03 园林植物种群与群落

第三章园林植物种群与群落2016-03第一节园林植物种群一、植物种群1、种群的概念种群是指特定空间内能自由交配、繁殖后代的同种生物个体的集合。2、自然种群具有三个特征：（1）空间特征：种群具有一定的分布区域和分存形式。（2）数量特征：每单位面积（或空间）上的个体数量（即密度）将随时间而发生变动。（3）遗传特征：种群具有一定的基因组成，即系一个基因库，以区别于其它物种，但基因组成同样是处于变动之中的。3、种群生物学与种群生态学种群生物学（populationbiology）：研究种群的结构、形成、发展和运动变化过程规律的科学。最主要组成部分是种群遗传学和种群生态学。种群遗传学（populationgenetics）：研究种群的遗传过程。种群生态学（populationecology）：研究种群内各成员之间、它们与其他种群成员之间、以及它们与周围环境中的生物和非生物因素之间的相互关系。二、种群的一般特征：1、种群的大小和密度（size&density）:（种群数量）(1)定义种群大小指该种群所包含的个体数目的多少。（绝对量）种群密度是指单位空间内个体数目或生物量。（相对量）（2）密度的类型：天然密度：单位空间的生物数量（粗密度crudedensity）生态密度：单位栖息空间内生物的数量（特定密度或经济密度，specific,economicdensity）2、出生率出生率：种群产生新个体占总个体数的比率。出生率常分为：最大出生率（naximumnatlity）实际出生率(realizednatality)最大出生率：是在理想条件下即无任何生态因子限制，繁殖只受生理因素所限制产生新个体的理论上最大数量。实际出生率：表示种群在某个真实的或特定的环境条件下的增长。它随种群的组成和大小，物理环境条件而变化的。3、死亡率死亡率：是种群中单位时间内死亡个体数占总个体数的比率。或在一定时间内死亡个体的数量除以该时间段内种群的平均大小。4、存活率存活率:（survivorship）是在一定时间段内存活的个体数除以种群最初个体数。存活个体的数目通常比死亡个体的数目更有意义。生命期望:就是种群中某一特定年龄的个体在未来能存活的平均年数。对一个特定的种群，存活数据通常以存活曲线（survivorshipCurve）表示。存活曲线:以对数的形式表示在每一生活阶段存活个体的比率。5、迁入和迁出（immigration&emigration）：迁入（immxigration）和迁出(emigration)也是种群变动的两个主要因子，它描述各地方种群之间进行基因交流的生态过程。由于种群间的界限常不明确，研究迁入和迁出的空间变化过程很困难，目前，这类研究常采用遥测技术。迁入率：进入当前种群领地的同种个体占总个体数的比率为迁入率。迁出率：离开当前种群所在区域的个体占总个体数的比率为迁出率。6、种群的性比（sexratio）：性比（Sexratio）:种群中雄性个体和雌性个体数目的比例。或性比是反映种群中雄性个体（♂）和雌性个体（♀）比例的参数。7、年龄结构(agestructure)：(1)定义：年龄结构是指种群中各个年龄级个体数的分布情况，也称年龄分布和年龄组成(agedistributionorcomposition)。(2)年龄结构的表示法：年龄比例（ageratio）：种群中各年龄级的个体数占种群个体总数的比例。年龄金字塔(agepyramid)：按年龄级由小到大的顺序，将各龄级个体数或年龄比例用图形表示。三、种群的数量及其动态1、生命表和存活曲线(lifetable&survivorship)：1）生命表：描述种群死亡过程的表格。是分析种群动态的有效工具。编制方法：首先划分年龄阶段，记录各年龄级开始时的种群数量，直至该群动物全部死亡，最后据此计算各年龄级死亡率、存活分数、平均寿命等。2）生命表的类型：动态生命表：记录同一时间出生的种群存活（死亡）过程的生命表。个体经历了相同的环境条件。适于寿命较短的种群。又称同生群（cohort）生命表，特定年龄生命表，水平生命表。静态生命表：根据某一特定时间对某一种群进行年龄结构的调查所编制的生命表。各年龄的个体经历了不同的环境条件。适于稳定的种群和寿命较长的动物。特定时间生命表，垂直生命表。3）存活曲线(Survivalcurve)存活曲线是以时间间隔为横坐标，以相应的存活个体数或存活率为纵坐标所作的曲线图。不同生物种群的存活曲线可以分为三种类型：A型：凸型存活曲线，种群接近生理寿命之前，死亡率一直很低，直到生命末期死亡率才迅速上升。如人类和大型兽类。B型：对角线型存活曲线，种群下降速率（死亡率）各时期相等。如许多鸟类。C型：凹型存活曲线，早期死亡率高，以后死亡率很低并稳定。如鱼类、很多无脊椎动物等2、种群的内禀增长率（instrinsicgrowthrate）1.概念：内禀增长率是指在理想条件（无限制因子）下的种群增长率，用rm表示。它充分表现了种群最大潜在生殖能力。又称生物潜能或生殖潜能。rm与实际增长率（r）之差被称为环境阻力。3、种群的增长模型：逻辑斯谛增长又称自我抑制性方程（1）逻辑斯谛增长的条件和模型：条件（假定）：A.种群增长有一个环境条件所允许的最大值，称为环境容量或承载力（carryingcapacity），记作K。当种群大小增至K时，种群不再增长。1.开始期，由于种群个体数很少，密度增长缓慢，又称潜伏期。2.加速期，随个体数增加，密度增长加快。3.转折期，当个体数达到饱和密度一半（K/2),密度增长最快。4.减速期，个体数超过密度一半（K/2)后，增长变慢。5.饱和期，种群个体数达到K值而饱和。B.随着种群密度上升，种群增长率逐渐按比例降低，即每增加一个个体的影响是1/K（种群增长受密度的制约）。据此，种群增长曲线为“S”型。模型：dN/dt=rN((K-N)/K)该模型的积分式为：Nt=K/(1+eα-rt)=K/(1+e-r(t-α/r))当NK时，逻辑斯蒂系数是负值，种群数量下降当NK时，逻辑斯蒂系数是正值，种群数量上升当N=K时，逻辑斯蒂系数等于零，种群数量不变（N表示种群大小，K表示环境容纳量或种群的稳定平衡密度4、种群的空间分布空间格局指种群内个体的空间分布状况，又称为种群的分布（格局）。1）分布的类型：分布格局可以分为以下三种类型：随机分布（randomdispersion）：每一个体在种群领域中各个点上出现的机会相等。如面粉中的黄粉虫。在资源和空间充足、较均匀时常呈此分布。均匀分布（uniformdispersion）：个体之间保持相近的距离。如人工林，海岸悬崖上的海鸥巢。这种分布要求空间资源均匀，再加上人为影响、虫害或种内斗争等而引起。集中分布（aggregateddispersion）(成群分布)：个体的分布呈密集的斑块。自然界中大多数种群呈此分布。四、植物种群的种内关系与种间关系1、种内关系种内关系：种群内部个体与个体之间的关系（1）最后产量恒值法则：在一定范围内，当条件相同时，不管一个种群的密度如何，最后产量差不多总是一样的。Donald研究不同密度三叶草的产量（植株干重），在发育过程中（62，131天），产量与密度正相关，发育末期（181天）产量与密度无关。c=wdc为总产量#，常数；w为平均每株重量；d密度(#这里的总产量指整株，而非种子或其它食用部分)（2）高密度导致种群“自疏”定律2、种间关系种间关系：同一生境中不同种群之间的关系1）竞争（competition）竞争：具有相似要求的物种（种群）（两种或多种）为了争夺空间和资源，相互抑制，给对方带来不利影响，被称为竞争。种间竞争结果有两个：（1）一个种群被另一个种群完全排挤掉；（2）一个种群迫使另一种群：占有不同的空间（空间分隔）；食性特化；其他生态习性分化，如时间分隔等。2）高斯假说（Gausehypothesis）生态习性相近（食物、利用资源的方式等相同）的两个不同种群不能在同一地区长期共存。即生态位相同的两个种群不能永久共存。这一假说被称为高斯假说，又称为竞争排斥原理（competitiveexclusionprinciple）3）他感作用（Allelopathy）偏害作用（Amensalism）他感作用指某些植物能分泌一些有害化学物质，对别种生物发生影响的现象。又称异种抑制作用。植物的分泌物在种间竞争中具有重要作用，他感作用是保证种群生存和繁衍的重要手段之一。黑核桃,氢化核桃酮,树下几乎没有草本植物的原因植物排出分泌物的方式或途径：（1）挥发；（2）淋溶；（3）根的直接分泌。4）寄生（Parasitism）寄生：是指一种生物（寄生者）摄取另一种生物（宿主）的体液、组织或已消化物质、而维持生活的现象。5）共生（Symbiosis）共生这个术语广义地可以理解为共同生活，包括互利共生（共生）、偏利共生（共栖）、甚至寄生等。这与传统解说相矛盾，所以我们应尽量避免使用共生，或将共生只理解为互利共生。互利共生（mutualism）：指对双方都有利的共同生活现象。抗生素,共生细菌6）协同进化（coevolution）协同进化是指物种A的性状作为对物种B性状的反应而进化，物种B这一性状本身又是作为对物种A性状的反应而进化。例如一种植物由于食草昆虫所施加的压力而发生遗传变化，这种变化又导致昆虫发生遗传性变化。协同进化还在竞争物种间和共生物种间存在。进化过程中相互作用的物种间都向着适应统一的方向发展。第二节园林植物群落一、植物群落及其基本特征1、生物群落的定义生物群落可定义为特定空间或特定生境下生物种群有规律的组合，它们之间以及它们与环境之间彼此影响，相互作用，具有一定的形态结构与营养结构，执行一定的功能。也可以说，一个生态系统中具生命的部分即生物群落。2、群落的基本特征1）具有一定的种类组成2）不同物种之间的相互影响3）形成群落环境4）具有一定的结构5）一定的动态特征6）一定的分布范围7）群落的边界特征二、植物群落的组成与结构1、种类组成的性质分析1）优势种和建群种对群落的结构和群落环境的形成有明显控制作用的植物种称为优势种(dominantspecies)；乔木层的优势种，即优势层的优势种常称为建群种(constructivespecies)。2）亚优势种(subdominant)指个体数量与作用都次于优势种，但在决定群落性质和控制群落环境方面仍起着一定作用的植物种。3）伴生种(companionspecies)伴生种为群落的常见种类，它与优势种相伴存在，但不起主要作用。4）偶见种或罕见种(rarespecies)偶见种是那些在群落中出现频率很低的种类，多半是由于种群本身数量稀少的缘故。2、种类组成的数量特征有了所研究群落的完整的生物名录，只能说明群落中有哪些物种，想进一步说明群落特征，还必须研究不同种的数量关系。对种类组成进行数量分析，是近代群落分析技术的基础。1）种的个体数量（1）多度(abundance)多度是对物种个体数目多少的一种估测指标，多用于群落野外调查,用极多、很多、多、尚多、少、极少,单株。（2）密度(density)指单位面积或单位空间内的个体数。一般对乔木，灌木和丛生草本以植株或株丛计数，根茎植物以地上枝条计数。样地内某一物种的个体数占全部物种个体数的百分比称做相对密度(relativedensity)。某一物种的密度占群落中密度最高的物种密度的百分比称为密度比(densityratio)。（3）盖度(coverdegree，或coverage)是指植物的地上部分垂直投影面积占样地面积的百分比,即投影盖度。后来又出现了“基盖度”的概念，即植物基部的覆盖面积。对于草原群落，常以离地面1英寸(2.54cm)高度的断面计算；对森林群落，则以树木胸高(1.3m处)断面积计算。基盖度也称真盖度。投影盖度:植物地上器官垂直投影所覆盖土地的面积;基部盖度:植物基部实际占的面积;多用于森林群落多用于草本群落乔木的基盖度特称为显著度(dominant)。盖度可分为种盖度(分盖度)，层盖度(种组盖度)