生态学数量方法复习资料1

绪论1．生态学的主要研究方法有哪些？分别进行概述。野外观察:定位观察站:实验方法:数学模型与数量分析方法:2．现代生态学及其研究方法有哪些新特点？生态学研究有越来越向宏观发展的趋势系统生态学的产生和发展产生了一些生态学的分支学科分子生态学的兴起是20世纪末生态学发展的最重特征之一应用生态学的迅速发展也是现代生态学的重要特色之一第一章生态学观测的取样设计及群落的特征描述1.简述各种取样方法的特点及优缺点，并应用自己所学专业知识举例说明其中一种方法的应用。主观取样：人为地选择取样地段主观取样就是选代表性样地。q样地的选择是凭主观判断，使它能够代表所研究的植物群落。q特点：迅速、简便。对有经验的工作者能够取得较好的结果，在植被研究实践中曾广泛地使用，欧洲大陆学派的学者至今仍以这一方法作为主要的取样手段q缺点：它是非统计学方法，不能进行显著性检验客观取样：通过某种统计学方法来设置样方n（1）随机取样（randomsampling）样方的设置是随机的，即每一样品单位被抽样的机会是相等的。n理论上讲随机取样是“理想”的方法，但是要真正做到“随机”困难较大，象研究者从肩上取下样方（或样圆）随机地投掷，无论如何也达不到样品的随机分布。n缺点：由随机数决定的样方位置，在实际研究中往往难以确切设置，尤其是在地形复杂、沟壑交错、裸岩纵横的地方更是如此，所以说随机取样真正达到随机的是很少的。n优点：可以用于统计分析，从而检验样品的分布是否真正是随机的n（2）系统取样（systematicsampling）系统取样是根据某一规则系统地设置样方，也叫规则取样n如：从山麓到山顶沿西北方向，每隔海拔50m设置一个样方（规则）n在大多数情况下，系统取样是先用地形等因素确定第一个样方位置，比如山顶等。n优点：取样简单，样品分布普遍，代表性强，在植被变差较小的情况下，效果很好。n缺点：系统取样效果的好坏不能客观地评价，只能凭经验判断，其数据也不能进行统计分析n（3）限定随机取样（strainedrandomsampling）也叫做系统随机取样，它是系统取样和随机取样的结合，兼有二者的优点。n限定随机取样是先用系统法将研究地段分成大小相等的区组，然后在每一小区内再随机地设置样方。n优点：使用这种方法每个区组内每个样品被抽取的机会更大，而且这样抽取的数据可以进行统计分析\nn缺点：该方法在野外可能更费时间n（4）分层取样（stratifiedsampling）是将研究地段按自然的界线或生态学的标准分成一些小的地段.n这些小堤段的划分方法不是统计学方法，而是自然的界线或生态学的标准。n如：n草地和灌丛，可以用群落的界线为依据划分小地段，再在小地段内进行随机或规则取样，分别代表草地和灌丛群落n在植被垂直地带非常明显的山地，可以不同的植被带作为小地段。n同一植物群落也可进行分层取样，比如森林植物群落的乔木层和草木层可以分开n优点：简便易做，也是应用最多的方法。n缺点：小地段的大小一般是很难知道的、不等的，所以难以进行统计分析。n（5）集群取样ClusterSampling是一种二水平取样，即首先随机选取样点，在每一个样点取一些样方（而不是一个样方），这在特殊调查中更有效。n集群取样可有多种设计方案，根据所研究的对象的不同而有差异。n（6）环境因子取样（samplingforenvironment）对环境因素，某些因子的值只与样方位置有关，比如海拔高度、坡度、坡向、小地形变化等，可以直接测量记录。n有些因子由于变化甚大，还需在样方内进行再取样，才能有较强的代表性。2.样方数目的确定方法有哪些？详述每一个方法.q1、样方数——平均数曲线法这一方法比较简单，在取样过程中逐步绘样方数——个体平均数曲线，如果平均数基本稳定，则可以停止取样，如果变幅尚大，取样继续进行。q2、方差法n根据所研究的总体的方差来决定取样数目，一般方差大，取样数目就要多；若方差小，取样数目则可以少。n在随机分布的情况下，取样数目N与总体方差S2有如下关系：n式中t是显著性水准值，比如在95%置信区间t=1.96（≈2）;L为研究允许误差，这是已知数n方差法要求取样不能少于30，总体方差可以用前30个样方来估计。q3、面积比法q面积比法是在知道研究地段总面积的情况下，事先决定要选择研究面积的百分之几作为样地，比如说5%或10%的研究面积作为样地。q这样在样方大小已经确定的情况下，样方数目是不难算出来的。3.植物群落的数量特征有哪些？并说明其定义。多度（Abundance）是指调查样地上群落内某种植物的个体数量。n对它的解释和调查方法很不一致，大体可分为两类。q直接计算法q目测估计法密度（Density）单位面积或单位空间上某种植物个体数的实测数据n用公式表示为：D=N/A其中：D为密度；N为样方内某种植物个体的全部数目；A指样方面积。\nn由此可见，密度与多度是非常相似的，在一次调查中，若所有的样方大小都相同，则密度与多度一致。距离（Distance）指的是某种植物的两个植株之间的平均距离n密度和距离的平方存在一定的关系，建议用平均株距来估计密度，而省去采用样方的麻烦。主要用于林木调查盖度（Cover或Coverage）指植物地上部分垂直投影的面积占样地面积的比率。nPost（1862）最早提出这个概念，这是一个重要的数量指标，反映了地面上的生存空间，在用绝对值表示时，不受样方大小的影响，比较客观和容易估计或实测。n种盖度：单个植物种的盖度n群落总盖度：一个群落的覆盖度n层盖度：群落不同层的盖度基面积是植物种基部的平均面积，一般对乔木、灌木或丛生草本植物用这一指标，在林学中基面积被广泛用于估算材积量。n基面积通常是一个样方中随机测得若干个样树，取其平均值。n对某些树种由于特殊的生物学特征，如板状根、枝柱根等，使其根基部扭曲变形，因而采用胸高面积或胸径来代替基面积。胸高面积是植物胸高处（距地面约1.3m处）的截面积。n基面积和胸高面积常被用作优势度的指标。叶面积(leavearea)在植物学上是一重要指标，它代表一个种的光合面积或者同化面积。它与盖度有关，但又不同于盖度，叶面积一般大于盖度值，因为叶片相互之间有重叠。n叶面积可以直接用叶面积值表示，也可以用叶面积指数表示优势种与优势度n（1）优势种（Dominants）指对于群落中其它种有很大影响，而本身受其它种的影响最小的种。n（2）优势种的另一种解释是指具有最大密度、盖度和生物量的种。n（3）在森林学上优势种又具有另一种解释，根据林木分化结果，林木分成四或五级，其中优势种是指较大的林木，树冠充分发育，形成最高一层的林冠，受到充分光照。n优势度（Dominance）由于理解上的差异，其表示方法也有不同，现在用的较多的方法是用其面积表示，即相对优势度（relativedominance）。频度（Frequency）是指某种植物出现的样方的百分率。它是反映某种植物分布均匀程度的一个指标高度n植株高度（Height）指示生长情况、生长势，以及竞争和适应的能力，在林业上还常用优势木平均树高作为地位级。n高度通常分为最高、最低与平均三项，可以实测，也可以估计。根深n根深（depthofroot）或根长(lengthofroot)是一个种或一个群落的地下部分的深度，也有人直接把它叫做深度，这是相对于高度而言的。n一个种的根深与它的资源利用能力和竞争能力有关，也与它在群落中的作用和地位有关，因此是一重要指标。n在土层较厚的群落中，植物根的生长可能不受限制，这样根深和根长是一致的。n\n但在某些群落中，比如在山地，土层较薄，根的向下生长受到制约，这时用根长可能更能说明问题。n根深可以分为最深和平均深度，一般用实测的方法获得数据。但根深的测定费时费力，难度较大。生物量和产量n生物量（Biomass）是一个种在一个样方中的重量（干重或鲜重）n有人认为它是最能反映一个种在群落中功能和作用大小的一个指标，因为一个种的资源利用能力、竞争能力、生态位占有、优势程度等等最终都表现在它对群落有机物质的占有上。n生物量可分为地上部生物量和地下部生物量，前者用得较多。n产量（Yield）是单位面积内的生物量，如果样方大小相同，二者一致，产量可分为营养产量、种子产量等。n生物量数据在各类群落研究中都有应用，但在草地生态学研究中使用较多，一般用直接收割称重的办法测得，称为毁坏性测定法。n对于灌丛和乔木种，由于毁坏性恢复生长较为困难，一般采用估测，估测可以用构造数学模型或预报方程的办法实现。n现在也有简单的电子仪器可以在野外直接测得生物量数据，主要是用于草地产草量的粗略估计。体积（Volume）指植物体所占的空间大小，也称为容积，它是标志物质数量的一个指标。n林业上通常用到的材积量，就是体积的一种。n体积的测定往往比较困难，对于草本植物和小灌木可以用排水的方法，乔木则常用计算的方法求得树干的体积，而略去枝叶部分。存在度和恒有度存在度（Presence）是欧洲大陆学派所发明的概念，指某种植物在同一植被类型中、在空间上分隔的各个群落中所出现的百分率。n该学派在调查时一般采用代表样地（releves）法，样地大小要求代表所在的群落（一个群落只取一个样地）。因此，在植被表中，存在度就等于某种植物所出现的样地数与样地总数的比值，以百分比表示。恒有度（Constance）在样地面积大小相同时某一种出现的样地占全部样地的百分率。n有人把某种出现的数目叫做绝对恒有度，而把百分比叫做相对恒有度。第二章生态数据的处理1、从数学的角度，根据数据的性质数据的基本类型可划分为几类。2、分别叙述名称属性数据、顺序性数据及数量属性数据的定义。并举例。3、什么是数据类型的转化。4、如何将数量数据转化成二元数据，举例说明。5、如何将数量数据转化为多状态数据，举例说明。6、什么叫生态数据？其两大类型为何？7、举例说明什么叫数量生态数据、二元生态数据和环境因子数据8、生态数据处理包括哪些过程？9、解释数据简缩、数据转换和数据标准化过程.10、常用的标准化方法包括哪些？第三章基础分析方法1、\n在生态学研究中，有时需要对同一指标取多个样品，来分析其变化规律以及生态因子对它的作用，这时就需要考虑它的（频率分布）。描述频率分布可以用（频率表或频率直方图）表示，这样分布规律可以一目了然地看出来。2、描述样品频率分布有几个重要的统计学特征，包括：平均数、方差和标准差等3、在生态学研究中，有时要对同一指标取两组数据以比较它们的差异，比较两组样品差异的方法包括哪些？并说明如何应用这几种方法？4、简述相关与回归分析在生态学研究上的应用。5、什么是高斯回归？6、什么是标定？第四章种群的数量研究法1、种的多度格局的概念2、种的多度分布可以用多度分布表表示，也可以用曲线图即“种——多度”曲线表示。3、用来描述种多度分布的有许多模型，大致可分为哪两类？。4、什么是生态位模型？生态位模型又包括哪些模型？5、分别叙述生态位优先模型、分割线段模型及重叠生态位模型的特点。6、物种多样性的定义。7、物种的多样性具有哪三种涵义？8、在对一个群落或一个区域物种多样性进行研究时，一般从种的丰富度或多度；种的均匀度或平衡性；种的总多样性这三种概念出发，来综合分析比较物种的多样性及其影响因素。9、物种丰富度指数计算方法包括那些10、简述辛普森多样性指数和香农—维纳多样性指数的优点，并能够应用这两个指数进行计算且会分析不同群落生物多样性指数的差异。11、多样性指数的选择原则12、什么是种间关联？种间关联的研究包括哪两个内容？两个种关联与否一般用检验。通过检验，若两个种有显著的相关性，则可以用一些关联指数来测定关联程度的大小13、关联指数适合于种存在与否的二元数据。在两个种都存在于所有的样方中（绝对关联）的情况下，上面关联指数就不适用。因为关联指数总等于1。这时我们就要使用数量数据，一般通过计算种间相关系数来衡量两种间的相关程度。14、生态位的特征的特征包括哪些？15、生态位的宽度、生态位的重叠的含义。16、生态位测度包括哪两方面内容？分别可用哪些指数进行测定。第五章群落的数量研究法1、群落排序的目的和意义？2、排序的概念？排序也叫梯度分析3、梯度分析按照排序方法的不同可分为哪两类？4、群落的梯度分析法包括哪些？5、简述极点排序的方法的计算步骤6、简述主成分分析的步骤7、群落分类的目的和意义？8、简述等级聚合方法的基本思想及具体步骤。9、因为植物群落演替的研究一般要涉及时间因子，所以，我们获得演替的数据通常采用哪些方法？10、在群落演替的研究方面，若以种群动态为基础的分析方法一般是以Logistic模型\n作为出发点。11、一般从哪四个意义上来定义群落的稳定性？