高位芽植物(高度30米),中高位芽植物(830米),小高位芽植物(28米)与矮高位芽植物(25厘米到2米)。(2)地上芽植物(Chamaephytes)更新芽位于土壤表面之上,25厘米之下,多为半灌木或草本植物。(3)地面芽植物(Hemicryptophytes)又称浅地下芽植物或半隐芽植物,更新芽位子近地面土层内,冬季地上部分全枯死,即为多年生草本植物。(4)隐芽植物(Cryptophytes)更新芽位于较深土层中或水中,多为鳞茎类、块茎类和根茎类多年生草本植物或水生植物。(5)一年生植物(Therophytes)以种子越冬。生活型生活型
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