普通生態(tài)學生物群落的組成與結(jié)構(gòu)

1、第一節(jié)生物群落的組成與結(jié)構(gòu)z § 1 生物群落的基本概念z§2群落結(jié)構(gòu)z§3影響群落結(jié)構(gòu)的因素§1 生物群落的基本概念z 生物群落的定義z 群落的基本特征z 群落的性質(zhì)1生物群落的定義z 群落( community ) : 特定空間或特定生境下，生物種群有規(guī)律的組合，它們之間以及它們與環(huán)境之間彼此影響， 相互作用， 具有特定的形態(tài)結(jié)構(gòu)與營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，執(zhí)行一定的功能，這種多種群的集合稱群落。? 群落也可以理解為生態(tài)系統(tǒng)中生物成分的總和；? 群落的概念有時也可以狹隘地指某一分類單元物種數(shù)目的總和，如植物群落、動物群落、鳥類群落、昆蟲群落等；? 群落并不是任意物種

2、的隨意組合；? 群落的邊界有時很明顯，但有時也難以截然劃分；? 群落之間存在不同程度的聯(lián)系；? 群落有大有?。? 群落有自養(yǎng)的，也有異養(yǎng)的；? 群落的性質(zhì)是由組成群落的各種生物的適應性以及這些生物彼此之間的相互關(guān)系所決定的。2群落的基本特征1) 具有一定的種類組成2) 不同物種之間的相互影響： 種群構(gòu)成群落的二個條件：必須共同適應它們所處的無機環(huán)境；它們內(nèi)部的相互關(guān)系必須取得協(xié)調(diào)和發(fā)展。3) 形成群落環(huán)境4) 具有一定的結(jié)構(gòu)5) 一定的動態(tài)特征6) 一定的分布范圍7) 群落的邊界特特征3群落的性質(zhì)1) 機體論學派(organismic school)群落是客觀存在的實體，是一個有組織的生物系統(tǒng)

3、，像有機體與種群那樣，被稱為機體論學派。2) 個體論學派(individualistic school)群落是生態(tài)學家為了便于研究， 從一個連續(xù)變化著的植被連續(xù)體中人為確定的一組物種的組合，被稱為個體論學派。3) 群落結(jié)構(gòu)z 群落的生物結(jié)構(gòu)z 群落的物理結(jié)構(gòu)z 群落的時間結(jié)構(gòu)1群落的生物結(jié)構(gòu)z 種類組成的性質(zhì)分析z 種類組成的數(shù)量特征z 種的多樣性z 種間關(guān)聯(lián)1) 種類組成的性質(zhì)分析(1) 優(yōu)勢種和建群種 : 對群落的結(jié)構(gòu)和群落環(huán)境的形成有明顯控制作用的物種稱為優(yōu)勢種( dominant species )，對于植物群落來說，它們通常是那些個體數(shù)量多、投影蓋度大、生物量高、體積大、生活能力強，

4、即優(yōu)勢度較大的種；植物群落中，處于優(yōu)勢層的優(yōu)勢種稱建群種( constructive species )。(2) 亞優(yōu)勢種( subdominant species ) : 指個體數(shù)量與作用都次于優(yōu)勢種,但在決定群落性質(zhì)和控制群落環(huán)境方面仍起著一定作用的物種。(3) 伴生種( companion species )：為群落的常見物種，它與優(yōu)勢種相伴存在，但不起主要作用。(4) 偶見種或罕見種(rare species) ： 是那些在群落中出現(xiàn)頻率很低的種類， 往往是由于種群自身數(shù)量稀少的緣故。偶見種可能是偶然的機會由人帶入、或伴隨著某種條件改變而侵入，也可能是衰退中的殘遺種。2) 種 類組 成

5、 的 數(shù)量 特征 z 單個數(shù)量指標z 綜合數(shù)量指標(1) 單個數(shù)量指標A. 多度：對物種個體數(shù)目多少的一種估測指標。B. 密度：單位面積或單位空間內(nèi)的個體數(shù)。? 相對密度：某一物種的個體數(shù)點全部物種個體數(shù)的百分比。? 密度比：某一物種的密度占群落中密度最高的物種密度的百分比。C. 蓋度：指植物地上部分的垂直投影面積占樣地面積的百分比。分種蓋度（分蓋度）、層蓋度（種組蓋度）、總蓋度（群落蓋度）? 基蓋度：植物基部的覆蓋面積。? 相對蓋度：某一物種的分蓋度占所有分蓋度之和的百分比。? 蓋度比：某一物種的蓋度占最大物種的蓋度的百分比。D. 頻度：某個物種在調(diào)查范圍內(nèi)出現(xiàn)的頻率。E. 高度：高度比：某

6、種植物高度占最高物種的高度的百分比。F. 重量： 相對重量： 單位面積或容積內(nèi)某一物種的重量點全部物種重量的百分比。G. 體積：胸高斷面積、樹高、形數(shù)（可查獲）三者的乘積。（2） 綜合數(shù)量指標A. 優(yōu)勢度：表示一個種在群落中的地位和作用。定義和計算方法不統(tǒng)一。B. 重要值：相對密度相對頻度相對優(yōu)勢度（相對基蓋度）。C. 綜合優(yōu)勢比：在密度比、蓋度比、頻度比高度比和重量比中取任意二項求其平均值，再乘 100 。3） 種 的 多 樣性（ 1 ）物種多樣性：由物種數(shù)目和相對多度決定的。? 物種豐富度（species richness）:指一群落或生境中物種數(shù)目的多寡。? 物種均勻度（species

7、evenness）:指一群落或生境中全部物種數(shù)目的分配狀況，反映各物種數(shù)目的分配均勻程度。（ 2 ）物種多樣性的測度A 豐富度指數(shù)? Gleason 指數(shù) D=S lnA? Margalef 指數(shù) D=（S-1） lnNB 多樣性指數(shù)?辛普生多樣性指數(shù)（Simpson ' s diversity index） D=1- E Pi?香農(nóng)威納指數(shù)（Shannon-Wiene門ndex）H' =-E Pilog2PiC 均勻度指數(shù)E= H，/H，maxH' max =-s（1/s log e 1/s ）=log e sD 不均勻性z R= （H max - H ' ）

8、/ （H max - H ' min ） = 1 - H / H ' maxH' min =-S/S log e S/S ）=03）物種多樣性類型z a多樣性：棲息地或群落中的物種多樣，測度群落內(nèi)的物種多樣性。z B多樣性：測度區(qū)域尺度上物種組成沿著某個梯度方向從一個群落到另一個群落的變化率。z 丫多樣性：測度最大地理尺度上的多樣性，體現(xiàn)一個地區(qū)或許多地區(qū)內(nèi)穿過 一系列群落的物種多樣性總和。( 4 )物種多樣性梯度z 多樣性隨緯度的變化? 從熱帶到兩極隨緯度的增加，物種多樣性有逐漸減少的趨勢。z 多樣性隨海拔高度的變化z 在海洋和淡水水體物種多樣性隨深度而降低( 5 )

9、決定多樣性梯度的因素z 進化時間學說z 生態(tài)時間學說z 空間異質(zhì)性學說z 氣候穩(wěn)定學說z 競爭學說z 捕食學說z 生產(chǎn)力學說4)種 間 關(guān)聯(lián)關(guān)聯(lián)系數(shù)1/2V=(ad-bc)/(a+b)(c+d)(a+c)(b+d) 1/22群落的物理結(jié)構(gòu)z 群落的外貌z 群落的垂直結(jié)構(gòu)z 群落的水平結(jié)構(gòu)z 群落的交錯區(qū)與邊緣效應(1) 群落的外貌A植物的生活型a 生活型 ( life form ) 概念 : 是指植物群的一定的共同外貌， 其形成是植物對相同 環(huán)境條件進行趨同適應的結(jié)果。生長型反映植物生活的環(huán)境條件，相同的環(huán)境條件具有相似的生長型。b 生活型分類習用的生活型分類：? 喬木：較大的木本植物，在都是

10、高達3m 以上的高大木本植物。? 灌木：是較小的木本植物，通常高不及3m 。包括灌木和半灌木。? 藤本植物：木本攀緣植物或藤本植物。包括木質(zhì)藤本、草質(zhì)藤本。? 草本植物：沒有多年生的地上木質(zhì)莖，包括蕨類、禾草類和闊葉草本植物。? 藻菌植物：包括地衣、苔蘚等低等植物。? 附生植物：地上部分完全依附在其他植物體上。Raunkiaer 生活型系統(tǒng)（休眠芽的著生位置劃分）：? 高位芽植物：休眠芽位于距地面25cm 以上。? 地上芽植物：更新芽位于土壤表面之上， 25之下，多為半灌木或草本植物。? 地面芽植物：又稱淺地下芽植物或半隱芽植物，更新芽位于近地面土層內(nèi)，冬季地上部分全枯死，即為多年生草本植物。

11、? 隱芽植物：更新芽位于較深土層中或水中，多為鱗莖類、塊莖類和根莖類多年生草本植 物或水生植物。? 一年生植物：以種子越冬。B 群落層片結(jié)構(gòu)z 層片： 同一生態(tài)型的植物所構(gòu)成。 層片是植物群落的結(jié)構(gòu)單位， 決定群落的外貌。? 屬于同一層片的植物是同一個生活型類別；? 每一層片在群落中都具有一定的小環(huán)境，不同層片小環(huán)境相互作用的結(jié)果構(gòu)成了群落環(huán)境；? 每一層片在群落中都占據(jù)著一定的空間和時間，而且層片的時空變化形成了植物群落不同的結(jié)構(gòu)特征；? 在群落中，每一層片都具有自己的相對獨立性，而且可以按其作用和功能的不同劃分為優(yōu)勢層片、伴生層片、偶見層片。z 層片和層的區(qū)別：? 層片是群落的三維生態(tài)結(jié)構(gòu)

12、，它與層有相同之處，但又有質(zhì)的區(qū)別；? 一般層片比層的范圍要窄，因為一個層的類型可由若干生活型的植物所組成。2群落的水平結(jié)構(gòu)z 群落的水平結(jié)構(gòu)指群落的配置或水平格局，有人稱之為群落的二維結(jié)構(gòu)z 植被的鑲嵌性的主要決定因素：? 氣候影響：微氣候、徑流? 土壤影響：營養(yǎng)物質(zhì)、土壤質(zhì)地、地形特點? 植物影響：他感作用、遮蔭作用、繁殖特點? 動物影響：喜食情況、種子散布、食物貯藏、排泄物、踐踏、挖洞3群落的垂直結(jié)構(gòu)z 植物群落的分層現(xiàn)象? 陸地植物群落的分層與光的利用有關(guān)， 群落層次主要是由植物的生長型和生活 型所決定。? 水生植物群落的分層現(xiàn)象與陽光等因素有關(guān)。z 動物群落的分層現(xiàn)象? 陸地動物群落

13、的分層主要與食物有關(guān)，其次與不同層次的微氣候條件有關(guān)。? 水生動物的分層與陽光、溫度、食物和溶氧等因素有關(guān)。4群落的時間格 局z 晝夜相? 與環(huán)境因子的晝夜節(jié)律有關(guān)z 季節(jié)相? 與環(huán)境因子的季節(jié)節(jié)律有關(guān)3影響群落結(jié)構(gòu)的因素z 生物因素 z 干擾 z 空間異質(zhì)性 z 島嶼化 z 物種豐富度的簡單模型1 生物因素競爭z 競爭對群落結(jié)構(gòu)的影響?資源利用一生態(tài)位重疊 -競爭-生態(tài)位分化-性狀替代、特化 f 共存?競爭一排斥z 同資源種團(集團) (guild): 生物群落中，以同一方式利用共同資源的物種集合，即占據(jù)相似生態(tài)位的物種集合。z 競爭在形成群落結(jié)構(gòu)上的作用可通過在自然群落中進行引種或去除試驗

14、， 觀察其它物種的反應。2 生物因素捕食z 捕食對群落結(jié)構(gòu)的影響? 泛化種的作用：捕食提高多樣性、過捕多樣性降低? 特化種的作用： 捕食對象為優(yōu)勢種，多樣性增加； 捕食對象為劣勢種，降低多樣性。z 關(guān)鍵種 (Keystone species) ( Robert Paine1966,1969) : 生物群落中，處于較高營養(yǎng)級的少數(shù)物種，其取食活動對群落的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生巨大的影響，稱關(guān)鍵種。關(guān)鍵種可以是頂極捕食者，也可以是那些去除后對群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重大影響的物種。z 冗余種( species redundancy )：在一些群落中，有些物種是冗余的，它們的去除不會引起生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)其他物種的丟失，同時，對整個

15、群落和生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能不會造成太在的影響。3干擾z 中度干擾假說(T.W.Connell ) :中等程度的干擾水平能維持高多樣性。z 干擾理論與生態(tài)管理干擾可以增加群落的物種豐富度。 因為干擾使許多競爭力強的物種占據(jù)不了優(yōu)勢，其他物種乘機侵入。 如果要保護自然界的生物多樣性，就不要簡單地去阻止干擾。實際上，干擾可能是產(chǎn)生多樣性的最有力手段之 一。這種思想在自然保護、森林和野生動物管理等方面有重要意義。4空間異質(zhì)性z 空間異質(zhì)性的程度越高，意味著有更多樣的小生境，更多樣的小氣候，更多樣躲避捕食的隱蔽場所， 所以就能允許更多的物種共存， 包括競爭共存和非競爭共存。5島嶼化z 島嶼的物種數(shù)與面積

16、關(guān)系：? S = cAz S種數(shù)，A-面積，z、c為常數(shù)z 島嶼上物種數(shù)預測： MacArthur 的平衡說z 島嶼生態(tài)與自然保護區(qū)? 自然保護區(qū)在某種意義上講，是受其周圍生境“海洋”所包圍的島嶼，為生態(tài)島，因此島嶼生態(tài)理論對自然保護區(qū)的設計具有指導意義。6物種豐富度模型對影響群落因素的討論（自學）z物種豐富度的簡單模型（a ）z物種豐富度的簡單模型（b ）z物種豐富度的簡單模型（c ）z物種豐富度的簡單模型（d ）z 競爭對群落結(jié)構(gòu)的影響：對于競爭占重要作用的群落，資源可能被利用得更加完全。物種豐富度將取決于有效資源范圍的大?。?a） ,種特化程度的高低（b）, 以及生態(tài)位重疊的程度（c ）

17、。z 捕食對群落結(jié)構(gòu)的影響：捕食者可能消滅某些獵物物種，群落因而出現(xiàn)未充分利用的資源，使飽和，種數(shù)少（d ）；捕食者使一些種的數(shù)量長久低于環(huán)境容納量，降低了種間競爭程度，允許更多的生態(tài)位重疊，更多的物種共存（ c ）。z 島嶼化影響：島嶼代表一種 “發(fā)育不全 ” 的群落，面積小，資源范圍小（ a ）；面積小，種被消滅的風險大，反映在群落飽和度低（ d ）；能在島上生活的種可能尚未遷入島中（ d ）。第六章名詞解釋z 群落（ community ）z 邊緣效應（ edge effect ）z 群落交錯區(qū)（ ecotone ）z 優(yōu)勢種與建群種（ dominant species and constructive species ）z 香農(nóng)威納指數(shù)（Shannon-Weiner index）z 物種豐富度和均勻度（ species richness and evenness）z 鑲嵌群落（ mosaic community ）z 關(guān)鍵種( keystone species )z 同資源種團( guild )問答題z 群落的