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1、第五章 群落生态学,西北农林科技大学林学院生态研究室,第一节 群落的组成与结构,生物群落的概念,群落的种类组成,影响群落结构的因素,群落的结构,群落的组成与结构,西北农林科技大学林学院生态研究室,一、生物群落的概念,1.1 生物群落是在相同时间聚集在同一地段上的各物种种群的集合。首先是强调时间的概念，其次是相同的地段。,西北农林科技大学林学院生态研究室,1.2 群落的基本特征,有一定的动态特征,有自己的内部环境,有一定的种类组成,基本特征,有一定的分布范围,具有边界特征,Your Text,具有一定的结构,西北农林科技大学林学院生态研究室,1.3 对群落性质的两种对立观点,机体论学派 代表人物
2、美 国生态学家Clements（1916，1928）他将植物群落比拟为一个生物有机体，认为任何一个植物群落都要经历一个从先锋阶段到相对稳定的顶级阶段的演替过程,个体论学派 代表人物 他认为环境的连续变化无法划分出一个个独立的群落实体，只是为了研究方便而抽象出来的一个概念,西北农林科技大学林学院生态研究室,二、群落的种类组成,种类组成的性质分析,种的多样性,解释物种多样性空间变化规律的各种学说,种类组成的数量特征,物种多样性在空间上的变化规律,种间关联,种类组成,西北农林科技大学林学院生态研究室,最小面积，是指基本上能够表现出某群落类型植物种类的最小面积。植物群落研究中常用的群落成员型有：1、优
3、势种，它们通常个体数量多、投影盖度大、生物量高、体积较大、生活能力较强。优势层中的优势种常称为建群种。2、亚优势种，个体数量与作用都次于优势种，但在据顶群落性质和控制群落换几个方面仍起着一定作用的植物种。3、伴生种，为群落的常见种类，与优势种相伴存在，不起主要作用。4、偶见种，在群落中出现频率很低，个体数量也十分稀少。,2.1 种类组成的性质分析,西北农林科技大学林学院生态研究室,2.2 种类组成的数量特征,多度与密度 多度：是对植物群落中的物种个体树木多少的一种估测指标。密度：单位面积或空间上的实测数据。相对密度：某一植物个体数量占全部植物个体数的百分比。盖度 盖度：指植物体地上部分的垂直投
4、影面积占样地面积的百分比。频度 频度：群落中某种植物出现的样方数占整个样方数的百分比。重要值 重要值：某个种在群落中的地位和作用的综合数量指。重要值=相对密度+相对频度+相对盖度,西北农林科技大学林学院生态研究室,2.3 种的多样性,物种多样性具有两种涵义：一是种的数目或丰富度，它指一个群落或生境中物种数目的多寡。二是种的均匀度，它指一个群落或生境中全部物种个体数目的分配状况。它反应的是各物种个体数目分配的均匀程度。多样性指数是反映丰富度和均匀度的综合指标：1.辛普森多样性指数 随机抽取两个个体，他们是一个种的概率。2.香农威纳指数 描述种的个体出现的紊乱和不确定性。不确定性越高，多样性也就越
5、高。公式如下：,D=1-,H=-log2,西北农林科技大学林学院生态研究室,2.4 物种多样性在空间上的变化规律,多样性随纬度的变化 物种多样性随纬度增高有逐渐降低的趋势。多样性随海拔的变化 物种多样性随海拔升高而逐渐降低多样性在水体中的变化 物种多样性随深度的增加有降低的趋势。,西北农林科技大学林学院生态研究室,2.5 解释物种多样性间变化规律的各种学说,进化时间学说空间异质性学说竞争学说生产力学说生态时间学说气候稳定学说捕食学说,西北农林科技大学林学院生态研究室,2.6 种间关联,种间关联表示在群落中两个种的关联程度。如果两个种一块出现的次数高于期望值，它们就具有正关联，相反则为负关联。种
6、间是否关联常用关联系数表示：,西北农林科技大学林学院生态研究室,三、群落的结构,群落的结构,群落的时间结构,群落的垂直结构,群落的水平结构,群落交错区与边缘效应,西北农林科技大学林学院生态研究室,3.1 群落的结构单元,群落的空间结构取决于两个要素，即群落中各物种的生活型及相同生活型的物种所组成的层片，它们可看作是群落的结构单元。1、生活型：是生物对外界环境适应的外部表现形式。2、层片：是指由相同生活型或相似生态要求的种组成的机能群落。,西北农林科技大学林学院生态研究室,3.2 群落的垂直结构,群落的垂直结构最直观的就是它的成层性。成层现象是群落中各种群之间以及种群与环境之间相互竞争和相互选择
7、的结果。缓解了植物之间争夺阳光、空间、水分、矿物质的矛盾。生物群落中动物的分层现象也很普遍。如在欧亚大陆北方针叶林区，地被层和草本层中栖息着两栖类、爬行类，灌木层和幼林层栖息着苇莺、花鼠，中层栖息着山雀，啄木鸟，林冠层栖息着柳莺和戴菊。,西北农林科技大学林学院生态研究室,3.3 群落的水平结构,群落水平结构的主要特征就是它的镶嵌性。镶嵌性是植物个体在遂平方向上的分布不均造成的，从而形成了许多小群落。分布的不均匀性也受到植物种的生物学特性、种间相互关系以及群落环境的差异等因素的制约，但地形和土壤条件的不均匀性引起植物在同一群落中镶嵌分布的现象更为普遍。,西北农林科技大学林学院生态研究室,3.4
8、群落的时间结构,不同植物种类的生命活动在时间上的差异，就导致了结构部分在时间上的相互更替，形成了群落的时间结构。,春季,秋季,西北农林科技大学林学院生态研究室,3.5 群落交错区与边缘效应,群落交错区：又称生态交错区或生态过渡带，是两个或多个群落之间的过渡区域。群落交错区种的数目及一些中的密度增大的趋势被称为边缘效应。,西北农林科技大学林学院生态研究室,四、影响群落结构的因素,空间异质性,生物因素,干扰,一个物种丰富度的简单模型,岛屿,平衡说和非平衡说,西北农林科技大学林学院生态研究室,4.1 生物因素,生物群落结构总体上是对环境条件的生态适应，但在其形成的过程中生物因素起着重要作用，其中作用
9、最大的是竞争和捕食。,西北农林科技大学林学院生态研究室,4.2 干扰对群落结构的影响,干扰是自然界的普遍现象，是指平静的中断，对正常过程的打扰和妨碍。干扰与结构断层：干扰造成连续群落中的断层是非常普遍的现象。干扰理论与生态管理：干扰理论对应用领域有重要价值，中度干扰能增加多样性。,西北农林科技大学林学院生态研究室,4.3 空间异质性与群落结构,空间异质性：群落环境不是均匀一致的。空间异质性程度越高，意味着有更加多 样的小生境，能允许更多的物种生存。1、非生物环境 的空间异质性2、植物空间异 质性,西北农林科技大学林学院生态研究室,4.4 岛屿与群落结构,4.1 海岛的物种数-面积关系:S=CA
10、z 或 lgS=lgC+Z(lgA)4.2 MacArthur的平衡学说4.3 岛屿和集合种群4.4 岛屿群落的进化4.5 岛屿生态与自然保护,西北农林科技大学林学院生态研究室,4.5 一个物种丰富度的简单模型,R代表一维资源连续体，其长度代表群落有效资源范围。N表示某个种的生态位宽 表示平均生态位重叠。,西北农林科技大学林学院生态研究室,4.6 平衡说和非平衡说,对群落结构形成的看法有两种对立的观点，即平衡说和非平衡说。平衡说认为，共同生活在同一群落中的物种处于一种稳定状态。非平衡说认为，组成群落的物种始终处在不断变化之中，自然界中群落不存在全局稳定性，有的只是群落的抵抗性和恢复性。,西北农
11、林科技大学林学院生态研究室,第二节 群落的动态,控制演替的几种主要因素,演替方向,演替过程的理论模型,演替顶极学说,群落的动态,生物群落的内部动态,生物群落的演替,西北农林科技大学林学院生态研究室,一、生物群落的内部动态,生物群落的内部动态主要包括季节变化与年际变化。生物群落的年变化是指在不同年度之间，生物群落常有明显变动。通常将这种变动称为波动。波动可划分为三种类型 1、不明显波动 2、摆动性波动 3、偏途性波动群落波动具有可逆性，但是这种可逆是不完全的。当积累达到一定量的时候就会发生质变，从而引起群落的演替。,西北农林科技大学林学院生态研究室,二、生物群落的演替,2.1演替的概念 演替：是
12、指植物群落发展变化过程中，由低级到高级、由简单到复杂、一个阶段接着一个阶段、一个群落代替另一个群落的自然演变现象。,西北农林科技大学林学院生态研究室,2.2 演替的类型,按照演替发生的时间进程可分为 快速演替、长期演替、世纪演替按照引起演替的主导因素划分为 群落发生演替、内因生态演替、外因生态演替按照基质的性质划分为 水生基质演替系列、旱生基质演替系列按照群落代谢特征划分为 自养性演替、异养性演替我国植物生态学家刘慎谔把演替划分为 时间演替、空间演替、植被类型发生演替,西北农林科技大学林学院生态研究室,2.3 演替系列,生物群落的演替过程，从植物的定居开始，到形成稳定的植物群落为止，这个过程叫
13、做演替系列。1.水生演替系列 自由漂浮植物阶段-沉水植物阶段-浮叶根生植物阶段-直立水生植物阶段-湿生草本植物阶段-木本植物阶段2.旱生演替系列 地衣植物群落阶段-苔藓植物群落阶段-草本植物群落阶 段-灌木群落阶段-乔木群落阶段,西北农林科技大学林学院生态研究室,2.4 控制演替的几种主要因素,环境不断变化。植物繁殖体的散布即植物本身不断进行 繁殖和迁移。植物之间直接或间接的相互作用，使种 间关系不断发生变化。在群落的种类组成中，新的植物分类单 位不断发生。人类活动的影响，在目前起着巨大的作用。,西北农林科技大学林学院生态研究室,2.5 演替方向,生物群落的演替方向可分为：进展演替和逆行演替进
14、展演替是指随着演替的进行，生物群落的结构和种 类成分由简单到复杂；群落对环境的利用由不充分到 充分；群落生产力由低到高；群落逐渐为中生化；群 落对外界环境的改造逐渐强烈。逆行演替的进程与进展演替相反，它导致群落结构简 单化，不能充分利用环境，生产力降低，旱生化，对 环境的改造轻微。,西北农林科技大学林学院生态研究室,2.6 演替过程的理论模型,在群落演替研究过程中，存在两种不同的观点。一是经典演替观，二是个体论演替观。经典演替观的两个基本观点 1、每一演替阶段的群落明显不同于下一个阶段的群落 2、前一阶段群落中物种的活动促进了下一阶段物种的 建立个体论演替模型 1、促进模型 2、抑制模型 3、
15、耐受模型此外还有适应对策演替理论，资源比率理论，等级演替理论,西北农林科技大学林学院生态研究室,2.7 演替顶极学说,演替顶极是指每一个演替系列都是由先锋阶段开始，经过不同的演替阶段，到达中生状态的最终演替阶段。1、单元顶极论 认为在任何一个地区，一般的演替系列的终点取决于该地区的气候性质。2、多元顶极论 认为如果一个群落在某种生境中基本稳定，能自行繁殖并结束它的演替过程，就可看作是顶极群落。3、顶极格局假说 认为在任何一个区域内环境因子都是连续变化的，随着环境梯度的变化，各种类型的顶级群落不是截然呈离散状态，而是连续变化的，因而形成连续的顶级类型，构成一个顶级群落连续变化的格局,西北农林科技
16、大学林学院生态研究室,第三节 群落的分类与排序,类型,概念,分类与排序,植物群落的命名,法瑞学派和英美学派的群落分类简介,分类的单位,群落的数量分类,分类,排 序,西北农林科技大学林学院生态研究室,一、群落分类,群落分类的两种观点：机体论：认为群落类型是自然单位，它们和有机体一样具有明显的边界，而且与其他群落是间断的，可分的，因此可以像物种那样进行分类。个体论：认为群落是连续的，没有明确的边界，它不过是不同种群的组合，而种群是独立的。,西北农林科技大学林学院生态研究室,1.1 分类的单位 植物群落分类的基本单位是 群丛，此外，群系、植被型也是植物群落分类的单位。1.2 植物群落的命名 群丛的命名方法：我国习惯采用联名法，即将各个层中的建群种或优势种和生态指示种的学名按顺序排列。1.3 群落分类简介 法瑞学派，提出了一个植物区系结构分类系统。英美学派，根据群落动态发生演替原则进行群落分类1.4 数量分类 首先将生物概念数量化，然后以数学方法实现分类运算，把相似的单位归在一起，把性质不同的群落分开。,一、群落分类,西北农林科技大学林学院生态研究室,二、群落排序,排序方法可分为两类，利用环境因素的排 序称为直接排序，利用植物群落本身属性排定群落样地的位序称为间接排序。,DCCA排序中环境因子及物种多样性指数之间的关系,
