环境生态学-2-1

1、生态因子的作用及适应,生态因子的生态作用及生物的适应光 一定范围内，植物光合作用 的效率与光强成正比，但达到一 定强度，其效率则会下降。这一 转折点称为光饱和点。,生态因子的作用及适应,生态因子的生态作用及生物的适应光 光的影响特点,生态因子的作用及适应,生态因子的生态作用及生物的适应光 从光的影响角度对植物的分类,生态因子的作用及适应,生态因子的生态作用及生物的适应光 光质 光质的分布特点：短波光随纬度增加而减少，随海拔升高而增加；冬季长波光增多，夏季短波光增多；中午短波光较多，早晚长波光较多。 植物光合作用利用光谱中部分波长 范围的光，这种部分辐射称为生理有效 辐射。不同光质对植物的光合作

2、用、色 素形成、向光性及形态都会带来不同影 响。,光强随纬度的变化,生态因子的作用及适应,生态因子的生态作用及生物的适应光 因地球的自转和太阳公转，使得太阳向地球的能量输入具有周期性。也就使得光具有周期现象。,动物也具有光周期现象。,生态因子的作用及适应,生态因子的生态作用及生物的适应光 光合作用利用可见光区， 不同颜色的光对植物的生长 发育效果不同。,生态因子的作用及适应,生态因子的生态作用及生物的适应温度 任何生物都生存在一定温度的环境中；生物在适温范围内生存。 温度的三基点最低温度、最高温度、最适温度。 生物必须在温度达到一定界限后才能开始生长和发育，这一界限称为生物学零度。 有效积温：

3、 式中： K生物所需有效积温 T当地该时期的平均温度 T0最低临界温度,生态因子的作用及适应,生态因子的生态作用及生物的适应温度 生物通过自然选择，在形态、生理和行为方面表现出对温度的适应。,生态因子的作用及适应,生态因子的生态作用及生物的适应水 水是所有生命的基本要素，也是最重要的环境物质。 植物体一般含水量为60%80%； 动物体含水量更高，如： 水母95% 软体动物80%92% 鱼类80%85% 鸟类兽类70%75% 人类65%72% 水的三基点 水的分布特点,生态因子的作用及适应,生态因子的生态作用及生物的适应水 植物对水因子的适应 根据生存环境中水的多少、植物对水分的需求量与依赖度，

4、可将植物划分为水生植物、陆生植物两大类。 水生植物所有生活在水中的植物。有漂浮植物、浮叶植物、沉水植物和挺水植物四类。 陆生植物生活在陆地上的植物。根据其生长环境及耐旱程度，可分为湿生、中生和旱生三种。,生态因子的作用及适应,生态因子的生态作用及生物的适应水 动物对水因子的适应 按栖息地不同，可将动物划分为水生动物、陆生动物、两栖动物三类。 不同类群的水生生物，有不同的适应能力和调节机制。 陆生动物的适应特征包括形态适应、行为适应和生理适应等方面。,生态因子的作用及适应,生态因子的生态作用及生物的适应土壤 土壤的组成 土壤由矿物质、有机质、土壤水分和土壤空气组成。,生态因子的作用及适应,生态因

5、子的生态作用及生物的适应土壤 土壤的组成 土壤是大多数植物的基质，为植物提供生活空间、水分和必要的矿物质元素。 土壤也是很多动物的栖息场所，如细菌、真菌、土壤微生物、藻类、原生动物、软体动物和节肢动物等。,生态因子的作用及适应,生态因子的生态作用及生物的适应土壤,生态因子的作用及适应,生态因子的生态作用及生物的适应土壤 生物和土壤之间有着频繁的能量和物质交换，是生态系统中物质循环与能量交换的重要场所。 生态系统中很多重要的生态过程都是在土壤中进行的，如物质的分解作用、硝化作用、固氮作用等； 土壤也是污染物质转化和净化的重要场所，土壤中的微生物和土壤动物能对外来的各种污染物进行分解和转化，在环境

6、保护中起到重要作用； 土壤通过其物理、化学和生物学性质强烈地影响植物的生长与繁育，因此可以控制植物群落演替的过程和方向。,生态因子的作用及适应,生态因子的生态作用及生物的适应土壤 植物对长期生活的土壤会产生适应性，某种意义上说，土壤主导了植物的生态类型。,生态因子的作用及适应,生态因子的生态作用及生物的适应土壤 酸性土植物我国南方土壤中矿物质淋深强烈土壤结构不良茶树、马尾松、杜鹃等 盐土植物内陆干旱、半干旱地区和滨海地区盐角草、海韭菜等具有表面缩小，气孔下陷、表皮百、有灰白色绒毛等外部特征 沙生植物沙丘上生长，根系发达，可达几十米，具有固沙作用，表皮百，利用枝条进行光合作用。,思考题,当前人类

7、面临哪些全球性的环境问题？ Liebig最小因子定律和Shelford耐性定律是什么？ 生物受哪些生态因子的影响？生物又是如何适应的？以温度因子为例。 概念题 环境生态学生态幅内稳态指示生物有效积温法则环境问题,back,生态系统的基本理论,生物种群与生物群落 生态系统 生态系统的能量流动与物质循环 各类生态系统的结构、组成、功能及特点,生态系统基本理论生物种群,生命系统的层次,生态系统基本理论生物种群,生命系统的层次 生命具有新陈代谢、生长发育、自我复制和繁殖、遗传变异、感应性和适应性。 个体是种群的基本单位。一定时间范围内同种个体的集合称之为种群。 重点关注种群的数量、分布、栖息环境、生存

8、和繁衍 生物群落是不同种群的集合体。一个自然的生物群落是一定地域或生境内各种生物种群的集合。 动物植物微生物,生态系统基本理论生物种群,基本概念种群及其基本特征 种群指在一定时空范围内同一物种的集合体。 种群由一定数量的同种个体组成，形成一个层次结构。 空间分布：有均匀分布、随机分布和聚集分布三种形式； 数量特征：随时间变化，有相应规律。 遗传特征：每个个体携带一定的基因组合，种群也是一个基因库，有一定的遗传特征。,生态系统基本理论生物种群,基本概念种群密度和阿利氏规律 种群密度：单位空间中的种群数量。通常以个体数或生物量来表示，可分为粗密度和生态密度。 粗密度：单位空间中的生物个体数(或生物

9、量)； 生态密度：单位栖息空间内种群的个体(或生物量)； 种群密度的调查方法通常有数量调查法和取样调查法。,生态系统基本理论生物种群,基本概念种群密度和阿利氏规律 总数量调查法：在某一面积的同种个体数目调查。 样方法：随机设定若干样方，采用统计方法来进行估算； 标志重捕法：先标志、后重捕，按比例进行估算； 去除取样法：,生态系统基本理论生物种群,基本概念种群密度和阿利氏规律,生态系统基本理论生物种群,基本概念种群密度和阿利氏规律,生态系统基本理论生物种群,基本概念种群密度和阿利氏规律,生态系统基本理论生物种群,基本概念种群密度和阿利氏规律 种群密度在一定水平内，能提高成活率、降低死亡率；但当种

10、群密度过高时，会产生不利影响，导致种群出生率下降，产生一系列生态后果。 种群密度过高或过低都是不利的，每一种生物都有其最适密度(optimum density)，这就是阿利氏规律(Allees law)。,生态系统基本理论生物种群,基本概念集群现象及其生态学意义 自然种群在空间分布上往往形成或大或小的群，如海洋鱼类产卵、觅食、越冬洄游都表现出明显的集群现象。 集群现象的生态学意义： (1) 有利于物种生存 (2) 有利于改变小气候条件 (3) 可能改变环境的化学性质,生态系统基本理论生物种群,基本概念年龄结构和性别比例,种群年龄结构是指种群中种年龄期个体的百分比。根据生态年龄，通常将生物的年龄

11、分为三个时期：繁殖前期、繁殖期和繁殖后期。根据种群的年龄构成比，可以将种群分为增长型、稳定型和衰退型。,生态系统基本理论生物种群,基本概念出生率和死亡率,1.出生率 单位时间内种群的出生个体数与种群个体总数的比。 2.死亡率 单位时间内种群死亡个体数与种群个体数之比。,生态系统基本理论生物种群,基本概念生命表和存活曲线,生命表是用业描述种群数量减少过程的一种工具。通过列表的形式，记载种群各年龄组的生命情况。分为动态生命表和生态表两种。,nx,x,dx,ex,(生命期望),率qx,生态系统基本理论生物种群,基本概念生命表和存活曲线,x为年龄、年龄组或发育阶段； nx为x期开始时的存活数； dx为

12、从x到x+1的死亡数， qx为从x到x+1的死亡率， ex为x期开始时的生命期望。,生态系统基本理论生物种群,基本概念生命表和存活曲线,静态生命表 根据某一特定时间对生物种群作的年龄结构调查而编制的生命表。假定种群经历的环境条件不随时间变化、种群结构稳定，年龄结构稳定。 适用于世代重叠的生物。 缺陷：和实际会有差异；不能对过程进行定量分析。,生态系统基本理论生物种群,基本概念生命表和存活曲线,存活曲线也可以表示种群数量的减少过程，且存活曲线有更直观的优点。 存活曲线是以生物的相对年龄(绝对年龄/平均寿命)为横坐标，各年龄的存活率(死亡率)为纵坐标所得曲线，反映了动物生活史内各时期的死亡率。可归

13、纳为三种类型：凸型、对角线型和凹型。,种群存活率,生态系统基本理论生物种群,基本概念生命表和存活曲线,凸型：种群基本能活到生命寿命，死亡率在末期才增高。 对角线型：各年龄期死亡率基本相当。 凹型：幼体死亡率高，少数能活到生理寿命。,生态系统基本理论生物种群,基本概念种群的增长,内禀增长率 种群的增长率与出生率、死亡率是直接相关的。种群的瞬时增长率(r)瞬时出生率(b)瞬时死亡率(d)。 内禀增长率指种群在无限制条件下(理想状态)的瞬时增长率称为内禀增长率(rm)，即种群最大增长率。也称为生物潜能或生殖潜能，是物种固有的，由遗传特性决定。种群增长率 式中：T为世代时间，即出生到再产子的时间；R0

14、为世代净增殖率，R0=第t+1代的雌性幼体出生数/第t世代的雌性幼体出生数。,生态系统基本理论生物种群,基本概念种群增长模型,与密度无关的种群离散增长模型 如果种群的各个世代不重叠，如一年生的植物和一年生殖一次的昆虫，其种群增长是不连续的、分步的，称为离散增长；如果重叠，则称为连续增长。 假设有一理想种群，开始时有10个雌体(记为N0=10)，每个个体每年繁殖一次，每次产2个后代，则第2代时，种群个体上升为20个，以后每代增加一倍，即：,是每经过一个世代的增长 倍数，称为周限增长率,与密度无关的种群连续增长模型 在世代重叠的情况下，种群的增长以连续的方式改变，可用微分方程来描述这种增长过程。

15、积分后得 式中：N为种群数量，r为瞬时增长率，,生态系统基本理论生物种群,基本概念种群增长模型,生态系统基本理论生物种群,基本概念种群增长模型,上述种群的增长形式，称为几何级数增长或指数式增长。以种群数量Nt与时间t作图，离散型种群指数增长曲线为“J”型，因此种群的指数增长模型又称为“J”型增长模型。如果以lgNt对时间作图，则呈直线。,生态系统基本理论生物种群,基本概念种群增长模型,算例：设我国解放初期1949年人口为5.4亿，1978年为9.5亿。根据指数增长模型求这期间内的人口增长率。 即我国此期间内人口增长率为19.5。可求出周限增长率为1.0196，据此可算出数量增加一倍的时间为35

16、年。,生态系统基本理论生物种群,基本概念种群增长模型,种群在有限环境中的逻辑斯谛增长 在实际环境中，由于种群数量总会受到食物、空间和其他资料的限制，因此增长是有限的。假定种群所在的环境条件只允许其种群数量增长到某一最大值K，这个K值称为环境容(纳)量。 当种群数量N增大到K值时，种群将不再增长，即 逻辑斯谛方程就是用来描述这种增长模型的，也称为“S”型增长模式。其微分形式为： 式中，N为种群数量，K为环境容(纳)量。,生态系统基本理论生物种群,基本概念种群增长模型,种群在有限环境中的逻辑斯谛增长 与无限环境的指数公式相比，逻辑斯谛方程增加了修正项该修正项也称为剩余空间，其生物学含义是：随着种群

17、的增大，最大环境容纳量当中种群尚未利用的剩余空间逐渐减小，拥挤效应等环境阻力逐渐增大，种群的最大增长率的可实现程度逐渐降低。种群每增加一个个体，对增长率的抑制作用为1/k。,生态系统基本理论生物种群,基本概念种群增长模型,此时，剩余空间最大，阻力最小，增长率的实现最为充分； 此时，剩余空间最小，阻力最大，增长率趋于0。 逻辑斯谛方向的积分式为：,生态系统基本理论生物种群,基本概念种群增长模型,种群在有限环境中的逻辑斯谛增长 种群的“S”型增长有两大特点： (1) S曲线有一个上渐近线，即S型增长曲线渐近于K值，但不会超过最大容量； (2) 曲线的变化是渐近的、平滑的,生态系统基本理论生物种群,

18、基本概念种群的数量变动,任何一个种群的数量都是随时间变动的，是环境因素和种群适应性相互作用的结果。 种群的数量变化有如下几种可能： 1.种群较长期地维持在同一水平种群平衡 2.种群出现不规则或规则(周期性)波动 3.种群数量持续下降种群衰退或灭亡 4.短期内迅速增长种群爆发 5.缓慢增长 6.种群爆发后，数量急剧下降种群崩溃 7.进入新地区后迅速扩展蔓延生态入侵,生态系统基本理论生物种群,基本概念种群的数量变动,1.不规则波动 原因：环境的随机变化。在短寿命生物上体现尤为明显。,生态系统基本理论生物种群,基本概念种群的数量变动,2.规则波动(周期性波动) 种群数量随时间呈有规律的波动现象。分为

19、季节波动和年际波动现象。 季节波动一年内不同季节的种群数量变化 年际波动受某些生态因子影响，年际间表现为规则变化,生态系统基本理论生物种群,基本概念种群调节理论,种群的数量在不断的变动中，但也有其相对稳定性。种群调节是指种群变动过程中趋向于恢复到其平均密度的机制。 种群数量的调节因素一般可分为两类： (1) 非密度制约因素：影响作用与种群本身密度无关的因素，如温度、降水、食物数量、污染物等； (2) 密度制约因素：影响作用与种群密度密切相关。主要指生物因素，如捕食、竞争等。,生态系统基本理论生物种群,基本概念种群调节理论,外源性种群调节理论 (1) 气候学派种群受天气条件影响否定种群的稳定性

20、(2) 生物学派主张捕食、竞争等生物学行为对种群调节起决定作用 (3) 食物因素,生态系统基本理论生物种群,基本概念种群调节理论,内源性种群调节理论自动调节学说 (1) 行为调节 (2) 内分泌调节 (3) 遗传调节,生态系统基本理论生物种群,基本概念生态入侵,某种生物通过人类从一个区域进入另一个适宜其栖息和繁衍的地区，种群爆发，危害当地生产和生活，改变当地的生态环境的过程称为生态入侵。可以分为四个阶段：入侵、定居、适应和扩展。 排斥当地物种使物种单一化；压迫和排斥本地物种导致生态系统的物种组成和结构发生改变导致生态系统受到破坏。从而影响生物多样性。,生态系统基本理论生物种群,基本概念最小生存

21、种群理论,物种的灭绝过程和机制是与种群的数量动态变化密切相关的。当一个种群的数量减少到对其他种群的影响微不足道时，则这个种群就是处在生态灭绝的状态。 研究表明，小种群更容易灭绝，当种群数量一旦低于某一数目时，种群就会迅速衰退直至灭绝。因此提出了最小生存种群概念：种群为免遭灭绝所必须维持的最低个体数量。,生态系统基本理论生物种群,基本概念最小生存种群理论,种群灭绝的内在机制 1.遗传随机性由于遗传漂变、建立者效应和近交衰退等遗传机制引起遗传多样性丧失并降低种群的适合度，导致灭绝 2.统计随机性从统计学上讲，小种群受随机因素影响灭绝的可能较大 3.环境随机性和自然灾害气候变化、生物因素、自然灾害都

22、可能导致种群灭绝 灭绝旋涡,生态系统基本理论生物种群,基本概念种群进化与生态对策,生物种群随时间推移会发生两种行为上的变化：短时间内波动和长时间内的进化。进化是生物种群对环境适应性的表现，种群的进化与适应是生态系统重要的稳态机制。 生物朝不同方向进化的对策称为“生态对策”。 根据生物的进化环境和生态对策可分为r对策和K对策。,生态系统基本理论生物种群,基本概念种群进化与生态对策,r对策生物一般个体小、寿命短、存活率低、增殖率高，具有较大扩散能力，适应于多种栖息环境，种群数量易发生突变性波动r对策生物(昆虫、细菌、藻类等)，灭绝危险性小 K对策生物一般个体较大，寿命长，存活率高，适应于稳定栖息环

23、境，不具备较大扩散能力，但具有较强竞争能力，种群密度稳定K对策生物(脊椎动物和种子植物等)，灭绝危险性大,生态系统基本理论生物种群,基本概念种群进化与生态对策,r对策生物和K对策生物特征比较,生态系统基本理论生物种群,基本概念种间的相互作用,在一个生物群落内，物种混居，必然会出现以食物、空间等资源为核心的种间关系，即不同物种种群之间的相互作用。如果用“”表示有害，用“”表示有害，“0”表示无影响，则种间的关系可以归纳为9种：,两个物种种群的相互作用,可以归纳为正相互作用和负相互作用。,生态系统基本理论生物种群,基本概念种间的相互作用,生态系统基本理论生物种群,基本概念种间的相互作用,1.正相互

24、作用偏利共生、原始协作和互利共生 (1) 偏利共生：指种间相互作用仅对一方有利，对另一方无影响。其数学模型如下： 即：当两个种群不在一起时，均按logistic曲线增长，当两个种群在一起时，对N1来说，由于N2的存在改进了N1的环境，使其生长更有利，对N2则无影响。 平衡种群： 式中：为种群N2对种N1的偏利系数。,生态系统基本理论生物种群,基本概念种间的相互作用,1.正相互作用偏利共生、原始协作和互利共生 (2) 原始协作：两种生物在一起，相互作用，双方获利，但协作是松散的，分离后双方仍然能独立生存。 如寄居蟹与某些肠腔动物，肠腔动物附着在寄居蟹背上，扩大了肠腔动物的觅食范围；肠腔动物的刺细

25、胞对寄居蟹起着伪装和保护作用。,生态系统基本理论生物种群,基本概念种间的相互作用,1.正相互作用偏利共生、原始协作和互利共生 (3) 互利共生：指两个物种长期共同生活在一起，彼此互相依赖，相互依存，并能直接进行物质交流的一种关系。其数学模型如下： 即：假设两个种群均按logistic曲线增长，但每一种群的环境容纳量都因另一种群的存在而增大，因此,生态系统基本理论生物种群,基本概念种间的相互作用,2.负相互作用竞争、捕食、偏害和寄生 (1) 偏害：为自然界中常见现象，指两个物种在一起，其中一种对另一种起抑制作用，而自身却不受影响。其数学模型如下： 即：假设两个种群均按logistic曲线增长，当

26、两个种群在一起时，对N2仍然按Logistic曲线增长，而N1则受其抑制，为N2对N1的抑制系数。 平衡种群：,生态系统基本理论生物种群,基本概念种间的相互作用,2.负相互作用竞争、捕食、偏害和寄生 (2) 寄生：指一种物种(寄生者)寄居于另一物种(寄主)的体内或，靠吸取寄主的营养而生活的现象。影响或负作用在开始阶段最为强烈，逐渐达到缓和。,生态系统基本理论生物种群,基本概念种间的相互作用,种间竞争高斯假说、Lokka-Volterra种间竞争模型 (1) 高斯假说：或竞争排斥原理。即亲缘关系接近的、具有相同习性或生活方式的物种不可能长期在同一地方生活，即完全的竞争者不能共存。 即当两个物种利

27、用同一资源或空间时产生了种间的竞争，且如果两个物种的生态越相似，竞争也就越激烈。,生态系统基本理论生物种群,基本概念种间的相互作用,(2) Lokka-Volterra种间竞争模型 假设有两个相互发生竞争的物种的增长均符合Logistic增长规律，即 式中：N1、N2两个物种的种群数量； K1、K2两个物种种群的环境容纳量； r1、r2两个物种种群的增长率。,生态系统基本理论生物种群,基本概念种间的相互作用,(1) Lokka-Volterra种间竞争模型 如果将两个物种放在一起，就会发生竞争，从而影响种群的增长，假设在物种1的环境中，每存在一个物种2的个体，对物种1种群的效应值为，在物种2的

28、环境中，每存在一个物种1的个体，对物种2种群的效应值为，则其种群增长模型为：,分别是种群1对种群2和种群2对种群1的竞争系数。,生态系统基本理论生物种群,基本概念种间的相互作用,当,即对N1而言，当N10时，N2=K1/；当N20时，N1=K1 对N2而言，当N10时，N2=K2；当N20时，N1=K2/ 将上述两个模型合并，则可得到如下四种可能的结果：,(1) 当 时， 即当時， 由于在K2，K2/ 右边的区域内，种群2已经超过最大容纳量不能增长，种群1仍能继续增长，因此，种群1取胜，种群2被挤掉。,生态系统基本理论生物种群,基本概念种间的相互作用,（1）N1取胜,(2) 当 时， 即当時，

29、 由于在K2，K2/，K1，K1/ 的区域内，种群1已经不能增长，种群2仍能继续增长，因此，种群2取胜，种群1被挤掉。,生态系统基本理论生物种群,基本概念种间的相互作用,（2）N2取胜,(3) 当 时， 即当時， 两个物种稳定共存。,生态系统基本理论生物种群,基本概念种间的相互作用,（3）稳定共存,(4) 当 时， 即当或時， 两个物种都有可能获胜。,生态系统基本理论生物种群,基本概念种间的相互作用,（4）不稳定共存,捕食作用指一种生物以另外一种生物为食物的现象。广义的捕食是指高一营养级动物以低一营养级动物或植物的现象。包括食肉动物、食草动物、昆虫拟寄生者、同类相食。 如果没有捕食者(P)，猎

30、物(N)的种群按指数式增长，而捕食者如果没有猎物，种群将按指数式减少，分别如下：,生态系统基本理论生物种群,基本概念种间的相互作用,如果捕食者和猎物处于同一有限空间内，则猎物地增长率就会随着捕食者的增加而降低，则被捕食者的种群方程为： 其中，是猎物所受的被捕食压力系数。 同样，捕食者种群的增长率也会受到猎物种群密度的影响，捕食者种群方程为,生态系统基本理论生物种群,基本概念种间的相互作用,生态位指自然生态系统中种群在时间、空间上的位置及其与相关种群之间的关系。 空间生态位营养生态位基础生态位实际生态位 生态位是每个种在一定生境的群落中都有不同于其他种的自己的时间、空间位置，也包括在生物群落中的

31、功能地位。,生态系统基本理论生物种群,基本概念生态位,生态位（Ecological niche），又称小生境或是生态龛位，生态位是一个物种所处的环境以及其本身生活习性的总称。每个物种都有自己独特的生态位，借以跟其他物种区别。生态位包括该物种觅食的地点，食物的种类和大小，还有其每日的和季节性的生物节律。,生态系统基本理论生物种群,基本概念生态位,如每一种生物占有各自的空间，在群落中具有各自的功能和营养位置，以及在温度、湿度、土壤等环境变化梯度中所居的地位。一个种的生态位，是按其食物和生境来确定的。如海星在北美洲太平洋沿岸居于主要捕食者的龛位。 按竞争排斥原理，任何两个种一般不能处于同一生态龛。在

32、特定生态环境中赢得竞争的胜利者，种群以出生率高、死亡率低而有较快的增长；有着相似食物或空间要求的数群近缘种，因处不同生态位，彼此并不竞争。,生态系统基本理论生物种群,基本概念生态位,1.生态位宽度 生态位宽度或广度指物种对资源开发利用的程度。可分为狭生态位种和广生态位种。 (1) 基于香农怀纳多样性指数的生态位宽度 式中：Bi为生态位宽度，Nij为物种i利用第j种资源等级的数值，r为生态位资源等级数。,生态系统基本理论生物种群,基本概念生态位,1.生态位宽度 (2) 列文斯生态位宽度指数 式中：Bi为生态位宽度，Nij为物种i利用第j种资源等级的数值，r为生态位资源等级数。,生态系统基本理论生

33、物种群,基本概念生态位,2.生态位重叠 生态位重叠是两个物种在其与生态因子联系上的相似性，是种群对相同资源的共同利用，或者是共有的生态空间资源区域。 (1) 基于Levins生态位宽度的生态位重叠指数 式中：Lih为i物种重叠h物种生态位重叠指数；Lhi为h物种重叠i物种生态位重叠指数；Bi为i物种生态位宽度；Bh为h物种生态位宽度。,生态系统基本理论生物种群,基本概念生态位,2.生态位重叠 (2) 基于Hutchinson的生态位重叠指数 考虑了在资源序列中资源不等价的情况， 式中符号意义同前。,生态系统基本理论生物种群,基本概念生态位,2.生态位重叠 (3) 基于香农怀纳多样性指数的生态位

34、重叠指数 式中：符号意义同前,生态系统基本理论生物种群,基本概念生态位,2.生态位分离 生态位分离是指两个物种在资源序列上利用资源的分离程度。 假设两个物种在各自连续资源序列上的资源利用曲线为一钟形曲线，其平均分离度以d表示，各自的变异度以w表示，则生态位分离的程度为Np=d/w，当生态位充分分离时，d/w大，当生态位高度重叠时，d/w小。,生态系统基本理论生物种群,基本概念生态位,2.生态位分离 在自然界，具有不同分布区的种，其生态位是彼此分离的，彼此之间无竞争；分布在同一地区的种，往往通过占据不同的群落生境来避免竞争。 物种有多生态位分化的方式，如食性分化、生理分化、体型分化等。 根据高斯

35、竞争原理和生态位概念可知： (1) 同一生境中，不存在两个生态位完全相同的物种； (2) 在一稳定的群落中，没有任何两个物种是直接竞争者。 (3) 群落是一个相互起作用的、生态位分化的种群系统。,生态系统基本理论生物种群,基本概念生态位,生态系统基本理论生物群落,垂直结构：主要取决于光照等因素,群落生存于某一区域或生境内的各种生物种群所组成的集合体。群落如有如下基本特征： (1) 一定的物种组成； (2) 一定的外貌和结构； (3) 有形成环境的功能； (4) 不同物种之间相互作用； (5) 具备一定的动态特征； (6) 分布在一定的范围内； (7) 具有一定的边界特征。,生态系统基本理论生物

36、群落,基本概念群落及其特征,机体论学派群落是一个和生物个体、种群相似的自然单位；群落演替的定向特征相当于生物生活史或生物的发育，具有机体特征；都要经历先锋阶段向顶级阶段甚至重复演替的过程。 个体论学派不是自然单位，是时空变化系列中的一个区段；群落没有明显边界；群落演替是种群数量变化和物种更替的过程。 现代生态学观点综合既连续，也分离，关键在于研究尺度(时间尺度和空间尺度)的问题。,生态系统基本理论生物群落,基本概念群落的性质,优势种数量多、生产力高、影响大，具有主要控制权，也称为建群种。 亚优势种：仅次于优势种的种群； 常见种：出现频率高，但不占优势的物种； 稀有种：出现频率你，数量稀少，偶然

37、见到； 关键种：维系生态系统稳定性和功能的种类； 冗余种：相对于需求过剩的种类。 思考：优势种和关键种的关系？冗余种是否多余？,生态系统基本理论生物群落,基本概念群落的物种组成,1.个体数量指标 密度多度盖度(2.54cm、1.3m)频度 高度与长度重量体积 2.种的综合数量指标 优势度 重要值相对密度相对频度相对优势度(相对基盖度) 综合优势比常用两因素优势度，即在密度比、盖度比、频度比、高度比和重量比中选择两项求平均值后乘以100%。,生态系统基本理论生物群落,基本概念物种组成的数量指标,生态系统基本理论生物群落,基本概念物种组成的数量指标,生物多样性在地球不同环境中生物遗传基因的品系、物

38、种和生态系统多样性的总和，包括遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性和景观多样性。 遗传多样性生物个体中所包含的遗传信息的总和。 物种多样性各种生物的类型 生态系统多样性生境、生物群落、生态过程的多样性 景观多样性各种景观在空间结构、功能、机制、时间尺度上变化的多样性,生态系统基本理论生物群落,基本概念物种多样性,物种多样性的含义可以从两方面来理解： (1) 种的数目(或丰富度)物种数目的多少 (2) 种的均匀度各物种个体数目的分配状况 物种多样性取决于物种数和分布特征,生态系统基本理论生物群落,基本概念物种多样性,1.丰富度指数 Gleason指数 式中：A为单位面积；S为群落中物种数目；

39、Margalef指数 式中：S为群落数目，N为样方中观察到的个体总数。,生态系统基本理论生物群落,基本概念物种多样性指数,2.辛普森多样性指数即随机取样的两个个体属于不同种的概率1随机取样中两个个体属于同种的概率 设种i的个体数ni占群落中总个体数N的比例为Pi，则随机取种i，两个个体同时出现的联合概率为(Pi)2,如果将群落中全部种的概率总和起来，就得到辛普森指数(D)：,生态系统基本理论生物群落,基本概念物种多样性指数,3.香农怀纳多样性指数基于信息论的原理 式中：H为信息量，即物种多样性指数；S为物种数目；Pi为属于种i的个体ni在全部个体N中的比例。 H越大，信息量越大(信息越混乱)，未确定性越大，多样性就越高。,生态系统基本理论生物群落,基本概念物种多样性指数,(1) 进化时间学说与群落进化时间有关 (2) 生态时间学说物种分布时间 (3) 空间异质性学说面积物理环境异质性多样性 (4) 气候稳定学说气候越稳定变化越小多样性越高 (5) 竞争学说竞争促进进化和生态位分离多样性越高 (6) 捕食学说波动 (7) 生产力学说环境稳定调节能量需求减少，物种增多,生态系统基本理论生物群落,基本概念物种多样性的决定论,群落结构定义指生物在环境中分布及其与周围环境之间相互作用形成的结构，也称为群落格局。 分层格局群落的垂直分层现象 带