1、2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,1,第八章生物群落Chapter 8: Biotic community,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,2,生物群落是生態(tài)系統(tǒng)中比生物個(gè)體和生物種群更高一級(jí)的組織水平層次。生物群落是一個(gè)結(jié)構(gòu)單元，是個(gè)體和種群成份通過(guò)代謝轉(zhuǎn)化而成為功能單位，具有它自身的獨(dú)立結(jié)構(gòu)、動(dòng)態(tài)變化、內(nèi)部關(guān)系及其分類分布規(guī)律，并影響到生態(tài)系統(tǒng)中能量轉(zhuǎn)化、物質(zhì)循環(huán)的方向、速度和效率的高低，最終影響到生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力及其穩(wěn)定性。,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,3,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,4,生物群落(biotic community)是指生存于特定區(qū)域

2、或生境內(nèi)的各種生物種群的集合體。即群落是由不同種類的生物組成的生物復(fù)合體。 常把群落按物種分為植物群落、動(dòng)物群落、微生物群落。 群落生態(tài)主要研究群落的結(jié)構(gòu)、動(dòng)態(tài)變化、內(nèi)部關(guān)系及其分類分布規(guī)律等。,一、群落的概念,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,5,The community is an assemblage of species populations that occur together in the same place at the same time. It has properties determined by the interactions among individ

3、uals such as competition and parasitism. The community can also be viewed from the broader perspective in terms of species diversity, food-webs, energy flow and the interactions among guilds of species.,The community,The species diversity of a community depends on the number of different species it

4、contains (the species richness) and the evenness of species abundance across species. Diversity indices can be calculated to take into account both of these factors. Another way of representing species richness and evenness together is to plot the relative abundance of species against rank order of

5、species abundance. Diversity can be measured over the three different spatial scales of the local community, the region and the broadest geographic scale (e.g. the continent). This yields alpha ()-, beta ()-and gamma ()-diversity.,Community structure,2020/9/2,6,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,7,主要群落類

6、型 1.森林 2.草原 3.荒漠 4.其他群落,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,8,群落生態(tài),熱帶雨林,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,9,溫帶落葉闊葉林,群落生態(tài),2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,10,群落生態(tài),針葉林,代表動(dòng)物,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,11,熱帶草原,群落生態(tài),2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,12,群落生態(tài),溫帶草原,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,13,群落生態(tài),凍原,代表動(dòng)物,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,14,荒漠,群落生態(tài),代表植物,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,15,群落生態(tài),沙 漠,20

7、20/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,16,農(nóng)田群落,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,17,山區(qū)群落,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,18,徑流水群落,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,19,二、群落的基本特征 basic characters of community,1具有一定的種類組成 2具有一定的外貌 3具有一定的結(jié)構(gòu) 4具有一定的動(dòng)態(tài)特征 5不同物種之間存在相互影響 6形成一定群落環(huán)境 7具有一定的分布范圍 8具有特定的群落邊界特征 9具有一定物質(zhì)生產(chǎn)力,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,20,三、群落的種類組成 species composition of

8、 community,生物群落的組成指群落是由哪些生物所構(gòu)成以及它們?cè)谌郝渲械牡匚慌c作用。,1.生態(tài)優(yōu)勢(shì)種（dominant species） 對(duì)群落的結(jié)構(gòu)和環(huán)境的形成有明顯控制作用的物種稱為生態(tài)優(yōu)勢(shì)種。 2.亞優(yōu)勢(shì)種（subdominant） 指?jìng)€(gè)體數(shù)量與作用都次于優(yōu)勢(shì)種，但在決定群落性質(zhì)和控制群落環(huán)境方面仍起著一定作用的物種。,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,21,3.伴生種（companion species） 伴生種為群落的常見(jiàn)種類，它與優(yōu)勢(shì)種相伴存在，但不起主要作用。 4.偶見(jiàn)種或稀見(jiàn)種（rare species） 偶見(jiàn)種是那些在群落中出現(xiàn)頻率很低的種類，種群數(shù)量稀少。,20

9、20/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,22,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,23,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,24,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,25,（一）種的個(gè)體數(shù)量指標(biāo) 1.多度(abundance)：是指生物群落中生物個(gè)體數(shù)目的多少。 一般用記名計(jì)數(shù)法和目測(cè)估計(jì)法。,四、群落的數(shù)量特征 quantitative character of community,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,26,2.密度(density)：指單位面積上的生物個(gè)體數(shù)目。用公式表示為：,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,27,3.蓋度(coverage) ：一般有兩

10、種表示，即投影蓋度和基部蓋度。,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,28,4.頻度(frequency) ：指群落中某種植物出現(xiàn)的樣方的百分率，用公式表示為：,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,29,5.高度(height):是測(cè)量植物體長(zhǎng)的一個(gè)指標(biāo)，可取自然高度或絕對(duì)高度。某種植物高度占最高物種高度的百分比稱為高度比。 6.體積(volume):是植物所占空間大小的量度。單株喬木的體積即：M（林地蓄積量）G（為樹(shù)木斷面積總和）H（林樣均高度）f（樹(shù)干體積與等高同底的圓柱體體積之比） 7.重量(weight):指群落中生物有機(jī)部分重量的量度，是衡量種群或群落生物量或現(xiàn)存量多少的指標(biāo)。

11、可分為鮮重和干重來(lái)表示。,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,30,物種數(shù)量相同、各物種相對(duì)數(shù)量不同的兩種森林群落,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,31,1.優(yōu)勢(shì)度(dominance) ：是用來(lái)確定優(yōu)勢(shì)種的定量指標(biāo)。表示某種生物在群落中作用和地位大小的生態(tài)重要性。,（二）種的綜合數(shù)量指標(biāo),2.重要值(importance value) 用來(lái)表示某個(gè)種在群落中的地位和作用的綜合數(shù)量指標(biāo)。 重要值用公式表示：重要值相對(duì)密度（D）相對(duì)頻度（F）相對(duì)基部蓋度（D） / 300重要值越大的種在群落結(jié)構(gòu)中越重要,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,32,3.綜合優(yōu)勢(shì)比(summed do

12、minance ratio) 綜合優(yōu)勢(shì)比縮寫(xiě)為SDR。包括兩因素、三因素、四因素和五因素等四類。常用的為兩因素的綜合優(yōu)勢(shì)比（SDR2），即在密度比、蓋度比、頻度比、高度比和重量比這五項(xiàng)指標(biāo)中任取兩項(xiàng)求其平均值再乘以100%。 如SDR2=（密度比+蓋度比）/2100%,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,33,五、生物多樣性 （biodiversity or biological diversity ） 1.定義：生物多樣性是指生物種的多樣化和變異性以及物種生境的生態(tài)復(fù)雜性，它包括植物、動(dòng)物和微生物的所有種及其組成的群落和生態(tài)系統(tǒng)。,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,34,Biodi

13、versity is a term encompassing the variety of organisms at all levels, from genetic variants belonging to the same species, to species diversity and including the variety of ecosystems. The conservation of biodiversity includes the preservation of genetic variation, the diversity of species and popu

14、lations and also the life support properties of ecosystems, such as climatic and drainage effects.,Biodiversity,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,35,Agricultural biodiversity encompasses the variety and variability of animals, plants and micro-organisms which are necessary to sustain key functions of the agro-eco

15、system, its structure and processes for, and in support of, food production and food security. FAO, 1999,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,36,生物多樣性有三個(gè)水平 Three levels of biodiversity :,遺傳多樣性(Genetic diversity), Total of genetic information of organism on the global； 物種多樣性(Species diversity), diversity of organism

16、on the global； 生態(tài)系統(tǒng)多樣性(Ecosystem diversity), diversity of biological community, habitat and ecological process in biosphere。,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,37,不同植物花的多樣性和果實(shí)的多樣性是生物多樣性的生動(dòng)體現(xiàn),人工選擇與自然選擇,2020/9/2,38,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,2.多樣性梯度 （1）多樣性隨緯度的的升高而減少 （2）多樣性隨海拔的升高而減少 （3）在海洋或淡水水體物種多樣性 有隨深度增加而降低的趨勢(shì),在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境中，高的物種多樣性會(huì)

17、使群落穩(wěn)定性增強(qiáng)。因此，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力中或?qū)r(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行控制與管理時(shí)，應(yīng)掌握好多樣性與穩(wěn)定性的關(guān)系。,2020/9/2,39,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,40,六、 群落的結(jié)構(gòu) (structure of community),組成群落的生物種群在群落中所處的位置和存在的狀態(tài)稱為群落結(jié)構(gòu)。 是群落的可見(jiàn)標(biāo)志之一，包括垂直結(jié)構(gòu)、水平結(jié)構(gòu)和時(shí)間結(jié)構(gòu)。,1.群落的垂直結(jié)構(gòu)(vertical structure of community) 群落中生物按高度或深度的垂直配置，即形成了群落的成層現(xiàn)象，保證了群落中各物種在單位空間中更充分利用環(huán)境資源。,成層現(xiàn)象，從陸生植

18、物群落來(lái)說(shuō)，包括地上部分和地下部分。決定地上部分分層的環(huán)境因素，主要是光照、溫度和濕度條件；而決定地下分層的主要因素，是土壤的物理和化學(xué)性質(zhì)，特別是水分和養(yǎng)分。成層現(xiàn)象是植物群落與環(huán)境條件間相互關(guān)系的一種特殊形式。,2020/9/2,41,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,42,盡管動(dòng)物的活動(dòng)性較大，其分層現(xiàn)象也很普遍。動(dòng)物之所以分層，主要是由于群落的不同層次提供不同的食物，其次也與不同層次的微氣候條件有關(guān)。,群落垂直方向?qū)拥姆只饕Q于植物的生活型。生活型決定了該種處于地面以上不同的高度和地面以下不同的深度。,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,43,喬木層

19、：鳥(niǎo)類、昆蟲(chóng)和哺乳動(dòng)物； 灌木層：野兔、各種鼠類及昆蟲(chóng)； 草本層：蜘蛛、蝸牛、青蛙、鼠類及相應(yīng)的昆蟲(chóng)； 地被層：在枯枝落葉中有大量無(wú)脊椎動(dòng)物。 地表以下，由于植物根系入土深度不同，各種類型的微生物和穴居動(dòng)物呈現(xiàn)若干層次。,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,44,SCIENCE, VOL 304 11 JUNE 2004,Linkage between aboveground and belowground biodiversity,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,45,農(nóng)業(yè)生物的垂直結(jié)構(gòu)有多種形式。合理的垂直結(jié)構(gòu)能更充分的利用資源，對(duì)不良環(huán)境有較強(qiáng)的抵抗性。間種套作是組建陸地農(nóng)業(yè)

20、生物垂直結(jié)構(gòu)的主要形式。 在配置農(nóng)業(yè)生物垂直結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)注意到同一生境中各種生物個(gè)體間可能存在的各種相互關(guān)系和由此產(chǎn)生的各種群落總效應(yīng)。,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,46,2.群落的水平結(jié)構(gòu) (horizontal structure of community) 群落內(nèi)由于環(huán)境因素在不同地點(diǎn)上的不均勻性和生物本身特性的差異，而在水平方向上分化形成不同的生物小型組合，稱為群落的水平結(jié)構(gòu)。,群落中的生物的分布通常是不均勻的。規(guī)則性在自然群落中是罕見(jiàn)的，物種的組成和個(gè)體數(shù)量的多少往往出現(xiàn)明顯的片狀分布或斑塊狀鑲嵌。,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,47,造成群落不同水平分布型的原因

21、，主要是群落所處地段的環(huán)境因子分布的不均勻、物種的生殖特點(diǎn)、種間相互關(guān)系作用及種的分工合作程度等。,（1）在不同的生境中因地制宜選擇合適的物種，宜農(nóng)則農(nóng)，宜林則林，宜牧則牧。 （2）在同一生境中配置最佳的種植密度和飼養(yǎng)量，并通過(guò)飼養(yǎng)、栽培手段控制密度的發(fā)展。,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的農(nóng)、林、牧、漁以及各業(yè)內(nèi)部的面積比例及其格局是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的水平結(jié)構(gòu)。控制農(nóng)業(yè)生物群落的水平結(jié)構(gòu)有兩種基本方式：,2020/9/2,48,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,49,環(huán)境因素都有周期性的變化，因而，生物群落結(jié)構(gòu)亦顯示出相應(yīng)的時(shí)間序列。由自然環(huán)境因素的時(shí)間節(jié)律所引起群落各物種在時(shí)間結(jié)構(gòu)上相

22、應(yīng)的周期變化稱為群落的時(shí)間結(jié)構(gòu)。,3.群落的時(shí)間結(jié)構(gòu) Temporal structure of community,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,50,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，通過(guò)人為的栽培、飼養(yǎng)技術(shù)，調(diào)節(jié)作物畜禽的組合匹配使其機(jī)能節(jié)律與環(huán)境因素的變化節(jié)律最大限度地吻合和協(xié)調(diào)，是生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)者與管理者所必需的，調(diào)節(jié)農(nóng)業(yè)生物群落時(shí)間結(jié)構(gòu)的主要方式是復(fù)種、套種、輪作等。,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,51,七、群落演替 (community succession),（一）概念(concept) 生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的生物群落隨著時(shí)間的推移，一些物種消失，另一些物種侵入，出現(xiàn)了生物群落及其環(huán)境向著一定

23、方向，有順序的發(fā)展變化過(guò)程，稱為生物群落演替。,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,52,Ecological succession is defined as a continuous, unidirectional, sequential change in the species composition of a natural community. This sequence of community is termed a sere, and culminates in the climax community. Early successional stages are cha

24、racterized by pioneer species, low biomass and often low nutrient levels. Community complexity increases as succession progresses, often peaking in the mid-successional stage. A mid-successional community is characterized by high biomass, high levels of organic nutrients and high species diversity.

25、.,Succession the classical model,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,53,群落演替圖,群落生態(tài),2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,54,群落生態(tài),沉水植物階段,浮葉根生 植物階段,挺水植物和沼澤植物階段,群落演替示例,裸底階段,（二）群落演替的主要原因 main factors of community succession,群落演替是群落內(nèi)部關(guān)系與外界環(huán)境中各種生態(tài)因子綜合作用的結(jié)果。生物群落演替的主要原因可歸納為外因演替和內(nèi)因演替二種類型：,1.外因演替 由于外部環(huán)境的改變所引起的生物群落演替，叫外因演替。又可細(xì)分為： （1）氣候性外因演替。 （

26、2）土壤性外因演替。 （3）生物性外因演替。 （4）人為演替。,2020/9/2,55,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,內(nèi)因演替與外因演替是兩個(gè)相對(duì)的過(guò)程，一般情況下，二者同時(shí)存在。每一類型的演替，除了受本類型的主導(dǎo)條件影響外，還在一定程度上受著其他類型的演替條件的影響。,2.內(nèi)因演替 在生物群落里，群落成員改變著群落內(nèi)部環(huán)境，改變了的內(nèi)部環(huán)境反過(guò)來(lái)又改變著群落成員。這種循環(huán)往復(fù)的進(jìn)程所引起的生物群落演替，稱為內(nèi)因演替。同時(shí)，在一個(gè)生物群落內(nèi)，由于各群落成員之間的矛盾，即使群落的外部、內(nèi)部環(huán)境沒(méi)有顯著的改變，群落仍進(jìn)行著演替，也稱為內(nèi)因演替。,2020/9/2,56,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,（三）原生演替

27、primary succession,原生演替指的是從未有過(guò)任何生物的裸地上開(kāi)始的演替。在裸露的巖石表面開(kāi)始的原生演替稱旱生演替；從湖底或河底開(kāi)始的原生演替稱水生演替。,2020/9/2,57,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,58,典型的旱生演替系列是： （1）地衣群落階段。 （2）苔蘚群落階段。 （3）草本群落階段。 （4）木本群落階段。,1旱生演替系列,典型的水生演替序列是： （1）自由漂浮植物階段。 （2）沉水植物階段。 （3）浮葉根生植物階段。 （4）直立水生植物階段。 （5）濕生草本植物階段。 （6）木本植物階段。,2水生演替系列,2020/9/2,59

28、,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,60,水生植物,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,61,陸生植物,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,62,陸生動(dòng)物,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,63,海生動(dòng)物,次生演替是指在原有生物群落破壞后的地段上進(jìn)行的演替。次生演替的最初發(fā)生是外界因素的作用所引起的。外界因素除自然災(zāi)害以外，最主要和最大規(guī)模的是人為的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)。,（四）次生演替(secondary succession),以云杉林的次生演替為例：采伐跡地階段。先鋒樹(shù)種階段(樺木、山楊)。云杉定居階段。云杉恢復(fù)階段。,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課

29、,65,Autogenic succession is self-driven, resulting from the interaction between organisms and their environment. Primary succession occurs on a newly formed substrate such as glacial till. Nutrient enhancement and litter accumulation by pioneer species allow new species to colonize. Secondary succes

30、sion follows disturbance, for example by flooding, fire or human activity. In both types of autogenic succession pioneer species colonize quickly making opportunistic use of resources before the invasion of more competitive species. Shading leads to dominance by shade-tolerant species which tend to

31、be slow colonizers.,Autogenic succession,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,66,Ecological Succession,Ecological Succession: Secondary Disturbances (fire, flood, windstorms) can disrupt a community. After a disturbance, new species of plants and animals might occupy the habitat.,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,67,（五）頂極群落(clima

32、x community),演替中群落結(jié)構(gòu)變化開(kāi)始較快，隨著演替的進(jìn)行，變化速度慢而趨于穩(wěn)定。群落演替系列最后達(dá)到穩(wěn)定階段，稱為頂極(climax)，演替最終形成的穩(wěn)定群落，叫做頂極群落。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)一個(gè)群落或一個(gè)演替系列，演替到同環(huán)境處于平衡狀態(tài)的時(shí)候，演替就不再進(jìn)行。在這個(gè)平衡點(diǎn)上，群落最穩(wěn)定，只要不受外界干擾，它將永遠(yuǎn)保持原狀。,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,68,Fluctuations and the climax community,There is no single climax community for a geographic area, but a contin

33、uum of climax types varying along environmental gradients. Climax communities are not stable, but are in a state of continual flux. Unidirectional succession to the climax does not always happen as succession can be arrested at an earlier stage. In general, biomass and species diversity increase wit

34、h succession but often peak at an intermediate stage and not at the climax community.,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,69,群落是一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。,群落的演替與生物的進(jìn)化是一個(gè)協(xié)同的過(guò)程，其間穿插著生物多樣性的變化。,只要?dú)夂驐l件合適，從裸露的巖石最終演變到出現(xiàn)頂級(jí)群落通常要經(jīng)歷地衣階段、苔蘚階段、草本植物階段、灌木階段和森林階段。這一自然發(fā)生的完整過(guò)程稱為初生演替。,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,70,Ecological niche: An organisms place and func

35、tion in the environment, defined by its utilization of resources. Ecosystem: A functional system of complementary relations between living organisms and their environment within a certain physical area. Ecotone: A zone of gradual transition between two distinct ecosystems, communities, or habitats.

36、Ecotype: A population of a species that differs genetically from other populations of the same species because local conditions have selected for certain unique physiological or morphological characteristics.,2020/9/2,國(guó)家級(jí)精品資源共享課,71,Interspecific competition: Competition for resources among individua

37、ls of different species. Intraspecific competition: Competition for resources among individuals of the same species. K-strategist： A species that lives in conditions where mortality is density-dependent; a typical K-strategist has a relatively long lifespan and invests a relatively large amount of energy in each of the few offspring it produces.,2020/9/2