1、第五章 生態(tài)系統(tǒng)中的生物群落,5.1生物群落及群落生態(tài)學(xué),5 .1.1群落特征 5.1.2群落生態(tài)學(xué) 5.1.3群落的性質(zhì),5.1.1群落生物特征,1.群落的定義 一定的種所組成的天然群聚即群落 一定地段上多種生物組成的集合群。,下列敘述中，屬于群落的是（ ） A、一片森林中的各種喬木、灌木和草本植物 B、一個(gè)湖泊中的各種魚類 C、一片草地上的各種雜草、昆蟲 D、淺海中的魚類、節(jié)肢動(dòng)物、海藻等生活在一起的全部生物,D,同一時(shí)間內(nèi)聚集在一定區(qū)域中_的集合。,包括這個(gè)區(qū)域內(nèi)所有的生物,群落的概念,各種生物種群,2.群落的基本特征,（1）具有一定的種類組成 （2）具有一定的結(jié)構(gòu) （3）具有一定的動(dòng)態(tài)

2、特征 （4）不同物種之間存在相互影響 (5)具有一定的分布范圍 （6）形成一定的群落環(huán)境 （7）具有特定的群落邊界特征,群落的物種組成,群落中物種_的多少,常綠闊葉林,常綠針葉林,不同群落的物種數(shù)目和類別有差別,豐富度,數(shù)目,一般來說，環(huán)境條件愈優(yōu)越，群落發(fā)育的時(shí)間愈長(zhǎng)，物種的數(shù)目_，群落的結(jié)構(gòu)也_。,武夷山 西伯利亞 低等植物 840種 低等植物 670種 高等植物 2888種 高等植物 139種 動(dòng)物 5000種 動(dòng)物 1000種 脊椎動(dòng)物 475種,群落的物種組成,愈多,愈復(fù)雜,5.1.2群落生態(tài)學(xué),以生物群落為對(duì)象，研究群落的這 些特征的生態(tài)分支就是 群落生態(tài)學(xué)。 群落生態(tài)學(xué)研究聚集在

3、一定空間范圍內(nèi)的不同種生物與生物之間、生物個(gè)體之間的關(guān)系，分析生物群落的組成、特征、結(jié)構(gòu)、機(jī)能、分布、演替及群落分類、排序等問題。,5.1.3群落的性質(zhì),1地段有多大 2怎么劃分 3是客觀還是主觀,1.機(jī)體論： 認(rèn)為群落是客觀存在的實(shí)體，是一個(gè)有組織的生命系統(tǒng)，像有機(jī)體與種群那樣，是一個(gè)有機(jī)整體。而且重復(fù)出現(xiàn)，其出現(xiàn)是必然的，是特定的組成、結(jié)構(gòu)和特征。認(rèn)為群落是自然單位。,機(jī)體論的理論依據(jù),任何一個(gè)植物群落都要經(jīng)歷一個(gè)從先鋒階段（Pioneer stage）到相對(duì)穩(wěn)定階段的成長(zhǎng)過程； 在群落中，有些種群具有強(qiáng)烈的依附性，只能在一定的群落中而不能在別的群落中生長(zhǎng)。 他們和有機(jī)體一樣具有明確的邊界

4、，而且與他群落是間斷的、可分的，他們獨(dú)立存在，可重復(fù)出現(xiàn)。可以像物種那樣進(jìn)行分類。,2.個(gè)體論 認(rèn)為群落并非自然界的實(shí)體，而是生態(tài)學(xué)家為了便于研究，從一個(gè)連續(xù)變化著的植被連續(xù)體中，人為確定的一組物種的集合。,個(gè)體論的理論依據(jù),群落的存在、組成及結(jié)構(gòu)依賴于特定的生境與物種的選擇性，但環(huán)境條件在空間與時(shí)間上都是不斷變化的。由于環(huán)境變化而引起的群落的差異性是連續(xù)的。所以。群落是連續(xù)的，群落之間不具明顯的邊界。 在自然界沒有任何兩個(gè)群落相同或相互密切關(guān)聯(lián)的，人們研究的群落單元是連續(xù)群落中的 一片段。 不連續(xù)的間斷情況僅僅發(fā)生在不連續(xù)的生境上，如地形、母質(zhì)、土壤條件的改變。在通常情況下，生境與群落都是連

5、續(xù)的。,5.2群落的組成,5.2.1物種組成的性質(zhì)分析 5.2.2物種組成的數(shù)量特征,5.2.1物種組成的性質(zhì)分析,群落的組成成員 （1）優(yōu)勢(shì)種：在群落中能有效控制能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)并對(duì)群落的結(jié)構(gòu)和群落環(huán)境的形成具有明顯的控制作用的生物種。 特征：個(gè)體數(shù)量多，投影蓋度大，生物量高，體積大，生活能力強(qiáng)。 （2）建群種：吧優(yōu)勢(shì)層的優(yōu)勢(shì)種稱為建群種，其中決定著群落的外貌，而且一控制著群落的生態(tài)環(huán)境和群落的其他組成成員。,（3）關(guān)鍵種群落中有些生物種雖然生物量及豐度不高，但對(duì)維護(hù)生物多樣性、群落結(jié)構(gòu)、功能、整體和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性方面其較大作用。 （4）亞優(yōu)勢(shì)種個(gè)體數(shù)量與作用都次于優(yōu)勢(shì)種，在決定群落性質(zhì)和

6、控制群落環(huán)境方面起著一定作用的物質(zhì)。在復(fù)層群落在中，他通常居于較低的亞層。,（5）伴生種為群落的常見物種，它與優(yōu)勢(shì)種伴存，但在群落性質(zhì)和控制群落環(huán)境方面不起決定主要作用 （6）罕見種或偶見種是那些在群落中出現(xiàn)頻率很低的物種，有些偶見種的出現(xiàn)具有生態(tài)指示意義，可能是入侵種，也是是衰退的殘遺種。,3.群落的生活型,饒基耶爾的生活型系統(tǒng) （1）高位芽植物，芽或頂端嫩枝位于離地較高的枝條上，如喬木，其中根據(jù)體型又可分為大型、中型、小型和矮型。 （2）地上芽植物，植物額芽或頂端位于地表或近地表處，因而受土表或殘落物保護(hù)。 （3）地面芽植物，植物在不利季節(jié)，其地上部分死亡，但被土壤保護(hù)，地下部活著，并在地

7、面有芽。 （4）隱芽植物，植物芽位于土表下，或水中。 （5）一年生植物，植物只能在良好的季節(jié)生長(zhǎng)，他們以種子的形式度過不利季節(jié)。,5.2.2物種組成的數(shù)量特征,1密度 2多度 3蓋度 4頻度 5高度 6重量 7體積,1.密度,單位面積或單位空間內(nèi)的個(gè)體數(shù)。一般對(duì)喬木、灌木和叢生草本以植株或株叢計(jì)算，根莖植物以地上枝條計(jì)數(shù)。樣地內(nèi)某一物種的個(gè)體數(shù)占全部物種個(gè)體之和的百分比稱作相對(duì)密度。 密度 D=q/R Q為某一特定種的個(gè)體數(shù) R為統(tǒng)計(jì)地總數(shù)，即包括物該種樣地。,2.多度,是對(duì)物種個(gè)體數(shù)目多少的一種估計(jì)指標(biāo)，多用群落內(nèi)草本植物的調(diào)查。國(guó)內(nèi)多采用Drude七級(jí)制多度，即： （1）Soc 極多，植物

8、地上部分郁閉，形成背景 （2）Cop3 數(shù)量很多 （3）Cop2 數(shù)量多 （4）Cop1 數(shù)量尚多 （5）Sp 數(shù)量不多而分散 （6）Sol 數(shù)量很少而稀疏 （7）UN 個(gè)別或單株,3. 蓋度,蓋度分為投影蓋度和基蓋度兩種 （1）投影蓋度植物枝條所覆蓋的土地面積，稱為投影蓋度，可用目測(cè)法和量測(cè)法。目測(cè)法是將蓋度的百分比表示，即一種植物的枝條所覆蓋的土地面積占總的面積的百分比。量測(cè)法事將喬木樹冠直徑測(cè)出長(zhǎng)軸和短軸長(zhǎng)度，去平均值，算面積。 （2）基蓋度 植物基部著生的面積，稱為基蓋度。草本植物的基蓋度均以離地1英寸處草叢的斷面積計(jì)算，對(duì)樹木的基蓋度，是測(cè)樹干距地面1.3米的直徑來計(jì)算。,4.頻度,

9、頻度是含有某個(gè)特定種的樣地占樣地總數(shù)的百分?jǐn)?shù)， F=r/R100 它反映的是群落中各種植物在水平分布是否一致，從而說明植物與環(huán)境或植物間的關(guān)系。群落中的某一物種的頻度占所有物種頻度的百分比，即為相對(duì)頻度。,5.高度、重量、體積,高度 常作為量植物的一個(gè)指標(biāo)，測(cè)量時(shí)取其自然高度或絕對(duì)高度，藤本植物測(cè)其長(zhǎng)度。 重量 用來衡量種群生物量的，可分為干重與鮮重。在生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)與物種循環(huán)研究中，這一指標(biāo)特別重要。 體積 生物所占空間大小的度量。在森林群落研究中，這一指標(biāo)特別重要。在森林經(jīng)營(yíng)中通過體積的計(jì)算可以獲得木材生產(chǎn)量（材積）。,6.群落組成的數(shù)量特征,重要值 表示一個(gè)種在群落里的地位和作用 重

10、要值=相對(duì)密度+相對(duì)頻度+相對(duì)蓋度和 相對(duì)密度=該種的密度/所有種的密度和 相對(duì)頻度=該種的頻度/所有種的頻度和 相對(duì)蓋度=該種的蓋度/所有種的蓋度和,5.3 群落的結(jié)構(gòu),5.3.1群落的外貌 5.3.2群落的水平結(jié)構(gòu) 5.3.3群落的垂直結(jié)構(gòu) 5.3.4群落的時(shí)間結(jié)構(gòu) 5.3.5交錯(cuò)群落與邊緣 5.3.6島嶼效應(yīng) 5.3.7干擾對(duì)群落結(jié)構(gòu)的影響,決定群落外貌的因素,（1）植物的生活型 (2)組成物種優(yōu)勢(shì)種植物和優(yōu)勢(shì)種的多少堆起來的外貌起決定性作用 （3）植物的季相 (4) 植物的生活期 如一年生二年生和多年生植物組成的群落，外貌不同,陸地群落的水平結(jié)構(gòu)一般很少呈現(xiàn)均勻型分布，在多數(shù)情況下群落

11、內(nèi)各物種嘗嘗形成局部范圍相當(dāng)高密度集團(tuán)的片狀分布或斑塊狀鑲嵌。,5.3.2 群落的水平結(jié)構(gòu),受水制約，蘆葦、澤瀉等水生植物只能長(zhǎng)在淺水或水邊；紅樹、柳樹等只能長(zhǎng)在水源附近；松、杉、柏樹等能長(zhǎng)在比較干旱處，仙人掌、沙棘等可長(zhǎng)在極干旱的沙漠。鴨子、青蛙只可在水中或水源附近活動(dòng)，而鷹、黃羊、沙鼠等可在干旱的陸地自由活動(dòng)。,導(dǎo)致水平結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性有三方面的原因,（1）親代的擴(kuò)散分布習(xí)性 風(fēng)布植物、動(dòng)物傳布植物、水布植物分布可能廣泛。而種子較重或無性繁殖的植物，往往在母柱周圍。同樣是風(fēng)布植物，在單株、疏林、密林的情況不同。 （2）環(huán)境異質(zhì)性 由于成土母質(zhì)、土壤質(zhì)地和結(jié)構(gòu)、水分條件的異質(zhì)性導(dǎo)致動(dòng)植物形成各自

12、的水平分布。 （3）種間相互作用的結(jié)果 植食動(dòng)物明顯的依賴它所取食的植物分布。還有競(jìng)爭(zhēng)、互利共生、偏利共生等結(jié)果。,喬木層,灌木層,草木層,地被物層,5.3.3 群落的垂直結(jié)構(gòu),池塘生物群落中，荷花、蘆葦?shù)葘⑶o葉高高地挺出水面；睡蓮、滿江紅、浮萍等浮于水面；金魚藻等則生長(zhǎng)于水底。鰱魚在水體淺層、鯇魚在中層、青魚、蝦、蚌等在水底，泥鰍、鱔魚等則在水底淤泥中生活。,思考：在池塘生物群落中，存不存在垂直結(jié)構(gòu)？,例1、八面山(在湖南桂東縣)海拔2042米，800米以下為常綠闊葉林，800至1300米為針闊混交林，1300至1600米為針葉林，1600至1800米為灌木林，1800米以上為草地。植物的這

13、種分帶現(xiàn)象屬于,（水平結(jié)構(gòu))。,分析，這種分帶由海拔(地形) 造成的溫度和濕度差異引起而 不是生物自身差異引起的。,群落不僅地上部分成層，地下也具有成層性。 群落層次的分化主要決定于植物的 生活型。,植物,動(dòng)物,上：杜鵑等 中：啄木鳥等 下：畫眉等,分層現(xiàn)象，保證群落在單位空間內(nèi)充分利用自然條件。,在一個(gè)發(fā)育良好的森林里，從樹冠到地面劃分為喬木層、灌木層、草本層和地被層，同時(shí)，林下透光度不同的地方，植物種類也有所區(qū)別，這表明群落有一定的（ ） A垂直結(jié)構(gòu)和水平結(jié)構(gòu) B物種組成和數(shù)量比例 C對(duì)群落產(chǎn)生重大影響的優(yōu)勢(shì)種 D彼此間有直接或間接的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系,A,在森林群落中，喬木、灌木、草本植物三類綠色

14、植物在空間位置配備上形成了有序的組合，從而使它們能（ ） A. 有效避免競(jìng)爭(zhēng) B.合理利用環(huán)境資源 C. 提高群落的光合產(chǎn)量D. 以上都正確,D,關(guān)于生物群落的結(jié)構(gòu)，以下不正確的是（ ） A在垂直方向，群落具有明顯的分層現(xiàn)象 B動(dòng)物在群落中的垂直分布依賴于植物 C動(dòng)物群落中沒有水平結(jié)構(gòu) D在水平方向上，不同地段的生物種類分布有差異,C,5.3.4群落的時(shí)間結(jié)構(gòu)群落在時(shí)間上是有規(guī)律變化的,氣候四季分明的溫帶、亞熱帶地區(qū)，植被的季節(jié)變化是時(shí)間結(jié)構(gòu)最明顯的反映，這種隨氣候季節(jié)交替，群落呈現(xiàn)的不同外貌稱為群落的季相。,5.3.5 交錯(cuò)群落與邊緣,由于群落交錯(cuò)區(qū)生境條件的特殊性、異增大了交錯(cuò)區(qū)的物種的多

15、樣性和種群密度，而且增大了某些生物種的活動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)力，這一現(xiàn)象叫邊緣效應(yīng)。, 島嶼的物種數(shù)與面積的關(guān)系 S=cAZ lgS=lgc+z（lgA） 式中：S為物種數(shù)，A為島嶼面積，z、c為常數(shù)。 島嶼面積越大容納生物種數(shù)越多的效應(yīng)成為島嶼效應(yīng)。主要與生物的遷入和遷出有關(guān)。 生境多樣性導(dǎo)致物種多樣性。,5.3.6 島嶼效應(yīng),MacArthur 的平衡說,遷入率曲線與滅亡率曲線交點(diǎn)上的種數(shù)，即為島上預(yù)測(cè)的物種數(shù)。根據(jù)平衡說，可說明下列四點(diǎn)： （1）島嶼上的物種數(shù)不隨時(shí)間變化 （2）這是動(dòng)態(tài)的平衡，滅亡的種被新遷入的種代替 （3）大島比小島能供養(yǎng)更多的種 （4）隨島距大陸的距離由近到遠(yuǎn)，平衡點(diǎn)種數(shù)逐

16、漸降低。,5.3.7干擾對(duì)群落結(jié)構(gòu)的影響,干擾是自然界的普遍現(xiàn)象，是指平靜的中斷，正常過程的打擾。生物群落不斷經(jīng)受著各種隨機(jī)變化的事件有些學(xué)者認(rèn)為干擾擾亂了頂級(jí)群落的穩(wěn)定性，使演替離開了正常的軌道。而近代多數(shù)生態(tài)學(xué)家認(rèn)為干擾時(shí)一種意義的生態(tài)現(xiàn)象，她引起群落的非平衡特性，強(qiáng)調(diào)了干擾在群落結(jié)構(gòu)形成和動(dòng)態(tài)的作用。,5.4群落的演替,5.4.1群落的演替概念 5.4.2演替序列 5.4.3群落演替的影響因素 5.4.4頂級(jí)群落,5.4.1群落的演替概念,某個(gè)群落的消失，另一些物種侵入，群落組成及環(huán)境向一定方向產(chǎn)生有序的發(fā)展變化，稱為群落演替。,2.演替的特征,（1）群落演替是有一定方向。規(guī)律的，隨時(shí)間

17、而變化的有序過程。 （2）演替是生物和環(huán)境反復(fù)作用，發(fā)生時(shí)間和空間的不可逆變化。 （3）物理環(huán)境一定程度上決定著演替的類型、方向和速度，但演替是群落本身所控制的。 （4）群落演替到與環(huán)境處于平衡時(shí)，演替就不再進(jìn)行，以相對(duì)穩(wěn)定的群落為發(fā)展頂點(diǎn)。,3.演替中的某一物種變化,（1）互不干擾階段 （2）互相干擾階段 （3）共攤階段 （4）進(jìn)化階段,4.演替的類型,根據(jù)起始基質(zhì)性質(zhì)不同可分為原生演替和次生演替： 原生演替是在從來沒有生物的原生裸地火水體開始的演替，又叫初級(jí)演替。如巖石。沙丘、湖底等。從巖石或裸地開始的原生演替又叫旱生原生演替：從河灣。湖底開始的又叫水生原生演替。 次生演替是指在原有生物群

18、落被壞后的地段上進(jìn)行的演替,5.5.2 演替序列,1.演替的過程 在演替過程中的不同階段，各種過度性的群落所出現(xiàn)的時(shí)期，稱為系列期 （1）系列期內(nèi)物種不斷更替，早期出現(xiàn)的物種稱先鋒物種 （2）中期出現(xiàn)的物種稱過渡種或演替種 （3）演替發(fā)展到最后出現(xiàn)在頂級(jí)群落中的物種稱為頂級(jí)種。,先鋒期,發(fā)展期,頂級(jí)群落,2. 演替序列 （1） 旱 生 原 生 演 替 序 列,地衣群落階段,苔蘚群落階段,草本階群落段,木本群落階段,裸巖階段,旱生原生演替,群落演替的類型,地衣群落階段,苔蘚階段,草本植物階段,灌木階段,森林階段,請(qǐng)思考,、光裸的巖地上首先定居的生物為什么不是苔蘚和草本植物，而是地衣？,、地衣階段為苔蘚的生長(zhǎng)提供了怎樣的基礎(chǔ)？為什么苔蘚能夠取代地衣？,、在森林階段，群落中還能找到地衣、苔蘚、草本植物和灌木嗎？,1. 苔蘚和草本植物無法直接從裸巖