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生态学基本原理(7-8-9)
闽南网-福建主流媒体,闽南门户网站  发布时间: 2020-06-06 14:43

  生态学基本原理(7-8-9)_生物学_自然科学_专业资料。第一部分 生态学基本原理 7. 8. 9.群落生态部分 7. 群落 ? 群落(community)是什么样儿的? ? 如何分析和研究群落? ? 研究群落的意义是? ? 群落的组成与结构 生物群

  第一部分 生态学基本原理 7. 8. 9.群落生态部分 7. 群落 ? 群落(community)是什么样儿的? ? 如何分析和研究群落? ? 研究群落的意义是? ? 群落的组成与结构 生物群落的概念、群落的种类组成、群落结构、 ? 群落动态 群落的内部动态、群落的演替 ? 群落的分类 群落分类单位、命名 7.1 生物群落的概念 ------基本概念 在相同时间聚集在同一地段上的各物种种 群的集合。 ? 植物群落学 (也称为地植物学或植被生态 学),主要研究植物群落的结构、功能、形 成、发展以及与所处环境的相互关系。 ? 最有成效的群落生态学研究,应该是对动 物、植物以及微生物群落研究的有机结合。 而这恰恰是构建人工群落的核心基础。 ? 7.1 生物群落的概念 ------基本特征 1.具有一定的种类组成 2.群落中各物种之间是相互联系的 3.群落具有自己的内部环境 4.具有一定的结构 5.具有一定的动态特征 6.具有一定的分布范围 7.具有边界特征 8.群落中各物种不具有同等的群落学重要性 7.1 生物群落的概念 ----对群落性质的两种观点(机体论学派) ? ? 代表人物是美国生态学家Clements,他将植物 群落比拟为一个生物有机体,看成是一个自然 单位。认为任何一个植物群落都要经历一个从 先锋阶段到相对稳定的阶段的演替过程。 如果时间充足的话,森林区的一片沼泽最终会 演替为森林植被。 这个演替过程类似于一个有机体的生活史。因 此,群落像一个有机体一样,有诞生、生长、 成熟和死亡的不同发育阶段,而这些不同的发 育阶段,可以解释成一个有机体的不同发育时 期。 7.1 生物群落的概念 ----对群落性质的两种观点(个体论学派) ? 代表人物之一是Gleason。认为群落的 存在依赖于特定的生境与不同物种的组 合,但是环境条件在空间与时间上都是 不断变化的,故每一个群落都不具有明 显的边界。环境的连续变化使人们无法 划分出一个个独立的群落实体,群落只 是科学家为了研究方便而抽象出来的一 个概念。 7.1 生物群落的概念 ----对群落性质的两种观点对立焦点 一、生物有机体的死亡必然引起器官死亡,而组成 群落的种群不会因植物群落的衰亡而消失; 二、植物群落的发育过程不像有机体发生在同一体 内,它表现在物种的更替与种群数量的消长方面; 三、与生物有机体不同,植物群落不可能在不同生 境条件下繁殖并保持其一致性; 四、相同物种的个体之间在遗传上密切相关,但是 在同一群落类型之间却无遗传上的任何联系。 7.2 群落的种类组成 ------种类组成的性质分析 通常采用最小面积的方 法来统计一个群落或一 个地区的生物种类名录 ? 最小面积,是指基本上 能够表现出某群落类型 植物种类的最小面积。 ? 一般地,热带雨林为 2500m2,北方针叶林为 400m2,落叶阔叶林为 100m2,草原灌丛为25100m2,草原为1-4m2。 ? 7.2 群落的种类组成 ------种类组成的性质 优势种和建群种 对群落结构和群落环境的形成有明显控 制作用的植物种称为优势种 。 ? 它们通常是那些个体数量多、投影盖度 大、生物量高、体积较大、生活能力较 强的植物种类。 ? 优势层的优势种常称为建群种 。 ? 建群种只有一个,称为 “单优种群落”; 如果具有两个或两个以上的建群种,则 称为 “共优种群落”。 ? 7.2 群落的种类组成 ------种类组成的性质 亚优势种 ? 亚优势种:指个体数量与作用都次于优势种, 但在决定群落性质和控制群落环境方面仍 起着一定作用的植物种。在复层群落中, 它通常居于下层。 7.2 群落的种类组成 ------种类组成的性质 伴生种 ? 伴生种:为群落的常见种类,它与优势种相伴 存在,但不起主要作用。 7.2 群落的种类组成 ------种类组成的性质 偶见种 ? 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。它们在群落中出现频率很低, 个体数量也十分稀少。 7.2 群落的种类组成 ------数量特征(多度与密度) 多度是对植物群落中物种个体数目多少的 一种估测指标,多用于植物群落的野外调 查中。目前国内外尚无统一的标准,我国 多采用Drude的七级制多度。 Soc.(Sociales) Cop.(Copiosae) Sp. (Sparsal) Sol. (Solitariae) Un. (Unicum) 极多,植物地上部分郁闭 Cop3 很多 Cop2 多 Cop1 尚多 少,数量不多而分散 稀少,数量很少而稀疏 个别 7.2 群落的种类组成 ------数量特征(多度与密度) 密度是单位面积或单位空间上的一个实测 数据。 ? 相对密度是指样地内某一种植物的个体数 占全部植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 。 ? 7.2 群落的种类组成 ------数量特征(盖度) 盖度是指植物体地上部分的垂直投影面积占 样地面积的百分比,又称投影盖度。 ? 盖度可以分为:种盖度(分盖度)、 ? 层盖度(种组盖度)、 ? 总盖度(群落盖度)。 ? 盖度是群落结构的一个重要指标,因为它不 仅反映了植物所占有的水平空间的大小,而 且还反映了植物之间的相互关系。 ? 通常以百分比来表示盖度,而林业上常用郁 闭度表示林木层的盖度。 ? 7.2 群落的种类组成 ------数量特征(频度) ? 植物出现的样方数 占整个样方数的百 分比。 ? 凡频度在: ? ? ? ? ? 频度:是指群落中某种 1%-20% 者为A级, 21%-40% 者为B级, 41%-60% 者为C级, 61%-80% 者为D级, 80%-100% 者为E级。 7.2 群落的种类组成 ------数量特征(重要值) 它是某个种在群落中的地位和作用的综合数量指 标。 因为它简单、明确,所以近年来得到普遍采用。 计算公式如下: 重要值(I.V.)=相对密度+相对频度+相对优势度(相对基盖度) 上式用于草原群落时,相对优势度可用相对盖度代 替: 重要值=相对密度+相对频度+相对盖度 ? ? 相对盖度是指某个种的盖度(投影盖度)占同一层中占所有种总盖度的百分比。 相对基盖度是指某个种的基盖度占同一层中所有种基盖度总合的百分比。 7.2 群落的种类组成 ------种的多样性 ? 定义:指生物中的多样化和变异性以及物种生境的生态复杂性,它包 括植物、动物和微生物的所有种及其组成的群落和生态系统。 ? 生物多样性可以分为 ? 遗传多样性、 ? 物种多样性和 ? 生态系统多样性3个层次。 ? ? ? 遗传多样性指地球上生物个体中所包含的遗传信息之总和; 物种多样性是指地球上生物有机体的多样化; 生态系统多样性涉及的是生物圈中生物群落、生境与生态过程的多样 化。 7.2 群落的种类组成 ------种的多样性(含义) 1、种的数目或丰富度,是指一个群落或生境 中物种数目的多寡; 2、种的均匀度,是指一个群落或生境中全部 物种个体数目的分配状况,反映的是各物 种个体数目分配的均匀程度。 ? 多样性指数正是反映丰富度和均匀度的综 合指标。 7.2 群落的种类组成----种的多样性(辛普森指数) ? 定义:是基于在一个无限大小的群落中,随机抽取两个个体,它们 属于同一物种的概率是多少这样的假设而推导出来的。即假设种i的 个体数占群落中总个体的比例为Pi,那么,随机取种i两个个体的联 合概率就为Pi2 。如果我们将群落中全部种的概率合起来,就可得到 辛普森指数,文字表达式为: 辛普森多样性指数=1-随机取样的两个个体属于同种的概率 公式: D= 1 ? ? Pi2= 1 ? ? (Ni / N)2 i ?1 i ?1 式中:S为物种数目,Ni为种i 的个体数,N为群落中全部物种的个体数。 s s 7.2 群落的种类组成 ----种的多样性(香农—威纳指数) 香农—威纳指数是用来描述种的个体出现的紊乱 和不确定性。不确定性越高,多样性也就越高。 其计算公式为: H ? ?? pi log 2 pi i ?1 式中:S为物种数目, Pi为属于种i的个体在全部个体中的比例。 H为物种的多样性指数。 s 7.2 群落的种类组成 ----种的多样性空间变化规律 1.多样性随纬度的变化:物种多样性有随 纬度增高而逐渐降低的趋势。 2.多样性随海拔的变化:物种多样性随海 拔升高而逐渐降低。 3.在海洋或淡水水体:物种多样性有随深 度增加而降低的趋势。 7.2 群落的种类组成 1.进化时间学说 2.生态时间学说 3.空间异质性学说 4.气候稳定学说 5.竞争学说 6.捕食学说 7.生产力学说 ----种的多样性空间变化规律的学说 ? ? 以上学说实际上包括6个因素,即时间、空 间、气候、竞争、捕食和生产力。 各学说之间往往难以截然分开,更可能的是 在不同生物群落类型中,各因素及其组合在 决定物种多样性中具不同程度的作用。 7.3 群落的结构 -----结构单元(生活型) ? ? 生活型是生物对外界环境适应的外部表现形式。 对植物而言,其生活型是植物对综合环境条件的 长期适应,而在外貌上反映出来的植物类型。它 的形成是植物对相同环境条件趋同适应的结果。 以休眠或复苏芽所处位置的高低和保护的方式为 依据,把高等植物划分为五大生活型类群 。 ? 7.3 群落的结构 -----结构单元(生活型) 7.3 群落的结构 ? ? -----结构单元(生活型) 统计某个地区或某个植物群落内各类生活型的数量对比关系称为生活 型谱。 7.3 群落的结构 -----结构单元(层片) ? ? 层片是指由相同生活型或相似生态要求的种组成的 机能群落。群落的不同层片是由属于不同生活型的 不同种的个体组成。 例如,针阔叶混交林主要由五类基本的层片所构成: ? 第一类是常绿针叶乔木层片,组成成分主要是松 属、云杉属、冷杉属等植物; ? 第二类层片是夏绿阔叶乔木层片,主要组成成分 有槭属、椴属、桦属、杨属、榆属 等; ? 第三类是夏绿灌木层片; ? 第四类是多年生草本植物层片; ? 第五类是苔藓地衣层片。 7.3 群落的结构 -----垂直结构 垂直结构是群落在空间中的垂直分化或成层现象。 群落这种垂直分化就形成了群落的层次, 称为群落垂直成层现象(vertical stratification)。每一层片都是由同一生活 型的植物所组成。群落的分层现象主要取 决于植物的生活型。 7.3 群落的结构 -----水平结构 水平结构是指生物群落在水平方向上,由于地形的起伏、光照的阴暗、 湿度的大小等因素的影响,在不同地段有不同的分布。例如,在森林 中,在乔木的基部和其他被树冠遮住的地方,光线较暗,适于苔藓植 物生存,而树冠的间隙或其他光照较充足的地方,则有较多的灌木和 草丛。 7.3 群落的结构 -----时间结构 ? 不同植物种类的生命活动在时间上的差 异,就导致了结构部分在时间上的相互 更替,形成了群落的时间结构。 ? 把植物群落季节性的外貌称之为季相。 7.3 群落的结构 -----群落交错区与边缘效应 ? ? ? 群落交错区又称生态交错区或生态过渡带,是两 个或多个群落之间(或生态地带之间)的过渡区域。 群落交错区是一个交叉地带或种群竞争的紧张地 带。 群落交错区种的数目及一些种的密度增大的趋势 被称为边缘效应 生态过渡带的特点 ?生物多样性较高的区域 ?生态环境抗干扰能力弱,对外力的阻抗相对较低 ?生态环境的变化速度快,空间迁移能力强 8 群落的动态 ? ? ----内部动态 只限于群落内部的变化,不产生群落的更替 的变动成为波动。 群落的波动多数是由群落所在地区气候条件 的不规则变动引起的,其特点是群落区系成 分的相对稳定性、群落数量特征变化的不定 性以及变化的可逆性。 ? 木本植物占优势的群落较草本植物稳定一些;常绿木本群落要比夏绿木本 群落稳定一些。 ? 在一个群落内部,许多定性特征(如种类组成、种间关系、分层现象等)较 定量特征(如密度、盖度、生物量等)稳定一些; ? 成熟的群落较之发育中的群落稳定。 ? 不同的气候带内,群落的波动性不同,环境条件越是严酷,群落的波动性 越大。 ? 8 群落的动态 ----内部变动类型 1. 不明显波动:群落成员的数量关系变化很小,群 落外貌和结构基本保持不变。出现在不同年份气象、 水文状况差不多 2. 3. 摆动性波动 :群落成分在个体数量和生产量方面 偏途性波动 :气候、水分条件的长期偏离而引起 一个或几个优势种明显变更的结果,通过群落自我调 节,还可以回复到接近于原来状态,时期长(5-10年) 的短期变动(1-5年),它与群落优势种的逐年交替有关。 8 群落的动态 ----演替概念 ? 植物群落的演替:是指在植物群落发展变化过程中,由低级到高级、 由简单到复杂、一个阶段接着一个阶段,一个群落代替另一个群落的 自然演变现象。 ? 原生裸地是指从来没有植物覆盖的地面,或者是原来存在过植被,但 被彻底消灭了的地段。 ? 次生裸地是指原有植被虽已不存在,但原有植被下的土壤条件基本保 留,甚至还有曾经生长在此的种子或其他繁殖体的地段。 ? 一般将发生在原生裸地上的演替称为原生演替,发生在次生裸地上的 演替称为次生演替。 演替的模型 不同的演替阶段 植物群落的形成 ? 植物群落的形成可以从裸地上开始,也可以 从已有的另一个群落中开始。任何一个群落 的形成过程,至少经过: 1. 2. 3. 植物传播体(disseminule)的侵移(immigration)或传播 (dissemnation)、 定居(establishment)和 增殖(multiplication)或竞争 ? ? 三个条件或过程,是一个时间上和空间上的 动态过程。 这个过程或称为群落发生,也是地段被植物 占满的过程。 8 群落的动态 ----演替类型 1.按照演替发生的时间进程可以分为3种 (1)快速演替 (2)长期演替 (3)世纪演替 8 群落的动态 ----演替类型 2.按照引起演替的主导因素划分的演替类 型 (1)群落发生演替(群落发生) (2)内因生态演替或内因动态演替 (3)外因生态演替或外因动态演替 8 群落的动态 ----演替类型 3.按照基质的性质划分的演替类型 (1)水生基质演替系列 (2)旱生基质演替系列 8 群落的动态 4.按群落代谢特征来划分 自养性演替 裸岩→地衣→苔藓→草本→灌木→乔木 异养性演替 出现在有机污染的水体,由于细菌和真菌 分解特别强,有机物质是随演替而减少。 ----演替类型 8 群落的动态 ----演替类型 5.按其演替方向分为: 进展演替 由简单到复杂;对环境充分利用;生产 力逐步增高;对外界环境的改造逐渐强烈。 逆行演替 结构简单化;不能充分利用环境;生产 力逐渐下降;群落旱生化;对外界环境的 改造轻微。 8 群落的动态 ----演替系列 从植物的定居开始,到形成稳定的植物群 落为止,这个过程叫做演替系列。 ? 演替系列中的每一个明显的步骤,称为演 替阶段或演替时期。 ? 8 群落的动态 ----演替系列(水生演替) (1)自由漂浮植物阶段 (2)沉水植物阶段 (5)湿生草本植物阶段 (4)直立水生阶段 (3)浮叶根生植物阶段 (6)木本植物阶段 8 群落的动态 ----演替系列(旱生演替) (1)地衣植物群落阶段 (2)苔藓植物群落阶段 (3)草本植物群落阶段 (4)灌木群落阶段 (5)乔木群落阶段 废弃耕地的演替过程 8 群落的动态 ----演替顶极学说 演替顶极是指每一个演替系列都是由先锋 阶段开始,经过不同的演替阶段,到达中 生状态的最终演替阶段。 ? 近几十年来,演替的学说得到不断的 修正、补充和发展。有关演替理论主 要有3种,即 ? ? 单元顶极论、 ? 多元顶极论和 ? 顶极—格局假说。 8 群落的动态 ----演替顶极(单元) 一般的演替系列的终点取决于该地区的气 候性质,主要表现在顶极群落的优势种, 能够很好地适应于地区的气候条件,这样 的群落称之为气候顶极群落。 ? 在同一气候区内,无论演替初期的条件多 么不同,植被总是趋向于减轻极端情况而 朝向顶极方向发展。 ? 在自然状态下,演替总是向前发展的 。 ? 8 群落的动态 ----演替顶极学说(多元) 如果一个群落在某种生境中基本稳定,能自 行繁殖并结束它的演替过程,就可看作顶极 群落。 ? 在一个气候区域内,群落演替的最终结果, 不一定都汇集于一个共同的气候顶极终点。 ? 除气候顶极之外,还可有土壤顶极、地形顶 极、火烧顶极、动物顶极;地形—土壤顶极、 火烧—动物顶极等。 ? 一般在地带性生境上是气候顶极,在别的生 境上可能是其他类型的顶极。 ? 8 群落的动态 ----演替顶极学说(-格局假说) 该假说认为,在任何一个区域内,环境因子 都是连续不断地变化的。随着环境梯度的变 化,各种类型的顶极群落,不是截然呈离散 状态,而是连续变化的,因而形成连续的顶 极类型,构成一个顶极群落连续变化的格局。 ? 在这个格局中,分布最广泛且通常位于格局 中心的顶极群落,叫做优势顶极,它是最能 反映该地区气候特征的顶极群落,相当于单 元顶极论的气候顶极。 ? 8 群落的动态 (1)环境不断变化。 (2)植物繁殖体的散布。 (3)植物之间直接或间接的相互作用,使它 们之间不断相互影响,种间关系不断发生 变化。 (4)在群落的种类组成中,新的植物分类单 位(如种、亚种、生态型)不断发生。 (5)人类活动的影响。 ----控制演替的因素 8 群落的动态 ----演替过程的理论模型(经典演体观) 经典的演替观有两个基本点: ①每一演替阶段的群落明显不同于下一 阶段的群落; ②前一阶段群落中物种的活动促进了下 一阶段物种的建立。 8 群落的动态 ----演替过程的理论模型(个体论演替观) Egler提出过初始 物种组成是决定 群落演替后来优 势种的假说。 ? 当代的演替观强 调个体生活史特 征,物种对策, 以种群为中心和 各种干扰对演替 的作用。 ? 9.群落的分类 -----分类的单位 植被型组 植被型 植被亚型 群系组 群系 亚群系 群丛组 群丛 亚群丛 9.群落的分类 -----分类的单位 ? 植被型组 凡建群种生活型相近而且群落外貌相似的植物群 落联合为植被型组。如针叶林、阔叶林、草地、荒漠等。 植被型 在植被型组内,把建群种生活型相同或相似,同时 ? 对水热条件的生态关系一致的植物群落联合为植被型。如 寒温性针叶林、夏绿阔叶林、温带草原、热带荒漠等。 ? 植被亚型 是辅助单位。在植被型内根据优势层片或指示层 片的差异来划分亚型。这种层片结构的差异一般是由于气 候亚带的差异或一定的地貌等环境条件的差异而引起的。 例如温带草原可分为:草甸草原(半湿润)、典型草原(半干 旱)和荒漠草原(干旱) 3个亚型。 9.群落的分类 -----分类的单位 群系组 是在植被型或亚型范围内,根据建群 种亲缘关系近似(同属或相近属)、生活型( 和四级)近似或生境相近而划分的。如草甸草 原亚型可分为丛生禾草草甸草原、根茎禾草草 甸草原和杂类草草甸草原。 ? 群系 凡是建群种或共建种相同的植物群落联 合为群系。例如,凡是以大针茅为建群种的任 何群落都可归为大针茅群系,与此类似的还有 兴安落叶松群系、羊草群系、红沙荒漠群系等 等。如果群落具共建种,则称共建种群系,如 落叶松、白桦混交林。 ? 9.群落的分类 -----分类的单位 ? 亚群系 在生态幅度比较广的群系内,根据 次优势层片及其反映的生境条件的差异而 划分亚群系。对于大多数群系来讲,不需 要划分亚群系。 9.群落的分类 -----分类的单位 群丛组 凡是层片结构相似,而且优势层片与 次优势层片的优势种或共优种相同的植物群落 联合为群丛组。 ? 群丛 是植物群落分类的基本单位,相当于植 物分类中的种。凡是层片结构相同,各层片的 优势种或共优种相同的植物群落联合为群丛。 ? 亚群丛 在群丛范围内,往往不可避免地在区 系成分、层片配置、动态变化等方面出现若干 细微的变化。亚群丛就是用来反映这种群丛内 部的分化和差异的,是群丛内部的生态—动态 变型。 ? 9.群落的分类 -----分类的单位 ? 中国植被分为10个植被型组、29个植被 型、560多个群系。 10个植被型组为:针叶林、阔叶林、灌 草和灌草丛、草原和稀树干草原、荒漠 (包括肉质刺灌丛)、冻原、高山稀疏植被、 草甸、沼泽、水生植被。 ? 9.群落的分类 -----分类的单位 ? 29个植被型为:寒温性针叶林、温性针叶林、温性 针阔叶混交林、暖温性针叶林、落叶阔叶林、常绿 落叶阔叶混交林、常绿阔叶林、硬叶常绿阔叶林、 季雨林、雨林、珊瑚岛常绿林、红树林、竹林、常 绿针叶灌丛、常绿草叶灌丛、落叶阔叶灌丛、常绿 阔叶灌丛、灌草丛、草原、稀树干草原、荒漠、肉 质刺灌丛、高山冻原、高山垫状植被、高山流石滩 稀疏植被、草甸、沼泽、水生植被。

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