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关于生物群落的组成与结构第1页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五本章概要第一节生物群落的概念第二节群落的种类组成第三节群落的结构第四节影响群落组成和结构的因素

第2页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五第一节生物群落的概念一、生物群落的定义

生物群落可以定义成在特定空间或特定生境下,具有一定的生物种类组成及其环境之间彼此影响、相互作用,具有一定的外貌及结构,包括形态结构与营养结构,并具特定的功能的生物集合体。第3页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五二、群落的基本特征

(一)具有一定的外貌

(二)具有一定的种类组成

(三)具有一定的群落结构

(四)形成群落环境

(五)不同物种之间的相互影响

(六)一定的动态特征

(七)一定的分布范围

(八)群落的边界特征第4页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五群落的性质3.1机体论(organismicschool)认为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。03.2个体论(individualisticschool)与机体论不同相反,认为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。问题:你如何看待这种争论?第5页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五三、群落的性质

(一)机体论观点

(二)个体论观点第6页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五第7页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五第二节群落的种类组成登记群落的种类组成:

选择样地—注意环境条件的一致性与群落外貌的一致性,应处于中心部位,避免过渡带。一、种类组成的性质分析(植物)

(一)优势种和建群种

单优种群落

共优种群落

(二)亚优势种

(三)伴生种

(四)偶见种或稀见种第8页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五优势种:群落中起决定和控制作用的物建群种:优势层次中的优势种,如森林中乔木层中的优势种亚优势种:群落中作用仅次于优势种的物种,但在某些方面有重要作用伴生种:群落中相伴优势种而存在的常见物种,但作用并不突出偶见种:群落中出现频率很低的物种,常常是种群本身的数量较少第9页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五优势种群的分布0-10表示群落内的一个连续类型的种群组成排列

Whittaker,195425155林木百分比012345678910abcdefghijklmno群落类型ABC1C2D第10页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五二、种类组成的数量特征

(一)种的个体数量指标

1.丰富度——多度

2.密度

3.盖度

4.频度

5.高度

6.重量

7.体积

(二)种的综合数量指标

1.优势度

2.重要值

3.综合优势比第11页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五基本概念表明群落中物种数量参数很多,有1多度,对物种个体数目多少的估测参数2密度,单位空间的个体数3盖度,植物地上部分垂直投影占地面积百分比盖度比:上面积占总面积的百分比4频度,物种在全部样方中出现的频率5高度、重量、体积等略综合数量指标

1优势度,综合考虑上面各种参数选择重要的统计2重要值,同上,可采用不同参数3综合优势比,同上,日本学者提出的第12页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五(三)物种多样性(补充)物种多样性是一个二元的概念,包括两方面内容:1.群落中物种的丰富程度,2群落中全部个体在各物种间的分布状况2说明3相关概念:生物多样性生物多样性即生物的个体和群体以及它们的赖以生存的从基因到生态系统的各等级的生命组织形式所表现出来的非一致性和变异1概念第13页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五

物种多样性描述第14页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五物种多样性表现自然界中物种多样性表现出规律性的梯度1.随纬度而变化:一般是多样性随温度升高而降低,如热带雨林中丰富的物种与寒带森林单调的物种2.随海拔而变化:多样性一般是随海拔升高而降低3.随水体深度而变化:多样性随深度增加而降低4.随环境异质性而变化:异质性增强导致物种多样性丰富5.随人类活动及污染而变化:人类活动强度或干扰增加均导致群落物种多样性降低,环境污染同样导致多样性降低第15页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五物种多样性之四,原因对上述梯度变化解释有多种学说或侧重1.进化时间说:热带群落进化时间长久,故多样性丰富2.生态时间说:物种扩散需要时间,温带群落尚未饱和3.空间异质性说:物理环境复杂可支持更丰富的物种4.气候说:气候稳定,有条件形成大量狭生态位物种5.竞争说:竞争导致生态位分离,环境容纳更多物种6.捕食说:捕食削弱优势被食者可以造成更多物种共存7.生产力说:高生产力使能流量增大有利于更多物种第16页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五10203040取样中的个体数目40

302010种数灯光诱捕鳞翅目昆虫,个体数与种数关系Σ:个体数量6814,代表197个物种6个普通种占有50%的总个体数量最常见种有1799个个体37个种仅有1个标本普通种稀有种第17页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五1几何模型(Geometricseriesmodel)

假设:在物种较为贫乏的群落环境或集合中,物种个体数目的分布常表现为几何分布。优势种按优势程度的顺序依次瓜分可利用资源。

2对数模型(Fisherlogseriesmodel)

假设:若物种以随机的时间间隔到达并占有栖息地,则群落的

分布常表现为对数系列的分布。表现为少数优势种类占个体

总数的大部分,而多数种类为稀有种。

3对数正态分布模型(Lognormalmodel)假设:大多数群落表现为对数正态分布,尤其是较大的成熟的

自然群落常常如此。可能有大样本的统计学因素在起作用。

4断杖模型(Brokenstickmodel)假设:本假设涉及仅一种资源在群落中的分割。生态上常反

映为断杖分布类型。本假设有时又称为“随机生态位边界假第18页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五加拿大美国墨西哥亚马逊河中美南美22126293>1000459182国家地区 鱼类种数美洲鱼类种数与纬度关系theequator第19页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五100501020Numberofindividuals(×100)NumberofspeciesTSWDSCSBSWBE多毛类、瓣鳃类物种多样性热带浅水、深海、大陆架、北方浅水、北方河口湾第20页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五空间异质性对物种多样性的影响下图表明随空间多样,鸟类物种多样01.02.03.03210鸟类物种多样性00.51.01.53210鸟类物种多样性植物物种多样性取食高度多样性第21页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五昆虫ANspNind优势种BNspNind(A/B)%Di=——330119/m241112.254.462.15142,

43%

351,

176.4%

19,

46.3%331.6,

295.5%94.224.06S-1LnN原始草原小麦田原始植被与农田中昆虫物种多样性比较

(前苏联)第22页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五一般状况严酷或污染环境SN/S物种数(S)与每物种个体数关系(N/S)第23页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五污染的排放多样性•香农指数排污口下游英里×10底栖生物受污染的影响420123456第24页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五三、种间关联第25页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五

生活型:按照群落中植物相似的外部形态表现将植物划分成不同的生活型,表达同型植物的适应特点生活型类型1-丹麦Raunkiaer系统,按休眠芽位置划分⑴高位芽植物,⑵地上芽植物,⑶地面芽植物,⑷隐芽植物,⑸一年生植物第三节群落的结构一群落的结构要素

第26页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五第27页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五《中国植被》

Ⅰ木本植物

⑴乔木⑵灌木⑶竹类⑷藤本植物⑸附生木本植物⑹寄生木本植物

Ⅱ半木本植物

⑺半灌木与小半灌木

Ⅲ草本植物

⑻多年生草本植物⑼一年生草本植物⑾寄生草本植物⑿腐生草本植物

Ⅳ叶状体植物

⒀苔藓及地衣

⒁藻菌参考类型2-《中国植被》采用的系统,按植物体态划分:第28页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五(二)叶片大小,性质及叶面指数

1.叶片大小及性质

2.叶面积指数第29页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五(三)层片和层片的特征:

⑴属于同一层片的植物是同一个生活型类别。

⑵每一个层片在群落中都具有一个小环境,不同层片小环境相互作用的结果构成了群落环境。

⑶每一个层片在群落中都占据着一定的时间和空间。(四)同资源种团:种群中以同一方式利用共同资源的物种集团。(五)生态位层片具有一定的种类组成,这些种具有一定的生态生物学一致性,而且特别重要的是具有一定的小环境。第30页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五二、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、群落交错区与边缘效应第31页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五群落的垂直结构群落的垂直结构主要表现在空间的分层现象

第32页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五环境的分层现象

光是主导因素,无论陆地和水体,光在群落中的分布的差异是导致环境、生物物种和营养结构表现分层的主要原因。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。植物的分层现象

动物的分层现象第33页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五群落的水平结构指群落的配置状况和水平格局镶嵌性(mosaic)群落内部的各亚群落片块状分布,或片块状分布的群落形成原因是群落内部环境条件的不均衡;自然界的群落内部不均衡是绝对的,均衡是相对的第34页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五第35页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五群落的外貌与季相外貌群落的外部状态,如森林与草原群落,人们可以根据群落外观就准确判断群落的外貌是随时间而变化的,有周期性的变化,有永久性的变化季相群落随季节而表现外貌上的变化,在高纬度尤为明显。如北京西山的红叶,昆明园通山的樱花因其外观优美而较为闻名;云大校园的银杏道第36页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五银杏道第37页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五交互群落与边缘效应交互群落(ecotone),交错群落,群落交错区相邻生态系统之间的过渡带,其特征是由相邻生态系统之间相互作用的空间、时间和强度所决定的两个或多个群落之间的过渡区即交互群落这种过渡区有宽有狭,存在时间有长有短边缘效应(edgeeffect)

群落交互区具有较相邻群落更多的物种和个体数量原因与应用第38页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五草地树林农田灌丛交互群落,Ecoton,鸟兽集中区边缘效应(edgeeffect)(补充)第39页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五保护区面积100×100=10000m2边缘5×100

×2+5×90×2=1900m2有效的保护面积有8100m2修建一条5m宽的道路横穿保护区,仅用地5×100=500m2,但因边缘效应和道路,就损失了15×90=1350m2有效的保护面积就仅有6750m2了。第40页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五第四节影响群落组成和结构的因素一、生物因素

(一)竞争对群落结构的影响

(二)捕食对群落结构的影响二、干扰对群落结构的影响(一)干扰与层盖度

(二)干扰与群落的缺口

(三)中度干扰假说三、空间异质性与群落结构

(一)非生物环境的空间异质性

(二)生物空间异质性四、岛屿与群落结构(一)岛屿的种数-面积关系

(二)Macarthur的平衡说

(三)岛屿生态与自然保护第41页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五生物因素竞争第42页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五捕食第43页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五捕食对群落结构的影响(补充)藻类种数浜螺密度/m2100200126浜螺密度与藻类密度关系第44页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五食性泛化者,兔子的牧食作用加强——导致牧草物种 多样性增加;抑制了牧草中的优势种;但随着牧食压 力进一步增长(过强),牧草物种多样性降低。2.潮间带的浜螺(Littorinalittorea)和藻类关系与上同。3.去除海星实验表明,去掉群落中的顶极捕食者,可能导致群落成为单物种的群落:去除海星的样地中,藤壶成为优势种,而后又被贻贝所取代。启示:顶极捕食者可能成为决定群落结构的关键物种。说明—捕食者对群落的作用(补充)第45页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五干扰的影响(补充)2.1干扰与群落的断层:自然干扰可造成群落断层(gap),断层可以恢复,哪些物种率先入侵断层?随机2.2断层的抽彩式竞争:当群落中具有入侵能力相同的多个物种并在入侵后可阻止其他入侵者时,一旦群落出现断层则哪个物种入侵是随机的2.3断层与小演替:断层导致有规律的小演替,入侵者成为先锋物种2.4断层形成的频率中度干扰说:中等程度的干扰可以维持种群高水平的多样性2.5干扰理论与生态管理:人为干扰用于生态管理第46页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五空间异质性的影响空间异质性(spacialheterogeneity):群落的空间环境的非均匀表现,主要指群落空间的层次性和水平的差异性。3.1非生物环境的空间异质性空间异质性:群落的空间环境的非均匀表现,主要指群落空间的层次性和水平的差异性。3.2生物空间的异质性群落内植被形成的层次,如森林乔木层、灌木层、草层等。参考图空间异质性高导致群落生物多样性丰富第47页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五岛屿与群落结构4.1岛屿的种数面积关系:岛屿面积愈大,物种数目愈多,S=cAz,(S种数,c,z常数,A面积)4.2Macarthur的岛屿物种平衡说:假设随物种数量增加而迁入率逐渐降低,而灭绝率渐增,最后达到平衡。而迁入率和灭绝率与岛屿大小、距大陆远近有关4.3岛屿群落的进化(补充):岛屿的物种进化速度快;远离大陆的岛屿的特有种可能较多;因进化历史短,岛屿物种可能未饱和4.4岛屿生态与自然保护:岛屿生态的理论已经应用于自然保护区。陆地孤立生境类似于岛屿第48页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五岛屿物种数量与面积关系符合公式:S=cAz

其中

S:岛屿上物种数量,

c,z:常数,

A:岛屿面积 指数Z值随生物类群而有所差异岛屿物种数量与面积关系第49页,共57页,2022年,5月20日,9点3分,星期五50生物类群甲虫两栖爬行类鸟类鸟类鸟类蚁类陆生脊椎动物鸟类鸟类鸟类鸟类陆生植物陆生植物陆生植物陆生植物陆生植物陆生植物陆生植物地点西印度群岛西印度群岛西印度群岛东印度群岛太平洋东、中部美拉尼西亚密执安湖群岛新几内亚群岛新不列颠群岛所罗门群岛新赫布里底群岛加拉帕格斯群岛加拉帕格斯群岛加拉帕格斯群岛全世界不列颠群岛约克郡自然保护区加利福尼亚群岛Z值0.340.300.240.230.300.300.240.220.180.090.050.320.3

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