3第三篇群落生态学

授课人:吴林坤[e-mail]13809511917生命科学学院生物科学系第三篇群落生态学目录群落的概念与特征群落的种类组成群落的结构群落的演替1.1群落的概念群落(Community)的概念–在一定时空条件下各种生物种群的有规律的集合。–生态系统中有生命的部分。生物群落–植物群落+动物群落+微生物群落1.2群落的特征具有一定的种类组成不同物种之间相互影响形成群落环境具有一定的结构具有一定的动态特征具有一定的分布范围群落的边界特征2群落的种类组成2.1最小面积法2.2种类组成的性质分析–性质上差异导致形成：优势种、建群种、亚优势种、伴生种、偶见种等2.3种类组成的数量特征–个体数量、盖度、频度等2.4生物多样性2.1最小面积法群落的最小面积，指能包括组成群落的大多数物种的面积。组成群落的物种越丰富，群落的最小面积越大。–热带雨林，50×50㎡–常绿阔叶林，20×20㎡–针叶林及落叶林，10×10㎡–灌丛，5×5或10×10㎡–草地，1×1或2×2㎡返回2.2种类组成的性质（地位）分析优势种：群落中起决定和控制作用的物种。建群种：优势层中的优势种。从属种：与优势种相反，它对群落的结构和群落环境的形成的作用小于优势种。关键种：某一物种的存在与否影响到整个群落的结构和功能，这样的物种称为关键种。关键种与优势种的区别？(P163)KeystonespeciesBobPaineatUniversityofWashingtonmusselisacompetitivedominantinthissystemDifferencebetweenkeystonespeciesanddominantspecies2.3种类组成的性质（地位）分析亚优势种：群落中作用仅次于优势种的物种，但在某些方面有重要作用。伴生种：群落中相伴优势种而存在的常见物种，但不起主要作用。偶见种（罕见种）：群落中出现频率很低的物种，常常是种群本身的数量较少。冗余种：是指这些种的去除不会引起生态系统内其他物种的丢失，同时对整个群落和生态系统的结构和功能不会造成太大的影响的物种。这说明群落中的物种在生态功能上有相当程度的重叠性。10203040取样中的个体数目40302010种数灯光诱捕鳞翅目昆虫，个体数与种数关系Σ：个体数量6814,代表197个物种6个普通种占有50%的总个体数量最常见种有1799个个体37个种仅有1个标本普通种稀有种2.3种类组成的数量特征多度与密度盖度–投影盖度，基部盖度，显著度，盖度比频度–物种在全部样方中出现的频率。综合数量指标–重要值，综合考虑上面各种参数。返回重要值乔木重要值=[相对密度+相对频度+相对显著度]/300灌木和草本重要值=[相对高度+相对频度+相对盖度]/3002.4生物多样性(P188)生物多样性：地球上所有生物种，所有种的所有基因以及由它们和它们所处的生存环境相联系的生态系统的多样化程度。包括：遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性、景观多样性。来源:朱有勇《遗传多样性与稻瘟病的控制》不同基因型作物品种之间的混作及其利用《自然》杂志配发专题评论认为：“朱有勇及其同事经过深入的研究，获得了十分重要的研究成果，即利用水稻品种多样性基本控制了最重要的水稻病害——稻瘟病的流行，突破了单一品种化的弊端，为简便和持续地解决农业生产中出现的问题提供了佐证。”Anon-chemicalmethodtoreducericeblastdiseaseThediseasevulnerableglutinousricevariety(糯稻种)isplantedontheedgeoftheterracefield.害虫向日葵不能够种在石榴园附近的民间传统经验被巧妙地利用，成为防治害虫的制度。”陷阱作物“作物与昆虫关系的重构2.4物种多样性(P191)物种多样性包括两方面内容–群落中物种的丰富程度–群落中全部个体在各物种间的分布状况α多样性指数β多样性指数γ多样性指数Simpson指数：D=1-ΣPi2Shannon-Weiner指数H=-ΣPilnPi上二式中Pi种的个体数占群落中总个体数的比例，Pi=Ni/N。物种多样性指数Community1:H’=-∑PiInPi=-4×0.25×In0.25=1.39D=1-∑Pi2=1-4×0.25×0.25=0.75Community2:H’=-(0.8×In0.8+2×0.05×In0.05+0.1×In0.1)=0.71D=1-(0.8×0.8+2×0.05×0.05+0.1×0.1)=0.35Richness:S=4，Evenness:J=H’/InS物种多样性的时空变化纬度：随纬度升高物种多样性降低海拔：一般随海拔升高物种多样性降低水体：随深度增加物种多样性降低环境异质性：异质性增强导致物种多样性丰富时间–在群落演替的早期，随着演替的进展，物种多样性增加–在群落演替的后期，物种多样性会降低随人类活动及污染？加拿大美国墨西哥亚马逊河中美南美221262931000459182国家地区鱼类种数美洲鱼类种数与纬度关系theequator100501020Numberofindividuals(×100)NumberofspeciesTSWDSCSBSWBE多毛类、瓣鳃类物种多样性热带浅水、深海、大陆架、北方浅水、北方河口湾空间异质性对物种多样性的影响下图表明随空间多样，鸟类物种多样返回01.02.03.03210鸟类物种多样性00.51.01.53210鸟类物种多样性植物物种多样性取食高度多样性3群落的结构群落的结构要素（生活型、层片）群落的结构群落的类型影响群落结构的因素3.1群落的结构要素生活型–概念：不同的生物通过趋同适应的方式，并经过自然选择和人工选择而形成的，具有类似的形态、生理和生态特性的物种类群。–表现：趋同适应–分类(Raunkiaer系统）高位芽植物Ph.h25㎝地上芽植物Ch.0h25地面芽植物H.h=0地下芽(隐芽)植物Cr.h0一年生植物Th.（种子度过不良季节）其他分类方法？群落类型Ph.Ch.H.Cr.T.西双版纳热带雨林94.75.3000鼎湖山南亚热带常绿阔叶林84.55.44.14.10浙江中亚热带常绿阔叶林76.71.013.17.82秦岭北坡温带落叶阔叶林52.05.038.03.71.3长白山寒温带暗针叶林25.44.439.826.43.2东北温带草原3.62.041.119.033.4生活型谱3.1群落的结构要素生态型–概念：同种生物通过趋异适应的方式，并经过自然选择和人工选择而形成在外形、习性和生理特性上明显差别的物种类群。–表现：趋异适应层片层片是植物群落结构的一种基本单位，是指由相同生活型或相似生态要求的种组成的机能群落。层片具有一定的种类组成，这些种具有一定的生态生物学一致性；特别重要的是，它具有一定的小环境，这种小环境构成植物环境的一部分。（苏卡乔夫）层片与层的区别：一般来说，层片比层的范围要窄，因为一个层的类型可由若干生活型的植物所组成。返回3.2群落的结构群落的空间结构群落的垂直结构群落的水平结构群落的时间结构群落的营养结构（详见生态系统）群落交错区3.2.1群落的垂直结构群落的成层结构是不同高度的植物或不同生活型的植物在空间上垂直排列的结果成层结构是自然选择的结果，它显著提高了植物利用环境资源的能力环境的分层现象–光是主导因素植物的分层现象–地上成层(取决于光、温度等)与地下成层(取决于土壤水分与养分等)动物的分层现象–食物是主导因素•Canopy（林冠层）•Understorytree（下木层）•Shrublayer（灌木层）•Herblayer（草本层）•Forestfloor（地被层）•Interbededplants（层间植物）植物群落的垂直成层现象斑块性和镶嵌性镶嵌性是植物个体在水平方向上分布不均匀造成的，从而形成了许多小群落（镶嵌群落）3.2.2群落的水平结构导致群落水平结构复杂性的原因亲代的扩散习性环境的异质性种间相互作用的结果人和动物的干扰3.2.3群落的时间结构群落的组成与结构也随时间序列发生有规律的变化–群落的外貌–群落季相–动物的季节性变化–动物的昼夜变化返回群落的内部动态群落表现昼夜变化–昼夜的面貌变化–昼夜的物种变化–昼夜的生产力变化群落的季节动态–群落外貌的变化(季相)–群落物种的变化，动物的迁徙–群落物种的生产力的变化–群落物种的生活周期的变化，如休眠、萌发等变化的周期性3.2.4群落交错区与边缘效应群落交错区(生态交错区、生态过渡带）–两个或多个群落之间(或生态地带之间)的过渡区域。边缘效应：群落交错区种的数目及一些种的密度有增大的趋势群落交错区的特点：–多种要素联合作用强烈，生物多样性较高–生态环境恢复原状的可能性较小–生态环境变化快，恢复困难返回Edgeeffectandecotone3.3群落的类型世界植被纬度地带性分布规律我国植被纬度地带性分布规律TerrestrialBiomes3.3群落的类型3.4影响群落结构的因素生物因素–竞争对生物群落结构的影响–捕食对生物群落结构的影响干扰对生物群落结构的影响–中度干扰假说空间异质性与群落结构岛屿与群落结构–广义上的岛屿是指一类群落被其它群落包围而成。岛屿的面积大小、隔离程度均对岛屿生物多样性有影响。返回Resourcepartitioning食物特化水平分离竞争-生态位分离垂直分离林莺Resourcepartitioning竞争-生态位分离urchinbarrensorcashavestartedeatingottersduetodecliningsealpopulationsottersarekeystonepredators返回捕食干扰对群落结构的影响返回中度干扰能增加多样性岛屿生态主要内容MacArthur的平衡说岛屿上的物种数不随时间而变化；动态平衡，灭亡种不断被迁入的种所代替；大岛比小岛能“供养”更多的种；随岛距大陆的距离由近到远，平衡点的种数逐渐降低。返回4群落的演替演替的概念演替的类型演替的过程顶极群落控制演替的主要因素4.1群落演替的概念演替：是某一地段上一种生物群落被另一种生物群落逐级取代的过程。•群落结构和物种组成在自然状态下连续地、单方向地、有顺序地变化。4.2演替的类型时间：世纪演替/长期演替/快速演替起始条件：原生演替和次生演替基质：水生基质演替/旱生基质演替主导因素：内因生态演替/外因生态演替代谢特征：自养性演替/异养性演替演替方向：进展演替/逆行演替原生演替和次生演替原生演替–开始于原生裸地或原生芜原(完全没有植被并且也没有任何植物繁殖体存在的裸地)–从岩石开始的旱生演替–从湖底开始的水生演替次生演替–开始于次生裸地或次生芜原(不存在植被，但在土壤或基质中保留有植物繁殖体的裸地)演替系列–从植物定居开始,到演替成为稳定群落的过程进展演替逆行演替群落结构的复杂化群落结构的简单化地面的最大利用地面的不充分利用生产力的最大利用生产力的不充分利用群落生产力的增加群落生产力的降低新兴特有现象的存在，以及对植物环境特殊适应为方向的物种形成残遗特有现象的存在，以及对外界环境的为方向的物种形成群落的中生化群落的旱生化和湿生化群落环境的强烈改造外界环境的轻微改造返回PrimaryTerrestrialSuccession原生演替开始于原生裸地或原生芜原(完全没有植被并且也没有任何植物繁殖体存在的裸地)石生演替GlacierBayinAlaska旱生演替系列地衣植物阶段苔藓植物阶段草本植物阶段灌木群落阶段乔木群落阶段水生演替系列自由飘浮植物阶段沉水植物阶段浮叶根生植物阶段直立植物阶段湿生草本植物阶段木本植物阶段疏林阶段中生森林SecondaryTerrestrialSuccession次生演替