第八章生物群落的分類與技術(shù)在植被制圖中的應(yīng)用

第八章生物群落的分類與技術(shù)在植被制圖中的應(yīng)用第1頁，共60頁。2023/1/11分類與排序?qū)ι锶郝涞恼J(rèn)識和分類有兩種途徑：群叢單位理論(機(jī)體論)：早期的一批植物生態(tài)學(xué)家認(rèn)為群落類型是自然單位，它們和有機(jī)體一樣具有明確的邊界，而且與其他群落是間斷的、可分的，因此可以象物種那樣進(jìn)行分類個(gè)體論：認(rèn)為群落是連續(xù)的，沒有明確的邊界，它不過是不同種群的組合，而種群是獨(dú)立的。應(yīng)采取生境梯度分析的方法，即排序來研究連續(xù)群落變化，而不采取分類的方法一般認(rèn)為，生物群落的存在既有連續(xù)性的一面，又有間斷性的一面第2頁，共60頁。2023/1/11第一節(jié)生物群落的分類與排序生物群落的分類√中國的植物群落分類√法瑞學(xué)派的群落分類美國的群落分類群落的數(shù)量分類生物群落的排序主要內(nèi)容第3頁，共60頁。第一節(jié)生物群落的分類分類：群落進(jìn)行相似性分組生物群落的分類與排序分類——適于揭示群落的間斷性排序——揭示群落的連續(xù)性分類與排序：可同時(shí)反映間斷性與連續(xù)性第4頁，共60頁。2023/1/11群落的分類：就是對群落按照其屬性、數(shù)據(jù)所反映的相似關(guān)系把它們分成組，使組內(nèi)的成員盡量相似，而不同組的成員盡量相異。

通過分類研究，加深認(rèn)識群落自身固有的特征及其形成條件之間的相互關(guān)系。生物群落分類是生態(tài)學(xué)研究領(lǐng)域中爭論最多的問題之一。由于不同國家或不同地區(qū)的研究對象，研究方法和對群落實(shí)體的看法不同，其分類原則和分類系統(tǒng)有很大差別，甚至成為不同學(xué)派的重要特色第5頁，共60頁。生物群落類型的劃分：1.人為分類：用材林、防護(hù)林、水源涵養(yǎng)林2.自然分類：主要依據(jù)是群落本身固有的特征及其與生境之間的內(nèi)在聯(lián)系。第6頁，共60頁。中國植物群落分類

中國植物群落的分類原則——群落學(xué)+生態(tài)學(xué)原則

以群落本身的綜合特征作為分類依據(jù)，群落的種類組成、外貌和結(jié)構(gòu)、地理分布、動態(tài)演替等特征及其生態(tài)環(huán)境都在不同的等級中有相應(yīng)的反映。第7頁，共60頁。1.種類組成：注重優(yōu)勢種（或標(biāo)志種）的作用2.外貌和結(jié)構(gòu)：優(yōu)勢種的外貌（針對高級分類單位）3.生態(tài)地理特征：生境、生態(tài)習(xí)性和分布范圍4.動態(tài)特征：生態(tài)環(huán)境因子中國植被分類的原則

第8頁，共60頁。中國的植被分類抓住了群落外貌和群落種類組成兩個(gè)主要特征，高級單位的分類依據(jù)側(cè)重于外貌、結(jié)構(gòu)和生態(tài)地理特征，中級和中級以下的單位則側(cè)重于種類組成。第9頁，共60頁。中國植被主要分類單位植被型Vegetationtype：高級分類單位，

側(cè)重外貌、結(jié)構(gòu)和生態(tài)地理特征

——建群種生活型相同或相似，同時(shí)對水熱條件的生態(tài)關(guān)系一致的植物群落聯(lián)合群系

Formation：中級分類單位，

側(cè)重于種類組成

——建群種或共建種相同的植物群落聯(lián)合三個(gè)主要等級：第10頁，共60頁。群叢Association：基本單位，側(cè)重于種類組成

——層片結(jié)構(gòu)相同，各層片優(yōu)勢種或共優(yōu)勢種相同的植物群落聯(lián)合。第11頁，共60頁。中國植被的分類系統(tǒng)和單位

我國植被分類的主要單位有三級，即植被型（高級單位）、群系（中級單位）和群叢（基本單位），每一級分類單位之上和之下，各設(shè)一個(gè)輔助單位和補(bǔ)充單位：

植被型組

植被型

植被亞型

群系組

群系

亞群系

群叢組

群叢

亞群叢第12頁，共60頁。2023/1/11中國的植物群落分類系統(tǒng)植被型組：如針葉林植被型：如寒溫性針葉林（植被亞型）：如半濕潤寒溫性針葉林群系組：如松林

群系：如冷杉林（亞群系）：如9冷+1云杉林群叢組：如蘚類冷杉林群叢：如苔蘚冷杉林（亞群叢）：如冷杉幼年林第13頁，共60頁。

植被型組

植被型（植被亞型）群系組

群系（亞群系）群叢組群叢亞群叢草地溫帶草原

草甸草原典型草原

根莖禾草草甸草原叢生禾草草甸草原羊草草原羊草＋叢生禾草草原羊草＋中生雜草草原

羊草＋大針茅草原羊草＋叢生小禾草草原

羊草＋大針茅＋柴胡草原羊草＋大針茅＋黃囊苔草原

植被型組：最高的分類單位。建群種生活型相近因而群落外貌相似的植物群落聯(lián)合。植被型：建群種生活型相同或相似的同時(shí)對水熱條件、生態(tài)關(guān)系一致的植物群落聯(lián)合植被亞型：輔助單位根據(jù)優(yōu)勢層片或指示層片的差異劃分。群系組：根據(jù)建群種親緣關(guān)系近似，生活型近似或生境相近而劃分群系：建群種或共建種相同的植物群落聯(lián)合亞群系：輔助單位。根據(jù)次優(yōu)勢層片及其所反映的生境條件的差異而劃分。群叢組：片層結(jié)構(gòu)相似，而且優(yōu)勢層片與次優(yōu)勢層片的優(yōu)勢種工共優(yōu)勢種相同的植物群落聯(lián)合。群叢：層片結(jié)構(gòu)相同，各層片優(yōu)勢種或共優(yōu)勢種相同的植物群落聯(lián)合亞群叢：反映群叢內(nèi)部在區(qū)系成分、層片配置、動態(tài)變化等方面出現(xiàn)的若干微細(xì)變化。中國的植物群落分類系統(tǒng)第14頁，共60頁。

植被型組：植被型：植被亞型：

群系：亞群系：

草地溫帶草原草甸草原（半濕潤）典型草原（半干旱）荒漠草原（干旱）大針茅羊草

紅沙羊草＋中生雜類草草原羊草＋旱生叢生禾草草原羊草＋大針茅＋黃囊苔羊草＋大針茅＋柴胡群叢：第15頁，共60頁。溫帶草原第16頁，共60頁。內(nèi)蒙古草甸草原第17頁，共60頁。內(nèi)蒙古大針茅典型草原第18頁，共60頁。阿拉善荒漠草原第19頁，共60頁。根據(jù)上述系統(tǒng)中國生態(tài)學(xué)家于1980年完成了《中國植被》一書和中國植被圖的制作。中國植被分為10個(gè)植被型組、29個(gè)植被型、560多個(gè)群系、群叢則不計(jì)其數(shù)。

第20頁，共60頁。植被型組（10）植被型（29）針葉林寒溫性針葉林、溫性針葉林、溫性針闊葉混交林、暖溫性針葉林、熱性針葉林

闊葉林落葉闊葉林、常綠落葉闊葉混交林、常綠闊葉林、硬葉常綠闊葉林、季雨林、雨林、珊瑚島常綠林、紅樹林、竹林

灌草和灌草叢常綠針葉灌叢、常綠草葉灌叢、落葉闊葉灌叢、常綠闊葉灌叢、灌草叢

草原和稀樹干草原草原、稀樹干草原

荒漠包括肉質(zhì)刺灌叢荒漠、肉質(zhì)刺灌叢

凍原高山凍原

高山稀疏植被高山墊狀植被、高山流石灘稀疏植被

草甸草甸沼澤沼澤水生植被水生植被第21頁，共60頁。挪威針葉林第22頁，共60頁。常綠闊葉林第23頁，共60頁。南方熱性灌草叢第24頁，共60頁。荒漠灌叢第25頁，共60頁。凍原白蒿第26頁，共60頁。高山稀疏植被第27頁，共60頁。高山草甸第28頁，共60頁。新疆沼澤第29頁，共60頁。潘陽湖典型水生植被第30頁，共60頁。.植物群落的命名群叢：

聯(lián)名法，即各層優(yōu)勢種或共優(yōu)種相同的植物群落的聯(lián)合前冠詞

Ass.（Association），不同層之間的優(yōu)勢種以“-”相連，集合符+，如：Ass.馬尾松--映山紅+毛榛--紅花鹿蹄草第31頁，共60頁。群系：建群種名命名法：即只取建群種的名稱，如東北草原以羊草為建群種組成的群系，稱為羊草群系。前冠詞From.如：From.馬尾松群系、落葉松群系、華栲＋厚殼桂群系第32頁，共60頁。植被型：

以外貌稱謂：如寒溫性針葉林第33頁，共60頁。法瑞學(xué)派植物群落分類1.分類依據(jù)：群落植物區(qū)系的親緣關(guān)系＋其他特征

2.影響范圍：主要在西歐3.創(chuàng)建人：法國Braun-Blanquet，1928

4.主要內(nèi)容：植物區(qū)系-結(jié)構(gòu)分類系統(tǒng)第34頁，共60頁。英美學(xué)派植物群落分類

分類依據(jù)：優(yōu)勢種原則影響范圍：主要英美3.創(chuàng)建人：Clements&Tansley等4.主要內(nèi)容：雙軌制分類系統(tǒng)—演替系列和頂極群落第35頁，共60頁。法瑞學(xué)派英美學(xué)派頂極群落系統(tǒng)演替群落系統(tǒng)群叢門群系型演替系列群叢群叢綱群系演替系列單優(yōu)種群叢群叢目群叢演替系列群叢相群叢屬單優(yōu)種群叢演替系列組合亞群叢屬群叢相集群群叢變型組合季相亞群叢變型集團(tuán)層群叢相季相1群叢門層2法瑞學(xué)派和英美學(xué)派的群落分類第36頁，共60頁。群落的數(shù)量分類

目標(biāo)

反映現(xiàn)象揭示原因發(fā)現(xiàn)變化關(guān)系揭示規(guī)律反映環(huán)境組合種組與環(huán)境因素的關(guān)系第37頁，共60頁。2023/1/11群落的數(shù)量分類目標(biāo)：用數(shù)量來進(jìn)行分類，減少人為因素方法：數(shù)學(xué)與生態(tài)學(xué)的交叉，主要用多元分析統(tǒng)計(jì)過程：屬性數(shù)量化相似系數(shù)計(jì)算(不同方法)聚類分析(不同方法)結(jié)果處理自學(xué)為主，盡可能了解第38頁，共60頁。方法

數(shù)量分類一般采用多元分析技術(shù)，如聚類分析和主成分分析。

現(xiàn)在常用的軟件有Twinspan、Canoco等。第39頁，共60頁。2023/1/11生物群落的排序概念：把一個(gè)地區(qū)內(nèi)所調(diào)查的群落樣地，按照相似度來排定各樣地的位序，從而分析各樣地之間及其與生境之間相互關(guān)系類型：直接梯度分析：利用環(huán)境因素的排序，即以群落生境或其中某一生態(tài)因子的變化，排定樣地生境的序位，又稱直接排序，或梯度分析間接梯度分析：用植物群落本身屬性排定群落樣地的位序，稱間接排序，又稱組成分析第40頁，共60頁。第二節(jié)3S技術(shù)在植被制圖中的應(yīng)用概念：

3S是指以遙感（RemoteSensing—RS）、地理信息系統(tǒng)（GeographicalInformationSystem—GIS）和全球定位系統(tǒng)（GlobalPositioningSystem—GPS）為主的、與地理空間信息有關(guān)的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。第41頁，共60頁。1、遙感RS3、全球定位系統(tǒng)

GPS

2、地理信息系統(tǒng)GIS

3S技術(shù)“登高望遠(yuǎn)”未來的地圖羅盤（方向+位置）第42頁，共60頁。3S技術(shù)的集成GPS獲取的位置信息遙感影像GIS系統(tǒng)完整的衛(wèi)星對地觀測系統(tǒng)第43頁，共60頁。GPS全球定位系統(tǒng)的建立GPS（GlobalPositioningSystem）全球定位系統(tǒng)：1973年12月起，美國歷經(jīng)20余年，投資300億美元，建立起來的服務(wù)于全球的衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。其從根本上解決了人類在地球及其周圍空間的導(dǎo)航及定位問題。第44頁，共60頁。GPS系統(tǒng)組成空間部分地面控制部分用戶部分第45頁，共60頁。

GPS在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的應(yīng)用測繪軍事農(nóng)業(yè)智能交通救援森林防火地震預(yù)報(bào)大壩及地面沉降的監(jiān)測

…第46頁，共60頁。遙感（remotesensing）1.遙感定義遙感(RemoteSensing)

六十年代，由美國人EretynPruitt提出。利用現(xiàn)代儀器設(shè)備由遠(yuǎn)處感知、獲取被測物體的信息，從而對物體進(jìn)行探測和識別。第47頁，共60頁。狹義遙感：主要指從遠(yuǎn)距離、高空以至外層空間的平臺上，利用可見光、紅外、微波等探測器，通過攝影或掃描、信息感應(yīng)、傳輸和處理，從而識別地面物質(zhì)的性質(zhì)和運(yùn)動狀態(tài)的現(xiàn)代化技術(shù)系統(tǒng)。

(《遙感大詞典》)

遙感則是通過安裝在飛機(jī)或空間運(yùn)載工具上的儀器設(shè)備從地球上空對地球資源進(jìn)行遠(yuǎn)距離、大范圍的探測的理論和方法。廣義遙感：利用儀器設(shè)備從遠(yuǎn)處獲得被測物體的電磁波輻射特征（光，熱），力場特征（重力、磁力）和機(jī)械波特征（聲，地震），據(jù)此識別物體。第48頁，共60頁。遙感（Remotesensing）

通過遠(yuǎn)離目標(biāo)的傳感器獲取目標(biāo)或景觀數(shù)據(jù)的技術(shù)（Colwell1983）。包括航片、衛(wèi)星圖象和雷達(dá)數(shù)據(jù)等。

遙感圖象記錄了地物波譜反射、輻射能量的空間分布。1.遙感數(shù)據(jù)獲取與信息提取第49頁，共60頁。通道合成圖(R:1,G:2,B:1)NOAA/AVHRR遙感影像99/08第50頁，共60頁。遙感技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)避免研究者對研究對象的直接干擾。能夠提供大范圍的瞬間靜態(tài)圖像，是生態(tài)學(xué)家目前獲取大尺度上各種生態(tài)和物理信息的主要手段。提供了大面積重復(fù)觀測的可能，為資料的快速獲取與更新、為多時(shí)段的對比研究和動態(tài)分析提供了基礎(chǔ)，是大尺度格局動態(tài)的唯一監(jiān)測手段。大大拓寬了人類觀測地球的光譜分辨能力。第51頁，共60頁。遙感資料在景觀生態(tài)學(xué)中的應(yīng)用分3類：植被和土地利用分類生態(tài)系統(tǒng)和景觀特征的定量化不同尺度上斑塊的空間格局；植被的結(jié)構(gòu)特征、生境及生物量；干擾的范圍、嚴(yán)重程度及頻率景觀動態(tài)以及生態(tài)系統(tǒng)管理方面的研究

土地利用在空間和時(shí)間上的變化；植被動態(tài)（包括群落演替）；景觀對人為干擾和全球氣候變化的反應(yīng)。遙感在景觀生態(tài)學(xué)中的應(yīng)用方面第52頁，共60頁。地理信息系統(tǒng)

GIS是由計(jì)算機(jī)硬件、軟件和不同方法組成的系統(tǒng)，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)用來支持空間數(shù)據(jù)采集、管理、處理、分析、建模和顯示，以便解決復(fù)雜的規(guī)劃和管理問題。

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美國聯(lián)邦數(shù)字地圖協(xié)調(diào)委員會（FICCDC）

第53頁，共60頁。GIS基本功能的實(shí)現(xiàn)過程文件圖表數(shù)據(jù)獲取原始數(shù)據(jù)存儲檢索空間查詢空間分析數(shù)據(jù)編輯