生物群落組成和結(jié)構(gòu)

1、關(guān)于生物群落的組成與結(jié)構(gòu)第一張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月本章概要第一節(jié) 生物群落的概念第二節(jié) 群落的種類組成第三節(jié) 群落的結(jié)構(gòu)第四節(jié) 影響群落組成和結(jié)構(gòu)的因素 第二張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第一節(jié) 生物群落的概念一、生物群落的定義生物群落可以定義成在特定空間或特定生境下，具有一定的生物種類組成及其環(huán)境之間彼此影響、相互作用，具有一定的外貌及結(jié)構(gòu)，包括形態(tài)結(jié)構(gòu)與營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，并具特定的功能的生物集合體。第三張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月二、群落的基本特征（一）具有一定的外貌（二）具有一定的種類組成（三）具有一定的群落結(jié)構(gòu)（四）形成群落環(huán)境（五）不同物種之間的

2、相互影響（六）一定的動(dòng)態(tài)特征（七）一定的分布范圍（八）群落的邊界特征第四張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月群落的性質(zhì)3.1 機(jī)體論(organismic school)認(rèn)為群落是一個(gè)和生物個(gè)體、種群相似的自然單位，是有生命的系統(tǒng)。 群落的演替具有定向特征相當(dāng)與生物的生活史或生物的發(fā)育，具有機(jī)體特征。03.2 個(gè)體論(individualistic school)與機(jī)體論不同相反，認(rèn)為群落并不是一個(gè)自然單位，而是自然界中在空間和時(shí)間連續(xù)變化系列中的個(gè)區(qū)段。 群落沒有邊界；自然界沒有兩個(gè)群落是相同的因?yàn)榄h(huán)境變化導(dǎo)致的群落差異是連續(xù)的。 問題：你如何看待這種爭論？第五張，PPT共五十七頁，創(chuàng)

3、作于2022年6月三、群落的性質(zhì)（一）機(jī)體論觀點(diǎn)（二）個(gè)體論觀點(diǎn)第六張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第七張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 群落的種類組成登記群落的種類組成：選擇樣地注意環(huán)境條件的一致性與群落外貌的一致性，應(yīng)處于中心部位，避免過渡帶。一、種類組成的性質(zhì)分析（植物）（一）優(yōu)勢(shì)種和建群種 單優(yōu)種群落 共優(yōu)種群落（二）亞優(yōu)勢(shì)種（三）伴生種（四）偶見種或稀見種第八張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月優(yōu)勢(shì)種：群落中起決定和控制作用的物建群種：優(yōu)勢(shì)層次中的優(yōu)勢(shì)種，如森林中喬木層中的優(yōu)勢(shì)種 亞優(yōu)勢(shì)種：群落中作用僅次于優(yōu)勢(shì)種的物種，但在某些方面有重要作用 伴生種：

4、群落中相伴優(yōu)勢(shì)種而存在的常見物種，但作用并不突出偶見種：群落中出現(xiàn)頻率很低的物種，常常是種群本身的數(shù)量較少第九張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月優(yōu)勢(shì)種群的分布 0-10表示群落內(nèi)的一個(gè)連續(xù)類型的種群組成排列 Whittaker,19542515 5林 木 百 分 比0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10abcdefghijklmno群落 類型 A B C1 C2 D第十張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月二、種類組成的數(shù)量特征（一）種的個(gè)體數(shù)量指標(biāo)1.豐富度多度2.密度3.蓋度4.頻度5.高度6.重量7.體積（二）種的綜合數(shù)量指標(biāo)1.優(yōu)勢(shì)度2.重要值3.綜合優(yōu)勢(shì)比第十一張，

5、PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月基本概念表明群落中物種數(shù)量參數(shù)很多，有 1 多度，對(duì)物種個(gè)體數(shù)目多少的估測(cè)參數(shù) 2 密度，單位空間的個(gè)體數(shù) 3 蓋度，植物地上部分垂直投影占地面積百分比 蓋度比：上面積占總面積的百分比 4 頻度，物種在全部樣方中出現(xiàn)的頻率 5 高度、重量、體積等略 綜合數(shù)量指標(biāo) 1 優(yōu)勢(shì)度，綜合考慮上面各種參數(shù)選擇重要的統(tǒng)計(jì) 2 重要值，同上，可采用不同參數(shù) 3 綜合優(yōu)勢(shì)比，同上，日本學(xué)者提出的第十二張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月(三)物種多樣性(補(bǔ)充)物種多樣性是一個(gè)二元的概念，包括兩方面內(nèi)容：1.群落中物種的豐富程度，2群落中全部個(gè)體在各物種間的分布狀況

6、2 說明 3 相關(guān)概念：生物多樣性 生物多樣性即生物的個(gè)體和群體以及它們的賴以生存的從基因到生態(tài)系統(tǒng)的各等級(jí)的生命組織形式所表現(xiàn)出來的非一致性和變異1 概念 第十三張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 物種多樣性 描述第十四張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月物種多樣性表現(xiàn)自然界中物種多樣性表現(xiàn)出規(guī)律性的梯度 1.隨緯度而變化：一般是多樣性隨溫度升高而降低，如熱帶雨林中豐富的物種與寒帶森林單調(diào)的物種2.隨海拔而變化：多樣性一般是隨海拔升高而降低3.隨水體深度而變化：多樣性隨深度增加而降低 4.隨環(huán)境異質(zhì)性而變化：異質(zhì)性增強(qiáng)導(dǎo)致物種多樣性豐富5.隨人類活動(dòng)及污染而變化：人類活動(dòng)強(qiáng)度或

7、干擾增加均導(dǎo)致群落物種多樣性降低，環(huán)境污染同樣導(dǎo)致多樣性降低第十五張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月物種多樣性之四，原因?qū)ι鲜鎏荻茸兓忉層卸喾N學(xué)說或側(cè)重 1. 進(jìn)化時(shí)間說：熱帶群落進(jìn)化時(shí)間長久，故多樣性豐富 2. 生態(tài)時(shí)間說：物種擴(kuò)散需要時(shí)間，溫帶群落尚未飽和 3. 空間異質(zhì)性說：物理環(huán)境復(fù)雜可支持更豐富的物種 4. 氣候說：氣候穩(wěn)定，有條件形成大量狹生態(tài)位物種 5. 競爭說：競爭導(dǎo)致生態(tài)位分離，環(huán)境容納更多物種 6. 捕食說：捕食削弱優(yōu)勢(shì)被食者可以造成更多物種共存7. 生產(chǎn)力說：高生產(chǎn)力使能流量增大有利于更多物種第十六張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月10 20 30 40

8、取樣中的個(gè)體數(shù)目40 30 20 10種 數(shù)燈光誘捕鱗翅目昆蟲，個(gè)體數(shù)與種數(shù)關(guān)系 ：個(gè)體數(shù)量6814,代表197個(gè)物種 6個(gè)普通種占有50%的總個(gè)體數(shù)量 最常見種有1799個(gè)個(gè)體 37個(gè)種僅有1個(gè)標(biāo)本普通種稀有 種第十七張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月1 幾何模型(Geometric series model) 假設(shè): 在物種較為貧乏的群落環(huán)境或集合中, 物種個(gè)體數(shù)目的 分布常表現(xiàn)為幾何分布。優(yōu)勢(shì)種按優(yōu)勢(shì)程度的順序依次瓜分 可利用資源。 2 對(duì)數(shù)模型(Fisher log series model) 假設(shè): 若物種以隨機(jī)的時(shí)間間隔到達(dá)并占有棲息地, 則群落的 分布常表現(xiàn)為對(duì)數(shù)系列的分

9、布。表現(xiàn)為少數(shù)優(yōu)勢(shì)種類占個(gè)體 總數(shù)的大部分, 而多數(shù)種類為稀有種。 3 對(duì)數(shù)正態(tài)分布模型(Log normal model) 假設(shè): 大多數(shù)群落表現(xiàn)為對(duì)數(shù)正態(tài)分布, 尤其是較大的成熟的 自然群落常常如此?？赡苡写髽颖镜慕y(tǒng)計(jì)學(xué)因素在起作用。 4 斷杖模型(Broken stick model) 假設(shè): 本假設(shè)涉及僅一種資源在群落中的分割。生態(tài)上常反 映為斷杖分布類型。本假設(shè)有時(shí)又稱為“隨機(jī)生態(tài)位邊界假第十八張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月加拿大 美國 墨西哥 亞馬遜河 中美 南美22 126 293 1000 459 182國家地區(qū) 魚類種數(shù)美洲魚類種數(shù)與緯度關(guān)系the equator

10、第十九張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月100 5010 20Number of individuals(100)Number of speciesTSW DS CS BSWBE多毛類、瓣鰓類物種多樣性熱帶淺水、深海、大陸架、北方淺水、北方河口灣第二十張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月空間異質(zhì)性對(duì)物種多樣性的影響 下圖表明隨空間多樣，鳥類物種多樣0 1.0 2.0 3.03 2 1 0鳥類物種多樣性0 0.5 1.0 1.53 2 1 0鳥類物種多樣性植物物種多樣性取食高度多樣性第二十一張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月昆蟲A Nsp Nind 優(yōu)勢(shì)種B Nsp Nin

11、d (A/B)% Di=330 119/m241 112.2 54.4 62.15142, 43% 351, 176.4% 19, 46.3% 331.6, 295.5% 94.2 24.06S-1 LnN原始草原 小麥田原始植被與農(nóng)田中昆蟲物種多樣性比較 (前蘇聯(lián)）第二十二張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月一般狀況 嚴(yán)酷或污染環(huán)境SN/S物種數(shù)(S)與每物種個(gè)體數(shù)關(guān)系(N/S)第二十三張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月污染的排放多 樣 性 香 農(nóng) 指 數(shù)排污口下游英里10底棲生物受污染的影響4 20 1 2 3 4 5 6第二十四張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月三、

12、種間關(guān)聯(lián)第二十五張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月 生活型：按照群落中植物相似的外部形態(tài)表現(xiàn)將植物劃分成不同的生活型，表達(dá)同型植物的適應(yīng)特點(diǎn) 生活型類型1-丹麥Raunkiaer系統(tǒng)，按休眠芽位置劃分高位芽植物，地上芽植物，地面芽植物，隱芽植物，一年生植物 第三節(jié) 群落的結(jié)構(gòu)一群落的結(jié)構(gòu)要素第二十六張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十七張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月中國植被木本植物喬木灌木竹類藤本植物附生木本植物寄生木本植物半木本植物半灌木與小半灌木草本植物多年生草本植物一年生草本植物寄生草本植物腐生草本植物葉狀體植物苔蘚及地衣藻菌參考類型2-中國植被采用的系統(tǒng)

13、，按植物體態(tài)劃分 ：第二十八張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）葉片大小，性質(zhì)及葉面指數(shù)1.葉片大小及性質(zhì) 2.葉面積指數(shù)第二十九張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月（三）層片和層片的特征：屬于同一層片的植物是同一個(gè)生活型類別。每一個(gè)層片在群落中都具有一個(gè)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。每一個(gè)層片在群落中都占據(jù)著一定的時(shí)間和空間。（四）同資源種團(tuán)：種群中以同一方式利用共同資源的物種集團(tuán)。（五）生態(tài)位層片具有一定的種類組成，這些種具有一定的生態(tài)生物學(xué)一致性，而且特別重要的是具有一定的小環(huán)境。第三十張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月二、群落的外貌與季相

14、三、群落的垂直結(jié)構(gòu)四、群落的水平結(jié)構(gòu)五、群落交錯(cuò)區(qū)與邊緣效應(yīng)第三十一張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月群落的垂直結(jié)構(gòu)群落的垂直結(jié)構(gòu)主要表現(xiàn)在空間的分層現(xiàn)象 第三十二張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月環(huán)境的分層現(xiàn)象 光是主導(dǎo)因素，無論陸地和水體，光在群落中的分布的差異是導(dǎo)致環(huán)境、生物物種和營養(yǎng)結(jié)構(gòu)表現(xiàn)分層的主要原因。成層結(jié)構(gòu)是自然選擇的結(jié)果，它顯著提高了植物利用環(huán)境資源的能力。植物的分層現(xiàn)象 動(dòng)物的分層現(xiàn)象第三十三張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月群落的水平結(jié)構(gòu)指群落的配置狀況和水平格局 鑲嵌性(mosaic) 群落內(nèi)部的各亞群落片塊狀分布，或片塊狀分布的群落 形成原因是

15、群落內(nèi)部環(huán)境條件的不均衡；自然界的群落內(nèi)部不均衡是絕對(duì)的，均衡是相對(duì)的第三十四張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第三十五張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月群落的外貌與季相外貌群落的外部狀態(tài)，如森林與草原群落，人們可以根據(jù)群落外觀就準(zhǔn)確判斷 群落的外貌是隨時(shí)間而變化的，有周期性的變化，有永久性的變化 季相群落隨季節(jié)而表現(xiàn)外貌上的變化，在高緯度尤為明顯。如北京西山的紅葉，昆明園通山的櫻花因其外觀優(yōu)美而較為聞名；云大校園的銀杏道第三十六張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月銀杏道第三十七張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月交互群落與邊緣效應(yīng)交互群落(ecotone)，交錯(cuò)群

16、落，群落交錯(cuò)區(qū) 相鄰生態(tài)系統(tǒng)之間的過渡帶，其特征是由相鄰生態(tài)系統(tǒng)之間相互作用的空間 、時(shí)間和強(qiáng)度所決定的 兩個(gè)或多個(gè)群落之間的過渡區(qū)即交互群落 這種過渡區(qū)有寬有狹，存在時(shí)間有長有短 邊緣效應(yīng)(edge effect) 群落交互區(qū)具有較相鄰群落更多的物種和個(gè)體數(shù)量原因與應(yīng)用第三十八張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月草地樹林農(nóng)田灌叢交互群落，Ecoton， 鳥獸集中區(qū)邊緣效應(yīng)(edge effect)（補(bǔ)充）第三十九張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月保護(hù)區(qū)面積100100 = 10000m2邊緣5100 2+590 2 =1900m2 有效的保護(hù)面積有 8100m2修建一條5m寬的

17、道路橫穿保護(hù)區(qū)， 僅用地5100 =500m2，但因邊緣效應(yīng) 和道路，就損失了1590=1350m2 有效的保護(hù)面積就僅有6750m2了。第四十張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月第四節(jié) 影響群落組成和結(jié)構(gòu)的因素一、生物因素（一）競爭對(duì)群落結(jié)構(gòu)的影響（二）捕食對(duì)群落結(jié)構(gòu)的影響二、干擾對(duì)群落結(jié)構(gòu)的影響 （一）干擾與層蓋度（二）干擾與群落的缺口（三）中度干擾假說三、空間異質(zhì)性與群落結(jié)構(gòu)（一）非生物環(huán)境的空間異質(zhì)性（二）生物空間異質(zhì)性四、島嶼與群落結(jié)構(gòu) （一）島嶼的種數(shù)-面積關(guān)系（二）Macarthur的平衡說（三）島嶼生態(tài)與自然保護(hù)第四十一張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月生物因素競

18、爭第四十二張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月捕食第四十三張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月捕食對(duì)群落結(jié)構(gòu)的影響（補(bǔ)充）藻類種數(shù)浜螺密度/m2100 20012 6浜螺密度 與 藻類密度 關(guān)系第四十四張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月食性泛化者，兔子的牧食作用加強(qiáng)導(dǎo)致牧草物種 多樣性增加；抑制了牧草中的優(yōu)勢(shì)種；但隨著牧食壓 力進(jìn)一步增長（過強(qiáng)），牧草物種多樣性降低。2. 潮間帶的浜螺（Littorina littorea）和藻類關(guān)系與上同。3. 去除海星實(shí)驗(yàn)表明，去掉群落中的頂極捕食者，可能 導(dǎo)致群落成為單物種的群落：去除海星的樣地中，藤 壺成為優(yōu)勢(shì)種，而后又被貽貝所取代

19、。 啟示：頂極捕食者可能成為決定群落結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵物種。說明捕食者對(duì)群落的作用（補(bǔ)充）第四十五張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月干擾的影響（補(bǔ)充）2.1 干擾與群落的斷層：自然干擾可造成群落斷層(gap)，斷層可以恢復(fù)，哪些物種率先入侵?jǐn)鄬?？隨機(jī) 2.2 斷層的抽彩式競爭：當(dāng)群落中具有入侵能力相同的多個(gè)物種并在入侵后可阻止其他入侵者時(shí)，一旦群落出現(xiàn)斷層則哪個(gè)物種入侵是隨機(jī)的 2.3 斷層與小演替：斷層導(dǎo)致有規(guī)律的小演替，入侵者成為先鋒物種2.4 斷層形成的頻率 中度干擾說：中等程度的干擾可以維持種群高水平的多樣性 2.5 干擾理論與生態(tài)管理：人為干擾用于生態(tài)管理第四十六張，PPT共五十七頁

20、，創(chuàng)作于2022年6月空間異質(zhì)性的影響空間異質(zhì)性(spacial heterogeneity) ：群落的空間環(huán)境的非均勻表現(xiàn)，主要指群落空間的層次性和水平的差異性。3.1 非生物環(huán)境的空間異質(zhì)性 空間異質(zhì)性：群落的空間環(huán)境的非均勻表現(xiàn)，主要指群落空間的層次性和水平的差異性。 3.2 生物空間的異質(zhì)性 群落內(nèi)植被形成的層次，如森林喬木層、灌木層、草層等。參考圖空間異質(zhì)性高導(dǎo)致群落生物多樣性豐富第四十七張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月島嶼與群落結(jié)構(gòu)4.1 島嶼的種數(shù)面積關(guān)系：島嶼面積愈大，物種數(shù)目愈多 ，S=cAz,(S種數(shù)，c,z常數(shù)，A面積）4.2 Macarthur的島嶼物種平衡說

21、：假設(shè)隨物種數(shù)量增加而遷入率逐漸降低，而滅絕率漸增，最后達(dá)到平衡。而遷入率和滅絕率與島嶼大小、距大陸遠(yuǎn)近有關(guān)4.3 島嶼群落的進(jìn)化（補(bǔ)充）：島嶼的物種進(jìn)化速度快；遠(yuǎn)離大陸的島嶼的特有種可能較多；因進(jìn)化歷史短，島嶼物種可能未飽和4.4 島嶼生態(tài)與自然保護(hù)：島嶼生態(tài)的理論已經(jīng)應(yīng)用于自然保護(hù)區(qū)。陸地孤立生境類似于島嶼第四十八張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月島嶼物種數(shù)量與面積關(guān)系符合公式： S=cAz 其中 S：島嶼上物種數(shù)量， c, z：常數(shù)， A：島嶼面積 指數(shù)Z值隨生物類群而有所差異島嶼物種數(shù)量與面積關(guān)系第四十九張，PPT共五十七頁，創(chuàng)作于2022年6月50生物類群 甲蟲 兩棲爬行類

22、鳥類 鳥類 鳥類 蟻類 陸生脊椎動(dòng)物 鳥類 鳥類 鳥類 鳥類 陸生植物 陸生植物 陸生植物 陸生植物 陸生植物 陸生植物 陸生植物地點(diǎn) 西印度群島 西印度群島 西印度群島 東印度群島 太平洋東、中部 美拉尼西亞 密執(zhí)安湖群島 新幾內(nèi)亞群島 新不列顛群島 所羅門群島 新赫布里底群島 加拉帕格斯群島 加拉帕格斯群島 加拉帕格斯群島 全世界 不列顛群島 約克郡自然保護(hù)區(qū) 加利福尼亞群島Z值 0.34 0.30 0.24 0.23 0.30 0.30 0.24 0.22 0.18 0.09 0.05 0.32 0.33 0.31 0.22 0.21 0.21 0.37文獻(xiàn)來源 Darlington Darlington Hamilto