生态学第四章群落组成与结构.ppt

1. 群落的组成与结构： 生物群落的概念、群落的种类组成、群落的结构、影响群落结构的因素 2. 群落的动态： 生物群落的内部动态 生物群落的演替,群落生态学,群落的组成与结构,生物群落的概念 群落的种类组成 群落的结构 群落组织—影响群落结构的因素,生物群落的概念,群落的概念 群落的基本特征 群落的性质,群落的概念,对群落 (community)概念的不同认识 Alexander Humboldt：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 指一定时空范围内的生物种群的集合 在特定空间或特定生境下，具有一定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，包括形态结构与营养结构，并具特定的功能的生物集合体可以说，“是生态系统中具生命的部分” 生物群落 植物群落 + 动物群落+ 微生物群落,命名的依据,①根据优势种 马尾松群落 ②根据自然生境 山泉急流群落，砂质海滩群落 ③根据优势种生活型 热带雨林群落 ④根据研究对象 鸟类群落,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,群落的性质,机体论学派 个体论学派 现代生态学观点,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 群落演替的定向特征相当于生物的生活史或生物的发育，具有机体特征 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,个体论学派,群落不是自然单位，而是自然界中在空间和时间连续变化系列中的一个区段 因为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 群落和物种的关系不是有集体和组织器官的关系 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,现代生态学对群落的认识,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,群落的种类组成,最小面积 种类组成性质分析 种类组成的数量特征 物种多样性 物种多样性的时空变化规律 物种多样性空间变化学说 种间关联,物种组成的性质分析,种类组成是决定群落性质最重要的因素，也是鉴别不同群落类型的基本特征，群落研究一般都从分析种类组成开始。

为登记群落种类组成，首先要选择样地，用一定的方法进行取样，首先要确定样地大小，不同群落类型，样地大小也不相同但以不小于群落最小表现面积为宜，一般组成群落种类越丰富，最小表现面积越大例：热带雨林2500m2，草原灌丛25～100m2，草原100m2…… 对种类组成进行登记后，得到研究群落的生物种类名录，种类组成一定程度上反映出群落性质 然后，根据各个种在群落中的作用划分群落成员型，常用的群落成员型,最小面积,概念：包括组成群落的大多数物种(95%)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㎡,①优势种和建群种 对群落结构和群落环境的形成有明显控制作用的植物种，称优势种通常是个体数量多，投影盖度大，生物量高，体积较大，生活能力较强，即优势度较大的种 群落不同层次可以有各自的优势种 其中优势层的优势种，常称为建群种 如果群落中建群种只有一个，则称为“单优种群落”如果具有两个或两个以上同等重要的群落，称“共优种群落”或“共建种群落”②亚优势种：指个体数量与作用次于优势种，但在决定群落性质和控制群落环境方面仍起一定作用的植物种。

③伴生种：为群落的常见种类，与优势种相伴存在，但不起主要作用④偶见种或罕见种：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偶见种可能偶然地由人们带入或随着某种条件的改变而侵入群落中，也可能是衰退中的残遗种有些偶见种出现具生态指示意义有的或可作地方特征种来看待 在动物群落中，社会等级的确立，与植物中的群落成员型有相似之处物种组成的数量特征,有了所研究群落的完整的生物名录，只能说明群落中有哪些物种，要进一步说明群落特征，还必须研究不同种的数量关系 对种类组成进行数量分析，是近代群落分析技术的基础 分析指标：个体指标、综合指标,个体指标,①密度与多度：单位面积或单位空间上的一个实测数据d=N/S d：密度；N：样地内某种植物的个体数目； S：样地面积单位面积上的植物株数） 相对密度：是指样地内某一种植物的个体数占全部物种个体数的百分比某一物种的密度占群落中密度最高的物种密度的百分比被称为密度比 是表示一个种在群落中的个体数目多少的一种估测指标多用于植物群落的野外调查中多度的统计法：,A：直接计算法（在一定面积的样地中，直接点数各种群的个体数目，然后算出某种植物与同一生活型的全部植物个体数目的比例） （或：群落内某物种的个体数，也可用该种个体数与群落总个体数比例百分率表示）,B：目测估计法（按预先确定的多角度等级来估计单位面积上个体的多少）。

几种常用的多度等级有德鲁捷、克列门茨、布朗-布朗奎的多度等级目前国内外尚无统一的标准，我国多采用Druder的七级制多度（极多、很多、多、尚多、少、稀少、个别）,布朗-布朗奎（Braun-Blauquet）推荐及目测估计多盖度（多盖度综合级），共设五个等级和两个辅助级，它们用数字表示为（简化）： 5：样地内某种植物的盖度在75%以上者（即3/4以上者） 4：样地内某种植物的盖度在50%—75%以上者（即1/2—3/4） 3：样地内某种植物的盖度在25%—50%者（即1/4—1/2） 2：样地内某种植物的盖度在5%—25%者（即1/20—1/4） 1：样地内某种植物的盖度在5%以下，或数量尚多者 ＋：样地内某种植物的盖度很小，数量也少克列门茨（Clenents）多度级分为： D（dominant）=优势； A（abundant）=丰盛； F（frequent）=常见； O（occasional）=偶见； R（rare）=稀少； Vr（very rare）=很少几种常用的多度等级,②盖度：群落中各种植物遮盖地面的百分率，通常说的盖度实际上是投影盖度，为植物枝叶所覆盖的土地面积 树木通常用到真盖度的概念，胸径（离地1.3m高处）面积占地面的百分率，又称显著度（有人作为估量每种树木在群落中占优势程度的指标之一，即所谓相对显著度）。

③频度：某物种在样本总体中的出现率是指群落中某种植物出现的样方数占整个样方数的百分比 相对频度：群落中某一物种的频度占所有物种频度之和的百分比投影盖度和基盖度,,综合指标,④重要值：是用来表示基本个种在群落中的地位和作用的综合数量指标它是1951年由美国生态学家在研究森林群落时首先使用的因它简单、明确，近年来得到普遍采用计算公式： 重要值＝相对密度＋相对频度＋相对优势度（森林群落） 重要值＝相对密度＋相对频度＋相对盖度（草原群落）,生物多样性,生物多样性(biodiversity)的概念 生物种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 群落的物种多样性,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（群落内组成物种愈丰富，则多样性愈大） 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（均匀度越大，则群落多样性值愈大）,假设A、B两个群落同样具有100个有机体： A群落有2个种，每个种有50个个体，B群落有10个种，每个种有10个个体，显然， B比A有更大的多样性。

如果B群落也为2个种，一个种99个个体，另一个种1个个体，则A比B有更大的多样性辛普森指数,这是从概率论导出的方法分设从包含N个个体的S个种的集合中（其中第i种有Ni个个体，i=1、2、3、…S），随机抽取两个个体并不再放回如果这两个个体属于相同种的概率大，则此集合多样性低 令Pi表示整个群落总体中第I种个体的比例，随机抽取两个个体同属I种的联合概率是：Pi Pi= Pi2如果总合群落中S个种的全部概率，就得到辛普森指数：,,,因为群落总是无限的，不可能全面调查，所以上述假设的集合中只能是一个随机样本，Pi的真值也是未知的只能由随机样本得到最大似然估计量： 得：,,,这可以作为总体的估计值，它是有偏的，无偏估计量为：,,则群落A的多样性指数为： 则群落B的多样性指数为：,,,香农－威纳指数,是以信息论范畴的香农－威纳函数为基础，以计算信息中一瞬间一定符号出现的“不定度”作为群落多样性指数，其一般式为： 其中Pi是一个个体属于第i种的概率，以其个体占总个体数的十分数表示；C是常数，一般设置C=1用这个公式可以预测从群落中随机抽出一个个体所属种的平均不定度当群落中种的数目增加和已存在的种的个体数量分布愈来愈均匀时，这个不定度明显增加，多样性也就愈大。

此指数变动于0（当群落中只有一个种时）到大数值（群落中包含许多种，而每个种只有少数个体），但是一般在1.5～3.5之间，很少超过4.5公式中的可以选用以2为底，但它的计算没有以10为底方便，加之计算各个种占总个体数的十分数比较麻烦，故通常把公式转化为 其中3.3219是从log2转换到log10的系数，N为全部种的个体总数，ni为第I个种的个体数,,物种多样性的时空变化,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,物种多样性在空间上的变化规律,在纬度上，从赤道往两极，物种数目有规律的降低Primach（1993）在热带与温带各选10个国家对其哺乳动物进行了统计，在1万平方公里的面积上，热带国家平均拥有96种，最高131种，而温带国家平均48种，最高79种这种格局不公存在于陆地生态系统中，深海的物种多样性也随纬度的升高而降低海拔高度也与纬度相似，即生物多样性随海拔升高而降低但在不同水热条件下，表现出不同的垂直分布格局在海洋中，生物多样性还随深度和盐度呈现出有规律的变化。

此外，在人类活动或自然因子的干扰下，生物多样性也会发生明显的变化，研究证明，在中度干扰条件下，拥有最高的生物多样性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解释物种多样性变化的学说,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。