普通生态学大作业

1、北京香山植物园生态调查& 动物种群的数量统计模拟实验个 人 报 告作 者： 单 位： 大作业时间：大作业地点： 序言 22. 热带雨林介绍（温室） 42.1 气候特征与地理位置 42.2 热带雨林的分布 52.3热带雨林的自然资源 62.4热带雨林的特点及功能 62.5热带雨林植物如何适应环境 62.6热带雨林的保护 73文后附录 74、动物种群的数量统计标志重捕法 184.1封闭种群的数量统计： 194.2开放种群的数量统计： 19序言本次普通生态学的实习地点是-北京植物园。早晨八点钟，我们坐上了开往香山的大巴，怀着激动又期待的心情出发了。此次实习，主要目的是通过参观植物园的各类植物

2、，从而了解植物群落组成和群落类型的影响、植物对环境的适应性、植物群落垂直分布等方面的工作内容，初步掌握各种技术处理方法的应用。图 北京植物园地图北京植物园位于京西香山脚下，隶属于北京市公园管理中心。距市中心23公里，是一个集科普、科研、游览等功能于一体的综合性植物园，是国家重点建设的植物园之一。北京植物园位于北京的西北郊，地处北京五环路之外，在海淀区香山公园和玉泉山（西山卧佛寺附近）之间，坐落在寿安山南麓，西山脚下。北京植物园的气候为典型的北温带半湿润大陆性季风气候，夏季高温多雨，冬季寒冷干燥，春、秋短促。植物园栽培了6000多种植物，包括2000种乔木和灌木，1620种热带和亚热带植物，50

3、0种花卉以及1900种果树，水生植物，中草药等。收集栽种植物3000余种，是中国北方最大的植物园。植物展览区分为观赏植物区、树木园和温室区三部分。观赏植物区由专类园组成，主要有月季园、桃花园、牡丹园、芍药园、丁香园、海棠栒子园、木兰园、集秀园（竹园）、宿根花卉园和梅园。我们小组的研究课题是热带雨林，这次主要参观温室展览区-万生苑，内有13个展区，植物1500多种。图 万生苑展览温室栽培展示来自世界各地的数千种热带亚热带植物，是亚洲最大的植物展览温室。2. 热带雨林介绍（温室）热带雨林是地球上一种常见于赤道附近热带地区的森林生态系统，主要分布于东南亚、澳大利亚北部、南美洲亚马逊河流域、非洲刚果河

4、流域、中美洲和众多太平洋岛屿。热带雨林是地球上抵抗力稳定性最高的生物群落，长年气候炎热，雨量充沛，季节差异极不明显，生物群落演替速度极快，是世界上大于一半的动植物物种的栖息地。带雨林无疑是地球赐予人类最为宝贵的资源之一。热带雨林是全球最大的生物基因库，也是碳素生物循环转化和储存的巨大活动库。它的盛衰消长不仅是地表自然环境变迁的反映，而且直接影响全球环境、特别是人类生存条件。雨林的保护已成为当前最紧迫的生态问题之一。2.1 气候特征与地理位置热带雨林主要分布在南美、亚洲和非洲的丛林地区，大多数热带雨林都位于北纬23.5度和南纬23.5度之间。年降雨量很高，通常高于1800毫米，有些地方达3500

5、毫米。雨量分配均匀，常年湿润，空气相对湿度95%以上。平均降水量每年80英寸以上，超过每年的蒸发量，无明显的季节变化。2.2 热带雨林的分布图 热带雨林的世界分布大多数的热带雨林主要分布在四个生物地理界：热带界（非洲大陆，马达加斯加和一些散岛）、澳洲界（澳大利亚，新几内亚和太平洋群岛）、印度马来亚界（印度，斯里兰卡，亚洲大陆，东南亚）、新热带界（南美，中美和加勒比群岛）。 表 各生物地理区的热带雨林分布区域世界雨林的分布比例百万平方英里百万公顷埃塞俄比亚/非洲区30%0.72187.5澳大拉西亚9%0.2256.3东方或者印度-马来亚16%0.39100新热带45%1.08281.2总和2.4

6、16252.3热带雨林的自然资源热带雨林中植物种类繁多，其中乔木具有多层结构。乔木多板状根，多气生根植物或藤本植物，系统分层明显，乔木高大，植物品种丰富；因为天气长期温热，雨量高，所以植物能持续生长，造成树木生长密集且长绿。次冠层植物由小乔木、藤本植物和附生植物如兰科、凤梨科及蕨类植物组成，部分植物为附生，缠绕在寄生的树干上，其他植物仅以树木作为支撑物。雨林地表面被树枝、和落叶所覆盖。多数地面除了薄薄的腐殖土层和落叶外多是光裸的。2.4热带雨林的特点及功能 特点：1、热带雨林是树木的王国，种类极其丰富。2、在此水热条件适宜的环境中，争夺光照和生存空间的竞争异常强烈。3、藤本和附生植物的特别繁盛

7、，是特殊的争夺空间的适应方式，对森林结构影响甚大。4、动物种类在此同样丰富多样。功能：1、净化空气空气的净化物。2、具有自然防疫作用。3、制氧。4、消声。5、调节气候6、除尘和对污水的过滤作用。7、为动物提供栖息地。8、为生产生活提供木材。2.5热带雨林植物如何适应环境1.叶子多有缺裂，分散雨水冲力，防止叶片被雨水打烂；2.为了争取到阳光，叶子一般都比较大；攀援性植物比较多见，因为可以借助其他高大植物获得阳光；附生植物比较常见，如各种兰花、蕨类、苔藓等，通过飘飞的种子附生在其他大型植物的身上，也可以很好的享受阳光；3.寄生植物。因为热带雨林内植物群落密集，生活压力很大。一部分植物偷懒，从别的植

8、物身上偷取养料，找到了生存的捷径；4.阴生植物。为了争夺到更多阳光，植物的叶子往往很大，而这也导致了，其体内水分容易蒸腾。如果将他们直接放在阳光直射下，它们很可能因为水分蒸腾过于剧烈而不适应；5.大型植物多高大挺直，树干光滑。这是因为生长环境压力导致，竞争比较激烈。只有高大的植物才能获得最多的阳光和领地。而树干光滑是因为周围植物密集，它的树干也是见不到阳光的，所以没有必要生长那么多枝桠；6.气生根现象比较普遍。因为多雨，所以根系在泥土中很难获得足够氧气。这也导致气生根的出现，如板状根、柱状根等。2.6热带雨林的保护近一个世纪以来，由于乱砍滥伐，世界热带森林面积锐减。非洲的森林覆盖率从上个世纪初

9、的60减少到目前的10；南美洲的热带雨林三分之二已经消失，亚马孙河流域原有的世界上最大的原始森林，目前一半以上已被砍伐；东南亚的热带雨林也正在迅速消失。热带雨林遭破坏已成为全球最严重的生态环境问题之一，因此合理开发和保护热带雨林已成为摆在世界各国面前的重大课题。保护热带雨林的措施：（1）雨林的砍伐要与人工造林相结合，鼓励保护性的雨林开发方式；（2）调整经济结构，发达国家要帮助这些国家发展高效益产业，使这些国家摆脱过分依赖雨林发展经济的状况；（3）加强环境意识教育，使公民认识到雨林破坏的严重后果与保护雨林的意义，提高公民的环保意识；（4）加强雨林管理和保护，建立自然保护区；（5）建立国际保护基金

10、，使当地从管理和保护中获益；（6）加强雨林缓冲区的建设，减少移民和农耕进入雨林区的机会。3文后附录3.1元宝枫，无患子目，槭树科、槭树属，落叶乔木。3.2 白皮松，松柏目，松科，松属。3.3鱼尾葵，初生目，棕榈科、鱼尾葵属植物，乔木状。3.4鱼尾椰子，原产国墨西哥，棕榈科，酒瓶椰子属。3.5狐尾椰子，棕榈科狐尾椰属植物，常绿乔木。3.6洋常春藤，伞形目，五加科，常春藤属，常绿藤木。3.7油棕，棕榈目，棕榈科，油棕属。3.8加那利海枣，初生目，棕榈科，刺葵属。3.9酒瓶兰，天门冬目，龙舌兰科，酒瓶兰属。3.10鹤望兰，芭蕉目，旅人蕉目，鹤望兰属。3.11花叶万年青，天南星目，天南星科，花叶万年青

11、属。3.12软叶刺葵，棕榈目，棕榈科，刺葵属3.13鸡蛋花，捩花目，夹竹桃科，鸡蛋花属3.14扶桑，锦葵目，锦葵科，木槿属3.15咖啡，龙胆目，茜草科，咖啡属3.16人心果，柿目，山榄科，铁线子属3.17花烛，佛焰花目，天南星科，花烛属3.18琼棕，初生目，棕榈科，琼棕属3.19海芋，天南星目，天南星科，海芋属3.20王棕，初生目，棕榈科，王棕属4、动物种群的数量统计标志重捕法种群动态研究种群数量在时间上和空间上的变动规律。研究种群动态规律，首先要进行种群的数量统计。对于植物来说，最常用的统计方法是样方法；对于不断移动位置的动物，可以应用标志重捕法。标志重捕法是通过对部分动物的取样来推算某地区

12、全部的动物数量。该方法适用于各种陆地生态系统的各类动物；分为封闭种群统计法和开放种群统计法两大类。标志重捕法使用的用具有：动物活捕工具如鸟网、鼠笼等，标记用具如脚环、耳标、颈圈、颜料、指剪、放射性同位素标记物等。统计学的进展对于生态学研究的影响很大。近几十年来统计学中取样技术和数据分析问题的进展，使标志重捕法得到重大发展和应用。标志重捕的方法很多，连续的大量标志重捕工作，不但能估计种群的数量，而且还能估计种群的“出生率”和“死亡率”等等。实验目的掌握进行种群数量统计的两种最常用的方法：一次标记一次重捕法与乔利西贝尔统计法。实验用具围棋子、布袋、彩笔（或口取纸）等。4.1封闭种群的数量统计：一次

13、标记一次重捕法（林肯指数法、彼特森指数法）：一次标记一次重捕法适用于封闭种群的数量统计。该法用于鸟兽类时叫做林肯指数（Lincoln-index）法；用于鱼类时称为彼特森指数（Petersen-index）法。一次标记一次重捕法，即在调查样地上捕获一部分个体进行标志后释放，经一定期限进行重捕。根据重捕取样中标志比例与样地总数中标志比例相等的假定，来估计样地中被调查动物的总数。即，N ：Mn ：mN (M ×n m式中：M标志数；n重捕个体数；m重捕中标记数；N样地上个体总数。此法有以下假定：调查期间，种群是封闭的（个体数一定，无迁入、迁出和新的出生、死亡发生）；对动物捕获的机率都相同

14、；标记对动物无影响（受标记的动物，有时变得更易重捕，或相反，更不易重捕），而且标记物不会消失或脱落。例如，本实验可假定是在一个湖中的小岛上调查野兔的种群数量，小岛隔离，不可能有迁入和迁出，冬天也不繁殖。方法步骤将布袋中的围棋子取出一部分进行标记并统计数量后放回布袋，把袋中的围棋子充分混合后，再取出一部分统计数量并统计其中被标记过的围棋子数量，将所得数据代入上述公式进行计算。4.2开放种群的数量统计：乔利西贝尔（Jolly-Seber）统计法：大多数自然种群是开放性的。开放种群是指有死亡、出生和迁入、迁出，种群数量处于不断变化之中。乔利西贝尔（Jolly-Seber）法是开放种群数量统计的常用方

15、法。数据收集的方法如下：连续多次地取样、标志和释放。一般来说，各次取样之间的间隔期要比取样期长。在每次取样时，不仅要记录各次重捕中已标记的动物数和未标记的动物数，并且要求对每个动物的重捕历史进行了解：这个动物在以前的最后一次被重捕是哪一次？然后再加上新的标记，再释放出去。这就是说，我们一定要能分清各次的标记。例如，我们可以用不同颜色的标记物，标上时间1、2、3等，或者对所标记动物进行编号，在每次取样中，记录其被重捕的历史该方法有以下的假定：所有标记和未标记的动物在i次取样时的捕获率相同；从i次到i+1次时，动物具相同的生存率；取样时间短，可忽略不计；无标记的消失或脱落。本实验可假设在一个秋天湖

16、泊的半岛上调查野兔的种群数量，半岛与陆地相连，兔子已繁殖出小兔，即有迁入和迁出以及新出生的。此法要求对i次捕获的所有动物尽可能都做标记，并且对每个个体标记都给以不同的记号，以了解每个动物的标记史。其基本计算公式为：Ni（Mi×ni）miMi(Si×ZiRimi式中：Ni 第i次取样时种群大小估计值（只）；ni 第i 次第取样时捕获动物的数（只）；Mi 第i次取样前，野外种群中全部已标记动物总数的估计值（只）；mi 第i次取样捕获数中已标记的动物数（只）；Si 第i次取样时释放的动物总数包括过去标记和新标记的（只）；Zi 第i次取样前标记的，在第i次取样中未重捕到的，但在以后

17、取样中又重捕到的总数（只）；Ri 在第i次取样时释放的动物总数（即Si）中，以后被陆续捕到的动物总数（只）。在采用此法进行调查时，以表3-1进行记录、表3-2求Z值。方法步骤下面以Jolly(1965 对果园盲蝽的研究为例，说明计算方法和过程。果园中盲蝽种群的Jolly-Seber法数量统计Jolly-Seber法把标志重捕过程中所获得的全部信息综合于两个表中（表2-1、表2-2）。表中的数据是对苹果园中的一种盲蝽连续进行13次取样调查所获得的结果。每次取样后间隔34天，再次取样。在调查过程中新“添加”的盲蝽，包括迁入的和新羽化的。调查前已经证明，盲蝽几次重捕并不影响其存活率。表2-1中每行数

18、字，代表各次取样。第1列是取样序号i，第2列ni代表各次取样中捕获的动物数。第3列Si则是各次取样中释放的总数，它是已标志动物数mi和新标志并释放的动物数之和。Si常常不等于ni，它说明由于操作技术而造成的死亡。例如以第4行（i4）为例：这次取样中共捕获209个动物（n4209），其中已标志动物56个（m456），未标志的动物153个；但释放动物总数是202个（S4202），而不是全部捕获的209个，差数说明有7个动物由于技术原因而死了。表2-1右侧的数字，是把已标志动物按其以前最后一次被重捕的时间进行分类。例如在m456个已标志动物中，检查其以前最后一次重捕时间，属于第一次的有5个，属于第二

19、次的有18个，属于第三次的有33个。其余各行的数值依次类推。表2-1最下面一行的Ri值，表示在第i次取样时释放的动物中，以后陆续重捕到的累积数，其计算方法是把各竖列的数字相累加而得。例如，R430201032211271，余此类推。至于Zi的计算，要使用第二个表格（表-2）。表-2是根据表-1历次重捕动物数而得到的重捕动物累计数统计表。其方法是把表3-1各行的历次标志的动物重捕数自左至右地累加。例如，第4行（当i4时）是第四次取样的结果，其中属第一次取样时标志的5个动物，成为表-2的第4行的第1个数字；第二次取样时标志的18个，与前5个累加，共23个，成为第二次数字；再累加第三次取样时标志的3

20、3个，共56个，成为第三个数字。实际上，56就是m4值，余此类推。其中mi数值用括号括起来表示。表2-2中最下面一行的Zi值，表示在第i次以前标志的，在第i次取样中未重捕到，但在以后取样中又被重捕到的动物累积数。它是通过把表-2各竖列括号以下的数值累加而得。例如，Z5342273375384。余此类推。根据这两个表所整理的数据，我们就可以估计出各次取样时的种群大小，其基本公式还是：Ni（Mi×ni）mi 但其中各次取样时，种群中已标志动物总数Mi的估计应根据下一公式：Mi(Si×ZiRimi现以i4，5，6三次取样中的数据进行估计。1 重捕中已标志动物的比例：aiminia

21、4562090.2679a5532200.2409a6772090.36842 种群中已标志动物的数量估计值：Mi(Si×ZiRimiM4(202×717156258.00M5 (214×8910953227.73M6 (207×12110177324.903 种群大小估计值：NiMiaiN4258.000.2679963.0N5227.730.2409945.3N6324.900.3684882.2表2-1多次重捕种群按Jolly-Seber方法计算的ni，Si，Ri值取样序号（捕获日期）i捕获数ni释放数si捕获数中最后一次重捕的日期未标志数已标志数

22、mi15454540121461431361010231691641323733434209202153565183345220214167532813305620920713277248204367250243138112165103456788176175908604031419469172169621100242111228519111012712643840012351722341011123120467712310481216301212012048720131127411162612131421424795010233210912183513Ri807071109101108997

23、0584435表2-2 按Jolly-Seber法计算Zi值捕获日期i2345678910111213(1035221000100(37231067420311(56231412461641(533422733753(775621196766(1124031111189(865928191511(11050311921(84473030(774642(7260(9514Z257Z371Z484Z5121Z6110Z7132Z8121Z9107Z1088Z1160Z12实验记录1.封闭种群表1 封闭种群一次标记一次重捕法记录次数标志数M重捕个体数n重捕中标记数m计算样地上个体总数N1506914

24、3002365871083356911259表2-1多次重捕种群按Jolly-Seber方法计算的ni，Si，Ri值取样序号（捕获日期）i捕获数ni释放数si捕获数中最后一次重捕的日期未标志数已标志数mi128282801234322955232928209543427251984134521211110134256201981223322672120714071033788262411150224322918187110011033391110292792023214022410112121219220321124212222171510221112212121323232211311014

25、3220313Ri232819161511131212523捕获日期i2345678910111213(554120002211(95457205414(8888417435(10108828756(1211112129661581411811(1116131014(20171216(191318(1518(2118Z237Z348Z454Z557Z654Z752Z853Z945Z1031Z1118Z12表2-2 按Jolly-Seber法计算Zi值1 重捕中已标志动物的比例：ai=mi/nia1=0a2=5/34=0.15a3=9/29=0.31a4=8/27=0.30a5=10/21=0.48a6=12/20=0.60 a7=14/21=0.67a8=15/26=0.58a9=11/18=0.61 a10=20/29=0.69a11=19