群落生态学-群落的组成与结构

第三部分　群落生态学\n2生物群落的概念一、群落的概念一般概念在相同时间聚集在同一地段 上的各物种种群的集合  ，包括植物、动物和微生物等各分类单元的种群。生态系统中生物成分的总和。\n\n\n\n群落具有一定的种类组成\n群落内各物种相互联系\n群落具有一定的内部环境\n超冠层主冠层演替层更新层林下草灌层垂直结构\n物种组成结构和水平结构群落具有一定的结构特征\n\n群落具有一定的动态特征\n群落具有一定的分布范围\n群落具有其边界特征\n15二、群落的基本特征具有一定的种类组成各物种之间是相互联系的具有自己的内部环境具有一定的结构具有一定的动态特征具有一定的分布范围具有边界特征//群落交错区\n16三、群落的性质群落是自然界基本的组织单位吗？\n群落性质的机体论(F.E.Clements)群落是和生物体、种群相似的自然单位，是有生命的系统群落演替的定向性相当于生物的生活史或生物的发育，具有机体特征都要经历从先锋阶段到顶级阶段的演替过程顶级群落受破坏后重复演替过程达到顶级群落阶段\n群落性质的个体论：(H.A.Gleason)群落是自然界空间和时间连续变化系列中的一个区段在连续变化的环境下，群落组成逐渐变化，群落间无明显的边界群落和物种的关系不是有机体和组织器官的关系群落发育过程是物种更替和种群数量消长的过程群落不象有机体那样在不同生境下保持繁殖的一致性同一群落类型之间无遗传上的联系\n\n208.3群落的种类组成一、群落最小面积概念：包含组成群落的大多数物种(95%)的最小面积\n确定方法－－种面积曲线法序号　新物种　新种数目总种数/总面积\n种－面积曲线样方面积最小面积面积物种数目将点1（x,y）及点2（1.1x,1.1y）所得直线平行移动，直到平行线与种面积曲线相切，切点所对应的面积即可视为群落最小面积。\n组成群落的物种越丰富，群落的最小面积越大热带雨林，50×50㎡常绿阔叶林，20×20㎡针叶林及落叶林，10×10㎡灌丛，5×5或10×10㎡草地，1×1或2×2㎡\n\n\n26二、群落成员型优势种(dominantspecies)：对群落结构与环境的形成有明显控制作用的种类，优势层中的优势种称为建群种(constructivespecies)亚优势种(subdominantspecies)：伴生种(companionspecies)：群落中与优势种相伴存在的常见种类，但不起主要作用偶见种(rarespecies)：出现频率很低的种类，多由于种群本身数量稀少的缘故指示种、特征种\n阔叶红松林混交林群落的物种（乔木层）：优势种：红松、紫椴亚优势种：水曲柳、胡桃楸、黄波罗、榆伴生种：槭、云冷杉偶见种：落叶松、山杨\n28群落成员型的确定－－种类组成的数量特征多度(abundance)：物种个体数目的多少密度(density)：物种在单位面积或空间上的数量相对密度：样地内某物种个体数占全部物种个体数的百分比。密度比：某一物种的密度占群落中密度最高的物种密度的百分比。\n29几种常用的多度等级DrudeClementsBraun-BlanquetSoc.极多Dominant优势D5非常多Cop.Cop3很多Abundant丰盛A4多Cop2多3较多Cop1尚多Frequent常见F2较少Sp少Occasional偶见OSol.稀少Rare稀少r1少Un.个别Veryrare很少Vr+很少\n30盖度(coverage)：植物体地上垂直投影面积占样地面积的百分比，又称投影盖度。基盖度：植物基部覆盖面积占样地面积的百分比，也称真盖度。乔木的基盖度称显著度。总盖度，层盖度，种盖度。森林群落林木层的盖度称为郁闭度。相对盖度：某一物种的分盖度占所有分盖度之和的百分比。盖度比：某物种分盖度占群落中最大分盖度的百分比称为盖度比。\n31投影盖度和基盖度\n32频度(frequency)：群落中某种植物出现的样方数占整个样方数的百分比。相对频度：某物种频度占所有种频度和的百分比频度比：某物种频度占最大频度的百分比的频度＝?\nRaunkiaer频度定律：将物种按20%的频度等差划分到A、B、C、D、E五个频度等级中，则群落中属于各频度等级的物种数目符合A>B>C≥D群落1\n39物种多样性指数以Pi代表第i种个体数占群落总个体数的比例：即：Pi=Ni/NSimpson物种多样性指数：D=1-ΣPi2Shannon-Weiner指数H=-ΣPilnPiPielou均匀度指数：E=H/HmaxHmax为群落可能的最大多样性指数：Hmax=LnS\n40多样性指数计算Simpson指数：D=1-ΣPi2DA=0DB=1-[(50/100)2+(50/100)2]=0.5000Dc=1-[(99/100)2+(1/100)2]=0.0198Shannon-Wiener指数：H=-ΣPilnPiHA=0HB=-(0.50×ln0.50+0.50×ln0.50)=0.69HC=-(0.99×ln0.99+0.01×ln0.01)=0.056Pielou均匀度指数：E=H/HmaxHmax=lnS=ln2=0.69EA=H/Hmax=-0/0.69=0EB=-0.69/0.69=1EC=0.056/0.69=0.081物种甲物种乙群落A100(1.00)0(0.00)群落B50(0.50)50(0.50)群落C99(0.99)1(0.01)ln2=0.69ln0.01=－4.605ln0.99=－0.01\n陆地物种多样性具明显纬度梯度\na.贝类b.蝴蝶c.蜥蜴d.鸟类\n\n物种多样性的海拔梯度a.鸟类b.哺乳动物c.维管植物\n深海物种多样性的水深梯度\n46物种多样性的时空变化纬度：随纬度升高而降低海拔：随海拔升高而降低水体：随深度增加而降低演替早期渐增，后期逐渐下降。\n47为什么热带群落物种多样性＞温带群落？进化时间长温带地区物种未饱和空间异质性高气候稳定生产力高竞争导致生态位充分分化捕食降低被食者间的竞争\n\n498.3群落的结构一、群落结构单元Raunkiaer生活型概念：植物地上部分的高度与其多年生组织（不良季节休眠直到下一个生长季节）之间的关系。\n50Raunkiaer植物生活型分类系统根据不良季节休眠芽或枝梢所处位置分为：高位芽：地上25㎝以上大(﹥30m)、中(8-30m)、小(2-8m)、矮(25cm～2m)地上芽：地上25㎝以下，受地被物或积雪保护地面芽：近地面土层内或紧贴地表，地上部分全部枯死地下芽(隐芽)植物：较深土层中(鳞状茎或块根)或水中一年生植物：以种子度过不良季节\nRaunkiaer标准生活型谱某地区或某植物群落内5种生活型之间的比例（以百分数表示）称为该地区或该群落的生活型谱。\n52\n53生活型谱与植物气候型特点：高位芽植物占优势，温暖、潮湿气候，如热带雨林地上芽植物占优势，反映寒带和高山气候特点。地面芽植物占优势，较长的寒季，如温带森林一年生占优势，干旱的荒漠和草原，如东北温带草原、热带亚热带沙漠等。\n生活型：生物的生态分类单位，外貌上具有相似适应特征的生物集合。乔木、灌木、木质藤本、草质藤本、多年生草本、一年生草本、垫状植物、肉质植物。以分布区中心成年个体为代表\n层片定义：群落中生活型相同或生态要求相似的种组成的机能群落特点：属于同一生活型、具有一定的小环境，不同层片小环境相互作用的结果构成群落环境、占据特定的空间和时间。\n56二、群落的垂直结构概念：群落的分层现象原因：资源(光、矿质营养、食物等)利用植物群落的成层现象地上、地下、层间(外)植物群落中动物的分层现象主要与食物、微气候有关\n热带雨林成层现象最复杂寒带针叶林成层结构最简单\n\n啄木鸟苇莺山雀戴菊柳莺丘鹬榛鸡交嘴泰加林主要鸟类分布成层性\n60水生植物群落的成层性主要与光照、温度、食物和溶氧量有关挺水草本层、飘浮草本层、水面高草层、沉水漂草层、沉水矮草层、水底层漂浮动物浮游动物、游泳动物、底栖动物、附底动物、底内动物\n61三、群落的水平结构概念：群落中植物种类在水平方向上不均匀配置，使群落表现出斑块相间的外形。影响因素：环境异质性、物种生物学特性、种间关系等\n干旱草原上的灌丛沃岛\n\n64四、群落的时间结构群落结构单元在时间上的更替与周期性变化季相：群落外貌的季节变化，由优势生活型和层片的季节变化决定\n“金色的呼伦贝尔”\n\n\n68五、群落交错区与边缘效应\n69群落交错区：两个或多个群落(或生态地带)之间的过渡区域特点：竞争程度高、可恢复性小、抗干扰能力弱边缘效应(edgeeffect)：不同性质群落的交互作用处，由于某些生态因子或群落属性的差异或协同作用引起交错区群落组分及其行为发生较大变化的现象。\necotone\n718.4群落的组织一、生物因素对群落结构的影响竞争：引起种间生态位的分化，使群落中物种多样性增加同资源种团：群落中以同一方式利用共同资源的物种集合。同资源种团物种互为等价种关键种：对群落起独一无二且至关重要的作用，决定着群落结构的物种。一旦移除将对群落产生严重影响。\n72Fig.Therockyinter-tidalcommunity\n去除实验\n74捕食：泛化捕食捕食压力增强，物种多样性增加捕食压力过高，物种多样性降低特化捕食喜食优势种，提高物种多样性喜食劣势种，降低物种多样性特化的捕食者，容易控制被食者物种\n\n76将kangaroorats移走后物种明显增多\n77二、干扰对群落结构的影响\n干扰导致断层(gaps)抽彩式竞争(competivelottery)提高多样性：群落中具有许多入侵缺口和耐受缺口中物理环境能力相等的物种其中任何一种入侵后能阻止其他物种再入侵。小演替断层中物种有规律地更替，在不同时期群落的多样性是不同的。\n断层中的小演替与群落的物种多样性干扰开始干扰后很久物种丰富度\n中等干扰假说——中等程度的干扰水平有利于维持较高的群落物种多样性。频繁，先锋种不能发展到演替中期干扰间隔时间长，演替发展到顶极期中等程度：允许更多物种入侵和定居。\n一个美国的例子：\n82三、空间异质性与群落结构环境空间异质性高则群落物种多样性高非生物环境的空间异质性植物群落的空间异质性\n热带雨林的空间异质性和植物多样性\n300m2的样地中植物种数与环境异质性关系\n弃耕地土壤的空间异质性\n鸟类多样性与枝叶高度多样性\n植物,巴哈马群岛鸟类,淡水湖泊生境蝙蝠,岩洞生境鱼类,沙漠泉水生境\n88三、岛屿性与群落结构广义岛屿概念岛屿种－面积关系方程S=CAZ(z=0.24-0.34)\n89MacArthur岛屿物种平衡说：岛屿上物种数目是迁入和消失之间的动态平衡\n岛屿距离vs.鸟类种数(巴布亚新几内亚)\n91岛屿效应：岛屿面积越大物种数目越多。\n岛屿上的“新物种”的迁入与“老物种”的灭绝——平衡物种多样性速率迁入灭绝小大SsSLP物种多样性速率P灭绝迁入远近SNSF\n岛屿生物地理平衡理论的预测岛屿上的物种数S最后为定值物种不断地迁入和灭绝，表现为动态平衡岛屿越大，物种数量越多(面积效应)岛屿距大陆越远，物种数量越少(距离效应)\n94四、一个物种丰富度的简单模型平均生态位宽度平均生态位重叠程度资源利用范围\n95图片：群落物种数平均生态位宽度和重叠程度一定时，资源利用范围越大，群落将含有更多的种数。\n96图片：群落的物种数当资源利用范围一定时，群落物种的平均生态位宽度越小，群落物种数越多。\n97图片：群落的物种数当资源利用范围一定时，群落物种平均生态位重叠越大，群落物种数越多。\n98图片：群落的物种数当资源利用范围一定时，群落中资源利用越充分，物种数越多。\n99竞争：资源利用充分，物种丰度取决于有效资源范围、种的特化程度和生态位重叠的程度。捕食：捕食者消灭某些猎物种导致资源利用空缺，种数减少(d)；捕食使部分猎物种的数量长期处于环境容纳量以下，种间竞争降低，允许更多生态位重叠，种数增加(c)。岛屿：由于面积小，资源范围减少(a)；种被消灭的风险大，群落的饱和度低(d)；能在岛上生活的种有可能尚未迁入岛中。\n100复习题：基本概念(1)minimalarea最小面积,biodiversity生物多样性,dominantspecies优势种,constructivespecies建群种,abundance多度,density密度,coverage盖度,frequency频度,importantvalue重要值,synusia层片,lifeform生活型,guild同资源种团convergentadaptation趋同适应\n101复习题：基本概念（2）phanerophytes高位芽植物chamaephytes地上芽植物hemicryptophytes地面芽植物therophytes一年生植物geophytes(cryptophytes)地下芽(隐芽)植物ecotone群落交错区edgeeffect边缘效应islandbiogeographytheory岛屿生物地理学理论