群落生態(tài)學(xué)原理及應(yīng)用第1頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月第七章群落生態(tài)學(xué)及應(yīng)用[教學(xué)目的]

通過本章的學(xué)習(xí)，掌握群落的基本概念、結(jié)構(gòu)與特征，群落的演替規(guī)律，生物多樣性的保護，并運用于生態(tài)系統(tǒng)的管理。

[教學(xué)重點]群落的基本結(jié)構(gòu)，掌握農(nóng)業(yè)生物群落結(jié)構(gòu)的設(shè)計原則。邊緣效應(yīng)的應(yīng)用。群落演替的概念、類型及結(jié)構(gòu)功能變化的特征。群落演替的基本序列、演替的動力機制及意義，頂極群落的概念農(nóng)業(yè)生物群落演替的特點，建立人工生物群落的基本策略，生物多樣性保護。[教學(xué)難點]群落演替、生物多樣性問題、建立人工生物群落的基本策略[教學(xué)方法]課堂教學(xué)，以群落的動態(tài)變化特征為主線，深入分析生物多樣性的本質(zhì)。[教學(xué)內(nèi)容]

第2頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月第七章

群落生態(tài)學(xué)及應(yīng)用一、群落的結(jié)構(gòu)與組成二、環(huán)境梯度與群落分布三、群落演替（生態(tài)演替）四、生物多樣性第3頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月§1群落的組成與結(jié)構(gòu)一、群落的組成：生物群落由哪些生物組成，它們在群落中的地位和作用如何。不同的群落有著不同的種群組成。自然群落：種群多，每個種群的個體少，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，較穩(wěn)定。人工群落：種群少，每個種群的個體多，結(jié)構(gòu)簡單，不穩(wěn)定。群落中生物種的多樣性，決定著群落的穩(wěn)定性（食物網(wǎng)）。在農(nóng)田中可通過多樣種植來增強穩(wěn)定性，減少災(zāi)害，如適當(dāng)?shù)拈g種套作。第4頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月§1群落的組成與結(jié)構(gòu)優(yōu)勢種：組成生物群落的多個物種在頂極群落的性質(zhì)和功能上并非同等重要，群落中常常只有少數(shù)種類或類群，以其數(shù)量多、密度大，生產(chǎn)力高及在食物鏈中的地位深刻影響或決定群落的性質(zhì)，這些物種稱群落的優(yōu)勢種。估計種的重要性的指標有：種群密度、蓋度或生物量。群落命名的原則：依據(jù)生態(tài)優(yōu)勢種命名；如：紅松群落、馬尾松群落等。當(dāng)群落中優(yōu)勢種較多時，依據(jù)主要的生活型命名；如：熱帶雨林群落、陸生生物群落。當(dāng)群落中缺少特大的植物時，以群落所占據(jù)的生境命名。如：沙漠生物群落、海洋生物群落等。第5頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月§1群落的組成與結(jié)構(gòu)二、群落的結(jié)構(gòu)組成群落的多個物種在群落中所處的位置和存在的狀態(tài)，是群落的可見標志之一，包括垂直結(jié)構(gòu)、水平結(jié)構(gòu)和時相結(jié)構(gòu)。生物群落的組成也可成為組成結(jié)構(gòu)。⒈垂直結(jié)構(gòu)：生物在垂直分布上的分化和成層現(xiàn)象。成層現(xiàn)象：是生物群落垂直結(jié)構(gòu)的主要表征。即：不同生活型的物種在地面以上不同高度（或水面）以下不同深度分層排列的現(xiàn)象。在群落中的不同層次，光、溫、水、氣等生態(tài)因子各不相同，形成了各種不同的生境，可容納生態(tài)特性各不相同的種群。層次越多，容納的生物種類和數(shù)量也越多，生產(chǎn)力也越高，同時也以復(fù)雜的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)維持著系統(tǒng)的相對穩(wěn)定。第6頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月§1群落的組成與結(jié)構(gòu)⒈垂直結(jié)構(gòu)陸生生物群落的成層結(jié)構(gòu)可分為地上部分和地下部分，決定分層的環(huán)境因子是不同的：地上部：主要有光、溫、濕和氣；地下部：主要有土壤的理化性質(zhì)，特別是水分和養(yǎng)分。在一個森林生態(tài)系統(tǒng)中，各種生活型的植物沿著群落內(nèi)垂直的深度梯度，占有不同的位置，使光照得到充分利用，成層現(xiàn)象十分明顯。喬木層：受陽光的充分照射，樹冠得到全部光照。灌木層：陽光透過林冠后逐步消減，只有10%的光到達灌木層。草本層：有1—5%的光到達。地被層：苔蘚地衣等耐陰植物只利用剩下的1%的光照。第7頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月§1群落的組成與結(jié)構(gòu)受植物群落垂直成層的制約，動物也呈現(xiàn)一定的成層現(xiàn)象：喬木上有各種鳥類、昆蟲、哺乳動物；灌木層有野兔、牛、馬等；草本層中有蜘蛛、蝸牛、青蛙和蛇；地被層有無脊椎動物和腐生性菌類和霉菌類；地下層植物根系周圍生活著各類微生物和穴居動物。水生群落也存在成層現(xiàn)象，主要決定于光在水中的穿透、水溫和溶氧狀態(tài)。第8頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月§1群落的組成與結(jié)構(gòu)農(nóng)業(yè)上采用間套作等立體農(nóng)業(yè)也是利用群落的成層性，達到對環(huán)境資源的充分利用：充分利用太陽能。合理利用土壤中的水分、養(yǎng)分。生產(chǎn)更多的生物物質(zhì)。利用生物的生態(tài)效應(yīng)，改善農(nóng)田環(huán)境，減輕不利氣候條件的影響。如橡膠遮蔭，茶樹起到覆蓋作用。利用生物種間的互利作用，調(diào)節(jié)養(yǎng)分供應(yīng)，防治病蟲害，或刺激生長。第9頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月§1群落的組成與結(jié)構(gòu)2、水平結(jié)構(gòu)群落內(nèi)由于環(huán)境和生物本身的差異，在水平方向上的分化形成不同的生物小型組合。如：森林中蔭蔽的地塊生長耐陰植物，明亮的空地生長喜光植物。群落的水平結(jié)構(gòu)有利于相繼利用不同時段的自然條件，使生態(tài)系統(tǒng)獲得叫大的生產(chǎn)力。在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中群落的水平結(jié)構(gòu)就是通常所說的作物布局，根據(jù)具體環(huán)境特點（土壤狀況）以及各種作物的生長習(xí)性和生態(tài)適應(yīng)性，合理安排，適宜搭配。第10頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月§1群落的組成與結(jié)構(gòu)3、時間結(jié)構(gòu)是因自然環(huán)境因素的時間節(jié)律所引起的個物種在時間結(jié)構(gòu)上的相應(yīng)周期變化。隨環(huán)境條件的日、月、年周期的變化，群落結(jié)構(gòu)顯示相應(yīng)的時間序列，并有不同的外貌特征。如溫帶草原一年四季分明，春季氣溫回升，植物發(fā)芽，草原返青，呈現(xiàn)一片嫩綠的景色。盛夏初秋，雨熱充沛，植物繁茂，鮮花盛開，呈現(xiàn)五彩繽紛的夏季季相，一片濃綠。深秋，植物枯萎，休眠，呈現(xiàn)黃綠相間的秋季季相。冬季，一片枯黃，下雪后，呈現(xiàn)一片白茫茫的冬季季相。第11頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月§1群落的組成與結(jié)構(gòu)3、時間結(jié)構(gòu)如：溫帶湖泊的浮游植物群落：冬季：以硅藻占優(yōu)勢。盛夏高溫：N成為藻類的生長限制因子，具固N能力的藍綠藻為主。秋涼后：氣溫下降，營養(yǎng)狀況改善，綠藻和黃綠藻先后占優(yōu)如：昆蟲不同物種晝夜活動的行為有顯著差異，呈現(xiàn)一定的時間特征。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的季相即作物在時間上的配置。應(yīng)合理安排熟制，前后作合理搭配，可充分利用一年中有效的生長季節(jié)，獲得最大的生產(chǎn)能力。

第12頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月§1群落的組成與結(jié)構(gòu)三、群落交錯區(qū)和邊緣效應(yīng)

群落交錯區(qū)：又稱生態(tài)交錯帶，指兩個或多個群落之間的過度區(qū)域。如：森林和草原的過度帶，水陸交界帶等。由于交錯帶環(huán)境條件的特殊性、異質(zhì)性和不穩(wěn)定性，使得毗鄰群落的生物都可以在此生存，增加了生物多樣性和密度，也增強了某些物種的活動強度和生產(chǎn)力，這種現(xiàn)象稱邊緣效應(yīng)。邊緣效應(yīng)：在交錯帶生物多樣性和密度及某些物種的活動強度、生產(chǎn)力增加的現(xiàn)象。邊緣效應(yīng)的利用：適當(dāng)增加森林—草原的交錯帶，保護野生動物；利用水—陸交錯帶發(fā)展各種水產(chǎn)品的生產(chǎn)；利用城—鄉(xiāng)交錯帶發(fā)展獨特的城郊農(nóng)業(yè)。應(yīng)注意邊緣效應(yīng)大小的影響因素。第13頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月§2環(huán)境梯度與群落分布

群落的分布往往受環(huán)境梯度的制約，表現(xiàn)出明顯的經(jīng)度地帶性、緯度地帶性和垂直地帶性。一、緯度地帶性（主要受溫度梯度的影響）北半球歐亞大陸從南到北，隨著緯度增加，熱量減少，形成了以熱量為主的環(huán)境地帶性分布，從南到北植被類型依次是：熱帶雨林—季雨林—常綠闊葉林—落葉闊葉林—針葉林—草原與荒漠。二、經(jīng)度地帶性（主要受水分梯度的影響）如：我國從東到西因距海遠近造成水分的差異。相應(yīng)分布著濕潤森林——半干旱草原——干旱荒漠等不同的植被類型。第14頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月退出返回主目錄主菜單第15頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月退出返回主目錄主菜單第16頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月退出返回主目錄主菜單第17頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月退出返回主目錄主菜單第18頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月退出返回主目錄主菜單第19頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月退出返回主目錄主菜單第20頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月退出返回主目錄主菜單第21頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月凍土帶的短暫夏天第22頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月針葉林的冬天第23頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月落葉林的夏季和冬季第24頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月澳洲南威爾士草原第25頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月非洲的稀樹草原第26頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月熱帶雨林第27頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月沙漠的旱季（a）和春雨過后（b）第28頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月§2環(huán)境梯度與群落分布三、垂直地帶性

隨海拔高度的增加，地形地勢、熱量和水分等環(huán)境因子條件會發(fā)生變化，相應(yīng)物種的分布也會受到影響。以臺灣玉山西北坡為例：從山腳到山頂植被群落依次是：熱帶雨林—山地雨林—樟櫟常綠闊葉林—常綠落葉闊葉混交林—針闊葉混交林—落葉闊葉林—暖溫帶針葉林—亞高山針葉林—山頂矮林—杜鵑灌叢。如：縱貫我國中部的秦嶺山脈，陰擋了來自北方的冷空氣，使秦嶺以南和以北的植物群落迥然不同。嶺南：亞熱帶常綠闊葉林區(qū)。如圖嶺北：溫帶落葉闊葉林區(qū)。如圖第29頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月第30頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月第31頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月§3群落演替：（生態(tài)演替）（EcologicalSuccession）定義：隨著時間的推移，群落中一些物種消失，另一些物種侵入，出現(xiàn)群落與環(huán)境向著一定方向、有順序的發(fā)展變化。簡言之，就是舊的群落被新的群落所取代的過程。其標志是群落在組成種類上發(fā)生質(zhì)的變化，即優(yōu)勢種或全部種類的改變。據(jù)普里高津的自由組織結(jié)構(gòu)理論，自然界的發(fā)展總是由低級到高級，由簡單到復(fù)雜，經(jīng)歷著長期的不斷的演化過程。由于不斷向生態(tài)系統(tǒng)輸入太陽輻射能這種負熵流，使得群落演替也是從無序向著有序的方向發(fā)展，最后形成頂極群落這樣高度有序的相對平衡狀態(tài)。第32頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月§3生態(tài)演替（一）演替的類型：根據(jù)演替開始地段的性質(zhì)，群落演替可分為：原生演替(PrimarySuccession)：定義：在從未有過生物群落的裸地上開始演替。這種演替往往要經(jīng)歷上千年的時間才能發(fā)展到穩(wěn)定的頂級群落。又可分為：旱生演替：從裸露巖石表面上開始的原生演替。水生演替：從湖底或河灣發(fā)生的演替。次生演替(SecondarySuccession)：定義：在原有的生物群落被破壞了的地方（如棄耕地）重新進行的群落演替。這些地段雖無植被，但在土壤或基質(zhì)中保留有植物繁殖體，因而演替要進行的快得多，幾百年或幾十年就可完成。第33頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）、生態(tài)演替序列1、旱生原初演替序列典型的旱生演替一般經(jīng)歷四個階段：①地衣群落階段：此階段是整個演替過程中持續(xù)的時間最長。在光禿的巖石表面，生存環(huán)境極為惡劣，沒有土壤，非常干燥，溫度變幅大，只有地衣才能生存，地衣是旱生演替的先鋒植物。地衣是菌類和藻類的共生體。菌類：分泌有機酸分解巖石以獲取所需的礦物質(zhì)和水分。藻類：進行光合作用提供有機營養(yǎng)。地衣死亡后的殘體可以起到蓄積水分，養(yǎng)分的作用。于是形成了一薄層的土壤，巖面上的生境得到了改善。第34頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月②苔蘚植物階段：地衣植物的生長聚集了土壤，為耐干旱的苔蘚提供了生長條件。苔蘚生長并形成群落。苔蘚在溫暖多雨時大量生長，且具有叢生性，因而聚積土壤能力比地衣強，而在干旱時停止生長進入休眠。苔蘚群落的生長使土壤越來越厚，生境的環(huán)境條件得到進一步改善。第35頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月③草本植物階段：首先是蕨類、一年生、二年生被子植物在苔蘚群落中個別出現(xiàn)，繼而大量出現(xiàn)，直到取而代之。隨后多年生草本植物出現(xiàn)并形成群落。此時，巖面環(huán)境大大改變—土層增厚；有了遮蔭，減少水分蒸發(fā)，能調(diào)節(jié)土壤溫、濕度，土壤中微生物和小動物活動增強。這就為木本植物生存創(chuàng)造了適宜的生長環(huán)境。④木本植物階段：耐旱喜光的陽性灌木—陽性喬木—耐蔭樹種（陰性喬木、耐陰灌木）及草本植物的復(fù)合森林群落。第36頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月2、水生原初演替序列①自由漂浮植物階段

這一階段，湖底有機物的聚積，主要依靠浮游有機體的死亡殘體，以及湖岸雨水沖刷所帶來的礦質(zhì)微粒。天長日九，湖底逐漸抬高。②沉水植物群落階段

水深3-5米以下首先出現(xiàn)的是輪藻屬的植物，構(gòu)成湖底裸地上的先鋒植物群落。由于它的生長，湖底有機物積累加快，同時由于它們的殘體在嫌氣條件下分解不完全，湖底進一步抬高，水域變淺，繼而金魚藻、弧尾藻、黑藻、茨藻等高等水生植物種類出現(xiàn)。這些植物的生長能力強，墊高湖底作用的能力也就更強。此時大型魚類減少，而小型魚類增多。第37頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月③浮葉根生植物群落階段

隨著湖底變淺，出現(xiàn)了浮葉根生植物如眼子菜、蓮、菱、芡實等。由于這些植物的葉在水面上，當(dāng)它們密集后就將水面完全覆蓋，使其光照條件變得不利于沉水植物的生長，原有的沉水植物將被擠到更深的水域。浮葉根生植物高大，積累有機物的能力更強，墊高湖底的作用也更強。④挺水植物群落階段

水體繼續(xù)變淺，出現(xiàn)了挺水植物，如蘆葦、香蒲、水蔥等。其中，蘆葦最常見，其根莖極為茂密，常交織在一起，不僅使湖底迅速抬高，而且可形成浮島，開始具有陸生環(huán)境的一些特點。這一階段的魚類進一步減少，而兩棲類、水蛭、泥鰍及水生昆蟲進一步增多。第38頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月⑤濕生草本植物階段

湖底露出地面后，原有的挺水植物因不能適應(yīng)新的環(huán)境，而被一些禾本科、莎草科和燈心草科的濕生植物所取代。由于地面蒸發(fā)加強，地下水位下降，濕生草本群落逐漸被中生草本植物群落所取代。在適宜的條件下發(fā)育為木本群落。⑥木本植物階段

在濕生草本植物群落中，首先出現(xiàn)的是一些濕生灌木，如柳屬、樺屬的一些種，繼而喬木侵入逐漸形成森林。此時，原有的濕地生境也隨之逐漸變成中生生境。在群落內(nèi)分布有各種鳥類、獸類、爬行類、兩棲類和昆蟲等，土壤有蚯蚓、線蟲及多種土壤微生物。整個水生演替系列實際上是湖沼填平的過程，通常是從湖沼的周圍向湖沼的中心順序發(fā)生的。第39頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月第40頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月3.原生演替特點⑴具有方向性、順序性，因而演替的結(jié)果可以預(yù)測。⑵演替的原因是由于群落本身的發(fā)展改變了光、溫、水、氣、肥等環(huán)境條件，有利于其他群落的生長發(fā)育而被新的群落所代替。⑶發(fā)展的頂點是頂極群落。頂極群落（Climaxcommunity)：演替序列中最后的穩(wěn)定群落，它是與外界環(huán)境取得相對平衡的自我維持系統(tǒng)。需注意：群落演替并非都是以達到森林群落階段為頂級群落的，這是由各地的環(huán)境條件所決定的。第41頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月例如：①極地、冰雪線以上：地衣群落。②干旱荒漠區(qū)：短年生草本及稀松灌叢。③草原地區(qū)：一年生、多年生草本群落。④濕潤溫暖地區(qū)：森林群落。第42頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月(三)次生演替1.次生演替特點：由于自然災(zāi)害或人類活動使原有生物群落被破壞，當(dāng)外力作用停止，才會出現(xiàn)次生演替。如在伐林地、火燒地、放牧地和棄耕地上所發(fā)生的演替。次生演替特點：⑴速度快：因為土壤條件好，且保留了原有群落的繁殖體。因此當(dāng)外因停止破壞后，群落會迅速長成。⑵當(dāng)外因停止作用后，次生演替趨向于恢復(fù)到破壞前的群落類型，且可以從任一階段開始。第43頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月

2.次生演替主要實例（1）美國佐治亞地區(qū)農(nóng)田棄耕后的次生演替①棄耕當(dāng)年是馬唐草、加拿大蓬草占優(yōu)。②第2-3年，依次為紫苑、帚苔等草本取得主導(dǎo)。③第3-20年，矮灌占優(yōu)。④第20-100年，松樹為主的林相群落形成，之后，櫟樹及山核桃樹逐漸取代松樹。⑤150年，櫟樹—山核桃樹所組成的穩(wěn)定的頂級生物群落形成。相比，原生演替則要經(jīng)歷上千年才能達到頂級群落。第44頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）亞熱帶東部常綠闊葉林的次生演替

第45頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月上述演替過程的長短,主要決定于群落受干擾的強度和所持續(xù)的時間。如果常綠闊葉林群落遭破壞和采伐的面積過大，或遭反復(fù)破壞，附近又缺乏種源，則容易造成水土流失。植被的進展演替過程會相當(dāng)緩慢，甚至可能向相反的方向發(fā)展。

第46頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）草原的放牧演替

第47頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月草原群落的次生演替主要取決于對草原的利用方式。在沒有放牧的情況下，草原由于水分條件的改善，會演替到中生化的草甸，但在強烈放牧情況下，草原會向旱生化的方向發(fā)展，并隨著放牧強度的加大，草原會逐漸發(fā)展到接近于荒漠帶的一些植物群落。這種現(xiàn)象和水分條件的惡化有關(guān)。土壤在強烈的牲畜踐踏下變得堅實，其上層的正常結(jié)構(gòu)遭到破壞，結(jié)果土壤的表面蒸發(fā)加強，水分情況因此惡化。

第48頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月次生群落演替必須具備兩個條件才能進行①是種子來源。②是土壤。若是這兩個條件不具備，即使氣候條件允許，次生演替也不進行。如熱帶森林遭破壞后就很難恢復(fù)，就是由于高溫多雨地區(qū)繁殖體很快腐爛，土壤也因雨水沖刷而迅速變得貧瘠。再如北方草原沙漠化后也很難恢復(fù)。同樣地缺少這兩個條件。第49頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月（四）生態(tài)演替的趨勢：群落演替是有一定次序、一定方向的，即由低級到高級、由簡單到復(fù)雜，最終達到與環(huán)境相對平衡的穩(wěn)定群落—頂級群落。群落演替一般要經(jīng)歷幾個時期：先鋒期、過渡期和頂峰期，與此對應(yīng)的各時期出現(xiàn)的物種分別稱為先鋒種、過度種（演替種）和頂級種。⑴物種有序地更替且不斷增加，結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜。由k對策生物替代r對策生物；生物種類增多，群落內(nèi)結(jié)構(gòu)分層現(xiàn)象更明顯；生態(tài)位增多，食物鏈關(guān)系復(fù)雜形成網(wǎng)。第50頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月⑵總生物量、呼吸消耗量隨演替而增加，凈初級生產(chǎn)量減少。但生物現(xiàn)存量以頂級群落最高。⑶由于物種的多樣性，物質(zhì)循環(huán)的封閉性增強，生態(tài)系統(tǒng)保持養(yǎng)分能力增強。周轉(zhuǎn)時間增加循環(huán)比例（循環(huán)量/總流通量）增大滯留量和保存量增多⑷產(chǎn)生的次生代謝物增多，能調(diào)節(jié)生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展和種間關(guān)系；再加上物種多樣性形成的復(fù)雜營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，群落的穩(wěn)定性隨演替而提高。第51頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月第52頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月（五）農(nóng)業(yè)群落的特點人工亞頂級群落：人類借助自身活動，使群落相對穩(wěn)定在某一階段，這一相對穩(wěn)定的群落稱為人工亞頂級群落。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)就是人工亞頂級群落，其特點有：1．能量方面：凈生產(chǎn)力高，總生產(chǎn)量遠遠大于總呼吸量2．養(yǎng)分循環(huán)：開放性強，有大量輸入輸出，循環(huán)比例低，養(yǎng)分流通快3．物種：物種少，結(jié)構(gòu)單一，物種的多樣性差。4．穩(wěn)定性：受低溫陰雨、風(fēng)暴、寒冷、高溫、干燥等自然災(zāi)害影響大。第53頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月（六）農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的演替特征1、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是在每年翻耕的裸地上重新種植一年生或多年生的作物，是翻耕地上開始的次生演替，處于演替的初級階段。2、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的生物現(xiàn)存量雖然不大，但凈生產(chǎn)量很高，而農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的目的就是為了獲得大量的初級產(chǎn)品。3、為維持這一階段，不使群落繼續(xù)發(fā)生演替，必須通過增能量投入，人為干涉，保持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。增加能量投入，創(chuàng)造適合作物生長的環(huán)境條件。使農(nóng)田與周圍景觀相協(xié)調(diào)，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。如：建立人工混交林。4、一旦停止人類干預(yù)，會迅速地轉(zhuǎn)入次生演替，向灌叢和喬木群落發(fā)展。第54頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月（七）、演替進展與逆行演替群落的演替顯示著群落是從先鋒群落經(jīng)過一系列的階段，到達中生性頂極群落。這種沿著順序階段向著頂極群落的演替過程稱之為進展演替（progressivesuccession）。反之，如果是由頂極群落向著先鋒群落演變，則稱之為逆行演替（retrogressivesuccession）。Odum（1969，1976）認為演替是一個帶有合乎道理的方向性的有序過程，因此可以預(yù)測；演替是群落改變物理環(huán)境的結(jié)果，因而可以控制，即“群落控制”（communitycontrolled）；演替最后走向具有自我平衡（homeostasis）性質(zhì)的穩(wěn)態(tài)（頂極群落）。其演替的預(yù)期趨勢如表。第55頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月進展演替和逆行演替特征第56頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月（八）、演替的理論

1．單元頂極假說（monoclimaxtheory）該學(xué)說由美國的Clements（1916）提出，認為一個地區(qū)的全部演替都將會聚為一個單一、穩(wěn)定、成熟的植物群落或頂極群落。這種頂極群落的特征只取決于氣候。給以充分時間，演替過程和群落造成環(huán)境的改變將克服地形位置和母質(zhì)差異的影響。至少在原則上，在一個氣候區(qū)域內(nèi)的所有生境中，最后都將是同一的頂極群落。該假說并把群落和單個有機體相比擬。第57頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月其它學(xué)說2．多元頂極理論（polyclimaxtheory）由英國的A.G.Tansley（1954）提出,這個學(xué)說認為：如果一個群落在某種生境中基本穩(wěn)定，能自行繁殖并結(jié)束它的演替過程，就可看作是頂極群落。在一個氣候區(qū)域內(nèi)，群落演替的最終結(jié)果，不一定都要匯集于一個共同的氣候頂極終點。除了氣候頂極之外，還可有土壤頂極、地形頂極、火燒頂極、動物頂極；同時還可存在一些復(fù)合型的頂極，如地形-土壤和火燒-動物頂極等等。3.頂極-格局假說（climaxpatternhypothesis）4.初始植物區(qū)系學(xué)說（initialfloristictheory）5.忍耐作用說（tolerancetheory）6.適應(yīng)對策演替理論（adaptingstrategytheory）7.資源比率理論（resourceratiohypothesis）8.等級演替理論（hierarchicalsuccessiontheory）第58頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月利用天然植被恢復(fù)中國退化環(huán)境的建議圖示

第59頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月森林演替循環(huán)圖解

第60頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月§4生物多樣性問題

一、什么是生物多樣性

二、生物多樣性現(xiàn)狀

三、生物多樣性的價值

四、保護生物多樣性的途徑

第61頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月一、什么是生物多樣性生物多樣性”是指所有來源的活的生物體中的變異性，這些來源除其他外包括陸地、海洋和其他水生生態(tài)系統(tǒng)及其所構(gòu)成的生態(tài)綜合體，這包括物種內(nèi)、物種之間和生態(tài)系統(tǒng)的多樣性。簡單地說，生物多樣性是生物和它們組成的系統(tǒng)的總體多樣性和變異性。生物多樣性包括三個層次：基因多樣性、物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性。(景觀的多樣性）。國際生物多樣性日為5月22日第62頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）遺傳多樣性1.基本概念

2.遺傳多樣性的起源

3.遺傳多樣性的表現(xiàn)層次和檢測方法

4.研究遺傳多樣性的意義

第63頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月1.基本概念遺傳多樣性是生物多樣性的重要組成部分，廣義的遺傳多樣性是指地球上所有生物攜帶的遺傳信息的總和，狹義的遺傳多樣性是指種內(nèi)不同群體之間或同一群體內(nèi)不同個體的遺傳變異的總和。遺傳多樣性是多層次的，（1）外部形態(tài)上，如豌豆的花色、西紅柿的果色、米粒的顏色和形狀；（2）在生理代謝上，如植物光合作用的強弱、酶活性的高低；（3）在染色體、DNA分子水平上。中國有水稻4萬個品種、粟2.5萬個品種、大豆2萬個品種、玉米1.3萬個品種、高粱1萬個品種、大麥9千個品種……

遺傳多樣性是指種內(nèi)可遺傳的變異，由于發(fā)育或環(huán)境引起的變化應(yīng)排除在遺傳多樣性范圍之外。如青蛙幼年時的長尾和成體時的無尾。第64頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月2.遺傳多樣性的起源遺傳多樣性的根本來源可以歸因于DNA復(fù)制時偶爾發(fā)生的錯誤，即遺傳物質(zhì)的改變—突變，突變是創(chuàng)造遺傳多樣性的過程。突變可以分為兩大類，即引起染色體數(shù)目和結(jié)構(gòu)的改變（染色體畸變）以及引起基因位點內(nèi)部核苷酸的改變（基因突變）。重組也是產(chǎn)生遺傳變異的另一個重要因素。

第65頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月3.遺傳多樣性的檢測方法

1）形態(tài)學(xué)檢測方法。利用孟德爾的遺傳學(xué)定律和數(shù)量遺傳學(xué)方法對變異的性狀進行分析。2）染色體水平上的檢測方法。包括核型和帶型分析。3）蛋白質(zhì)水平上的檢測方法。包括同工酶和等位酶分析。4）DNA水平上的檢測方法。包括限制性片段長度多態(tài)性（RFLP）分析、隨機擴增多態(tài)DNA（RAPD）分析和DNA序列分析。第66頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月4.研究遺傳多樣性的意義

(1)有助于進一步探討生物進化的歷史和適應(yīng)潛力

(2)有助于推動保護生物學(xué)研究

(3)有助于生物資源的保存和利用

第67頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）、物種多樣性

1、物種多樣性的概念

2、全球物種多樣性概況

3、物種多樣性的時空格局及形成機制

第68頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月1、物種多樣性的概念物種多樣性有兩方面的含義，一是指一定區(qū)域內(nèi)物種的總和，可稱為區(qū)域物種多樣性；二是指生態(tài)學(xué)方面的物種分布的均勻程度，也稱群落物種多樣性。

第69頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月2、全球物種多樣性概況(1)

物種數(shù)目：大約有2000萬物種，海洋和陸地的物種數(shù)各占一半。（2）物種多樣性特豐富國家：物種并不是均勻地分布于全世界168個國家，主要位于或部分位于熱帶、亞熱帶地區(qū)的少數(shù)國家擁有全世界最高比例的物種多樣性，稱為生物多樣性特豐富國家。包括巴西、哥倫比亞、厄瓜多爾、秘魯、墨西哥、扎伊爾、馬達加斯加、澳大利亞、中國、印度、印度尼西亞、馬來西亞在內(nèi)的12個生物多樣性特豐富國家擁有全世界60%~70%甚至更高的生物多樣性(3)全球物種多樣性的熱點地區(qū)：

一個地區(qū)物種多樣性的高低不僅取決于該地區(qū)物種數(shù)目的多少，還在于該地區(qū)物種嚴重受威脅的程度的高低。Myers依據(jù)極高的特有性和嚴重受威脅程度這兩個標準，在全球范圍內(nèi)劃分出了18個生物多樣性的熱點地區(qū)，包括馬達加斯加、新喀里多尼亞、巴西大西洋沿岸、菲律賓、東喜馬拉雅、西亞馬遜高地、哥倫比亞喬省、厄瓜多爾西部、馬來西亞半島、緬甸北部、象牙海岸、坦桑尼亞、印度加茨西部、斯里蘭卡西南部、南非開普敦地區(qū)、澳大利亞西南部、加利福尼亞植物區(qū)系省、智利中部。第70頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月3、物種多樣性的時空格局及形成機制

（1）物種多樣性的時間格局：有關(guān)地質(zhì)歷史時期物種多樣性的資料都是通過化石記錄得到的。盡管由于化石記錄的不完整使有關(guān)物種多樣性的結(jié)論一直有爭議，但總的輪廓是普遍接受的，那就是從大的時間尺度上看，物種多樣性是增加的，但某些類群在某一時期有顯著的下降（見圖）。

（2）物種多樣性的空間分布格局緯度梯度格局：對大多數(shù)陸地動植物來說，極地的物種多樣性是最低的，隨著緯度的降低，物種多樣性增加，在熱帶雨林達到最大值。變化最明顯、生物學(xué)意義最重大的是植物物種多樣性隨緯度梯度的變化規(guī)律（見圖）

海拔梯度：群落類型及環(huán)境因素在沿海拔和沿緯度梯度變化方面有很大的相似性。沿海拔梯度每升高1000米，氣溫降低6度，相當(dāng)于沿緯度梯度往北遞進500~750公里。隨著海拔升高，鳥類、維管植物的多樣性都表現(xiàn)出降低的趨勢（見圖）。

第71頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月第72頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月第73頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月第74頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月第75頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月第76頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）物種多樣性空間分布格局的形成機制

物種多樣性空間分布格局的成因：有多種假說，如氣候（適宜的氣候允許較多物種生存）、氣候變率（穩(wěn)定的氣候為物種分化創(chuàng)造了條件）、生境異質(zhì)性（物理因子或生物因子的復(fù)雜性孕育了較多的生態(tài)位）、歷史因素（進化時間越短，形成新物種越多）、能量（物種豐富性由每個物種所能分配到的能量所決定）、競爭（競爭有利于減少生態(tài)位寬度，競爭排斥減少物種數(shù)目）、捕食（捕食減緩了競爭排斥）、干擾（中等干擾減緩了競爭排斥）。在大尺度上能量是物種多樣性預(yù)測的第一重要因子：盡管島嶼地理位置和大小變化很大，但能量Ⅹ面積是預(yù)測島嶼物種多樣性的最佳因子（Wright1983）。 Currie和Paquin（1987）系統(tǒng)研究了北美樹木物種多樣性與氣候因子、地形因子等的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)樹木物種多樣性與年蒸騰關(guān)系極密切，并且通過年蒸、地形和距海洋遠近可以進行預(yù)測。能量水平并不決定物種數(shù)目而是決定進化速度：主要是通過短的世代交替時間、高的突變頻率及較快的生理過程來加速自然選擇，保存突變個體。

小尺度物種多樣性格局由對小尺度起作用的生態(tài)因子所決定：如生境多樣性、干擾等。

第77頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月第78頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）、生態(tài)系統(tǒng)多樣性

生態(tài)系統(tǒng)多樣性：是指生物圈內(nèi)生境、生物群落和生態(tài)過程的多樣化以及生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)生境、生物群落和生態(tài)過程變化的驚人的多樣性。此處的生境主要是指無機環(huán)境，生境的多樣性是生物群落多樣性乃至整個生物多樣性形成的基本條件。生物群落的多樣性主要指群落的組成、結(jié)構(gòu)和動態(tài)（包括演替和波動）方面的多樣化。第79頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月二、中國的生物多樣性的現(xiàn)狀與特點（一）現(xiàn)狀我國是全球生物多樣性最豐富的十個國家之一，生物多樣性豐富程度列全球第八位，北半球第一位。中國有高等植物3萬多種，脊椎動物6347種，分別約占世界總數(shù)的10％和14％；陸生生態(tài)系統(tǒng)類型有599類。中國不但野生物種和生態(tài)系統(tǒng)類型眾多，而且具有繁多的栽培植物和家養(yǎng)動物品種及其野生近緣種。此外，中國生物特有屬、特有種多，動植物區(qū)系起源古老，珍稀物種豐富。根據(jù)《中國生物多樣性國情研究報告》的研究成果，中國生物多樣性的價值為39.33萬億元。第80頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）中國生物多樣性的特點

（1）物種豐富。中國有高等植物3萬余種，其中在全世界裸子植物15科850種中，中國就有10科，約250種，是世界上裸上植物最多的國家。中國有脊椎動物6347種，占世界種數(shù)近14％。（2）特有屬、種繁多。高等植物中特有種最多，約17300種，占中國高等植物總種數(shù)的57％以上。6347種脊椎動物中，特有種667種，占10.5％。（3）區(qū)系起源古老。由于中生代末中國大部分地區(qū)已上升為陸地，第四紀冰期又未遭受大陸冰川的影響，許多地區(qū)都不同程度保留了白堊紀、第三紀的古老殘遺部分。如松杉類世界現(xiàn)存7個科中，中國有6個科。動物中大熊貓、白鰭豚、揚子鱷等都是古老孑遺物種。

第81頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）栽培植物、家養(yǎng)動物及其野生親緣的種質(zhì)資源非常豐富。中國是水稻和大豆的原產(chǎn)地，品種分別達5萬個和2萬個。中國有藥用植物11000多種，牧草4215種，原產(chǎn)中國的重要觀賞花卉超過30屬2238種。中國是世界上家養(yǎng)動物品種和類群最豐富的國家，共有1938個品種和類群。（5）生態(tài)系統(tǒng)豐富多彩。中國具有地球陸生生態(tài)系統(tǒng)，如森林、灌叢、草原和稀樹草原、草甸、荒漠、高山凍原等各種類型，由于不同的氣候和土壤條件，又分各種亞類型599種。海洋和淡水生態(tài)系統(tǒng)類型也很齊全，目前尚無統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

第82頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月三、生物多樣性計劃(DIVERSITAS)

國際生物多樣性計劃是由ICSU所屬的國際生物科學(xué)聯(lián)合會（ＩＵＢＳ）、環(huán)境問題科學(xué)委員會（ＳＣＯＰＥ）及聯(lián)合國教科文組織（ＵＮＥＳＣＯ）于1991年共同發(fā)起的，由該計劃的科學(xué)咨詢委員會及國際秘書處負責(zé)具體實施工作。1995年又推出其更新方案，不僅進一步完善了該計劃原先的研究內(nèi)容，而且強調(diào)了生物多樣性保護與持續(xù)利用問題中的人文因素。該計劃的主要任務(wù)是：通過確定科學(xué)問題和促進國際間合作，來加強對生物多樣性的起源、組成、功能、持續(xù)與保護等基礎(chǔ)性研究，以增進對生物多樣性的認識、保護和可持續(xù)利用。第83頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月該計劃研究的主要領(lǐng)域：（1）生物多樣性的起源、維持和喪失；

（2）生物多樣性的生態(tài)系統(tǒng)功能；

（3）生物多樣性的編目、分類及其相互關(guān)系；

（4）生物多樣性評價與監(jiān)測；

（5）生物多樣性的保護、恢復(fù)和持續(xù)利用；

（6）生物多樣性的人類因素；

（7）土壤和沉積物的生物多樣性；

（8）海洋生物多樣性；

（9）微生物生物多樣性。

第84頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月四、生物多樣性的價值

生物多樣性具有巨大的、歷史的、現(xiàn)實的及未來的社會經(jīng)濟價值。生物多樣性經(jīng)濟價值評估，能夠為公眾、工程師、科學(xué)家、管理者和決策者提供共同的生物多樣性經(jīng)濟價值觀及評價尺度。然而，由于生物多樣性的自然屬性距離市場與商品的社會屬性較遠，存在一系列的不確定性，所以，其經(jīng)濟評估是十分困難的。但是，進行概略性評估還是可能的。生物多樣性經(jīng)濟價值評估是當(dāng)今世界生態(tài)經(jīng)濟學(xué)的熱點和難點之一。生物多樣性經(jīng)濟價值的科學(xué)分類是進行生物多樣性經(jīng)濟價值評估的前提，它應(yīng)能揭示生物多樣性經(jīng)濟價值的內(nèi)涵。目前已有多種分類系統(tǒng)，《保護世界的生物多樣性》、《生物多樣性國情研究報告指南》、《挪威生物多樣性國家研究報告》、《英國生物多樣性的經(jīng)濟價值》等書中采用的分類系統(tǒng)并不完全相同。比如生物多樣性對有機物的生產(chǎn)價值、維持大氣二氧化碳與氧氣的平衡價值，有的價值分類系統(tǒng)中沒有列入，兩者價值合計，僅陸地生態(tài)系統(tǒng)每年可達30000億元。旅游觀賞價值，有的系統(tǒng)列入直接價值，有的系統(tǒng)列入間接價值。我們所介紹的是《保護生物學(xué)基礎(chǔ)》一書中采用的生物多樣性價值分類系統(tǒng)。第85頁，課件共103頁，創(chuàng)作于2023年2月(一)、

直接經(jīng)濟價值

直接經(jīng)濟價值:指人們直接收獲或使用的那些產(chǎn)品所具有的價值，包括消耗性使用價值和生產(chǎn)性使用價值。就地消費的物品體現(xiàn)著消耗性使用價值，進入市場的產(chǎn)品體現(xiàn)著生產(chǎn)性使用價值。

1、

消耗性使用價值：直接經(jīng)濟價值是指人們直接收獲或使用的那些產(chǎn)品所具有的價值，包括消耗性使用價值和生產(chǎn)性使用價值。就地消費的物品