环境生态学4第四章群落生态

第四章群落生态第一节生物群落的概念第二节群落的种类组成第三节群落的结构第四节影响群落组成和结构的因素群落生态学的中心问题是回答群落的整体结构是如何形成的。在生态学发展史中，生物群落概念的提出是很早的。但是对于生物群落的两种对立观点——个体论学派和机体论学派的争论至今未休。群落中为什么有那么多的动、植物种类？它们为什么像现在这样分布着？它们之间是怎样发生着相互作用的？这是群落生态学最令人感兴趣的问题。第一节生物群落的概念1.生物群落的定义及其内涵2.植物群落学的概念3.植物群落学的发展简史4.群落的基本特征5.群落的性质1.生物群落的定义及其内涵1.1807年，近代植物地理学的创始人AlexanderHumboldt2.1890年，丹麦植物学家E．Warming出版了其经典著作《植物生态学》，副标题为“植物群落研究引论”。3.1908年俄国对植物群落的研究有了较大发展，并形成一门以植物群落为研究对象的学科——地植物学(植物群落学的同义语)。动物学家也注意到不同动物种群的群聚现象:1.1877年，德国生物学家KarlMobius2.生物群落生态学的先驱者V．E．Shelford(1911)3.美国著名生态学家E．P．Odum(1957)在他的《生态学基础》一书中，对这一定义做了补充，他认为除种类组成与外貌一致外，生物群落还“具有一定的营养结构和代谢格局”，“它是一个结构单元”，“是生态系统中具生命的部分”。4.比利时学者P．Duvigneaud(1974)在他的《生态学概论》生物群落可定义为：在特定空间或特定生境下，具有一定的生物种类组成，它们之间及其与环境之间彼此影响、相互作用，具有一定的外貌及结构，包括形态结构与营养结构，并具特定功能的生物集合体。也可以说，一个生态系统中具生命的部分即生物群落。2.植物群落学（Phytocoenology）的概念植物群落学（Phytocoenology，Phytocommunity，Plantcommunity）：由瑞士学者H．Ｇams于１９１８年《植被研究的主要问题》中提出，是关于植物群落及其与环境相互关系的一门学科，它是植物学的一个分支学科。其同义语有：地植物学（Geobotany）：1866年，A.Griesbach,德国，植物地理学；Ф.И.Рупрехт,俄罗斯学者，仅指植物地理学中关于种的分布式及植物区系发展的研究。植物社会学（Phytosociology，Plantsociology）：波兰И.П.Кaчсний和俄罗斯学者П.Н.Крылов分别于1896、1898提出，认为是本门学科最合适的名称，也是国际文献中最固定的名称。群落生态学（Synecology）：瑞士学者С.Schroter1902年提出，1909年被第三届国际植物学会已采用为本学科的名称。植物生态学（Plantecology，Phytoecology）：E.Warming丹麦人，1909提出，后来演化为狭义的指：个体生态学，广义上指：个体生态学+群落生态学。植物群落（Phytocoenosium，Phytocommunity，Plantcommunity）：是由一些植物在一定的生境条件下所构成的一个总体，在一个植物群落内，植物与植物之间，植物与环境之间都具有一定的相互关系，并形成一个特有的内部环境或植物环境。如森林、草地、农田等。植被（Vegetation）：植物的覆被，指地球表面的活的植物覆盖。一个地区的植被是该地区所有植物群落的总和，是由一个或多个植物群落组成的。•植物群落的研究对象：植物群落及由植物群落所构成的植被。通常分为：自然植被（Naturalvegetation）/野生植被（Field—vegetation）人工植被（artificialvegetation）/栽培植被（cultivatedvegetation）植物群落学的内容范畴：结构：种类组成、种群特性、外貌、垂直结构与水平结构（群落形态学Synmorphology）。生态：群落与外界环境条件的相互关系，群落的内部环境或植被环境，群落内物质的循环、能量的流动。动态：群落的形成、运动与变化群落的演替（群落动态学Syndynamics，群落演替学Syngenetics）。分类：群落分类的原则、单位与系统，群落的命名（群落分类学Syntaxonomy，Synsystematics）。分布：群落在地球表面上的分布规律分区（群落分布学Syhchorology群落地理学Syngeography）。植物群落学在国民经济中的意义：深入揭示植物群落的结构、生态、分类、及其在地球上分布等规律。农业、牧业、林业等的必要的理论基础。土壤利用等方面有重要意义，是各种自然规划、经济规划的必要的理论依据，在防风、防旱、防洪、防寒、防沙、改良土壤、绿化及美学教育方面有重要意义。20世纪20年代到50年代，由于各地自然条件、植物区系、植被性质及开发利用程度的差异，使植物生态学在研究方法、研究重点在各地有所不同，在这一时期形成了几个著名的生态学派，主要有：3.植物群落学的发展简史：北欧学派(Uppsala学派)：由瑞典Uppsala大学的R．Sernauder所创建，继承人为G．E．DuRietz。以注重群落分析为特点。法瑞学派（又称Braun-Blanquet学派）：重视群落的生态外貌、强调特征种以及区别种和专有种。英美学派：E．Warming发展观点，W.Cowles(1899,1901)树立了群落动态研究范例；F.E.Clements(1916)提出单元顶极的“演替顶极”理论，A.G.Tansley(1935)提出生态系统的概念，为该学派的形成奠定了基础。建立数学模型是该学派的独特贡献。苏联学派：以B．H．Сукачёв为代表，他们注重建群种与优势种，建立了一个植被等级分类系统，并重视植被生态、植被地理与植被制图工作。他们的工作以植物群落和植被为主，统称为“地植物学”。20世纪50—60年代，是传统生态学向现代生态学过渡时期，并出现了一些新的现代发展中心：H．Ellenberg（德国）：对生态幅度与生理幅度以及生态种组的研究；Würzburg大学O．L．Lange（德国）：植物生理生态研究；北威尔士大学J．L．Harper（英国）：植物种群的研究；–Toulouse植被制图中心，H．Gaussen(法国)：植被制图；康乃尔大学R．H．Whittaker(美国）)：植被分析研究。4.群落的基本特征：具有一定的外貌：生活型、（种类组成）生长类型反映植物群落的外貌。具有一定的种类组成：《内蒙古植物志》p371~391。一定的群落结构：形态结构、生态结构（生态类型）、营养结构（食物链）。形成群落的环境：不同物种之间相互影响：种间关系。动态特征：替代过程、机制、替代后果。分布范围：植被的分布规律主要受温度、水分的限制。5.群落的性质：关于群落性质问题，生态学界存在两派绝然对立的观点：机体论观点认为：美国生态学家Clements(1916，1928)曾把植物群落比拟为一个有机体，看成是一个自然单位。认为群落是客观存在的实体，是一个有组织的生物系统，是一个自然单位，像有机体与种群那样，被称为机体论观点；个体论观点认为：H．A．Gleason在1926年发表了“植物群丛中的个体论概念(individualisticconcept)”群落并非自然界的实体，而是生态学家为了便于研究，从一个连续变化着的植被连续体中，人为确定的一组物种的集合，被称为个体论观点。争论焦点机体论观点个体论观点两条途径群丛单位理论指导下的群落学研究从种群独立性假说出发的群落种群研究群落类型真实的、自然界中的客观实体抽象的、人为群落比拟有机体、生物的“种”群落比拟为有机体欠妥群落边界明显的逐渐过渡群落分布间断分布连续分布代表人物Clements(1916，1928)H．A．Gleason（1926）实际上任何植物的自然种群，都是自然群落整体中的一个成员，它本身的种群过程，必定与其生存的群落环境不可分割。近十来年出现了一个新的转机：植物种群生态学研究：更重视对各种群落内部种群结构和动态的研究。植物群落学研究：更加重视群落中的优势种或特征种、生态种组的种群统计和分布格局的定量化研究，深化认识植物群落形成演替、结构功能、、稳定性和多样化的过程。由于两种理论观念从对立逐渐地相互补充和渗透，从而给植被理论和方法及其应用注入了一股强大的新力量。第二节群落的种类组成一．研究种类组成的意义和方法二．种类组成的性质分析三．种类组成的数量特征四．种间关联的研究方法五．群落的综合特征一、研究种类组成的意义和方法1.研究种类组成的意义：种类组成是决定群落性质的重要因素，一个确定的植物群落，总是由一定的种类成分所组成。种类组成是鉴别不同群落类型的基本特征；不同的群落类型必然有不同的种类组成。•登记种类组成成分：编写包括所有种类的植物名录及其他信息（生活型、生态类型、地理成分等）。2、研究种类组成的方法：•选择样地：选择典型地段，即能够反映植物群落特征的地段，只代表群落的基本特征不是全部面积。选择要求：ⅰ、种的分布要具有均匀性；ⅱ、有层次分布；ⅲ、生境条件（地形、土壤）一致；ⅳ、典型地段（中心），避免过渡地带。3.登记样地面积：不应小于其最小面积（表现面积）。表现面积：能够包括群落中大多数植物种类的最小地段。群丛片段：当一个植物群落占据地段的面积很小，以致于不能表现该群落的特征时为群丛片段，将全部面积作为登记记载面积。4.样地登记的方法：样方、样条、样线、样圆等。其中样方种类有：记名样方（单位面积内的植物种类）完全样方（种名拉丁文、高度、个体数量、物候、鲜重、干重、含水量）。二、种类组成的性质分析1.植物区系学分析:从分类学和区系学角度出发，可以划分出区系成分。植物区系：一个地区所生长或生活的全部植物种类的总体就是该地区的~（行政区划、地理区域）。种类组成的统计分析：对群落中所有植物的科、属、种进行统计分析，其结果可列成植物名录和科属组成表。植物区系地理成分分析：以现代分布区为基础的区系划分，最常见的地理成分如泛北极、东亚、地中海、鄂尔多斯、亚洲中部。在搞清一个地区植物区系地理的基础上，对再搞清植物群落的中心和来源有重要意义。植物名录和科属组成表植物名称科属地理成分生活型水分生态类型中名，拉丁名合计2.生态成分分析：从生物有机体对其周围环境适应性出发，划分出生态成分：生态类型（根据光、水、温度、土壤等因子划分分析）生活型（生长型）。二、种类组成的性质分析3.群落成员型分析：从物种在群落中所起的作用出发，根据个体数量的多少和所起的作用的大小划分：优势种(dominantspecies)。建群种(edificator或constructivespecies)伴生种偶见种同一物种可以出现在不同的群落中，在不同的群落中所起的作用大小不同，即同一物种在不同群落中可以以不同的群落成员型出现。三、种类组成的数量特征：1、种的个体数量指标：丰富度、密度、相对密度、密度比还有：盖度、频度、高度、重量、体积以及相对盖度、盖度比，以此类推。2、种的综合数量指标：优势度：重要值、综合优势比生态位：空间、营养、多维生态位等。四、群落的综合特征：1、种的存在度和恒有度1）存在度：在同一类型的各群落中，某一植物所存在的群落数占被统计群落数的百分比，表明同一类型的不同群落之间在种类组成方面的相似程度，存在度大的植物种类越多，群落间的相似程度越大。2）恒有度：如果在每个群落中都取相同的面积登记起种类组成，然后求某重植物在这些面积中出现的比率称为恒有度。种的存在度和恒有度都用来说明同一类型的群落中种类组成的均匀性和一致性。恒有度即一定面积的存在度，可避免由于取样面积不等带来得误差。2、确限度（忠实度）：一个种局限于某一类型植物群落的程度，植物种类对一个群落类型的忠实度。由此划分的植物种与群落类型的关系：1）特征种：确限度为5级的种，完全局限于一个植物群落之内，又称局限种。偏宜种：确限度为4级，某一群丛的