第03章群落生态学.ppt

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1、第一节 生物群落的概念一、生物群落的定义 生物群落在相同时间聚集在同一地段上的各物种种群的集合。二、群落的基本特征 1种类组成特征；2各物种间相互关联 3形成独特的群落内部环境；4具有一定的空间结构 5具有一定的动态特征 6有一定的分布范围 7具有边界特征 8各物种重要性不同第二节 群落的种类组成如何调查群落的种类组成？一般的工作步骤如下：1.选择样地（Stand selected）：典型取样即选择能代表所研究群落基本特征的一定地段或一定空间，所选样地应注意环境条件的一致性与群落外貌的一致性，最好处于群落的中心部位，避免过渡地段。2.随机选取样方（select plots randomly）两

2、个关键问题：a.如何保证随机取样？b.样方大小？随机取样的方法：五点取样法；机械布点法；样线法；随机抛射法；双人配合踏察法等。确定取样面积一般用巢式取样法来确定（如下图）。1234567巢式样方法巢式样方法种-面积曲线种-面积曲线5152640475866676970010203040506070800100200300400500600面积(m2)种数a.曲线拐点对应的面积即为群落的最小表现面积；b.85%的种所对应的面积为群落的最小表现面积；c.对应的面积不是整数时，应适当扩大面积，使取样时的实际面积为一整数。3、数量指标调查a.物种名录 b.密度 c.高度d.盖度是植物地上部分垂直投影面

3、积占样地面积的百分比，即投影盖度。“基盖度”，草原群落，以离地面2.54cm高度的断面积计算；森林群落，则以树木胸高（1.3m）断面积计算。e.频度某物种在调查范围内出现的频率，即出现该物种的样方数占全部样方数的百分比。f.综合数量指标重要值（IV）IV=相对密度相对频度相对盖度相对密度相对频度相对盖度Raunkiaer 提出的群落物种频度定律两条结论：a.群落的均匀性与A级和E级的大小成正比。b.B、C、D级的比例增高时，说明群落中种的分布不均匀，暗示着植被分化和演替的趋势。4、种类组成的性质分析（a）优势种和建群种 对群落的结构和群落环境的形成有明显控制作用的植物种称为优势种。优势层中的优

4、势种（此处为乔木层）常称为建群种。“单优种群落”；“共优种群落”或“共建种群落”。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。保护珍稀濒危植物的关键环节是保护那些建群植物和优势植物，以保护濒危植物的生存环境。（b）亚优势种 亚优势种（subdominant）指个体数量与作用都次于优势种，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植物种。（c）伴生种 伴生种（companion species）为群落的常见种类，它与优势种相伴存在，但不起主要作用。（d）偶见种或稀见种 偶见种（rare species）是那些在群落中出现频率很低的种类，多半是由

5、于种群本身数量稀少的缘故。5.物种多样性计算 生物多样性生物的多样化和变异性，以及生境的复杂性。层次遗传、物种、生态系统、景观多样性。物种多样性丰富度和均匀度。辛普森和香农-威纳指数（值越高，多样性越高）。物种多样性空间变化规律随纬度、海拔、水深的增加呈下降趋势。第三节 群落的结构一、群落的结构要素 生活型（life form）是生物对外界环境适应的外部表现形式，同一生活型的生物，不但体态相似，而且其适应特点也是相似的。趋同适应的结果。1）Raunkiaer 的生活型系统休眠芽在不良季节的着生位置做为划分生活型的标准。（1）高位芽植物地面25cm以上 （2）地上芽植物 （3）地面芽植物 （4）

6、隐芽植物 （5）一年生植物 上述生活型的比例构成被称为生活型谱。群落（地点）群落（地点）生生 活活 型型高位芽高位芽植物植物/%地上芽地上芽植物植物/%地面芽地面芽植物植物/%隐芽植隐芽植物物/%一年生一年生植物植物/%热带雨林（海南岛）热带雨林（海南岛）热带山地雨林（海南岛）热带山地雨林（海南岛）南亚热带季风常绿阔叶林南亚热带季风常绿阔叶林（福建和溪）（福建和溪）中亚热带常绿阔叶林（浙江）中亚热带常绿阔叶林（浙江）暖温带落叶阔叶林暖温带落叶阔叶林(秦岭北坡秦岭北坡)寒温带暗针叶林（长白山）寒温带暗针叶林（长白山）温带草原（东北）温带草原（东北）96.8887.6363.0076.1052.0

7、025.40 3.600.775.995.001.005.004.402.00 0.42 3.4212.0013.1038.0039.6041.10 0.98 2.44 6.00 7.80 3.7026.4019.000014.00 2.00 1.30 3.2033.402）我国的生活型类群中国植被木本植物 乔木；灌木；竹类；藤本植物；附生木本植物；寄生木本植物；半木本植物 半灌木与小半灌木；草本植物 多年生草本植物；一年生草本植物；寄生草本植物；腐生草本植物；水生草本植物；叶状体植物 苔藓及地衣；藻菌。二、群落的外貌与季相 群落的外貌(physiognomy)是指群落的外部表现特征，是认识植

8、物群落的基础，也是区分不同植被类型的主要标志，如森体、草原和荒漠等，首先就是根据外貌区别开来的。而就森林而言，针叶林、夏绿阔叶林、常绿阔叶林和热带雨林等，也是根据外貌区别出来的。随着气候季节性交替，群落呈现不同的外貌，这就是季相季相。三、群落的垂直结构群落分层现象。陆地植物群落的分层，与光的利用有关。温带夏绿阔叶林的地上成层现象最为明显，寒温带针叶林的成层结构简单，而热带森林的成层结构最为复杂。成层结构是自然选择的结果，它显著提高了植物利用环境资源的能力。动物的分层现象主要与食物有关；其次还与不同层次的微气候条件有关。水生动物分层主要取决于阳光、温度、食物和含氧等。鸣禽的取食范围鸣禽的取食范围

9、植物冠层高度的植物冠层高度的多样性和鸟类数多样性和鸟类数目的多样性目的多样性(MacArthur 1961)四、群落的水平结构 群落的配置状况或水平格局，即群落二维结构。镶嵌性（mosaic）群落内部环境因子的不均匀性（地形和微地形的变化、土壤湿度和盐渍化程度的差异以及人与动物的影响），是群落镶嵌性的主要原因。植物群落的镶嵌分布格局植物群落的镶嵌分布格局 五、群落交错区与边缘效应 群落交错区是两个或多个群落之间（或生态地带之间）的过渡区域。群落的交错区是一个交群落的交错区是一个交叉地带或种群竞争的紧张地叉地带或种群竞争的紧张地带，在这里，群落中种的数带，在这里，群落中种的数目及一些种群密度比相

10、邻群目及一些种群密度比相邻群落大。落大。边缘效应边缘效应群落交错群落交错区种的数目及一些种的密度区种的数目及一些种的密度有增大的趋势有增大的趋势被称为。被称为。不同群落组合对营巢鸟的边缘效应不同群落组合对营巢鸟的边缘效应第四节 影响群落组成和结构的因素一、生物因素（一）竞争异质性生境中，竞争导致生态位分化，使群落物种多样性增高。植物的资源比例竞争模型（a）两种植物竞争两种资源Tilman模型的各种结局 （b）五种植物竞争两种资源Tilman模型的各种结局植物利用相同资源，很难产生生态位分化，如何共存？多种植物在竞争少数相同资源中，对资源的差异性需求，是其共存的根据之一。另一种解释是在一个生境中

11、各种生态因素并不是均匀分布的，空间异质性是物种共存的另一根据。（二）捕食 捕食对群落结构形成的作用，视捕食者是泛化种还是特化种而异。泛化捕食者的捕食作用在一定的捕食强度下能提高群落物种多样性。特化捕食者如果喜食的是竞争上占优势的种类，则能提高群落物种多样性。特化捕食者如果喜食的是竞争上占劣势的种类，则结果相反，捕食降低了多样性。二、干扰对群落结构的影响干扰强度和频度，决定群落盖度。计算机模拟的雪崩对云杉林盖度的影响（40a和5a间隔）干扰造成群落缺口；在没有继续干扰的条件下，缺口可能被周围群落的任何一个种侵入和占据，并发展成为优势者，哪一种是优胜者完全取决于随机因素，这过程即抽彩式竞争。中度干

12、扰假说中等程度的干扰水平能维持高多样性。三、空间异质性与群落的结构 群落的环境不是均匀一致的，空间异质性的程度越高，意味着有更加多样的小生境，所以能允许更多的物种共存。（一）非生物环境的空间异质性 在土壤和地形变化频繁的地段，群落含有更多的植物种，而平坦同质土壤的群落多样性低。植被沿土壤类型和湿度梯度的变化植被沿土壤类型和湿度梯度的变化(Jordan 1985)（二）生物空间异质性 MacArthur等曾研究鸟类多样性与植物的物种多样和取食高度多样性之间的关系。发现鸟类多样性与植物种数的相关，不如与取食高度多样性相关紧密（下图）。鸟类多样性与植物物种多样性和取食高度多样性的关系鸟类多样性与植物

13、物种多样性和取食高度多样性的关系冠层高度多样性与鸟类物种多样性的关系(MacArthur 1961)四、岛屿与群落结构（一）岛屿的种数-面积关系 岛屿中的物种数目与岛屿的面积有密切关系。许多研究证实，岛面积越大，种数越多（下图），Galapagos群岛的陆地植物种数与岛面积的关系并可用简单方程描述：S cAz 或取对数 lgSlgcz(lgA)式中：S 种数；A 面积；z、c 两个常数。岛屿面积越大种数越多，称为岛屿效应。（二）MacArthur的平衡说 岛屿上的物种决定于物种迁入和灭亡的平衡。这是一种动态平衡，不断地有物种灭亡，也不断地由同种或别种的迁入而补偿灭亡的物种。不同岛上物种迁入率和

14、消灭率（交点示平衡时的种数）（三）岛屿生态与自然保护 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。一般说来，保护区面积越大，越能支持或“供养”更多的物种；面积小，支持的种数也少。在同样面积下，一个大保护区好还是若干小保护区好，这决定于建立保护区的目的。第四节 群落动态 演替某一地段上一种生物群落被另一种生物群落所依次取代的过程。类型：原生演替（原生裸地：无繁殖体）和次生演替（次生裸地：有繁殖体）；水生演替和旱生演替。演替的过程：新物种入侵定居竞争稳定 演替系列：从生物侵入开始直至顶极群落的整个顺序演变过程。岩石表面的演替（旱生演

15、替、原生演替）：群落：壳状地衣 叶状地衣 苔藓 草本植物 灌木 森林气候：极端干旱冷湿；土壤：岩石森林土农田弃耕后的恢复演替（旱生演替、次生演替）群落：飞蓬 紫菀 须芒草 杂灌木 松 栎山核桃气候：干燥冷湿；土壤：农耕土森林土湖泊的演替群落：浮游植物 沉水植物 挺水植物 湿生植物 中生植物气候：水生环境中生环境；土壤：淤泥正常土壤 从上述演替实例可以看出，无论演替从什么环境开始，其结果都是向着中生化的生境发展，都是向着与当地气候条件相适应的群落发展。这就是群落演替的必然结果。控制演替的主要因素 环境的不断变化 植物繁殖体的迁移、散布和动物的活动性 种内、种间关系的改变 群落种类组成中新分类单位

16、发生 人类活动演替顶极学说 演替顶极：每一演替系列都是由先锋阶段开始，经过不同的演替阶段，到达中生状态的最终演替阶段，形成顶极群落。单元顶极论：顶极群落只有一种，气候顶极，即气候是影响群落最终状态的唯一因素。多元顶极论：根据主导因子的不同，除了气候顶极之外，还可有土壤顶极、地形顶极、火烧顶极、动物顶极。群落演替中生物量累积模型群落演替中生物量累积模型A.渐近线模型；渐近线模型；B.Bormann模型模型(05年全国联赛)岛屿生物地理学理论被广泛接受的一个重要原因是该理论能够简单地用一个变量来表述岛屿的生物学特征，这个变量是：A岛屿面积 B 物种数量 C岛屿距大陆的距离 D 物种的灭绝速率(06年全国联赛)从湖泊到森林的演替中不经历：A沉水植物阶段B浮叶根生植物阶段C沼泽植物阶段D富营养化阶段(05年全国联赛)群落空间结构决定于两个要素，即群落中各物种的 及相同生活型的物种所组成的层片，它们可看作群落的结构单元。A种类 B生活型 C生态环境 D生态型(02年全国联赛)在下列群落演替系列中，哪一种演替属于异养演替。A从湖泊到森林;B从裸岩开始的演替；B.从动物尸体开始的演替；D从荒废农田开