第四章 植物群落课件.pptx

1、第四章 植物群落第一节 植物群落的外貌和结构一、植物群落外貌（一） 生活型不同，群落外貌也不同。如东北针叶林，以云杉、冷杉占优势的暗针叶林，林木生长茂密，分枝也很密，松成了林内阴暗生境，它的优势种为常绿针叶大高位芽植物为主，而地面芽、地上芽植物较少，形成自已落的固有外貌特征。（二）叶性质1、叶级： 按面积大小分6级 鳞叶（164025mm2）不同群落类型叶级比较群落类型 鳞叶微叶小叶中叶大叶巨叶热带雨林（巴西，127S） 2.3 3.215.168.3110温带雨林巴西Caioba,26S 08.814.464.411.11.1 热带雨林（非洲Eastern Equador） 00964270

2、常绿林（庐山，2935N） 07.452.939.70.40常绿林（浙江） 00.153.337.15.402、叶型：单叶_多在热带、亚热带； 复叶_多在温带。3、叶质：厚革质、革质、草质、纸质（薄质）等4、叶缘：全缘_多在热带、亚热带； 非全缘_多在温带。（三）周期性：植物随时间作有规律律的变化。主要是季相变化。 季相：植物群落的外貌因季节更替而发生变化。温带最明显。 如夏绿林，早春乔木无叶、林下春季开花的草本繁茂（春相）；入夏后，乔木枝叶繁茂早春植物枯死，夏季开花植物繁衍（夏相）；秋季叶片枯黄，呈现黄色或红色的秋相。 热带、亚热带群落只在开花、结果期有所表现。二、植物群落的空间结构和植物环

3、境(一)垂直结构德日滋分：乔木层、灌木层、草本层、地被层旭尔特分： 乔木上层6m以上 乔木下层2-6m 灌木层2m 草(被)本上层80cm 草（被）本中层30cm 草（被）本下层10cm 地被层3cm 群 落 层间植物_藤本、寄生、附生等（二）层片：某一生活型植物，有一定数量，在群落中占据一定空间，称层片。 层片可能是层，也可能是层的一部分，也可能是无层的寄生、附生、藤本等。（三）水平结构_群落出现镶嵌性 群落中某个种群或若干种群，在群落中水平分布不一致，有的均匀分布；有的成群分布，这样就形成了一些小群落，导致一个群落内出现镶嵌性。这是群落内因素的局部不均造成，也是不同种的习性相适应的表现。（

4、四）群落结构理论在生产实践中的应用 利用水平结构和垂直结构原理结合物种的生物学特性，进行农林配置。如海南热带植物园，多层利用热带作物的例子。 木棉 咖啡、可可 砂仁、益智海南热带植物园 这种配置充分利用了时空和生物因素，调节了群落内部环境，有利于植物生长发育，增大了单位面积上的收获量。 福建龙岩市郊的烟草、芋、豇豆间作套种。 河南长垣（原）县上官村的菠菜、小白菜、葱、君达菜、大白菜等一年间进行“三茬九套”种植蔬菜等。 另有棉粮、林粮、林茶间作等。第二节 植物群落的种类组成一、植物群落的物种数量（一）种面积曲线和种丰富度1、种面积曲线 4 种数 3 2 1 巢式样方法 样地面积结构不同，最小面积

5、不同 热带雨林2500m2 常绿林500m2（400m2-1200m2） 亚热带的次生灌丛100m2 亚热带的幼年林200m2 针叶林400m2 羊草丛生禾草草原1/4m22、种丰富度_指一个群落内物种的总种数。 不同植物群落所包含的种类不同，一般来说，环境条件愈优越、植物区系古老以及群落组成复杂，种数愈多，越丰富。 如西双版纳热带雨林，在2500m2内，高等植物达130多种，而同样面积的东北针叶林仅30-40种。（二）种的多样性_指一个地区或生态系统在一个特定时间内所有生物种类总和。1、多样性类型：多样性分、和多样性。1）多样性_指同一地点或群落中种的多样性。是由种间生态位的分异造成的。2）

6、多样性_指在不同地点或群落中物种的更替（replacement）或转换（turnover）。是由于各个种对一系列生境的不同反应造成的。3）多样性_指在相距更远地点或群落中种类的不同，它是和多样性的总和。公式表示为：=* 注：在文献或实践中种多样性一般指多样性2、多样性测定：表示植物个体数量在种间的分配情况。用多样性指标来反映。 设群落总种数为S，总个体数为N，第i个物种的个体数为ni,Pi=ni/N,则1）Simpson多样性指数（diversity index） L=1- 或=1- 为从N个体随机选2个体为同一种的概率，基值受个体较多的物种影响较大。设群落一：A种植物99种株，B种植物仅1株

7、的植物群落；设群落二：A种植物50株，B种植物50株的群落。L1=1-(0.992 +0.012)=1-(0.9801+0.0001)=1-0.9802=0.0198L2=1-(0.52+0.52)=1-(0.25+0.25)=1-0.5=0.51=1-(9702/9900)+0=1-0.98=0.022=1-(2450/9900)+(2450/9900)=1-0.494949.=0.505050.2）Shannon-Wiener多样性指数（三）种的均匀度（Species evenness）或平衡性(equitability)：指一个群落或生境中全部种的个体数目的分布情况，它反应了种属组成的均

8、匀程度。如上述群落一的情况，则均匀度就很低。 上述讲的种丰富度、种均匀度、种多样性都是物种多样性的实际含义。二、植物种群特征（一）种群数量特征和年龄结构1、多度：表示一个种在样地范围内的个体数目。1）直接计算法：一般适用森林调查。优点：数量准确、可求密度，有利于对群落结构和动态分析。缺点：工作量很大2）目测估计法：一般适用草本群落；也适用甚勘察性调查或非重要种类、层次调查。优点：迅速、方便； 缺点：数量不准确。 表示方法：德鲁捷七级制 Soc植株密闭， Cop3植株很多， Cop2 植株多， Cop1植株尚多， Sp植株不多， Sol植株很少， Un单植株 2、盖度：表示群落中各种植物遮盖地面

9、的百分率，包括基部盖度和投影盖度，通常采用目测法，用百分比表示。3、频度：表示某种植物的个体在一定地段上出现的均匀程度。用百分比表示。4、重要值：指种群在群落中的重要性地位。其值大小可准确地反映出群落中各种植物的作用。（用于种类多、优势种不明显的群落,确定优势种、建群种） 重要值=Dom%+Den%+F% Dom%+Den%+F%=3005、生物量：指某一时刻单位面积内实存生活的有机物质总量。kg/m2或t/ha6、年龄结构（年龄分布）： 分为增长型_幼年；稳定型_成年；衰老型_老年 一个群落内幼年、成年、老年都有，则这个种群好； 一个群落内只有老年，无幼年、成年，则这个种群不好。年龄 繁殖后

10、期级 繁殖期 繁殖前期 A B C（二）种群的群聚1、动物群聚类型：1）短期性群聚_生殖性群聚、迁移性群聚、过夜性群聚、冬眠性群聚等。2）持久性群聚_社会性群聚（如蜜蜂、蚂蚁）、家庭性群聚（如狼） 植物群聚比较简单。 群聚意义（作用）：群聚能使种群存活力提高，特别是社会性群聚通过分工合作，使种群寻找食物、栖息场所和防御其它生物进攻的能力以及改善生境的能力提高增强，但群聚也会使种群内个体间的竞争加剧，抵消群聚的好处，一个物种种群的聚集程度如同密度一样，随种类和条件而变化，过疏、过密都可能有限制性影响。2、种群的隔离与领域性1）种群的隔离_种群内个体间或小群间保持一定的间隔。 隔离的意义：可减少竞

11、争，防止种群因过密而过渡消耗食物资源和营养物质。2）领域性_某些生物种群个体、配偶或家族常将它们的活动局限在一定的区域内，并将加以保卫，被保卫区域称领域。 领域性意义：保持个体或群体之间间隔的积极机制，使种群得到调节，并保持在此容纳量水平还要低的水平上。（三）种群动态变化1、种群增长类型1）指数增长（亦称海尔马尔萨斯增长） 假定一个独特种群，在食物充足，空间无限，没有天敌和疾病的干扰，出生率和死亡率不变，也没有个体迁入或迁出，也不管种群大小，按恒定的瞬时增长率（r）连续增殖，即世代重迭，该种群就表现为指数增长，即J增长型 dN/dt=rN 积分得 Nt=Noert 种 环 群 境 数 阻 量

12、力 时 间2）逻辑斯蒂增长 种群在一个有限的环境中增长时，开始个体增长速度较快，由于个体密度上升，对有限空间资源和其他生活必须条件的种内竞争也相应增加，而使增长速度逐渐减缓，最后稳定在一定水平上或在该水平线上下波动。S增长型dN/dt=rN(1-N/K) 积分得Nt=K/（1+ ea-rt） 环境容纳量_种群在一定环境中所能稳定达到的最大数量（或最大密度），为该种群在该环境条件下的容纳量。用K表示原因：（1）环境因素：光、温、热、水、养分（或食物）、空间、环境变化（气候变化，导致恐龙绝灭）、种群对环境影响（连作与连作）（2）食性、行为、适应能力等种群的遗传特性不同种间差异（3）天敌、疾病、种内

13、和种间竞争、生物年龄的变化2、单种群落的个体数量变化 自然稀疏：每个种群随着年龄增大，通常减少在群落中的个体数量，这在同龄单一种群组成的群落中，表现最为显著。 种群密度主要取决于资源供给情况、枝叶生长情况和生态适应能力等。当种群密度增大到使资源消耗超过补给时，死亡率便提高，并将密度调整到与资源相协调的状态。 这属种内竞争，个体间竞争生活空间和生活资源。在林业、农业生产时，应注意植株密度。三、生态位（niche）与种群(Population)间竞争1、生态位：一个种群在群落中所占有的时空位置以及该种群在群落中的作用。称该种群的生态位。包括物理空间、营养位置、温度、湿度、PH值、土壤等环境条件变化

14、下所处的位置。 皮安卡定义：一个生物单位的生态位就是它的适应性总和，反映生物开拓和利用其环境的能力，其中主要参数为空间、时间、营养（动物的食物）。 在生态位研究中，有两个重要指标。一是生态宽度；二是生态重叠。2、生态重叠（niche overlap）：当两个物种利用同一资源或共同占有某一资源因素（食物、营养成分、空间等）时，就出现生态位重叠现象。假若两个物种具有完全一样的生态位，就叫完全重叠（Complete overlap）。但多数情况下，生态位之间只会发生部分重叠，即一部分资源是被共同利用的，而其他部分则分别被各自所占据。 湿 度 A B 温 度 生态重叠3、生态宽度（niche brea

15、dth）:指一个种群（或其他生物单位）所利用的各种不同资源的总和。在可利用资源量较少情况下，生态位宽度一般应该增加，以使种群得到足够资源；在可利用资源量丰富的环境中，可导致选择性利用资源（选择采食等），使得生态位宽度变窄。生态位宽竞争力强、生态位窄竞争力弱。 湿 度 A B 温 度 生态位宽度四、群落成员型（一）优势种：指群落中个体数量多、盖度大、生活力强，决定着群落外貌、结构和环境主要特征，从而决定着群落组成的那些植物种。即在数量上、体积上和影响上最大的种类。（二）伴生种：指群落中对群落环境发生次要作用的种类。包括偶遇种、标志种。（三）建群种：指群落中具有最大盖度和最大植物总物质量的种类。它

16、是群落的建造者。是主要层次的优势种。（四）标志种：指生态幅度狭窄，对群落有标志性的种。第三节 植物群落功能一、植物群落的生物量与第一性生产力（一）植物群落生产力的空间差异 生物量_单位面积上有机物的重量。t/ha 第一性生产（植物性生产）：植物光合作用把太阳能固定并转化为一切生物能够利用的化学健能。 被同化的全部太阳能数量称为生态系统的总第一性生产量。 总第一性生产量减去植物呼吸消耗量，称为净第一性生产量 第二性生产（动物性生产）：净第一性生产量 未触动的植物量 采食量（各级消费者） 消化量 代谢量 净第二性生产量热 粪 尿、气 各种植物群落的净第一性生产量差别很大。因为光照、水份、生长季不同

17、，或其组合状况不同，影响光合作用有效进行造成。在赤道和温带中的局部带状地区组合好，净第一性生产量高，其他地方由于低温、干旱等不利条件限制，净第一性生产量低。 类 型 净初级生产总量t/a 单位面积平均植物生物量kg/m2热带雨林 34109 44热带季雨林 11.1109 36常绿林 6.4109 36常绿与落叶混交林 8.4109 30针叶林 9.5109 30大陆总计 107.3109 206海洋总计 520109 4.03全球总计 627.3109 210.03（二）植物群落生产力的时间变化 群落中各种植物，尤其是优势种的生长发育，必然导致植物量和生产量发生很大变化。 如幼年林与成熟林比

18、较，总生产量虽少，但群落净增量很大，而成熟林虽总生产量大，但净增长量很少。这说明由幼年林到成熟林生产力增强，成熟林后生产力降低。二、植物群落内部的物质循环栎树混交林营养元素的年循环平衡（t/ha）NPSKCaMg1、植物吸收量 926.9136920118.62、植物归还量624.78.653127.113.11）植物残落物 614.17.8361208.92）降水输入 0.90.60.8177.16.23、存留量（生长量） 302.24.416745.6第四节 植物群落的动态一、植物群落波动（一）波动概念及特点1、波动概念：在短期或周期性气候或水分变动的影响下，植物群落出现逐年或年际的变化。

19、2、波动特点：1）群落逐年或年际变化方向的不定性2）变化的可逆性3）区系成分的相对稳定性 群落波动没有发生根本性变化。但群落在生产量、各种成分数量比例、优势种重要值及物质和能量的平衡方面，都会发生相应变化。波动在荒漠、草原、草甸群落中最多见。（二）波动引起的原因1、气候变化2、水文变化3、人类活动4、或许是某些植物生活周期的特性因逐年的环境变化而引起波动。（三）波动类型（按群落变化形式分）1、不显露波动：群落基本成分的数量比例变化很小，不易察觉2、摆动性波动：因生境条件变动，导致群落发生变化。如旱年形成无芒雀麦和匍匐冰草群落占优势；在湿年形成看麦娘占优势。3、周期性波动：因某生态条件对某植物有

20、利，而使植物大量繁殖，随后又消失的波动。如草甸中有时出现1-2年三叶草占优势时期。4、偏途性波动：因生境条件的长期偏差或群落中有害生物的大量繁殖，引起群落中一个优势种或几个优势种大量死亡，但经竞争后，群落又回复到近原来状态。 如看麦娘群落占优势 水份逐减 匐枝毛茛群落占优势 水份逐增 看麦娘群落占优势。按起因分P117（自习）二、群落演替 （一）演替概念及与波动关系1、演替：指在某个地段上一个植物群落被另一个植物群落代替的过程。2、波动与演替的关系：一般认为，短期的可逆变化为波动；长期的变化为演替，以11年为准。（二）演替类型1、按时发展划分：世纪演替、长期演替、快速演替2、按主导因素分: 内

21、因生态演替、外因生态演替3、按基质分：水生基质的演替系列、旱生基质的演替系列（三）演替过程1、原生演替：从原生裸地上开始的演替。原生裸地是指从来没有生长过植物的地方，或是原来有过植被，但已彻底消灭的裸地。2、次生演替：指原生植被受到破坏后，重新恢复起来的演替。1）植物群落形成过程：侵入 定居 竞争裸地 侵入 定居 竞争 植物群落风、水、动物及 发芽、生长、繁殖 个体数目多、生长速度快、自身传播能力 生理过程强度大、对不利 环境抗性大的物质保存下来2）植物群落形成阶段苏卡却夫对裸地最后形成群落分三个阶段 （1）开敞群落阶段（先锋阶段或初期阶段）：先锋树种侵入，植物稀疏，竞争能力不强，要求的环境条

22、件不高，不郁闭，只形成单层植株，群落结构只一层。（2）郁闭末稳定群落阶段（过渡阶段）：一些植丛郁闭，早进入的已被更具竞争力的植物所代替，演替逐渐稳定，速度逐渐缓慢。（3）郁闭稳定群落阶段（相对稳定阶段）：形成适于当地环境的顶极群落，结构复杂，层次多，形成不同的小群落和具有严格的种属组成及一定的数量关系，群落中各种植物扩散均匀地分布。3）植物群落的发展过程 群落发展总是从初期到盛期再到末期，最终被另一群落代替。群落发展过程是一个从是变到质变的过程。发展初期 发展盛期 发展末期 另一群落种类成分不稳定 种类比较均匀和一致 环境条件变差植物个体数是变化大 群落结构已定型 群落中种类混杂群落结构末稳定

23、 层次有了更好分化 群落结构发生变化主要层次分化不明显 群落内环境具有典型特点 群落环境正在形成 群落下有更好的更新（四）演替过程中植物间关系1、克列门茨观点：旱生基质和水生基质演替前，一些植物为其他植物生存创造了更适宜条件，却对本身生存（或竞争）不利，所以它们之间形成有序的定向的变更。2、伊格勒观点：无任哪个物种定居后总要试图排挤后来的物种，使后者难以侵入和健康生活，谁能先行一步早占生境就决定其后的群落变化，所以演替没有固定的顺序和发展方向。 各种实例说明，演替中植物间的关系是复杂的、可变的。植物群落的演替是多样的。（五）演替顶极_群落在演替中，达到相对稳定1、克列门茨的单顶极学说 认为无任

24、起始于哪一种基质的植物群落，都向更中生化的方向发展变化，最终与大气候背景相协调。如果没有外来干扰，即使原始群落性质完全不同，也会达到同一种稳定的植物群落，称顶极群落（climax）， 亚顶极_群落达到顶极之前，就保持一定状态很久。可能受某种干扰或群落在此时进展很慢原故。 偏途顶极_由于受干扰使群落演替方向转移，形成与顶极群落差异很大却又稳定的状态。如火灾和放牧导致火烧偏途顶极、动物偏途顶极。2、坦斯利的多顶极学说（英生态学家） 同一气候条件下，不同土壤、地形和动物活动等产生的重要影响。各种生境中，植物群落各自形成性质有别却同样保持稳定的顶极，这些土壤顶极、地形顶极与气候顶极呈镶嵌体状，虽有时气

25、候顶极占地面的比重较大。第五节 植物群落分类一、关于植物群落性质的争义（自习）（一）整体性学说（二）个别性学说二、植物群落分类原则（一）国外各学派的分类原则（自习）（二）我国分类原则_植物群落学原则，即用植物群落的综合特征作原则。1、植物种类组成，基本上采用优势种原则；2、外貌和结构，主要根据生活型划分；3、生态地理特征，如针叶林，从生态地理因素考虑，分寒温性针叶林、暖温性针叶林、热性针叶林等。4、动态特征，如山区灌草丛，从演替考虑，灌草丛与灌丛为一类型。三、植物群落的分类系统（一）群丛_植物群落分类基本单位（最小单位）。它由建群种和各层优势种基本相同群落组成的基本单位。 如 马尾松映山红+白栎芒萁群丛； 青冈栎继木狗脊蕨群丛（二）群丛命名1、拉丁名 双名法：主属+次属 如 塔藓松林 Pinetum hylocomiosum (Pinus_松属；hylocomium_塔藓属)注：主要属名的词尾去掉。加etum拉丁语尾；次要属名词尾去掉，加osum拉丁词尾，主属名第一个字母大写；次属名小写。2、列出各层优势种法：我国、俄罗斯、瑞典采用 将群丛分成乔木