第四章、生物群落.ppt

1、第四章、生物群落的基本特征和演变规律有哪些？,一、群落的概念与特征 二、群落的种类组成 三、群落的结构 四、影响群落组成和结构的因素,一、群落的概念与特征,群落：在特定空间或特定生境下，具有一定的生物种类组成及其与环境之间彼此影响、相互作用，具有一定的外貌及结构（形态结构和营养结构），并具有特定功能的生物集合体。 群落是一个生态系统中具生命的部分。,生物、种群、群落、生态系统,群落的基本特征,1、具有一定的外貌 2、具有一定的种类组成 种类组成是区别不同群落的首要特征 3、具有一定的群落结构 包括形态结构，生态结构与营养结构 4、形成一定的群落环境 生物群落对其居住环境产生重大影响,群落外貌及

2、组成,群落的基本特征,5、不同物种之间相互影响 6、一定的动态特征 包括季节动态、年际动态、演替与演化 7、一定的分布范围 8、群落的边界特征 环境梯度变化,群落的性质,1.机体论观点（以美国生态学家Clements为代表） 类生物体：群落像一个有机体一样，有诞生、生长、成熟和死亡的发育阶段，他认为，当一个顶级群落被破坏后都能在任何时候重复通过基本上是同样的发展阶段而再达到顶级阶段。 2.个体论观点（Gleason为代表） 群落是一个个的离散单位，群落仅仅是一种偶然的生物组合。群落之间不具有明显的边界，由于环境变化而引起的群落的差异性是连续的。,二、群落的种类组成,1、优势种：对群落的结构和群

3、落环境的形成有明显控制作用的植物种。 建群种：优势层的优势种 2、亚优势种：复层群落中，常居于下层 3、伴生种：与优势种伴生的常见种类 4、偶见种或稀见种 同一个植物种在不同的群落中可以不同的群落成员型出现。,种类组成的数量特征,一、种的个体数量指标： 多度：表示一个种在群落中的个体数目。统计法（记名计算法、目测估计法） 密度密度比 3）盖度：植物地上部分垂直投影面积占样地面积的百分比 。 相对盖度：群落中某一物种的盖度占所有物种盖度之和的百分比。 盖度比：某一物种盖度占盖度最大物种的盖度的百分比,种类组成的数量特征,4）频度：某个物种在调查区内出现的频率。 频度（某物种出现的样方数/被调查的

4、样方总数）100% 频度分级: A（120%），B（2140%），C（4160%），D（6180%）E（81100%）,群落的均匀性与A级和E级的大小成正比，若B、C、D级增高，说明群落中种分布不均匀，暗示着植被分化和演替的趋势,种类组成的数量特征,5）高度 6）重量（鲜重和干重） 7）体积：生物所占空间大小 V=s*h*f f(形数） 形数是树干体积与等高同底的圆柱体积之比.,种类组成的数量特征,二、种的综合数量指标，主要用以表示某个种在群落中的地位和作用 1、优势度：盖度+多度 或者是重量、盖度和多度的乘积 2、重要值：=相对密度+相对频度+相对盖度 3、综合优势比（SDR ）： 在密度比

5、、盖度比、频度比、高度比和重量比等五项指标中任意取出几项求其平均值再乘以100%。如SDR2=（密度比+盖度比）/2100%,三、群落的结构,（一）群落的结构要素 （二）群落的外貌与季相 （三）群落的垂直结构 （四）群落的水平结构 （五）群落交错区和边缘效应,（一）群落的结构要素,1、生活型和生长型 生活型：是生物对外界环境适应的外部表现形式。 Raunkiaer选择休眠芽在不良季节的着生位置为标准，划分5种生活型： 一年生植物、地下芽植物、地面芽植物、 地上芽植物、高位芽植物。,不同生活型,生活型谱：群落中各生活型植物所占比例情况。 高位芽植物占优势：温热多湿 地面芽植物占优势：较长的严寒季

6、节 地下芽植物占优势：冷、湿 一年生植物占优势：气候干旱,生长型,木本植物 半木本植物 草本植物 叶状体植物,生长型也反映植物生长的环境条件，相同的环境条件具有相似的生长型。,动物生活型,天上飞行的 水中游的 陆上行走的 地下穴居的 动物生活型并不能决定陆地群落的外貌和结构。,（一）群落的结构要素,2、叶片大小、性质及叶面积指数 叶片大小：收益成本分析,叶面积指数： LAI= 总叶面积（单面） 单位土地面积 一般情况下，叶面积指数越高光能利用效率就越高。,（二）群落的外貌与季相,群落的外貌决定于群落优势的生活型和层片结构。 群落的外貌常常随时间的推移而发生周期性的变化 。 随着气候季节性交替，

7、群落呈现不同的外貌，称为季相。 如：草原群落：植物季相，动物季相,（三）群落的垂直结构,森林群落： 林冠层下木层灌木层草本层地被层 群落层的分化主要取决于植物的生活型 成层结构是自然选择的结果，它显著提高了植物利用环境资源的能力。,动物的分层现象： 柳莺啄木鸟、松鼠苇莺、花鼠啮齿类、爬行类、鸟类 在水域，水生动物具有分层现象 1、浮游动物（根据光照强度上下移动） 2、鲢鱼 草鱼 鲫鱼 黑鱼、鲶鱼,（四）群落的水平结构,镶嵌性：层片在二维空间中的不均匀配置，使群落在外形上表现为斑块相间，具有这种特征的植物群落称为镶嵌群落。 群落内部环境因子的不均匀性是群落镶嵌性的主要原因。 例：草原（锦鸡儿丘阜

8、），滩涂植被,（五）群落交错区与边缘效应,群落交错区：是两个或多个群落之间（或生态地带之间）的过度区域。 群落交错区种的数目及一些种的密度增大的趋势被称为边缘效应。,四、影响群落组成和结构的因素,（一）生物因素 1、竞争 研究表明竞争在群落结构形成中起了重大作用，竞争导致了生态位分化。 同样大小和同样习性的种很少共同生活，而大小和习性有足够区别的种能共存，证实了种间竞争引起生态位分化。,Proportions of individuals with beaks of different sizes in populations of ground finches on several of t

9、he Galapagos islands.,The diversity of honeycreeper species found on the Hawaiian islands,捕食对群落结构影响,2、捕食 捕食对群落结构形成的作用，视捕食者是泛化种还是特化种而异。 捕食压力同被捕食生物多样性的关系. 如：兔子(泛化种) 浜螺(特化种) 特化捕食者很容易控制被食者 如：捕食蛾澳洲仙人掌,The rocky inter-tidal community,四、影响群落组成和结构的因素,（二）干扰对群落结构的影响 干扰与层盖度 干扰与群落的缺口 中度干扰假说 干扰理论与生态管理,1） 干扰与层盖度,

10、2）干扰与群落的缺口,澳大利亚的大堡礁鱼类特别丰富，南部有900种，北部达1500种，而珊瑚礁中每一直径3m左右的礁块中，可生活50种鱼以上。对如此高的鱼类多样性只以食物资源分隔是难以解释的，实际上许多鱼的食性是很接近的。 群落缺口的抽彩式竞争,3）中度干扰假说,中等程度的干扰水平能维持高多样性,理由是： 1、在一次干扰后少数先锋种入侵缺口，如果干扰频繁.则先锋种不能发展到演替中期，因而多样性较低 2、如果干扰间隔期很长，使演替过程能发展到顶极期，多样性也不很高 3、只有中等干扰程度使多样性维持最高水平，它允许更多的物种入侵和定居。,(中度干扰假说)The number of species

11、in a community is maximal at intermediate levels of disturbance,4）干扰理论与生态管理,要保护自然界生物的多样性，就不要简单地排除干扰，因为中度干扰能增加多样性。 干扰理论在自然保护、农业、林业和野生动物管理等方面起重要作用,四、影响群落组成和结构的因素,（三）空间异质性与群落结构 非生物环境的空间异质性 研究表明：在土壤和地形变化频繁的地段比平坦同质土壤的群落多样性高。 2）生物空间异质性 研究发现：鸟类多样性与植物种数的相关，不如与取食高度多样性相关紧密。,四、影响群落组成和结构的因素,（四）岛屿与群落结构,从曲线可知,岛屿上

12、的物种数不随时间而变化 这是一种动态平衡，灭亡种被新迁入种所代替。 大岛比小岛能供养更多的种。 随岛与大陆的距离由近到远，平衡点的种数逐渐降低。,岛屿生态和自然保护 同样面积下，大保护区好还是若干小保护区好： 若每一小保护区内都是相同的一些种，那么大保护区能支持更多的种； 从传播流行病而言，隔离的小保护区有更好的防止传播作用； 如果在一个相当异质的区域中建立保护区，多个小保护区能提高空间的异质性，有利于保护物种多样性； 对密度低、增长率慢的大型动物，为了保护其遗传性，较大的保护区足必需的，保护区过小，种群数量过低，可能由于近交使遗传特征退化。,四、影响群落组成和结构的因素,（五）物种丰富度的模

13、型,四、影响群落组成和结构的因素,平衡说和非平衡说 平衡说认为群落中生物通过竞争、捕食和互利共生等种间相互作用形成相互牵制的整体，群落实际出现变化是由干扰引起的。生物群落是不断变化着的物理环境中的稳定实体。 非平衡说认为：组成群落的物种始终处在不断的变化之中，自然界中的群落不存在全局稳定，存在的只是群落的抵抗性和恢复性。,思考题,1、请你利用生态学有关原理阐述如何更好地做好野生动植物资源的开发和保护工作？,生物群落的动态,一、群落变化类型 二、群落演替的类型 三、演替顶极学说 四、群落演替与功能过程 五、控制演替的几种主要因素 六、两种不同的演替观,一、群落变化类型,演替：一个群落代替另一个群

14、落的过程，是朝着一个方向连续的变化过程。 波动：是短期可逆的变化（这种可逆是不完全的），其逐年的变化方向常常不同，一般不发生新种的定向代替。,Typical Sequence of Plant Communities,Time Since Abandonment (years),群落波动,森林草原带低湿地上的无芒雀麦、冰草草甸在湿润年份常由其伴生成分看麦娘占优势，成为看麦娘草甸，但湿润年份过后又恢复到无芒雀麦和冰草占优势的群落。这种变化可在1-3年内实现，是一种摆动性的波动。,群落波动的原因： 环境条件的波动变化 生物本身的活动周期 人为活动的影响 处于演替过程中的群落，波动可促进或阻碍一个群

15、落被另一个群落所代替的过程。,哪些群落容易波动：,在群落波动中，其生产力、各组分的数量比、群落的外貌和结构都会发生明显变化。 1、木本植物占优势的群落较草原植物稳定一些 2、常绿木本群落要比夏绿木本群落稳定一些。 3、在一个群落内部，许多定性特征(如种类组成、种间关系、分层现象等)较定量特征(如密度、盖度、生物量等)稳定一些； 4、成熟的群落较之发育中的群落稳定。 5、环境条件越是严酷，群落的波动性越大。,二、群落演替的类型,A、按演替延续时间划分： 1、世纪演替 2、长期演替 3、快速演替 B 、按基质的性质划分： 1、水生演替 2、旱生演替 C 、按演替起始条件划分： 1、原生演替 2、次

16、生演替 D、按控制演替的主导因素划分： 1、内因性演替 2、外因性演替 E、按群落代谢特征划分： 1、自养性演替 2、异养性演替,Aquatic Succession,Succession Types,Primary Fresh rock surface after landslide Retreating glacier New lake after dam construction Volcanic eruption Alluvial sediments (flooding),Secondary Abandoned agricultural field Timber harvest Fir

17、e Windstorm Flooding,1、原生演替： 开始于原生裸地或原生芜原(完全没有植被并且也没有任何植物繁殖体存在的裸露地段)的群落演替。 2次生演替 开始于次生裸地(如森林砍伐迹地、弃耕地)上的群落演替。,Primary Succession,Secondary Succession,(原生演替)Five stages (a) beach and the foredune vegetation,(b) stabilized-dune vegetation,(c) shrub zone,(d) pine zone,Five stages (e) of dune succession

18、oak forest,(次生演替) The four stages of lodgepole pine succession in Yellostone National Park. In stage I (0-50 years) after the fire.,The four stages of lodgepole pine succession in Yellostone National Park. In stage II, characterized by the maturation of the trees. (50-150 years),The four stages of l

19、odgepole pine succession in Yellostone National Park. In stage III.,Fig. 13.12 As some of the trees in Stage II begin to die, Stage III begins. Trees mature and weaken, and many are killed by bark beetles. Light reaches the forest floor, and seedlings germinate and grow,Stage IV begins after approxi

20、mately 250 years. Lodgepoles are reaching their maximum life span and death are common. This stage is very vulnerable to fire,演替的方向性：,1、沙丘先锋植物松柏林黑栎林栎、山核桃林山毛榉、槭树林（美密执安湖沙丘） 2、（弃耕后1-2a）黄蒿等野草黄蒿占优势根茎禾草丛生禾草贝加尔针矛（10-15a）（内蒙草原农田弃耕） 周期性演替： 石楠石蕊熊果石楠,2-3a,3-4a,7-8a,三、演替顶极学说,识别顶极群落的方法。 1、群落中的种群处于稳定状态； 2、达到演替趋向的

21、最大值即群落总呼吸量与总第一性生产量的比值接近1 3、与生境的协同性高，相似的项极群落分布在相似的生境中； 4、不同干扰形式和不同干扰时间所导致的不同演替系列都向类似的顶极群落会聚； 5、在同一区域内具最大的中生性； 6、占有发育最成熟的土壤； 7、在一个气候区内最占优势,四、群落演替与功能过程,群落演替过程中，随结构的变化，其功能也随之变化 生物量积累模型:（H.Bormann,G.E.Likens 1981年对美国北方阔叶林所做的定位观测实验 ） 分更新期、积累期、过渡期、稳定期四个发展期,森林生态系统生物量积累模型,森林生态系统生物量积累模型,1、去除植被的影响 2、植被的恢复过程 3、生物调节的恢复,1、去除植被的影响,蒸腾作用的消失，土温增加，湿度增大，有效水分贮存能力下降，地表径流大增。 生物地球化学循环变化 土壤可侵蚀性增加,生物地球化学循环变化,植被去除后，迳流中几乎所有离子浓度均明显高出林地 毁林3年期间，溶解物净损失总量达林地的8倍，其中氮损失增加160倍。硝化作用速率增加7倍，第二年达ll倍。硝化作用产生的H+可置换界面上其他阳离子，并使土壤PH降低。,土壤可侵蚀性增加,去除植被后，由于