生物地理学第2章生物群落课件

1、第二章 生物群落教学目的学习生物群落的概念及基本特征学习同一生境中共同生活的种，各自是什么样的特征构成生物群落学习生物群落的生态、动态、分类知识第二章 生物群落第一节 生物群落及其基本特征第二节 生物群落的构成（重点）第三节 生物群落的生态第四节 生物群落的动态第五节 生物群落的分类第一节 生物群落及其基本特征第一节 生物群落及其基本特征 一. 生物群落的概念生物群落是指生活在某一地段上各种生物有机体的有规律组合.陆地生物群落草原(亚洲草原上的蒙古野马） 二. 生物群落的基本特征 具有一定的群落外貌2. 具有一定的种类组成3. 具有一定的优势现象4. 具有一定的群落结构5. 具有一定的群落环境

2、6. 具有一定的动态特征7. 具有一定分布范围冬第二节 生物群落的构成第二节 生物群落的构成一. 群落的种类组成生物群落都由一定的生物种类所组成.群落环境条件愈优越, 群落结构愈复杂, 群落中的种数愈多, 群落的多样性愈强;群落环境条件愈单一, 群落结构愈简单, 群落中的种数愈少,群落的多样性愈少, 而个性愈明显, 即少数或个别种的数量多.怎样了解某一群落的种类组成?植物: 采用逐步扩大样地法.具体方法: 在群落中选植物生长比较均匀, 有代表性的地段, 用测绳或事先做好的框架, 圈定一定面积. 形状可以是放形称为样方, 也可以是圆形称为样圆.对不同类型的群落, 起始面积的大小不同, 草本群落一

3、般采用10cm 10cm的面积, 森林群落一般采用 5m 5m的面积, 登记这一面积中所有的植物种类, 然后, 按着一定面积成倍扩大样地边长, 每扩大一次, 登记新增加的种类.动物: 不同类群采用不同的方法, 通常采用随机取样法.例如: 鸟类, 通过在群落中所走过的样线, 听到左右鸟类的鸣叫声记载鸟类的种类;昆虫中的蝶类, 采用网扑法;怎样了解某一群落的种类组成?二. 群落的数量状况一个生物群落的特征不仅取决于它的种类组成, 也取决于每个种在群落中的数量.了解并获得群落中的个体数量, 通常采用以下一些方法和指标;多度: 指某物种在群落中个体数量的多寡.在植物群落中, 测定多度有两种方法:一是,

4、 个体数的直接计算方法(此方法工作量太大);二是, 目测估计法(普遍采用)目测估计法可用各种等级来表示: 布郎 -布郎喀(Braun-Blanquet) 的多度等级(2) 胡里特(Hult)的多度等级(3) 德鲁捷(Drudo)的多度等级(4) 德鲁捷简化的多度等级2. 盖度盖度: 是群落特征的重要指标, 它不仅标志了植物所占有的水平空间面积, 反映植物的同化面积的大小, 而且还表明了植物之间的相互关系.处于主要层的植物种类, 其盖度的大小决定了群落内植物环境的形成和特点, 并影响次要层的种类及群落内各种生物的个体数量和生长情况.盖度的大小不决定于植株的数目, 而决定于植株的生物学特性.盖度可

5、用百分比来表示.也可用等级单位表示 盖度可分为投影盖度和基部盖度;投影盖度: 指植物枝叶所覆盖地表的面积.基部盖度: 指植物基部所占的面积.草本植物的基部盖度以离地0.03米处的草丛断面积计算，树种的基部盖度以某一树种的胸高（离地1.3米）断面积与样地内全部断面积之比来计算，这种基部盖度又称显著度（dominance），有人称之为优势度。3. 密度密度: 是指单位面积上的某个物种的个体数.用公式表示为: D=N/S, D为密度, N为样地内某物种的个体数; S为样地面积对于植物来说, 重要的是计算样地中所有个体(不分种类)的密度和平均面积.在此公式基础上有可推算出个体间的距离公式;L = S/

6、N D L,平均株距; D,树木的平均胸径密度的数值受分布格局的影响, 而株距又反映了密度和分布格局.动物数量统计的面积单位, 通常为 1 .4. 频度指某个物种在调查范围内出现的频率，即该种个体出现的样方数/调查样方总数。 在植物群落内, 测定频度时, 至少取20个以上的小样方或小样圆, 登记某物种出现的次数, 然后求出百分数, 计算公式如下:F = r / R 100% F为频度; r 为某物种出现的样地数;R 为总样地数草本群落: 0.1 森林群落: 10 25 长白山高山苔原: 0.5 c某物种在群落内频度指数高, 表示它的个体数量多, 并且分布均匀, 因此它在群落结构中起的作用也较大

7、.5、生物多样性测量指标式中S为群落中的物种数目，A为面积，Pi 为第 i 种物种个体数占总个体数的比例，Pi = ni/ N, ni 为第 i 个物种的个体数，N 为梯度内所有物种的总个体数之和。5、生物多样性测量指标式中S为群落中的物种数目，A为面积，Pi 为第 i 种物种个体数占总个体数的比例，Pi = ni/ N, ni 为第 i 个物种的个体数，N 为梯度内所有物种的总个体数之和。群落个体总数甲物种乙物种群落A1001000群落B1005050群落C100991香农一威纳指数：群落A: H=(1.0 log1.0)+ 0）=0群落B: H=0.50（log0.50）+0.50（log

8、0.50）=l群落C: H=0.99（log0.99）+ 0.01（log0.01）=0.081辛普森指数：群落A: =1-1=0群落B: = 1- （0.25+0.25）=0.5群落C: = 1- （0.9801+0.001）=0.01986. 重要值重要值是指以综合数值来表示群落中不同种的相对重要性.重要值是一个比较客观的数值, 在我国的亚热带森林群落研究中常被采用四. 群落的种间关系在一个特定的群落中, 有的物种经常生长在一起, 如寄生生物和寄主, 有的物种则相互排斥, 而趋向分隔现象.如果两个物种一起出现的次数高于期望值, 它们就是正关联.正关联可能是因一个物种依赖于另一物种而存在,

9、或两者受生物和非生物环境因子影响而生长在一起.如果两个物种共同出现的次数低于期望值, 则它们是负关联.负关联是由于空间排挤, 竞争, 他感作用或不同的环境要求所引起的.在自然界中, 绝对的正关联为数不多,同时竞争排斥也是群落中物种间的关联类型.五. 群落的结构结构: 指群落中所有生物及其个体在空间的配置状况.群落中的各种生物在群落内占据一定的生存空间, 它们构成了群落的垂直结构和水平结构;在植物群落方面还有层片.(一) 层片层片是植物群落最基本的结构单位. 它包括一个生活型或几个至少相近的生活型植物, 在群落中占据一定的空间, 称为层片.层片是群落的三维生态结构, 它与层有相同之处, 但也有质

10、的区别;即层片相当于层, 或者相当于层的一部分.一般层片比层的范围要窄, 因为一个层的类型可由若干生活型的植物组成.例如: 草原群落中, 羊草, 大针叶矛和防风属于同一层次, 但羊草是根茎禾草层片,大针叶矛是丛生禾草层片, 而防风是轴根杂类草层片.(二) 垂直结构垂直结构是指群落在空间上垂直分化或称成层现象.任何一种植物群落在垂直方向都分许多层次, 不论是陆生群落还是水生群落都是如此.群落分层现象，与光的利用有关。地下根系也有分层现象。 热带雨林温带落叶森林温带例如, 森林群落： 乔木层：高大树木组成，高差20%,可分亚层单层林、多层林、复层林 灌木层：灌木和未达乔木层高度的乔木树种构成。对林

11、木更新影响很大。 草本层：草木植物、低矮的半灌木和小灌木组成。 苔藓层：苔藓、地衣、菌类组成，常有环境指示作用 层间植物：藤本植物。 动物分层（鸟类）、水域分层（动、植物） (三)水平结构水平结构是指不同生物在水平方向的配置状况或水平格局.一个生物群落的种类组成和数量比例, 在水平方向上的配制, 往往是不均匀的, 因而造成群落内的斑块状分布.这种斑块在不同植物的数量比例, 郁闭度, 生产力以及其他性质方面都有所不同.每个斑块就是一个小群落. 它们彼此组合, 形成群落的镶嵌性.群落形成斑块状分布的原因? 生物的分布习性2. 对环境的选择3. 种间相互关系的作用 总之, 群落中每一个物种都有自己的

12、分布格局既相关又有区别, 而使整个群落表现出明显的水平分化现象.第三节 生物群落的生态生物群落的生态是研究生物群落与环境条件的相互关系.生物群落与环境之间的关系极为密切, 一方面环境影响着生物群落; 另一方面生物群落也影响着环境, 两者不可分割.第三节 生物群落的生态环境: 群落的外部环境和内部环境外部环境是围绕着生物群落的一切非生物因子和生物因子;内部环境(生物环境或生物群落环境)指处于生物群落内部的, 由于生物群落本身作用而形成的特殊环境.包括群落内的光照, 温度, 水分, 土壤和空气状况等.一. 群落内的光照通过研究表明, 到达地面的太阳辐射光, 其强度随着纬度, 季节的不同而有明显的差

13、异, 但是都能满足植物生长对光照的需要.照射在森林群落上的太阳光可分为三部分:一部分, 被主要层植物所吸收;一部分, 被主要层植物所反射;一部分, 穿过群落上层林冠进入群落内部.二. 群落内的温度群落内的温度与群落外的温度有明显的不同.群落内的温度与太阳辐射以及群落的性质密切相关,总的特点是变动的程度比较缓和.群落内白天和夏季的温度低于群落外的空旷地面;夜间和冬季的温度高于群落外的空旷地面;群落内的平均温度比群落外的空旷地面稍低;群落的结构愈复杂, 对温度的作用愈显著;通常森林群落在这一方面所起的作用要比灌丛, 草地大得多, 而且在大面积森林存在的情况下, 群落对温度的作用不仅仅在林内, 而且

14、还可以影响到一定范围内的地方气候.昼夜和全年的温度变幅较小.这是因为,在空旷地上太阳辐射直接到达地表, “作用面”就在裸露的地表;而在群落中, 这个“作用面”抬高到枝叶最茂密的上层.三. 群落内的水分群落能截留降水和保持水分. 因此能创造群落内部的特殊湿度条件.降落到群落的水分, 一部分到达地面; 一部分被树冠截留.群落截留水分的能力与群落类型有关, 通常是针叶林的截留降水能力大; 还与降水的性质有关. 降水强度愈大,截留降水就愈小, 落到地面的水分就愈多. 群落对降雪的截留作用, 没有对降雨的截留作用大 一方面是由于雪积压在林冠上, 因重量大而易散落在地面; 另一方面是由于降雪时气温低, 林

15、冠上的积雪不易蒸发, 而易滑落到地面. 但通常截留量与雪的性质有关. 群落对雪的截留, 森林群落最显著.四. 群落内的空气状况 群落内形成了很特殊的空气环境. 最显著的特征表现在两个方面: 1.抑制了风速 群落可抑制风速没甚至使风完全停止. 这是由于群落本身对气流发生摩擦而产生的. 这种摩擦与群落的结构有关. 结构复杂和郁闭的热带雨林, 林内处于静风状态; 近地面的无风状态, 是由于树干粗, 灌木和草本密集, 造成气流受阻的结果.2. 空气成分发生了变化空气成分在群落内部不断地发生显著变化, 尤其在CO2含量上, 群落内的空气成分, 由于植物的生理活动过程, 表现出一定的规律.CO2含量在一天

16、内有明显的变化:上午群落的林冠层空气中的CO2的浓度变低; 到了中午, CO2的浓度又降低一些; 夜间CO2的浓度在靠近地面聚集.CO2的含量在群落各层也不同.五. 群落对环境的作用防止风害森林群落有降低风速和改变风向的作用; 例如, 在平原营造农田防护林, 防风固沙, 保持水土, 使作物获得较高产量. 2. 调节水分群落对调节水分的作用, 通常认为是通过植物对降水的截留作用而实现的. 截留作用最显著的是森林群落. 观测表明林区的降雨量比无林区的要多. 3. 改良土壤由于植物的长期繁殖, 可增加土壤肥力.用植物群落改良土壤最明显的是, 固定沙流, 防止盐渍化和改良土壤性质等. 4. 保护环境森

17、林是吸碳放氧的“绿色工厂”,是大气的天然“过滤器”,是吸收噪音，减轻城市喧哗的“消声器”；此外，森林还有调节小气候，监测环境污染，净化水体等作用。第四节 生物群落的动态第四节 生物群落的动态群落的动态包括群落生活的不同方面，但主要是群落的形成和变化。群落动态的研究， 对认识群落的过去和现在以及预测群落的发展都具有重要意义。一. 群落的形成群落的形成可以从原生裸地上开始, 也可以从次生裸地上开始.但任何一个群落在其形成过程中, 至少要有植物的传播, 定居, 竞争及相对平衡的各种条件和作用.原生裸地: 指从来没有生长过植物的地段, 或者原来生长过植物, 但被彻底地消灭了, 没有保留下原有植物的传播

18、体以及原有植被影响下的土壤.次生裸地: 指原来有植物生长的地段, 后来原有的植被已被破坏而不存在, 但原有植被影响下的土壤条件仍基本存在, 甚至还残留原有植物的种子或繁殖体.在裸地上, 群落的形成要经过三个步骤:侵移, 定居, 竞争1.侵移 是指植物生活的繁殖结构进入裸地, 或进入以前不存在这个物种的生境.繁殖结构主要是指孢子, 种子, 地下茎, 匍匐茎以及能繁殖的植物的任何部分.侵移不仅是群落形成的首要条件, 也是群落变化的重要基础. 然而, 植物的侵移在很大程度上取决于传播体的可动性, 传播因素和地形条件等.2. 定居定居是指传播体的萌发， 生长发育， 直到成熟阶段的过程。或者说， 只有一

19、个物种的传播体在裸地上能够发芽， 生长， 成熟并能够繁殖后代，才能完成定居过程。繁殖是定居中的一个重要环节。能够适应新环境的植物，定居下来，这时裸地上仅出现零星稀疏的植物，并且植物之间关系不明显。3. 竞争随着定居植物的不断繁殖和新种的不断侵入, 裸地空间逐渐减少, 植物之间关系明显表现出来, 它们之间在空间和生存条件方面发生竞争, 竞争结果, 生长速度快, 对环境适应性强的植物保存下来, 这样在裸地上就形成了植物群落, 称为先锋植物群落.群落在原生裸地上的形成, 也是一个演替过程, 称为群落的发生演替.群落的形成发育之间, 没有明显的界限. 一个群落发育的末期, 也就孕育着下一个群落的发育初

20、期. 但一直要等到下一个群落进入发育盛期, 被代替的这个特点才会全部消失.二. 群落的变化群落的变化基本形式有三种: 季节性变化, 年季变化和演替.(一) 季节变化季节性变化(群落的季相), 在一年中气候的变化是有规律地进行的, 使得群落表现为不同的季节性外貌, 称为季相更替.不同气候带群落的季相表现得很不一致: 热带雨林季相变化很不明显, 而温带草原群落季相更替最明显.动物的种群季节变化, 常称为季节消长昆虫的季节消长也因气候条件的改变而不同.土壤中的动物也有明显的季节性变化, 它主要表现在不同季节个体数量和种类方面的变化.(二) 年际变化(逐年变化, 年际波动)指在不同年份之间生物群落出现

21、了年际波动.这种波动有时大, 有时小, 波动的特点:群落逐年或年际变化方向的不稳定性, 变化的可逆性以及区系组成的相对稳定性, 但是在波动中, 群落生产量, 各成分的数量比例, 优势种的重要值以及物质和能量的平衡上, 也能发生相应的变化.波动的产生有三种原因:第一, 环境条件的波动变化. 例如, 多雨年与少雨年, 突发性灾变等;第二, 生物本身的活动周期. 例如, 种子产量的波动及病虫害爆发等;第三, 人为活动的影响. 例如, 放牧强度的改变等.根据群落波动形式划分为: 不明显波动2. 摆动性波动3. 周期性波动4. 偏途性波动不同生物群落具有不同的波动特点.不同气候带内, 群落的波动性也不同

22、, 环境条件越严酷, 群落的波动性就越大.(三) 演替演替是一个生物群落被另一个生物群落所代替的过程, 是生态群落动态中最重要的特征.顶极群落是演替的最终阶段, 是与环境处于稳定的生物群落.一系列的演替过程称为一个演替系列;其中的每一个群落称为称为系列群落.1. 演替类型 按裸地性质划分的演替 原生演替; 次生演替.(2) 按时间发展划分的演替 世纪演替; 长期演替; 快速演替.(3) 按主导因素划分的演替 群落发生演替; 内因生态演替; 外因生态演替(4) 按植被的状况和动态趋势划分的演替 灾害性演替; 发育演替(5) 按基质性质划分的演替 水生基质演替系列 旱生基质演替系列2. 群落演替模式(1) 原生演替是指在从来没有植被覆盖过的地段(例如, 冰川移动露出的地面, 火山喷发新形成的岩面, 流水的新沉积, 风沙的堆积等), 发生的群落演替原生演替一般以两个极端类型为代表:旱生演替系列;裸岩 地衣群落 苔藓群落 草本群落 灌木群落 乔木群落水生演替系列;湖泊 沉水植物群落 浮水植物群落 挺水植物群落 湿生植物群落 陆地中生(或旱生)植物群落(2) 次生演替是指原来有植被覆盖, 后因某种原因形成迹地, 在此发生的群落演替.次生演替最初发生都是在外界条件作用下所引起的.如: 病虫害, 干旱, 长期水淹等, 更主要的是人类经济活动所造成的, 如: 森林的采伐,