生態(tài)學(xué)數(shù)量方法復(fù)習(xí)資料1

1、緒論1 生態(tài)學(xué)的主要研究方法有哪些？分別進(jìn)行概述。野外觀察:定位觀察站:實(shí)驗(yàn)方法:數(shù)學(xué)模型與數(shù)量分析方法:2 現(xiàn)代生態(tài)學(xué)及其研究方法有哪些新特點(diǎn)？生態(tài)學(xué)研究有越來越向宏觀發(fā)展的趨勢系統(tǒng)生態(tài)學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展產(chǎn)生了一些生態(tài)學(xué)的分支學(xué)科分子生態(tài)學(xué)的興起是20世紀(jì)末生態(tài)學(xué)發(fā)展的最重特征之一應(yīng)用生態(tài)學(xué)的迅速發(fā)展也是現(xiàn)代生態(tài)學(xué)的重要特色之一第一章 生態(tài)學(xué)觀測的取樣設(shè)計(jì)及群落的特征描述 1.簡述各種取樣方法的特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)，并應(yīng)用自己所學(xué)專業(yè)知識舉例說明其中一種方法的應(yīng)用。主觀取樣：人為地選擇取樣地段 主觀取樣就是選代表性樣地 。q 樣地的選擇是憑主觀判斷，使它能夠代表所研究的植物群落。 q 特點(diǎn)：迅速、簡便。

2、對有經(jīng)驗(yàn)的工作者能夠取得較好的結(jié)果，在植被研究實(shí)踐中曾廣泛地使用 ，歐洲大陸學(xué)派的學(xué)者至今仍以這一方法作為主要的取樣手段 q 缺點(diǎn)：它是非統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 ，不能進(jìn)行顯著性檢驗(yàn) 客觀取樣 ：通過某種統(tǒng)計(jì)學(xué)方法來設(shè)置樣方n （1）隨機(jī)取樣（random sampling ）樣方的設(shè)置是隨機(jī)的，即每一樣品單位被抽樣的機(jī)會是相等的。n 理論上講隨機(jī)取樣是“理想”的方法，但是要真正做到“隨機(jī)”困難較大，象研究者從肩上取下樣方（或樣圓）隨機(jī)地投擲，無論如何也達(dá)不到樣品的隨機(jī)分布 。n 缺點(diǎn)：由隨機(jī)數(shù)決定的樣方位置，在實(shí)際研究中往往難以確切設(shè)置，尤其是在地形復(fù)雜、溝壑交錯、裸巖縱橫的地方更是如此，所以說隨機(jī)取樣

3、真正達(dá)到隨機(jī)的是很少的。 n 優(yōu)點(diǎn)：可以用于統(tǒng)計(jì)分析，從而檢驗(yàn)樣品的分布是否真正是隨機(jī)的 n （2）系統(tǒng)取樣（systematic sampling）系統(tǒng)取樣是根據(jù)某一規(guī)則系統(tǒng)地設(shè)置樣方，也叫規(guī)則取樣 n 如：從山麓到山頂沿西北方向，每隔海拔50m設(shè)置一個(gè)樣方（規(guī)則） n 在大多數(shù)情況下，系統(tǒng)取樣是先用地形等因素確定第一個(gè)樣方位置，比如山頂?shù)取?n 優(yōu)點(diǎn)：取樣簡單，樣品分布普遍，代表性強(qiáng)，在植被變差較小的情況下，效果很好。 n 缺點(diǎn)：系統(tǒng)取樣效果的好壞不能客觀地評價(jià)，只能憑經(jīng)驗(yàn)判斷，其數(shù)據(jù)也不能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析 n （3）限定隨機(jī)取樣（strained random sampling）也叫做系統(tǒng)隨

4、機(jī)取樣，它是系統(tǒng)取樣和隨機(jī)取樣的結(jié)合，兼有二者的優(yōu)點(diǎn)。n 限定隨機(jī)取樣是先用系統(tǒng)法將研究地段分成大小相等的區(qū)組，然后在每一小區(qū)內(nèi)再隨機(jī)地設(shè)置樣方。 n 優(yōu)點(diǎn)：使用這種方法每個(gè)區(qū)組內(nèi)每個(gè)樣品被抽取的機(jī)會更大，而且這樣抽取的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析n 缺點(diǎn)：該方法在野外可能更費(fèi)時(shí)間 n （4）分層取樣（stratified sampling）是將研究地段按自然的界線或生態(tài)學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)分成一些小的地段.n 這些小堤段的劃分方法不是統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，而是自然的界線或生態(tài)學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)。 n 如：n 草地和灌叢，可以用群落的界線為依據(jù)劃分小地段，再在小地段內(nèi)進(jìn)行隨機(jī)或規(guī)則取樣，分別代表草地和灌叢群落n 在植被垂直地帶非常明

5、顯的山地，可以不同的植被帶作為小地段。 n 同一植物群落也可進(jìn)行分層取樣，比如森林植物群落的喬木層和草木層可以分開 n 優(yōu)點(diǎn)：簡便易做，也是應(yīng)用最多的方法。n 缺點(diǎn)：小地段的大小一般是很難知道的、不等的，所以難以進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。 n （5）集群取樣Cluster Sampling 是一種二水平取樣，即首先隨機(jī)選取樣點(diǎn)，在每一個(gè)樣點(diǎn)取一些樣方（而不是一個(gè)樣方），這在特殊調(diào)查中更有效。 n 集群取樣可有多種設(shè)計(jì)方案，根據(jù)所研究的對象的不同而有差異。n （6）環(huán)境因子取樣（sampling for environment） 對環(huán)境因素，某些因子的值只與樣方位置有關(guān)，比如海拔高度、坡度、坡向、小地形變化

6、等，可以直接測量記錄。 n 有些因子由于變化甚大，還需在樣方內(nèi)進(jìn)行再取樣，才能有較強(qiáng)的代表性 。2.樣方數(shù)目的確定方法有哪些？詳述每一個(gè)方法.q 1、樣方數(shù)平均數(shù)曲線法這一方法比較簡單，在取樣過程中逐步繪樣方數(shù)個(gè)體平均數(shù)曲線，如果平均數(shù)基本穩(wěn)定，則可以停止取樣，如果變幅尚大，取樣繼續(xù)進(jìn)行。 q 2、方差法 n 根據(jù)所研究的總體的方差來決定取樣數(shù)目，一般方差大，取樣數(shù)目就要多；若方差小，取樣數(shù)目則可以少。 n 在隨機(jī)分布的情況下，取樣數(shù)目N與總體方差S2有如下關(guān)系：n 式中t是顯著性水準(zhǔn)值，比如在95%置信區(qū)間t=1.96（2）; L為研究允許誤差，這是已知數(shù)n 方差法要求取樣不能少于30，總體

7、方差可以用前30個(gè)樣方來估計(jì)。q 3、面積比法q 面積比法是在知道研究地段總面積的情況下，事先決定要選擇研究面積的百分之幾作為樣地，比如說5%或10%的研究面積作為樣地。q 這樣在樣方大小已經(jīng)確定的情況下，樣方數(shù)目是不難算出來的。3.植物群落的數(shù)量特征有哪些？并說明其定義。多度（Abundance）是指調(diào)查樣地上群落內(nèi)某種植物的個(gè)體數(shù)量。 n 對它的解釋和調(diào)查方法很不一致，大體可分為兩類。 q 直接計(jì)算法q 目測估計(jì)法密度（Density）單位面積或單位空間上某種植物個(gè)體數(shù)的實(shí)測數(shù)據(jù)n 用公式表示為：D=N/A其中：D為密度； N為樣方內(nèi)某種植物個(gè)體的全部數(shù)目； A指樣方面積。n 由此可見，密

8、度與多度是非常相似的，在一次調(diào)查中，若所有的樣方大小都相同，則密度與多度一致。距離（Distance）指的是某種植物的兩個(gè)植株之間的平均距離 n 密度和距離的平方存在一定的關(guān)系 ，建議用平均株距來估計(jì)密度，而省去采用樣方的麻煩。主要用于林木調(diào)查 蓋度（Cover 或 Coverage）指植物地上部分垂直投影的面積占樣地面積的比率。 n Post（1862）最早提出這個(gè)概念，這是一個(gè)重要的數(shù)量指標(biāo)，反映了地面上的生存空間，在用絕對值表示時(shí)，不受樣方大小的影響，比較客觀和容易估計(jì)或?qū)崪y。n 種蓋度：單個(gè)植物種的蓋度n 群落總蓋度：一個(gè)群落的覆蓋度n 層蓋度：群落不同層的蓋度基面積是植物種基部的平均

9、面積，一般對喬木、灌木或叢生草本植物用這一指標(biāo)，在林學(xué)中基面積被廣泛用于估算材積量。n 基面積通常是一個(gè)樣方中隨機(jī)測得若干個(gè)樣樹，取其平均值。n 對某些樹種由于特殊的生物學(xué)特征，如板狀根、枝柱根等，使其根基部扭曲變形，因而采用胸高面積或胸徑來代替基面積。胸高面積是植物胸高處（距地面約1.3m處）的截面積。n 基面積和胸高面積常被用作優(yōu)勢度的指標(biāo)。葉面積(leave area)在植物學(xué)上是一重要指標(biāo)，它代表一個(gè)種的光合面積或者同化面積。它與蓋度有關(guān)，但又不同于蓋度，葉面積一般大于蓋度值，因?yàn)槿~片相互之間有重疊。n 葉面積可以直接用葉面積值表示，也可以用葉面積指數(shù)表示 優(yōu)勢種與優(yōu)勢度n （1）優(yōu)勢

10、種（Dominants）指對于群落中其它種有很大影響，而本身受其它種的影響最小的種。n （2）優(yōu)勢種的另一種解釋是指具有最大密度、蓋度和生物量的種。 n （3）在森林學(xué)上優(yōu)勢種又具有另一種解釋，根據(jù)林木分化結(jié)果，林木分成四或五級，其中優(yōu)勢種是指較大的林木，樹冠充分發(fā)育，形成最高一層的林冠，受到充分光照。n 優(yōu)勢度（Dominance）由于理解上的差異，其表示方法也有不同，現(xiàn)在用的較多的方法是用其面積表示，即相對優(yōu)勢度（relative dominance）。頻度（Frequency）是指某種植物出現(xiàn)的樣方的百分率。它是反映某種植物分布均勻程度的一個(gè)指標(biāo)高度n 植株高度（Height）指示生長情

11、況、生長勢，以及競爭和適應(yīng)的能力，在林業(yè)上還常用優(yōu)勢木平均樹高作為地位級。 n 高度通常分為最高、最低與平均三項(xiàng)，可以實(shí)測，也可以估計(jì)。 根深n 根深（depth of root）或根長(length of root)是一個(gè)種或一個(gè)群落的地下部分的深度，也有人直接把它叫做深度，這是相對于高度而言的。n 一個(gè)種的根深與它的資源利用能力和競爭能力有關(guān)，也與它在群落中的作用和地位有關(guān)，因此是一重要指標(biāo)。n 在土層較厚的群落中，植物根的生長可能不受限制，這樣根深和根長是一致的。n 但在某些群落中，比如在山地，土層較薄，根的向下生長受到制約，這時(shí)用根長可能更能說明問題。n 根深可以分為最深和平均深度，一

12、般用實(shí)測的方法獲得數(shù)據(jù)。但根深的測定費(fèi)時(shí)費(fèi)力，難度較大。生物量和產(chǎn)量n 生物量（Biomass）是一個(gè)種在一個(gè)樣方中的重量（干重或鮮重）n 有人認(rèn)為它是最能反映一個(gè)種在群落中功能和作用大小的一個(gè)指標(biāo)，因?yàn)橐粋€(gè)種的資源利用能力、競爭能力、生態(tài)位占有、優(yōu)勢程度等等最終都表現(xiàn)在它對群落有機(jī)物質(zhì)的占有上。n 生物量可分為地上部生物量和地下部生物量，前者用得較多。n 產(chǎn)量（Yield）是單位面積內(nèi)的生物量，如果樣方大小相同，二者一致，產(chǎn)量可分為營養(yǎng)產(chǎn)量、種子產(chǎn)量等。n 生物量數(shù)據(jù)在各類群落研究中都有應(yīng)用，但在草地生態(tài)學(xué)研究中使用較多，一般用直接收割稱重的辦法測得，稱為毀壞性測定法。n 對于灌叢和喬木種，

13、由于毀壞性恢復(fù)生長較為困難，一般采用估測，估測可以用構(gòu)造數(shù)學(xué)模型或預(yù)報(bào)方程的辦法實(shí)現(xiàn)。n 現(xiàn)在也有簡單的電子儀器可以在野外直接測得生物量數(shù)據(jù)，主要是用于草地產(chǎn)草量的粗略估計(jì)。體積（Volume）指植物體所占的空間大小，也稱為容積，它是標(biāo)志物質(zhì)數(shù)量的一個(gè)指標(biāo)。n 林業(yè)上通常用到的材積量，就是體積的一種。n 體積的測定往往比較困難，對于草本植物和小灌木可以用排水的方法，喬木則常用計(jì)算的方法求得樹干的體積，而略去枝葉部分。存在度和恒有度存在度（Presence）是歐洲大陸學(xué)派所發(fā)明的概念，指某種植物在同一植被類型中、在空間上分隔的各個(gè)群落中所出現(xiàn)的百分率。n 該學(xué)派在調(diào)查時(shí)一般采用代表樣地（rele

14、ves）法，樣地大小要求代表所在的群落（一個(gè)群落只取一個(gè)樣地）。因此，在植被表中，存在度就等于某種植物所出現(xiàn)的樣地?cái)?shù)與樣地總數(shù)的比值，以百分比表示。恒有度（Constance）在樣地面積大小相同時(shí)某一種出現(xiàn)的樣地占全部樣地的百分率。n 有人把某種出現(xiàn)的數(shù)目叫做絕對恒有度，而把百分比叫做相對恒有度。 第二章 生態(tài)數(shù)據(jù)的處理 1、從數(shù)學(xué)的角度，根據(jù)數(shù)據(jù)的性質(zhì)數(shù)據(jù)的基本類型可劃分為幾類 。2、分別敘述名稱屬性數(shù)據(jù)、順序性數(shù)據(jù)及數(shù)量屬性數(shù)據(jù)的定義。并舉例。3、什么是數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)化。4、如何將數(shù)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成二元數(shù)據(jù) ，舉例說明。5、如何將數(shù)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為多狀態(tài)數(shù)據(jù) ，舉例說明。6、什么叫生態(tài)數(shù)據(jù)？其兩大類

15、型為何？7、舉例說明什么叫數(shù)量生態(tài)數(shù)據(jù)、二元生態(tài)數(shù)據(jù)和環(huán)境因子數(shù)據(jù)8、生態(tài)數(shù)據(jù)處理包括哪些過程？9、解釋數(shù)據(jù)簡縮、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化過程.10、常用的標(biāo)準(zhǔn)化方法 包括哪些？第三章 基礎(chǔ)分析方法 1、在生態(tài)學(xué)研究中，有時(shí)需要對同一指標(biāo)取多個(gè)樣品，來分析其變化規(guī)律以及生態(tài)因子對它的作用，這時(shí)就需要考慮它的 （頻率分布）。描述頻率分布可以用 （頻率表或頻率直方圖）表示，這樣分布規(guī)律可以一目了然地看出來。2、描述樣品頻率分布有幾個(gè)重要的統(tǒng)計(jì)學(xué)特征，包括：平均數(shù)、方差和標(biāo)準(zhǔn)差等3、在生態(tài)學(xué)研究中，有時(shí)要對同一指標(biāo)取兩組數(shù)據(jù)以比較它們的差異，比較兩組樣品差異的方法包括哪些？并說明如何應(yīng)用這幾種方法？4、

16、簡述相關(guān)與回歸分析在生態(tài)學(xué)研究上的應(yīng)用。5、什么是高斯回歸？6、什么是標(biāo)定？第四章 種群的數(shù)量研究法 1、種的多度格局的概念 2、種的多度分布可以用多度分布表表示，也可以用曲線圖即“種多度”曲線表示。3、用來描述種多度分布的有許多模型，大致可分為哪兩類？。 4、什么是生態(tài)位模型？生態(tài)位模型又包括哪些模型？ 5、分別敘述生態(tài)位優(yōu)先模型、分割線段模型及重疊生態(tài)位模型的特點(diǎn)。6、物種多樣性的定義。7、 物種的多樣性具有哪三種涵義？8、在對一個(gè)群落或一個(gè)區(qū)域物種多樣性進(jìn)行研究時(shí)，一般從種的豐富度或多度；種的均勻度或平衡性；種的總多樣性這三種概念出發(fā)，來綜合分析比較物種的多樣性及其影響因素。9、物種豐富

17、度指數(shù)計(jì)算方法包括那些 10、簡述辛普森多樣性指數(shù)和香農(nóng)維納多樣性指數(shù)的優(yōu)點(diǎn)，并能夠應(yīng)用這兩個(gè)指數(shù)進(jìn)行計(jì)算且會分析不同群落生物多樣性指數(shù)的差異。11、多樣性指數(shù)的選擇原則12、什么是種間關(guān)聯(lián)？種間關(guān)聯(lián)的研究包括哪兩個(gè)內(nèi)容？兩個(gè)種關(guān)聯(lián)與否一般用 檢驗(yàn)。通過檢驗(yàn)，若兩個(gè)種有顯著的相關(guān)性，則可以用一些關(guān)聯(lián)指數(shù)來測定關(guān)聯(lián)程度的大小13、關(guān)聯(lián)指數(shù)適合于種存在與否的二元數(shù)據(jù)。在兩個(gè)種都存在于所有的樣方中（絕對關(guān)聯(lián)）的情況下，上面關(guān)聯(lián)指數(shù)就不適用。因?yàn)殛P(guān)聯(lián)指數(shù)總等于1。這時(shí)我們就要使用數(shù)量數(shù)據(jù)，一般通過計(jì)算種間相關(guān)系數(shù)來衡量兩種間的相關(guān)程度。14、生態(tài)位的特征的特征包括哪些？15、生態(tài)位的寬度、生態(tài)位的重疊的含義。16、生態(tài)位測度包括哪兩方面內(nèi)容？分別可用哪些指數(shù)進(jìn)行測定。第五章 群落的數(shù)量研究