群落的组成与结构

关于群落的组成与结构第1页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三生物群落的概念生物群落的概念群落的基本特征对群落性质的两种对立观点第2页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三生物群落的概念对群落概念的不同认识AlexanderHumboldt：特定的外貌，对生境因素的综合反应E.Warming：一定的种组成的天然群聚俄国学派：有机体的特定组合，有机体之间及其与环境之间相互影响W.E.Shelford：具有一致的种类组成且外貌一致的生物据集体E.P.Odum：种类外貌一致、具有一定的营养结构、代谢格局、结构单元、生命部分一般概念在相同时间聚集在同一地段

上的各物种种群的集合

生物群落植物群落+动物群落+微生物群落第3页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三群落生态学研究内容群落的组成、结构群落的动态及其与环境的关系研究特点以植物群落研究为主植物群落学地植物学植被生态学植物社会学第4页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三群落的基本特征具有一定的种类组成各物种之间是相互联系的具有自己的内部环境具有一定的结构具有一定的动态特征具有一定的分布范围具有边界特征群落交错区各物种不具有同等的群落学重要性第5页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三群落的性质机体论学派群落是一个和生物个体、种群相似的自然单位，是有生命的系统。群落的演替具有定向特征相当与生物的生活史或生物的发育，具有机体特征。个体论学派群落并不是一个自然单位，而是自然界中在空间和时间连续变化系列中的个区段。群落没有边界；自然界没有两个群落是相同的因为环境变化导致的群落差异是连续的。第6页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三机体论学派群落都要经历从先锋阶段到顶级阶段的演替过程顶级群落受破坏后重复演替过程达到顶级群落阶段代表人物:美国生态学家Clements赞成者：Braun-Blanquet/Warming/Tansley/Elton/Mobius第7页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三个体论学派在连续变化的环境下的群落组成是逐渐变化的，群落间没有明显的边界，不同群落类型只能是任意认定的群落和物种的关系不是有集体和组织器官关系群落的发育过程是物种的更替和种群数量消长过程，和有机体发育不可比拟和有机体不同，群落不可能在不同生境下保持繁殖的一致性同一群落类型之间无遗传上的联系代表人物：H.A.Gleason赞成者：R.G.Ramensky/R.H.Whittaker第8页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三群落性质的现代生态学观点群落存既在着连续性的一面，也有间断性的一面如果采取生境梯度的分析的方法，即排序的方法来研究连续群落变化，在不少情况下，表明群落并不是分离的、有明显边界的实体，而是在空间和时间上连续的一个系列如果排序的结果构成若干点集的话，则可达到群落分类的目的如果分类允许重叠的话，则又可反映群落的连续性群落的连续性和间断性之间并不一定要相互排斥，关键在于研究者看待问题的角度和尺度第9页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三群落的种类组成种类组成性质分析种类组成的数量特征种的多样性物种多样性在空间上的变化规律物种多样性空间变化学说种间关联第10页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三最小面积群落的最小面积，指能包括组成群落的大多数物种的面积。组成群落的物种越丰富，群落的最小面积越大。热带雨林，50×50㎡常绿阔叶林，20×20㎡针叶林及落叶林，10×10㎡灌丛，5×5或10×10㎡草地，1×1或2×2㎡第11页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三种类组成的性质分析优势种：对群落的结构和群落环境的形成有明显控制作用的植物。建群种：优势层中的优势种。亚优势种：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。伴生种：伴生种为群落常见种类，它与优势种相伴存在，但不起主要作用。偶见种：偶见种是那些在群落中出现频率很低的种类，多半是由于种群本身数量稀少的缘故。指示种、特征种第12页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三种类组成的数量特征多度与密度多度，群聚度密度，相对密度，密度比盖度投影盖度：总盖度，层盖度/郁闭度，种盖度相对盖度，盖度比，基盖度/优势度频度Raunkiaer频度定律：A>B>C≥D<E重要值IV=相对密度+相对频度+相对优势度/相对盖度第13页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三几种常用的多度等级DrudeClementsBraun-BlanquetSoc.极多Dominant优势D5非常多Cop.Cop3很多Abundant丰盛A4多Cop2多3较多Cop1尚多Frequent常见F2较少Sp少Occasional偶见OSol.稀少Rare稀少r1少Un.个别Veryrare很少Vr+很少第14页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三投影盖度和基盖度第15页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三生物多样性生物多样性的概念生物中的多样化和变异性以及物种生境的生态复杂性。生物多样性的三个水平遗传多样性：地球上生物个体中所包含的遗传信息的总和。物种多样性：地球上多种多样的生物类型及种类。生态系统多样性：是生物圈中生物群落、生境和生态过程的丰富程度。第16页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三物种多样性的含义种的数目或丰富度指一个群落或生境中物种数目的多寡。种的均匀度指一个群落或生境中全部物种个体数目的分配状况。第17页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三物种多样性的测定α多样性指数群落所含物种的多寡，即物种丰富度群落中各个种的相对密度，即物种均匀度。β多样性指数沿着环境梯度的变化物种替代的程度不同群落或某环境梯度上不同点之间的共有种越少，β多样性越大。精确地测定β多样性具有重要的意义指示生境变化及其被物种分割的程度；用来比较不同地段的生境多样性；与α多样性一起构成了总体多样性或一定地段的生物异质性。第18页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三Simpson指数：D=1-ΣPi2Shannon-Weiner指数H=-ΣPilnPi

上二式中Pi种的个体数占群落中总个体数的比例，Pi=Ni/N。Pielou均匀度指数：E=H/Hmax

Hmax为最大的物种多样性指数，Hmax=LnS物种多样性指数第19页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三多样性指数计算Simpson指数：DA=0DB=1-[(50/100)2+(50/100)2]=0.5000Dc=1-ΣPi2=1-Σ(Ni/N)2=1-[(99/100)2+(1/100)2]=0.0198Shannon-Wiener指数：HA=0HB=-(0.50×ln0.50+0.50×ln0.50)=0.69HC=-ΣNi/NlnNi/N=-(0.99×ln0.99+0.01×ln0.01)=0.056Pielou均匀度指数：Hmax=lnS=ln2=0.69EA=H/Hmax=-[(1.0×ln1.0)+0]/0.69=0EB=-(0.50×ln0.50+0.50×ln0.50)/0.69=0.69/0.69=1EC=0.056/0.69=0.081

物种甲物种乙群落A100(1.000(0.00)群落B50(0.50)50(0.50)群落C99(0.99)1(0.01)第20页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三β多样性指数Whittaker指数(βw)βw=S/(mα-1)S为所研究系统中记录的物种总数；mα为各样方或样本的平均物种数。Cody指数(βc)βc=[g(H)+I(H)]/2g(H)是沿生境梯度H增加的物种数目；I(H)是沿生境梯度H失去的物种数目WilsonShmida指数(βT)βT=[g(H)+l(H)]/2α将Cody指数与Whittaker指数结合形成，变量含义与上述两式相同。第21页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三物种多样性的空间变化纬度：随纬度升高物种多样性降低海拔：随海拔升高物种多样性降低水体：随深度增加物种多样性降低时间在群落演替的早期，随着演替的进展，物种多样性增加在群落演替的后期，物种多样性会降低第22页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三解释物种多样性变化的学说进化时间学说：热带群落比较古老，进化时间较长，并且在地质年代中环境条件稳定，很少遭受灾害性气候变化，所以群落的多样性较高。而温带和极地群落从地质年代比较年轻，遭受灾难性气候变化较多，所以多样性较低。生态时间学说：考虑时间尺度更短，认为物种的分布区的扩大也需要一定时间。空间异质性学说：物理环境越复杂，或空间异质性越高，动植物群落的复杂性也越高，物种多样性也越大。如山区物种多样性明显高于平原；群落中小生境丰富多样，物种多样性越高。气候稳定学说：气候越稳定，变化越小，动植物的种类越丰富，在生物进化的地质年代中，地球唯有热带的气候可能是最稳定的。第23页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三解释物种多样性变化的学说竞争学说：在环境严酷的地区，如极地和温带，自然选择主要受物理因素控制，但在气候温和而稳定的热带地区，生物之间的竞争则成为进化和生态位分化的主要动力。捕食学说：因为热带的捕食者比其他地区多，捕食者将被捕食者的种群数量压到较低水平，从而减轻了被食者的种间竞争。竞争的减弱允许更多的被食者种的生存。较丰富的种数又支持更多的捕食者种类。生产力学说：如果其他条件相等，群落的生产力越高，生产的食物越多，通过食物网的能流量越大，物种多样性就越高。第24页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三种间关联2x2列联表关联系数种B种A+-+aba+b-cdb+da+cb+dn第25页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三群落的结构群落的结构单元群落的垂直结构群落的水平结构群落的时间结构群落交错区和边缘效应第26页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三群落的结构单元生活型概念：生物对外界环境适应的外部表现形式。表现：趋同适应分类(Raunkiaer系统）高位芽植物：更新芽位于地上25㎝以上。大(﹥30m)、中(8-30m)、小(2-8m)、矮(25cm～2m)。地上芽植物：更新芽位于地上，25㎝以下，受地被物或积雪保护。地面芽植物：更新芽位于近地面土层内，冬季地上部分全部枯死，地下部分存活。地下芽(隐芽)植物：更新芽位于较深土层中或水中。一年生植物：以种子度过不良季节。生活型谱第27页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三每一类植物群落都是由几种生活型的植物所组成,但其中有一类生活型占优势，生活型与环境关系密切。高位芽植物占优势是温暖、潮湿气候地区群落的特征，如热带雨林群落；地面芽植物占优势的群落，反映了该地区具有较长的严寒季节，如温带针叶林、落叶林群落；一年生植物占优势则是干旱气候的荒漠和草原地区群落的特征，如东北温带草原。第28页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三层片属于同一层片的植物是同一个生活型类别。每一个层片在群落中都具有一定的小环境，不同层片小环境相互作用的结果构成群落环境。每一层片在群落都占据一定的空间和时间，而且层片的时空变化形成了植物群落不同的结构特征。第29页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三植物的生长型木本植物半木本植物草本植物叶状体植物第30页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三群落的垂直结构概念：主要指群落的分层现象群落的分层与资源(光、矿质营养、食物等)利用有关植物群落的成层现象地上成层现象、地下成层现象、层间植物

群落中动物的分层现象，主要与食物、微气候有关水生群落的分层，主要与光照、温度、食物和溶氧量有关挺水草本层、飘浮草本层、水面高草层、沉水漂草层、沉水矮草层、水底层漂浮动物、浮游动物、游泳动物、底栖动物、附底动物、底内动物第31页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三水生植物的成层性第32页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三群落的水平结构概念：群落的配置状况或水平格局。镶嵌性和小群落环境异质性第33页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三陆地生物群落中水平格局的主要决定因素第34页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三群落的时间结构概念：群落结构部分在时间上的相互更替，周期性群落季相：群落优势生活型和层片结构的季节变化引起的群落外貌随季节的变化时间格局：群落的组成与结构也随时间序列发生有规律的变化动物的季节性变化及动物调查的季节性动物的昼夜变化第35页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三群落交错区与边缘效应群落交错区(生态交错区、生态过渡带）两个或多个群落之间(或生态地带之间)的过渡区域。

边缘效应：群落交错区种的数目及一些种的密度有增大的趋势群落交错区的特点：多种要素联合作用强烈，生物多样性较高生态环境恢复原状的可能性较小生态环境变化快，恢复困难第36页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三Edgeeffectandecotone

第37页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三群落组织--影响群落结构的因素生物因素竞争对生物群落结构的影响捕食对生物群落结构的影响干扰对生物群落结构的影响空间异质性与群落结构岛屿与群落结构第38页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三竞争对群落结构的影响引起种间的生态位的分化，使群落中物种多样性增加同资源种团等价种关键种Tilman的研究结果第39页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三ThediversityofhoneycreeperspeciesfoundontheHawaiianislands.第40页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三生态位关系第41页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三捕食对群落结构的影响泛化种捕食压力的加强，将有竞争能力的物种吃掉，使物种多样性增加捕食压力过高时，因为需吃一些不适口的物种，物种多样性降低特化种喜食的是群落的优势种，则捕食可以提高物种多样性喜食的是竞争上占劣势的种类，则捕食会降低物种多样性特化的捕食者，容易控制被食者物种第42页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三将kangaroorats移走后物种明显的较多第43页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三Fig.Therockyinter-tidalcommunity.第44页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三干扰对群落结构的影响第45页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三干扰对群落结构的影响干扰与群落断层断层的抽彩式竞争及小演替断层形成的频率(中度干扰假说)不同程度的干扰，对群落的物种多样性的影响是不同的群落在中等程度的干扰水平能维持高多样性在一次干扰后少数先锋种入侵断层，如果干扰频繁，则先锋种不能发展到演替中期，使多样性较低如果干扰间隔时间长，使演替能够发展到顶极期，则多样性也不很高只有在中等程度的干扰，才能使群落多样性维持最高水平，它允许更多物种入侵和定居干扰理论与生态管理第46页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三Connell’sintermediatedisturbancehypothesis.Thenumberofspeciesinacommunityismaximalatintermediatelevelsofdisturbance.第47页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三

表明随干扰强度的增大，木本植株密度有明显的增大变化趋势。但木本植株基面积、平均基径、平均高度及木本层现存生物量等结构指标在3个不同干扰强度梯度条件下差异明显，表现出随干扰增强而结构衰退逐渐增强的变化趋势。第48页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三空间异质性与群落结构环境的空间异质性愈高，群落多样性也愈高。非生物环境的空间异质性植物群落的空间异质性第49页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三岛屿与群落结构岛屿的种数－面积关系S=CAZ(z=0.24-0.34)广义的岛屿的概念岛屿效应第50页，讲稿共62页，2023年5月2日，星期三MacArthur的平衡说岛屿上物种数目是迁入和消失之间动态平衡的结果。不断有物种灭亡，也不断有同种或别种的迁入而补偿灭亡的物种岛屿上的物种数不随时间而变化动态平衡：灭亡种不断被迁入的种所代替大