生物地理学生物群落市公开课获奖课件

1、第二章 生物群落第1页第1页教学目学习生物群落概念及基本特性学习同一生境中共同生活种，各自是什么样特性构成生物群落学习生物群落生态、动态、分类知识第2页第2页第二章 生物群落第一节 生物群落及其基本特性第二节 生物群落构成（重点）第三节 生物群落生态第四节 生物群落动态第五节 生物群落分类第3页第3页第一节 生物群落及其基本特性第4页第4页第一节 生物群落及其基本特性 一. 生物群落概念生物群落是指生活在某一地段上各种生物有机体有规律组合.陆地生物群落草原(亚洲草原上蒙古野马）第5页第5页第6页第6页第7页第7页第8页第8页第9页第9页 二. 生物群落基本特性 含有一定群落外貌2. 含有一定种

2、类构成3. 含有一定优势现象4. 含有一定群落结构5. 含有一定群落环境6. 含有一定动态特性7. 含有一定分布范围冬第10页第10页第二节 生物群落构成第11页第11页第二节 生物群落构成一. 群落种类构成生物群落都由一定生物种类所构成.群落环境条件愈优越, 群落结构愈复杂, 群落中种数愈多, 群落多样性愈强;群落环境条件愈单一, 群落结构愈简朴, 群落中种数愈少,群落多样性愈少, 而个性愈明显, 即少数或个别种数量多.第12页第12页如何理解某一群落种类构成?植物: 采取逐步扩大样地法.详细方法: 在群落中选植物生长比较均匀, 有代表性地段, 用测绳或事先做好框架, 圈定一定面积. 形状能

3、够是放形称为样方, 也能够是圆形称为样圆.对不同类型群落, 起始面积大小不同, 草本群落普通采取10cm 10cm面积, 森林群落普通采取 5m 5m面积, 登记这一面积中全部植物种类, 然后, 按着一定面积成倍扩大样地边长, 每扩大一次, 登记新增加种类.第13页第13页动物: 不同类群采取不同方法, 通常采取随机取样法.比如: 鸟类, 通过在群落中所走过样线, 听到左右鸟类鸣叫声记载鸟类种类;昆虫中蝶类, 采用网扑法;如何理解某一群落种类构成?第14页第14页二. 群落数量情况一个生物群落特性不但取决于它种类构成, 也取决于每个种在群落中数量.理解并取得群落中个体数量, 通常采用下列一些办

4、法和指标;多度: 指某物种在群落中个体数量多寡.在植物群落中, 测定多度有两种办法:一是, 个体数直接计算办法(此办法工作量太大);二是, 目测预计法(普遍采用)第15页第15页目测预计法可用各种等级来表示: 布郎 -布郎喀(Braun-Blanquet) 多度等级(2) 胡里特(Hult)多度等级(3) 德鲁捷(Drudo)多度等级(4) 德鲁捷简化多度等级第16页第16页2. 盖度盖度: 是群落特性主要指标, 它不但标志了植物所占有水平空间面积, 反应植物同化面积大小, 并且还表明了植物之间互相关系.处于主要层植物种类, 其盖度大小决定了群落内植物环境形成和特点, 并影响次要层种类及群落内

5、各种生物个体数量和生长情况.盖度大小不决定于植株数目, 而决定于植株生物学特性.盖度可用百分比来表示.也可用等级单位表示 第17页第17页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面积.基部盖度: 指植物基部所占面积.草本植物基部盖度以离地0.03米处草丛断面积计算，树种基部盖度以某一树种胸高（离地1.3米）断面积与样地内所有断面积之比来计算，这种基部盖度又称明显度（dominance），有些人称之为优势度。第18页第18页3. 密度密度: 是指单位面积上某个物种个体数.用公式表示为: D=N/S, D为密度, N为样地内某物种个体数; S为样地面积对于植物来说, 主要是计

6、算样地中所有个体(不分种类)密度和平均面积.在此公式基础上有可推算出个体间距离公式;L = S/N D L,平均株距; D,树木平均胸径第19页第19页密度数值受分布格局影响, 而株距又反应了密度和分布格局.动物数量统计面积单位, 通常为 1 .4. 频度指某个物种在调查范围内出现频率，即该种个体出现样方数/调查样方总数。 第20页第20页在植物群落内, 测定频度时, 至少取20个以上小样方或小样圆, 登记某物种出现次数, 然后求出百分数, 计算公式下列:F = r / R 100% F为频度; r 为某物种出现样地数;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:

7、 0.5 c某物种在群落内频度指数高, 表示它个体数量多, 并且分布均匀, 因此它在群落结构中起作用也较大.第21页第21页5、生物多样性测量指标式中S为群落中物种数目，A为面积，Pi 为第 i 种物种个体数占总个体数百分比，Pi = ni/ N, ni 为第 i 个物种个体数，N 为梯度内所有物种总个体数之和。第22页第22页5、生物多样性测量指标式中S为群落中物种数目，A为面积，Pi 为第 i 种物种个体数占总个体数百分比，Pi = ni/ N, ni 为第 i 个物种个体数，N 为梯度内所有物种总个体数之和。群落个体总数甲物种乙物种群落A1001000群落B1005050群落C10099

8、1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（log0.50）=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）=0.0198第23页第23页6. 主要值主要值是指以综合数值来表示群落中不同种相对主要性.主要值是一个比较客观数值, 在我国亚热带森林群落研究中常被采取第24页第24页四. 群落种间关系在一个特定群落中, 有物种经常生长在一起, 如寄生生物和寄

9、主, 有物种则互相排斥, 而趋向分隔现象.假如两个物种一起出现次数高于盼望值, 它们就是正关联.正关联也许是因一个物种依赖于另一物种而存在, 或两者受生物和非生物环境因子影响而生长在一起.第25页第25页假如两个物种共同出现次数低于盼望值, 则它们是负关联.负关联是因为空间排挤, 竞争, 他感作用或不同环境要求所引发.在自然界中, 绝正确正关联为数不多,同时竞争排斥也是群落中物种间关联类型.第26页第26页五. 群落结构结构: 指群落中所有生物及其个体在空间配备情况.群落中各种生物在群落内占据一定生存空间, 它们构成了群落垂直结构和水平结构;在植物群落方面尚有层片.第27页第27页(一) 层片

10、层片是植物群落最基本结构单位. 它包括一个生活型或几种至少相近生活型植物, 在群落中占据一定空间, 称为层片.层片是群落三维生态结构, 它与层有相同之处, 但也有质区别;即层片相称于层, 或者相称于层一部分.第28页第28页普通层片比层范围要窄, 由于一个层类型可由若干生活型植物构成.比如: 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.第29页第29页(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.任何一个植物群落在垂直方向都分许多层次, 无论是陆生群落还是水生群落都是如此.群落分层现象，与光利用相关

11、。地下根系也有分层现象。 第30页第30页热带雨林温带落叶森林温带第31页第31页比如, 森林群落： 乔木层：高大树木构成，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乔木树种构成。对林木更新影响很大。 草本层：草木植物、低矮半灌木和小灌木构成。 苔藓层：苔藓、地衣、菌类构成，常有环境批示作用 层间植物：藤本植物。 动物分层（鸟类）、水域分层（动、植物） 第32页第32页(三)水平结构水平结构是指不同生物在水平方向配置情况或水平格局.一个生物群落种类组成和数量百分比, 在水平方向上配制, 往往是不均匀, 因而造成群落内斑块状分布.这种斑块在不同植物数量百分比, 郁闭

12、度, 生产力以及其它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, 形成群落镶嵌性.第33页第33页群落形成斑块状分布原因? 生物分布习性2. 对环境选择3. 种间互相关系作用 总之, 群落中每一个物种都有自己分布格局既相关又有区别, 而使整个群落表现出明显水平分化现象.第34页第34页第三节 生物群落生态第35页第35页生物群落生态是研究生物群落与环境条件互相关系.生物群落与环境之间关系极为密切, 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 生物群落生态第36页第36页环境: 群落外部环境和内部环境外部环境是围绕着生物群落一切非生物因子和生

13、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, 由于生物群落本身作用而形成特殊环境.包括群落内光照, 温度, 水分, 土壤和空气情况等.第37页第37页一. 群落内光照经过研究表明, 抵达地面太阳辐射光, 其强度伴随纬度, 季节不同而有显著差异, 不过都能满足植物生长对光照需要.照射在森林群落上太阳光可分为三部分:一部分, 被主要层植物所吸取;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.第38页第38页二. 群落内温度群落内温度与群落外温度有显著不同.群落内温度与太阳辐射以及群落性质密切相关,总特点是变动程度比较缓解.群落内白天和夏季温度低于群落外空旷

14、地面;夜间和冬季温度高于群落外空旷地面;群落内平均温度比群落外空旷地面稍低;第39页第39页群落结构愈复杂, 对温度作用愈明显;通常森林群落在这首先所起作用要比灌丛, 草地大得多, 并且在大面积森林存在情况下, 群落对温度作用不但仅在林内, 并且还能够影响到一定范围内地方气候.昼夜和全年温度变幅较小.这是由于,在空旷地上太阳辐射直接到达地表, “作用面”就在裸露地表;而在群落中, 这个“作用面”抬高到枝叶最茂密上层.第40页第40页三. 群落内水分群落能截留降水和保持水分. 因此能创造群落内部特殊湿度条件.降落到群落水分, 一部分到达地面; 一部分被树冠截留.群落截留水分能力与群落类型相关,

15、通常是针叶林截留降水能力大; 还与降水性质相关. 降水强度愈大,截留降水就愈小, 落到地面水分就愈多.第41页第41页 群落对降雪截留作用, 没有对降雨截留作用大 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, 林冠上积雪不易蒸发, 而易滑落到地面. 但通常截留量与雪性质有关. 群落对雪截留, 森林群落最明显.第42页第42页四. 群落内空气情况 群落内形成了很特殊空气环境. 最明显特性表现在两个方面: 1.克制了风速 群落可克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. 这种摩擦与群落结构相关. 结构复杂和郁闭热带雨林, 林内处于静

16、风状态; 近地面无风状态, 是由于树干粗, 灌木和草本密集, 造成气流受阻结果.第43页第43页2. 空气成份发生了改变空气成份在群落内部不停地发生显著改变, 尤其在CO2含量上, 群落内空气成份, 因为植物生理活动过程, 表现出一定规律.CO2含量在一天内有显著改变:早晨群落林冠层空气中CO2浓度变低; 到了中午, CO2浓度又降低一些; 夜间CO2浓度在靠近地面聚集.CO2含量在群落各层也不同.第44页第44页五. 群落对环境作用预防风害森林群落有减少风速和改变风向作用; 比如, 在平原营造农田防护林, 防风固沙, 保持水土, 使作物取得较高产量. 2. 调整水分群落对调整水分作用, 通常

17、认为是通过植物对降水截留作用而实现. 截留作用最明显是森林群落. 观测表明林区降雨量比无林区要多.第45页第45页 3. 改良土壤由于植物长期繁殖, 可增长土壤肥力.用植物群落改良土壤最明显是, 固定沙流, 预防盐渍化和改良土壤性质等. 4. 保护环境森林是吸碳放氧“绿色工厂”,是大气天然“过滤器”,是吸取噪音，减轻都市喧哗“消声器”；另外，森林尚有调整小气候，监测环境污染，净化水体等作用。第46页第46页第四节 生物群落动态第47页第47页第四节 生物群落动态群落动态包含群落生活不同方面，但主要是群落形成和改变。群落动态研究， 对认识群落过去和现在以及预测群落发展都含有主要意义。第48页第4

18、8页一. 群落形成群落形成能够从原生裸地上开始, 也能够从次生裸地上开始.但任何一个群落在其形成过程中, 至少要有植物传播, 定居, 竞争及相对平衡各种条件和作用.第49页第49页原生裸地: 指从来没有生长过植物地段, 或者本来生长过植物, 但被彻底地毁灭了, 没有保留下原有植物传播体以及原有植被影响下土壤.次生裸地: 指本来有植物生长地段, 以后原有植被已被破坏而不存在, 但原有植被影响下土壤条件仍基本存在, 甚至还残留原有植物种子或繁殖体.第50页第50页在裸地上, 群落形成要通过三个环节:侵移, 定居, 竞争1.侵移 是指植物生活繁殖结构进入裸地, 或进入以前不存在这个物种生境.繁殖结构

19、主要是指孢子, 种子, 地下茎, 匍匐茎以及能繁殖植物任何部分.侵移不但是群落形成首要条件, 也是群落改变主要基础. 然而, 植物侵移在很大程度上取决于传播体可动性, 传播原因和地形条件等.第51页第51页2. 定居定居是指传播体萌发， 生长发育， 直到成熟阶段过程。或者说， 只有一个物种传播体在裸地上能够发芽， 生长， 成熟并能够繁殖后代，才干完毕定居过程。繁殖是定居中一个主要环节。能够适应新环境植物，定居下来，这时裸地上仅出现零星稀疏植物，并且植物之间关系不明显。第52页第52页3. 竞争伴随定居植物不断繁殖和新种不断侵入, 裸地空间逐步减少, 植物之间关系明显表现出来, 它们之间在空间和

20、生存条件方面发生竞争, 竞争结果, 生长速度快, 对环境适应性强植物保留下来, 这样在裸地上就形成了植物群落, 称为先锋植物群落.第53页第53页群落在原生裸地上形成, 也是一个演替过程, 称为群落发生演替.群落形成发育之间, 没有明显界线. 一个群落发育末期, 也就孕育着下一个群落发育早期. 但始终要等到下一个群落进入发育盛期, 被代替这个特点才会所有消失.第54页第54页二. 群落改变群落改变基本形式有三种: 季节性改变, 年季改变和演替.(一) 季节改变季节性改变(群落季相), 在一年中气候改变是有规律地进行, 使得群落表现为不同季节性外貌, 称为季相更替.不同气候带群落季相表现得很不一

21、致: 热带雨林季相改变很不显著, 而温带草原群落季相更替最显著.第55页第55页动物种群季节改变, 常称为季节消长昆虫季节消长也因气候条件改变而不同.土壤中动物也有显著季节性改变, 它主要表现在不同季节个体数量和种类方面改变.第56页第56页第57页第57页(二) 年际改变(逐年改变, 年际波动)指在不同年份之间生物群落出现了年际波动.这种波动有时大, 有时小, 波动特点:群落逐年或年际改变方向不稳定性, 改变可逆性以及区系组成相对稳定性, 不过在波动中, 群落生产量, 各成份数量百分比, 优势种主要值以及物质和能量平衡上, 也能发生对应改变.第58页第58页波动产生有三种原因:第一, 环境条

22、件波动改变. 比如, 多雨年与少雨年, 突发性灾变等;第二, 生物本身活动周期. 比如, 种子产量波动及病虫害爆发等;第三, 人为活动影响. 比如, 放牧强度改变等.第59页第59页依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含有不同波动特点.不同气候带内, 群落波动性也不同, 环境条件越严酷, 群落波动性就越大.第60页第60页(三) 演替演替是一个生物群落被另一个生物群落所代替过程, 是生态群落动态中最主要特性.顶极群落是演替最后阶段, 是与环境处于稳定生物群落.一系列演替过程称为一个演替系列;其中每一个群落称为称为系列群落.第61页第6

23、1页1. 演替类型 按裸地性质划分演替 原生演替; 次生演替.(2) 按时间发展划分演替 世纪演替; 长期演替; 快速演替.第62页第62页(3) 按主导原因划分演替 群落发生演替; 内因生态演替; 外因生态演替(4) 按植被情况和动态趋势划分演替 灾害性演替; 发育演替第63页第63页(5) 按基质性质划分演替 水生基质演替系列 旱生基质演替系列第64页第64页2. 群落演替模式(1) 原生演替是指在从来没有植被覆盖过地段(比如, 冰川移动露出地面, 火山喷发新形成岩面, 流水新沉积, 风沙堆积等), 发生群落演替原生演替普通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 乔木群落第65页第65页水生演替系列;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) 次生演替是指本来有植被覆盖, 后因某种原因形成迹地, 在此发生群落演替.次生演替最初发生都是在外界条件作用下所引起.如: 病虫害, 干旱, 长期水淹等, 更主要是人类经济活动所造成, 如: 森林采伐, 草原过度放牧, 烧荒等, 多会发生次生演替.第66页第66页群落生态陆生演替系