關(guān)于生物群落的組成與結(jié)構(gòu)本章概要第一節(jié)生物群落的概念第二節(jié)群落的種類組成第三節(jié)群落的結(jié)構(gòu)第四節(jié)影響群落組成和結(jié)構(gòu)的因素

第2頁,共57頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)生物群落的概念一、生物群落的定義

生物群落可以定義成在特定空間或特定生境下，具有一定的生物種類組成及其環(huán)境之間彼此影響、相互作用，具有一定的外貌及結(jié)構(gòu)，包括形態(tài)結(jié)構(gòu)與營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，并具特定的功能的生物集合體。第3頁,共57頁，2024年2月25日，星期天二、群落的基本特征

（一）具有一定的外貌

（二）具有一定的種類組成

（三）具有一定的群落結(jié)構(gòu)

（四）形成群落環(huán)境

（五）不同物種之間的相互影響

（六）一定的動態(tài)特征

（七）一定的分布范圍

（八）群落的邊界特征第4頁,共57頁，2024年2月25日，星期天群落的性質(zhì)3.1機體論(organismicschool)認為群落是一個和生物個體、種群相似的自然單位，是有生命的系統(tǒng)。群落的演替具有定向特征相當與生物的生活史或生物的發(fā)育，具有機體特征。03.2個體論(individualisticschool)與機體論不同相反，認為群落并不是一個自然單位，而是自然界中在空間和時間連續(xù)變化系列中的個區(qū)段。群落沒有邊界；自然界沒有兩個群落是相同的因為環(huán)境變化導(dǎo)致的群落差異是連續(xù)的。問題：你如何看待這種爭論？第5頁,共57頁，2024年2月25日，星期天三、群落的性質(zhì)

（一）機體論觀點

（二）個體論觀點第6頁,共57頁，2024年2月25日，星期天第7頁,共57頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)群落的種類組成登記群落的種類組成：

選擇樣地—注意環(huán)境條件的一致性與群落外貌的一致性，應(yīng)處于中心部位，避免過渡帶。一、種類組成的性質(zhì)分析（植物）

（一）優(yōu)勢種和建群種

單優(yōu)種群落

共優(yōu)種群落

（二）亞優(yōu)勢種

（三）伴生種

（四）偶見種或稀見種第8頁,共57頁，2024年2月25日，星期天優(yōu)勢種：群落中起決定和控制作用的物建群種：優(yōu)勢層次中的優(yōu)勢種，如森林中喬木層中的優(yōu)勢種亞優(yōu)勢種：群落中作用僅次于優(yōu)勢種的物種，但在某些方面有重要作用伴生種：群落中相伴優(yōu)勢種而存在的常見物種，但作用并不突出偶見種：群落中出現(xiàn)頻率很低的物種，常常是種群本身的數(shù)量較少第9頁,共57頁，2024年2月25日，星期天優(yōu)勢種群的分布0-10表示群落內(nèi)的一個連續(xù)類型的種群組成排列

Whittaker,195425155林木百分比012345678910abcdefghijklmno群落類型ABC1C2D第10頁,共57頁，2024年2月25日，星期天二、種類組成的數(shù)量特征

（一）種的個體數(shù)量指標

1.豐富度——多度

2.密度

3.蓋度

4.頻度

5.高度

6.重量

7.體積

（二）種的綜合數(shù)量指標

1.優(yōu)勢度

2.重要值

3.綜合優(yōu)勢比第11頁,共57頁，2024年2月25日，星期天基本概念表明群落中物種數(shù)量參數(shù)很多，有1多度，對物種個體數(shù)目多少的估測參數(shù)2密度，單位空間的個體數(shù)3蓋度，植物地上部分垂直投影占地面積百分比蓋度比：上面積占總面積的百分比4頻度，物種在全部樣方中出現(xiàn)的頻率5高度、重量、體積等略綜合數(shù)量指標

1優(yōu)勢度，綜合考慮上面各種參數(shù)選擇重要的統(tǒng)計2重要值，同上，可采用不同參數(shù)3綜合優(yōu)勢比，同上，日本學(xué)者提出的第12頁,共57頁，2024年2月25日，星期天(三)物種多樣性(補充)物種多樣性是一個二元的概念，包括兩方面內(nèi)容：1.群落中物種的豐富程度，2群落中全部個體在各物種間的分布狀況2說明3相關(guān)概念：生物多樣性生物多樣性即生物的個體和群體以及它們的賴以生存的從基因到生態(tài)系統(tǒng)的各等級的生命組織形式所表現(xiàn)出來的非一致性和變異1概念第13頁,共57頁，2024年2月25日，星期天

物種多樣性描述第14頁,共57頁，2024年2月25日，星期天物種多樣性表現(xiàn)自然界中物種多樣性表現(xiàn)出規(guī)律性的梯度1.隨緯度而變化：一般是多樣性隨溫度升高而降低，如熱帶雨林中豐富的物種與寒帶森林單調(diào)的物種2.隨海拔而變化：多樣性一般是隨海拔升高而降低3.隨水體深度而變化：多樣性隨深度增加而降低4.隨環(huán)境異質(zhì)性而變化：異質(zhì)性增強導(dǎo)致物種多樣性豐富5.隨人類活動及污染而變化：人類活動強度或干擾增加均導(dǎo)致群落物種多樣性降低，環(huán)境污染同樣導(dǎo)致多樣性降低第15頁,共57頁，2024年2月25日，星期天物種多樣性之四，原因?qū)ι鲜鎏荻茸兓忉層卸喾N學(xué)說或側(cè)重1.進化時間說：熱帶群落進化時間長久，故多樣性豐富2.生態(tài)時間說：物種擴散需要時間，溫帶群落尚未飽和3.空間異質(zhì)性說：物理環(huán)境復(fù)雜可支持更豐富的物種4.氣候說：氣候穩(wěn)定，有條件形成大量狹生態(tài)位物種5.競爭說：競爭導(dǎo)致生態(tài)位分離，環(huán)境容納更多物種6.捕食說：捕食削弱優(yōu)勢被食者可以造成更多物種共存7.生產(chǎn)力說：高生產(chǎn)力使能流量增大有利于更多物種第16頁,共57頁，2024年2月25日，星期天10203040取樣中的個體數(shù)目40

302010種數(shù)燈光誘捕鱗翅目昆蟲，個體數(shù)與種數(shù)關(guān)系Σ：個體數(shù)量6814,代表197個物種6個普通種占有50%的總個體數(shù)量最常見種有1799個個體37個種僅有1個標本普通種稀有種第17頁,共57頁，2024年2月25日，星期天1幾何模型(Geometricseriesmodel)

假設(shè):在物種較為貧乏的群落環(huán)境或集合中,物種個體數(shù)目的分布常表現(xiàn)為幾何分布。優(yōu)勢種按優(yōu)勢程度的順序依次瓜分可利用資源。

2對數(shù)模型(Fisherlogseriesmodel)

假設(shè):若物種以隨機的時間間隔到達并占有棲息地,則群落的

分布常表現(xiàn)為對數(shù)系列的分布。表現(xiàn)為少數(shù)優(yōu)勢種類占個體

總數(shù)的大部分,而多數(shù)種類為稀有種。

3對數(shù)正態(tài)分布模型(Lognormalmodel)假設(shè):大多數(shù)群落表現(xiàn)為對數(shù)正態(tài)分布,尤其是較大的成熟的

自然群落常常如此?？赡苡写髽颖镜慕y(tǒng)計學(xué)因素在起作用。

4斷杖模型(Brokenstickmodel)假設(shè):本假設(shè)涉及僅一種資源在群落中的分割。生態(tài)上常反

映為斷杖分布類型。本假設(shè)有時又稱為“隨機生態(tài)位邊界假第18頁,共57頁，2024年2月25日，星期天加拿大美國墨西哥亞馬遜河中美南美22126293>1000459182國家地區(qū) 魚類種數(shù)美洲魚類種數(shù)與緯度關(guān)系theequator第19頁,共57頁，2024年2月25日，星期天100501020Numberofindividuals(×100)NumberofspeciesTSWDSCSBSWBE多毛類、瓣鰓類物種多樣性熱帶淺水、深海、大陸架、北方淺水、北方河口灣第20頁,共57頁，2024年2月25日，星期天空間異質(zhì)性對物種多樣性的影響下圖表明隨空間多樣，鳥類物種多樣01.02.03.03210鳥類物種多樣性00.51.01.53210鳥類物種多樣性植物物種多樣性取食高度多樣性第21頁,共57頁，2024年2月25日，星期天昆蟲ANspNind優(yōu)勢種BNspNind(A/B)%Di=——330119/m241112.254.462.15142,

43%

351,

176.4%

19,

46.3%331.6,

295.5%94.224.06S-1LnN原始草原小麥田原始植被與農(nóng)田中昆蟲物種多樣性比較

(前蘇聯(lián)）第22頁,共57頁，2024年2月25日，星期天一般狀況嚴酷或污染環(huán)境SN/S物種數(shù)(S)與每物種個體數(shù)關(guān)系(N/S)第23頁,共57頁，2024年2月25日，星期天污染的排放多樣性?香農(nóng)指數(shù)排污口下游英里×10底棲生物受污染的影響420123456第24頁,共57頁，2024年2月25日，星期天三、種間關(guān)聯(lián)第25頁,共57頁，2024年2月25日，星期天

生活型：按照群落中植物相似的外部形態(tài)表現(xiàn)將植物劃分成不同的生活型，表達同型植物的適應(yīng)特點生活型類型1-丹麥Raunkiaer系統(tǒng)，按休眠芽位置劃分⑴高位芽植物，⑵地上芽植物，⑶地面芽植物，⑷隱芽植物，⑸一年生植物第三節(jié)群落的結(jié)構(gòu)一群落的結(jié)構(gòu)要素

第26頁,共57頁，2024年2月25日，星期天第27頁,共57頁，2024年2月25日，星期天《中國植被》

Ⅰ木本植物

⑴喬木⑵灌木⑶竹類⑷藤本植物⑸附生木本植物⑹寄生木本植物

Ⅱ半木本植物

⑺半灌木與小半灌木

Ⅲ草本植物

⑻多年生草本植物⑼一年生草本植物⑾寄生草本植物⑿腐生草本植物

Ⅳ葉狀體植物

⒀苔蘚及地衣

⒁藻菌參考類型2-《中國植被》采用的系統(tǒng)，按植物體態(tài)劃分：第28頁,共57頁，2024年2月25日，星期天（二）葉片大小，性質(zhì)及葉面指數(shù)

1.葉片大小及性質(zhì)

2.葉面積指數(shù)第29頁,共57頁，2024年2月25日，星期天（三）層片和層片的特征：

⑴屬于同一層片的植物是同一個生活型類別。

⑵每一個層片在群落中都具有一個小環(huán)境，不同層片小環(huán)境相互作用的結(jié)果構(gòu)成了群落環(huán)境。

⑶每一個層片在群落中都占據(jù)著一定的時間和空間。（四）同資源種團：種群中以同一方式利用共同資源的物種集團。（五）生態(tài)位層片具有一定的種類組成，這些種具有一定的生態(tài)生物學(xué)一致性，而且特別重要的是具有一定的小環(huán)境。第30頁,共57頁，2024年2月25日，星期天二、群落的外貌與季相三、群落的垂直結(jié)構(gòu)四、群落的水平結(jié)構(gòu)五、群落交錯區(qū)與邊緣效應(yīng)第31頁,共57頁，2024年2月25日，星期天群落的垂直結(jié)構(gòu)群落的垂直結(jié)構(gòu)主要表現(xiàn)在空間的分層現(xiàn)象

第32頁,共57頁，2024年2月25日，星期天環(huán)境的分層現(xiàn)象

光是主導(dǎo)因素，無論陸地和水體，光在群落中的分布的差異是導(dǎo)致環(huán)境、生物物種和營養(yǎng)結(jié)構(gòu)表現(xiàn)分層的主要原因。成層結(jié)構(gòu)是自然選擇的結(jié)果，它顯著提高了植物利用環(huán)境資源的能力。植物的分層現(xiàn)象

動物的分層現(xiàn)象第33頁,共57頁，2024年2月25日，星期天群落的水平結(jié)構(gòu)指群落的配置狀況和水平格局鑲嵌性(mosaic)群落內(nèi)部的各亞群落片塊狀分布，或片塊狀分布的群落形成原因是群落內(nèi)部環(huán)境條件的不均衡；自然界的群落內(nèi)部不均衡是絕對的，均衡是相對的第34頁,共57頁，2024年2月25日，星期天第35頁,共57頁，2024年2月25日，星期天群落的外貌與季相外貌群落的外部狀態(tài)，如森林與草原群落，人們可以根據(jù)群落外觀就準確判斷群落的外貌是隨時間而變化的，有周期性的變化，有永久性的變化季相群落隨季節(jié)而表現(xiàn)外貌上的變化，在高緯度尤為明顯。如北京西山的紅葉，昆明園通山的櫻花因其外觀優(yōu)美而較為聞名；云大校園的銀杏道第36頁,共57頁，2024年2月25日，星期天銀杏道第37頁,共57頁，2024年2月25日，星期天交互群落與邊緣效應(yīng)交互群落(ecotone)，交錯群落，群落交錯區(qū)相鄰生態(tài)系統(tǒng)之間的過渡帶，其特征是由相鄰生態(tài)系統(tǒng)之間相互作用的空間、時間和強度所決定的兩個或多個群落之間的過渡區(qū)即交互群落這種過渡區(qū)有寬有狹，存在時間有長有短邊緣效應(yīng)(edgeeffect)

群落交互區(qū)具有較相鄰群落更多的物種和個體數(shù)量原因與應(yīng)用第38頁,共57頁，2024年2月25日，星期天草地樹林農(nóng)田灌叢交互群落，Ecoton，鳥獸集中區(qū)邊緣效應(yīng)(edgeeffect)（補充）第39頁,共57頁，2024年2月25日，星期天保護區(qū)面積100×100=10000m2邊緣5×100

×2+5×90×2=1900m2有效的保護面積有8100m2修建一條5m寬的道路橫穿保護區(qū)，僅用地5×100=500m2，但因邊緣效應(yīng)和道路，就損失了15×90=1350m2有效的保護面積就僅有6750m2了。第40頁,共57頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)影響群落組成和結(jié)構(gòu)的因素一、生物因素

（一）競爭對群落結(jié)構(gòu)的影響

（二）捕食對群落結(jié)構(gòu)的影響二、干擾對群落結(jié)構(gòu)的影響（一）干擾與層蓋度

（二）干擾與群落的缺口

（三）中度干擾假說三、空間異質(zhì)性與群落結(jié)構(gòu)

（一）非生物環(huán)境的空間異質(zhì)性

（二）生物空間異質(zhì)性四、島嶼與群落結(jié)構(gòu)（一）島嶼的種數(shù)-面積關(guān)系

（二）Macarthur的平衡說

（三）島嶼生態(tài)與自然保護第41頁,共57頁，2024年2月25日，星期天生物因素競爭第42頁,共57頁，2024年2月25日，星期天捕食第43頁,共57頁，2024年2月25日，星期天捕食對群落結(jié)構(gòu)的影響（補充）藻類種數(shù)浜螺密度/m2100200126浜螺密度與藻類密度關(guān)系第44頁,共57頁，2024年2月25日，星期天食性泛化者，兔子的牧食作用加強——導(dǎo)致牧草物種 多樣性增加；抑制了牧草中的優(yōu)勢種；但隨著牧食壓 力進一步增長（過強），牧草物種多樣性降低。2.潮間帶的浜螺（Littorinalittorea）和藻類關(guān)系與上同。3.去除海星實驗表明，去掉群落中的頂極捕食者，可能導(dǎo)致群落成為單物種的群落：去除海星的樣地中，藤壺成為優(yōu)勢種，而后又被貽貝所取代。啟示：頂極捕食者可能成為決定群落結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵物種。說明—捕食者對群落的作用（補充）第45頁,共57頁，2024年2月25日，星期天干擾的影響（補充）2.1干擾與群落的斷層：自然干擾可造成群落斷層(gap)，斷層可以恢復(fù)，哪些物種率先入侵斷層？隨機2.2斷層的抽彩式競爭：當群落中具有入侵能力相同的多個物種并在入侵后可阻止其他入侵者時，一旦群落出現(xiàn)斷層則哪個物種入侵是隨機的2.3斷層與小演替：斷層導(dǎo)致有規(guī)律的小演替，入侵者成為先鋒物種2.4斷層形成的頻率中度干擾說：中等程度的干擾可以維持種群高水平的多樣性2.5干擾理論與生態(tài)管理：人為干擾用于生態(tài)管理第46頁,共57頁，2024年2月25日，星期天空間異質(zhì)性的影響空間異質(zhì)性(spacialheterogeneity)：群落的空間環(huán)境的非均勻表現(xiàn)，主要指群落空間的層次性和水平的差異性。3.1非生物環(huán)境的空間異質(zhì)性空間異質(zhì)性：群落的空間環(huán)境的非均勻表現(xiàn)，主要指群落空間的層次性和水平的差異性。3.2生物空間的異質(zhì)性群落內(nèi)植被形成的層次，如森林喬木層、灌木層、草層等。參考圖空間異質(zhì)性高導(dǎo)致群落生物多樣性豐富第47頁,共57頁，2024年2月25日，星期天島嶼與群落結(jié)構(gòu)4.1島嶼的種數(shù)面積關(guān)系：島嶼面積愈大，物種數(shù)目愈多，S=cAz,(S種數(shù)，c,z常數(shù)，A面積）4.2Macarthur的島嶼物種平衡說：假設(shè)隨物種數(shù)量增加而遷入率逐漸降低，而滅絕率漸增，最后達到平衡。而遷入率和滅絕率與島嶼大小、距大陸遠近有關(guān)4.3島嶼群落的進化（補充）：島嶼的物種進化速度快；遠離大陸的島嶼的特有種可能較多；因進化歷史短，島嶼物種可能未飽和4.4島嶼生態(tài)與自然保護：島嶼生態(tài)的理論已經(jīng)應(yīng)用于自然保護區(qū)。陸地孤立生境類似于島嶼第48頁,共57頁，2024年2月25日，星期天島嶼物種數(shù)量與面積關(guān)系符合公式：S=cAz

其中

S：島嶼上物種數(shù)量，

c,z：常數(shù)，

A：島嶼面積 指數(shù)Z值隨生物類群而有所差異島嶼物種數(shù)量與面積關(guān)系第49頁,共57頁，2024年2月25日，星期天50生物類群甲蟲兩棲爬行類鳥類鳥類鳥類蟻類陸生脊椎動物鳥類鳥類鳥類鳥類陸生植物陸生植物陸生植物陸生植物陸生植物陸生植物陸生植物地點西印度群島西印度群島西印度群島東印度群島太平洋東、中部美拉尼西亞密執(zhí)安湖群島新幾內(nèi)亞群島新不列顛群島所羅門群島新赫布里底群島加拉帕格斯群島加拉帕格斯群島加拉帕格斯群島全世界不列顛群島約克郡自然保護區(qū)加利福尼亞群島Z值0.340.300.240.230.300.300.240.220.180.090.050.320.330.310.220.2