第八讲群落生态学

1、1第八讲 群落生态学2第四章 群落生态学 第一节 生物群落的组成与结构 第二节 生物群落的动态 第三节 生物群落的分类与排序l内容提要内容提要l单元测试单元测试3第三节第三节 生物群落的分类与排序生物群落的分类与排序 1 生物群落的分类生物群落的分类中国的植物群落分类中国的植物群落分类法瑞学派的群落分类法瑞学派的群落分类美国的群落分类美国的群落分类群落的数量分类群落的数量分类l参考文献参考文献l思考题思考题l2 生物群落的排序生物群落的排序群落排序的概念群落排序的概念间接梯度分析间接梯度分析直接梯度分析直接梯度分析4中国的植物群落分类中国的植物群落分类 中国植物群落分类原则中国植物群落分类原则

2、 以群落本身的综合特征作为以群落本身的综合特征作为分类依据分类依据 中国植物分类系统单位中国植物分类系统单位 分类单位分三级：植被型分类单位分三级：植被型（高级单位）、群系（中级单位）和群丛（基本单（高级单位）、群系（中级单位）和群丛（基本单位）。每一等级的上下再设一个辅助单位和补充单位。位）。每一等级的上下再设一个辅助单位和补充单位。 5中国的植物群落分类系统中国的植物群落分类系统植被型组：如植被型组：如草地草地 植被型植被型：如：如温带草原温带草原 （植被亚型）：如（植被亚型）：如典型草原典型草原 群系组：如群系组：如根茎禾草草原根茎禾草草原 群系群系：如：如羊草草原羊草草原 （亚群系）：

3、如（亚群系）：如羊草丛生禾草草原羊草丛生禾草草原 群丛组：如群丛组：如羊草大针茅草原羊草大针茅草原 群丛群丛：如：如羊草大针茅柴胡草原羊草大针茅柴胡草原 亚群丛亚群丛6植被分类单位植被分类单位 植被型：植被型：最主要的高级分类单位。建群种生活最主要的高级分类单位。建群种生活型相同或相似，同时对水热条件、生态关系一型相同或相似，同时对水热条件、生态关系一致的植物群落联合。致的植物群落联合。 群系群系：主要的中级分类单位。建群种或共建种：主要的中级分类单位。建群种或共建种相同的植物群落联合。相同的植物群落联合。 群丛：群丛：基本单位。层片结构相同，各层片优势基本单位。层片结构相同，各层片优势种或共

4、优势种相同的植物群落联合。种或共优势种相同的植物群落联合。7植被分类单位植被分类单位 植被型组：最高的分类单位。建群种生活型相近因而植被型组：最高的分类单位。建群种生活型相近因而群落外貌相似的植物群落联合。群落外貌相似的植物群落联合。 植被亚型：辅助单位。根据优势层片或批示层片的差植被亚型：辅助单位。根据优势层片或批示层片的差异划分。异划分。 群系组：根据建群种亲缘关系近似，生活型近似或生群系组：根据建群种亲缘关系近似，生活型近似或生境相近而划分境相近而划分 亚群系：辅助单位。根据次优势层片及其所反映的生亚群系：辅助单位。根据次优势层片及其所反映的生境条件而划分。境条件而划分。 群丛组：片层结

5、构相似，而且优势层片与次优势层片群丛组：片层结构相似，而且优势层片与次优势层片的优势种工共优势种相同的植物群落联合。的优势种工共优势种相同的植物群落联合。 亚群丛：反映群丛内部在区系成分、层片配置、动态亚群丛：反映群丛内部在区系成分、层片配置、动态变化等方面出现的若干微细变化。变化等方面出现的若干微细变化。8法瑞学派的群落分类法瑞学派的群落分类 植物区系结构分类系统，被称为群落分类中的归并植物区系结构分类系统，被称为群落分类中的归并法，以植物区系为基础。法，以植物区系为基础。 群丛门群丛门 群丛纲群丛纲 群丛目群丛目 群丛属群丛属 群丛群丛 亚群丛亚群丛 群丛变型群丛变型 亚群丛变型亚群丛变型

6、 群丛相群丛相9美国的群落分类美国的群落分类 双轨制分类系统根据群落动态发生演替原则的概念来进双轨制分类系统根据群落动态发生演替原则的概念来进行群落分类的。行群落分类的。l群系型群系型l群系群系l群丛群丛l单优种群丛单优种群丛l群丛相群丛相l组合组合l集团集团l季相季相l层层顶极群落系统顶极群落系统l演替系列群丛演替系列群丛l演替系列单优种群丛演替系列单优种群丛l演替系列演替系列l演替系列组合演替系列组合l集群集群l季相季相l层层演替系列系统演替系列系统10群落的数量分类群落的数量分类目标目标 用植物种的数据（属性）去划分样方（实体），可以较用植物种的数据（属性）去划分样方（实体），可以较客观

7、地揭示出植被本身可能存在的自然间断。客观地揭示出植被本身可能存在的自然间断。 用土壤、气候等环境因素的数据去划分样方，可能揭示用土壤、气候等环境因素的数据去划分样方，可能揭示植被间断的环境原因。植被间断的环境原因。 以植物种的分类与用土壤、气候等环境因素分类的结果以植物种的分类与用土壤、气候等环境因素分类的结果进行比较，可以反映出植被变化与环境变化的关系。进行比较，可以反映出植被变化与环境变化的关系。 用样方数据去划分植物种的集合，结果会分成若干种组，用样方数据去划分植物种的集合，结果会分成若干种组，它本身可能反映出种间相互作用的规律。它本身可能反映出种间相互作用的规律。 用样方数据去分割环境

8、因素的集合，结果会分成若干环用样方数据去分割环境因素的集合，结果会分成若干环境梯度，反映不同环境之间的组合关系。境梯度，反映不同环境之间的组合关系。 以样方数据分割出的种组与环境梯度进行比较，可能找以样方数据分割出的种组与环境梯度进行比较，可能找到种组与环境因素的关系，这样的种组被称为生态种组。到种组与环境因素的关系，这样的种组被称为生态种组。11群落的数量分类群落的数量分类方法方法 多元分析技术的一般特点多元分析技术的一般特点 不需要随机取样，不涉及显著性检验。不需要随机取样，不涉及显著性检验。 多元分析方法是施于原始数据集合的一套处理规则，多元分析方法是施于原始数据集合的一套处理规则，从而

9、揭示属性之间、实体之间以及属性和实体之间的从而揭示属性之间、实体之间以及属性和实体之间的复杂关系。方法本身不依赖于对实体和属性具体内容复杂关系。方法本身不依赖于对实体和属性具体内容的解释，因些可用于多学科。的解释，因些可用于多学科。 多元分析的基本单位叫实体，描述实体数量特征的各多元分析的基本单位叫实体，描述实体数量特征的各种数据项目称为属性，在群落生态学研究中，实体可种数据项目称为属性，在群落生态学研究中，实体可以是样方、样地、林分或群落等。以是样方、样地、林分或群落等。 相似系数相似系数 距离系数距离系数 相关系数相关系数 信息系数信息系数12n个样方p个物种数 样方物种1(a) 2(b)

10、 345(j) 6(k) n1(x)2521032(y)0143123341002.i.p13距离系数距离系数 绝对值距离绝对值距离d| xa xb| | ya yb|djk | xj xk| 欧氏距离平方欧氏距离平方 d 2 ( xa xb) 2 ( ya yb )2d jk2 (xj xk ) 2 bray-curtis距离距离 b(jk)= | xj xk| / | xj+ xk| yxa(xa,ya)b(xb,yb)a,b-实体；实体；x,y-属性属性14聚类分析聚类分析 分类样方（分类样方（q分析）分析） 计算实体间的相似矩阵计算实体间的相似矩阵c6 找出最相似的两个样方找出最相似的

11、两个样方进行一次合并进行一次合并 重算（重算（61） （61）的相似距阵的相似距阵 重复合并过程直到全部重复合并过程直到全部样方并成一组样方并成一组2.4493.1594.3742.9891.7321623456个样方组平均法的聚合树状图个样方组平均法的聚合树状图15样方间的66欧氏距离距阵 1 2 3 4 5 6 0 3.317 4.472 4.359 3.742 2.449 0 5.195 6 6.403 3 0 1.732 3.742 2.449 0 2.236 3 0 3.742 016第一次合并后的55欧氏距离距阵 1 2 3 5 6 0 3.317 4.416 3.742 2.44

12、9 0 5.598 6.403 3 0 2.989 2.725 0 3.742 0 17群落排序的概念群落排序的概念 排序是把一个地区内所调查的群落样地，按照排序是把一个地区内所调查的群落样地，按照相似度来排定各样地的位序，从而分析各样地相似度来排定各样地的位序，从而分析各样地之间及其与生境之间相互关系。之间及其与生境之间相互关系。 排序的原理排序的原理 排序的类型排序的类型18排序类型排序类型 直接梯度分析直接梯度分析(direct gradiant analysis)：利用环：利用环境因素的排序，即以群落生境或其中某一生态因境因素的排序，即以群落生境或其中某一生态因子的变化，排定样地生境的

13、序位，又称直接排序子的变化，排定样地生境的序位，又称直接排序(direct ordination) ，或梯度分析，或梯度分析(gradiant analysis)； 间接梯度分析间接梯度分析(indirect gradiant analysis)：用植：用植物群落本身属性排定群落样地的位序，称间接排物群落本身属性排定群落样地的位序，称间接排序序(indirect ordination )，又称组成分析，又称组成分析(compositional analysis)19间接梯度分析间接梯度分析 极点排序法极点排序法 主分量分析法主分量分析法20排序的原理排序的原理 通过降维，使原来通过降维，使原来

14、 要用要用p个原始数据描述的实体，个原始数据描述的实体，在尽量保留原数据特征的在尽量保留原数据特征的条件下，利用最少数据条件下，利用最少数据（排序坐标）来描述，有（排序坐标）来描述，有利于揭示原始数据反映的利于揭示原始数据反映的规律。规律。 按属性排序实体称正分析按属性排序实体称正分析（normal analysis）,或叫或叫分析（分析（q analysis）。）。 按实体去排序属性的叫逆按实体去排序属性的叫逆分析（分析（ inverse analysis）或叫分析（或叫分析（ r analysis）。）。bcdefbadcya216个林分7个树种的多度数据林分a bcdef物种110080

15、18284500736673314410542052755646030810 8 相异似数相异似数b(jk)= | xj xk| / | xj+ xk| 22间接梯度分析极点排序法 极点排序法极点排序法（polar ordination）(po法法)（bray-curtis方法）（方法）（bc法）法）1. 计算相似和相计算相似和相异似数矩阵异似数矩阵abcdefa5383302760b4767504740c1733403760d7050608750e7353631353f4060405047相相似似系系数数相异似数相异似数23间接梯度分析极点排序法24间接梯度分析极点排序法2 . 第一排序轴x

16、的选择与a端的距离da与e端的距离db在x轴上的坐标x对x的偏离值ha07300b47533234c17631113d70136912e730730f4047322425间接梯度分析极点排序法3. 第二排序轴第二排序轴y的选择的选择与b端的距离da与f端的距离db在x轴上的坐标xa474035b0600c334026d505030e534735f6006026间接梯度分析极点排序法4. 排序的图排序的图形表示形表示604020060804020xyacfeda27间接梯度分析间接梯度分析主成份量分析主成份量分析（pca法）法） 主成份量分析（主成份量分析（principal component

17、s analysis） 将一个综合考虑许多性状的问将一个综合考虑许多性状的问题，在尽量少损失原有信息的题，在尽量少损失原有信息的前提下，找出少量几个（前提下，找出少量几个（个）主成份量，然后将各个个）主成份量，然后将各个实体在一个实体在一个23维的空间中表维的空间中表示出来，从而达到直观明了地示出来，从而达到直观明了地排序实体的目的。排序实体的目的。abcdefbadc00 dabcyxla、b、c、d、e、f为属性，为属性，a、b、c、e、d为实体；为实体；x、y为为代表综合信息的代表综合信息的2维，即主成维，即主成份维。（右图为示意图）份维。（右图为示意图）28直接梯度分析 whittaker 的梯度分析的梯度分析原理：原理： 用与坡向垂直设置的用与坡向垂直设置的样带，将坡向从深谷样带，将坡向从深谷到南坡分为到南坡分为5级，将样级，将样带中的树种分四等，带中的树种分四等，计算样带的湿度指标，计算样带的湿度指标，然后在高度对湿度的然后在高