《群落的组成与结构》PPT课件.ppt

2023/1/21Basic Ecology1群落生态学群落生态学2023/1/21Basic Ecology2第一节第一节生物群落的概念生物群落的概念一、生物群落的定义一、生物群落的定义生物群落（生物群落（bioticcommunity）：特定时）：特定时间、空间或特定生境下生物种群有规律的间、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和影响，相互作用，具有一定的形态结构和营养结构，执行一定的功能。营养结构，执行一定的功能。在相同时间聚集在同一地段上的各物种种在相同时间聚集在同一地段上的各物种种群的集合。群的集合。2023/1/21Basic Ecology32023/1/21Basic Ecology4二、群落的基本特征二、群落的基本特征1.具有一定的种类组成具有一定的种类组成2.不同物种之间相互影响不同物种之间相互影响3.形成群落环境形成群落环境4.具有一定的结构具有一定的结构5.具有一定的动态特征具有一定的动态特征6.一定的分布范围一定的分布范围7.群落的边界特征群落的边界特征8.各物种不具有同等的重要性各物种不具有同等的重要性2023/1/21Basic Ecology5第二节第二节群落的种类组成群落的种类组成一、群落的最小面积一、群落的最小面积在调查群落中物种的组成时，在比较均匀的地方圈定在调查群落中物种的组成时，在比较均匀的地方圈定一定的面积，登记这一面积中的物种，再顺序成倍一定的面积，登记这一面积中的物种，再顺序成倍扩大面积，随着面积扩大物种随之增加，当面积扩扩大面积，随着面积扩大物种随之增加，当面积扩大到一定程度，物种不再增加或很少增加，这时的大到一定程度，物种不再增加或很少增加，这时的面积即为群落的最小面积。面积即为群落的最小面积。从群落的最小面积可知：从群落的最小面积可知：1组成群落的物种越丰富，群落的最小面积相应也越组成群落的物种越丰富，群落的最小面积相应也越大；大；2环境条件越优越，群落的结构越复杂，组成群落的环境条件越优越，群落的结构越复杂，组成群落的物种也越多。物种也越多。2023/1/21Basic Ecology6二、种类组成的性质分析（以植物群落为例）二、种类组成的性质分析（以植物群落为例）1.优势种和建群种优势种和建群种2.亚优势种亚优势种3.伴生种伴生种4.偶见种或罕见种偶见种或罕见种三、种类组成的数量特征三、种类组成的数量特征（一）种的个体数量（一）种的个体数量1多度、多度、2密度、密度、3盖度盖度4频度频度:频度是指群落中某种植物出现的样方频度是指群落中某种植物出现的样方数占整个样方数的百分比。数占整个样方数的百分比。2023/1/21Basic Ecology7Raunkiaer频度定律频度定律(lawoffrequency)：大多数物种的频：大多数物种的频度是不高的，属于一般分布物种，少数物种可成为群落的度是不高的，属于一般分布物种，少数物种可成为群落的优势种，其频度是高的。优势种，其频度是高的。H.A.Gleason(1929)TheSignificanceofRaunkiaersLawofFrequency.Ecology10:406-408.HurstShoemaker.(1935)TestingRaunkiaersLawofFrequencyAgainstDistributionofFishesintheStreamsofWayneCounty,Indiana.Ecology,16(4):568-572.ChristenChristensenRaunkir(1860 1938)2023/1/21Basic Ecology85.重要值：综合数量指标重要值：综合数量指标四、种的多样性四、种的多样性生物多样性（生物多样性（biodiversity）：生物种的多样化和）：生物种的多样化和变异性以及物种生境的生态复杂性。生物多样性包变异性以及物种生境的生态复杂性。生物多样性包含有三个水平：遗传多样性，物种多样性，生态系含有三个水平：遗传多样性，物种多样性，生态系统多样性。统多样性。1种的多样性的两种涵义种的多样性的两种涵义（1）种的数目或丰富度；）种的数目或丰富度；（2）种的均匀度）种的均匀度2023/1/21Basic Ecology92多样性的测定多样性的测定多样性指数：反映丰富度和均匀度的综合指标。多样性指数：反映丰富度和均匀度的综合指标。a辛普森多样性指数辛普森多样性指数EdwardH.Simpson(1949)Measurementofdiversity.Nature163:688.(Simpsonsdiversityindex)：在无限大小的群落中，：在无限大小的群落中，随机取样的两个个体属于不同种的概率。随机取样的两个个体属于不同种的概率。2023/1/21Basic Ecology10b香农香农-威纳指数（威纳指数（Shannon-Weinerindex）：描述种的个体出现的紊乱和不）：描述种的个体出现的紊乱和不确定性。确定性。2023/1/21Basic Ecology113多样性梯度多样性梯度多样性随纬度的变化；多样性随纬度的变化；多样性随海拔的变化；多样性随海拔的变化；多样性随水体深度的变化多样性随水体深度的变化。4、解释物种多样性变化的学说解释物种多样性变化的学说时间、空间、气候、竞争、捕食、生产时间、空间、气候、竞争、捕食、生产力力2023/1/21Basic Ecology12进化时间学说：热带群落比较古老，进化时进化时间学说：热带群落比较古老，进化时间较长，并且在地质年代中环境条件稳定，间较长，并且在地质年代中环境条件稳定，很少遭受灾害性气候变化，所以群落的多样很少遭受灾害性气候变化，所以群落的多样性较高。性较高。生态时间学说：考虑时间尺度更短，认为物生态时间学说：考虑时间尺度更短，认为物种的分布区的扩大也需要一定时间。种的分布区的扩大也需要一定时间。2023/1/21Basic Ecology13空间异质性学说：物理环境越复杂，或空间异质性越空间异质性学说：物理环境越复杂，或空间异质性越高，动植物群落的复杂性也越高，物种多样性也越大。高，动植物群落的复杂性也越高，物种多样性也越大。如山区物种多样性明显高于平原；群落中小生境丰富如山区物种多样性明显高于平原；群落中小生境丰富多样，物种多样性越高。多样，物种多样性越高。气候稳定学说：气候越稳定，变化越小，动植物的种气候稳定学说：气候越稳定，变化越小，动植物的种类越丰富，在生物进化的地质年代中，地球唯有热带类越丰富，在生物进化的地质年代中，地球唯有热带的气候可能是最稳定的，的气候可能是最稳定的，出现了大量狭生态位和特化出现了大量狭生态位和特化的种类，故物种多样性高。在高纬度地区，自然选择的种类，故物种多样性高。在高纬度地区，自然选择有利于广适应性的生物。有利于广适应性的生物。2023/1/21Basic Ecology14竞争学说：竞争学说：在气候温和而稳定的热带地区，生物之在气候温和而稳定的热带地区，生物之间的竞争则成为进化和生态位分化的主要动力。热间的竞争则成为进化和生态位分化的主要动力。热带地区生物生态位极度分化，食性特化。带地区生物生态位极度分化，食性特化。捕食学说：捕食者将被捕食者的种群数量压到较低捕食学说：捕食者将被捕食者的种群数量压到较低水平，从而减轻了被食者的种间竞争。竞争的减弱水平，从而减轻了被食者的种间竞争。竞争的减弱允许更多的被食者种的生存。允许更多的被食者种的生存。生产力学说：理论上说，如果其他条件相等，群落生产力学说：理论上说，如果其他条件相等，群落的的生产力越高，生产的食物越多，通过食物网的能生产力越高，生产的食物越多，通过食物网的能流量越大，物种多样性就越高。但在实际环境中，流量越大，物种多样性就越高。但在实际环境中，要注意初级生产力的可利用程度。要注意初级生产力的可利用程度。2023/1/21Basic Ecology15第三节第三节群落的结构群落的结构一、群落的结构单元一、群落的结构单元1生活型生活型:生物对外界环境适应的外部表现形式。生物对外界环境适应的外部表现形式。丹麦生态学家饶基耶尔丹麦生态学家饶基耶尔Raunkiaer选择休眠芽在不选择休眠芽在不良季节的着生位置作为划分生活型的标准，把陆生良季节的着生位置作为划分生活型的标准，把陆生植物划分为五类生活型：植物划分为五类生活型：高位芽植物高位芽植物（Phanerophytes）；地上芽植物地上芽植物（Chamaephytes）；地面芽植物地面芽植物（Hemicryptophytes）；隐芽植物隐芽植物（Geophytes）；一年生植物一年生植物（Therophytes）2023/1/21Basic Ecology162023/1/21Basic Ecology172023/1/21Basic Ecology182023/1/21Basic Ecology192层片：同一群落中同一生活型的所有植物的层片：同一群落中同一生活型的所有植物的总和。总和。属于同一层片的植物是同一个生活型类别。属于同一层片的植物是同一个生活型类别。每一个层片在群落中都具有一定的小环境，不同每一个层片在群落中都具有一定的小环境，不同层片小环境相互作用的结果构成群落环境。层片小环境相互作用的结果构成群落环境。每一层片在群落都占据一定的空间和时间，而且每一层片在群落都占据一定的空间和时间，而且层片的时空变化形成了植物群落不同的结构特征。层片的时空变化形成了植物群落不同的结构特征。二、群落的垂直结构二、群落的垂直结构群落的分层现象，与对光等资源的利用有关，群落的分层现象，与对光等资源的利用有关，可以分为光合层和异养层。可以分为光合层和异养层。2023/1/21Basic Ecology20群落的分层与资源群落的分层与资源(光、矿质营养、食物等光、矿质营养、食物等)利用有利用有关关植物群落的成层现象植物群落的成层现象地上成层现象、地下成层现象、层间植物地上成层现象、地下成层现象、层间植物群落中动物的分层现象，主要与食物、微气候有关群落中动物的分层现象，主要与食物、微气候有关水生群落的分层，主要与光照、温度、食物和溶氧水生群落的分层，主要与光照、温度、食物和溶氧量有关量有关挺水草本层、飘浮草本层、水面高草层、沉水漂草挺水草本层、飘浮草本层、水面高草层、沉水漂草层、沉水矮草层、水底层层、沉水矮草层、水底层漂浮动物、浮游动物、游泳动物、底栖动物、附底漂浮动物、浮游动物、游泳动物、底栖动物、附底动物、底内动物动物、底内动物2023/1/21Basic Ecology212023/1/21Basic Ecology222023/1/21Basic Ecology232023/1/21Basic Ecology24种名林冠层高于11.6米乔木层511.6米灌木层1.35米草本层11.3米地面林鸽茶腹 青山雀长尾山雀旋木雀煤山雀沼泽山雀大山雀载菊乌鸫红胸句鸟句鸟 鹪鹩33334150122324515252233426418375108111741073119613627781551973325292024181720811031489321406972471920栎林中鸟类在不同层次中的相对密度栎林中鸟类在不同层次中的相对密度2023/1/21Basic Ecology25三、群落的水平结构三、群落的水平结构:：群落的配置状况或水平群落的配置状况或水平格局。格局。镶嵌性：镶嵌性：群落内部环境群落内部环境因子的不均匀性造成因子的不均匀性造成小群落小群落群落环境的异质性越高，群落环境的异质性越高，群落的水平结构就越复群落的水平结构就越复杂。杂。受海拔高度影响，植物受海拔高度影响，植物在山脚阔叶林、山坡混在山脚阔叶林、山坡混合林，山顶针叶林，合林，山顶针叶林，这这种情况属于垂直结构分种情况属于垂直结构分层还是水平结构？层还是水平结构？2023/1/21Basic Ecology26四、群落的时间结构四、群落的时间结构群落结构部分在时间上的相互更替，周期性群落结构部分在时间上的相互更替，周期性群落季相：群落优势生活型和层片结构的季群落季相：群落优势生活型和层片结构的季节变化引起的群落外貌随季节的变化节变化引起的群落外貌随季节的变化时间格局：群落的组成与结构也随时间序列时间格局：群落的组成与结构也随时间序列发生有规律的变化发生有规律的变化动物的季节性变化及动物调查的季节性动物的季节性变化及动物调查的季节性动物的昼夜变化动物的昼夜变化2023/1/21Basic Ecology27五、群落交错区（五、群落交错区（ecotone）与边缘效应）与边缘效应(edgeeffect)群落交错区群落交错区(生态交错区、生态过渡带）生态交错区、生态过渡带）两个或多个群落之间两个或多个群落之间(或生态地带之间或生态地带之间)的过渡区域。的过渡区域。群落交错区种的数目及一些种的密度增大的趋势被称为群落交错区种的数目及一些种的密度增大的趋势被称为边缘效应。边缘效应。2023/1/21Basic Ecology28第四节第四节影响群落结构的因素影响群落结构的因素一、生物因素：一、生物因素：竞争与捕食竞争与捕食（一）竞争对群落结构的影响（一）竞争对群落结构的影响引起种间的生态位的分化，使群落中物种多引起种间的生态位的分化，使群落中物种多样性增加样性增加同资源种团（同资源种团（Guild）：群落中以同一方式利）：群落中以同一方式利用共同资源、生态位比较接近的物种集团。用共同资源、生态位比较接近的物种集团。等价种等价种关键种关键种2023/1/21Basic Ecology292023/1/21Basic Ecology30（二）捕食对群落结构的影响（二）捕食对群落结构的影响泛化种泛化种捕食压力的加强，将有竞争能力的物种吃掉，使物种捕食压力的加强，将有竞争能力的物种吃掉，使物种多样性增加多样性增加捕食压力过高时，因为需吃一些不适口的物种，物种捕食压力过高时，因为需吃一些不适口的物种，物种多样性降低多样性降低特化种特化种喜食的是群落的优势种，则捕食可以提高物种多样性喜食的是群落的优势种，则捕食可以提高物种多样性喜食的是竞争上占劣势的种类，则捕食会降低物种多喜食的是竞争上占劣势的种类，则捕食会降低物种多样性样性特化的捕食者，容易控制被食者物种特化的捕食者，容易控制被食者物种2023/1/21Basic Ecology312023/1/21Basic Ecology32PaineRT.1966.Foodwebcomplexityandspeciesdiversity.American Naturalist100:65-75.引入和去除实验：顶级食肉动物是决定群落结构的关键种引入和去除实验：顶级食肉动物是决定群落结构的关键种 2023/1/21Basic Ecology33二、干扰对群落结构的影响二、干扰对群落结构的影响1.干扰与群落的断层干扰与群落的断层2.断层的抽彩式竞争断层的抽彩式竞争3.断层与小演替断层与小演替4.断层形成的频率影响物种多样性断层形成的频率影响物种多样性中度干扰说中度干扰说The Intermediate Disturbance Hypothesis(IDH)：中等程度的干扰水平能维持高多样性。：中等程度的干扰水平能维持高多样性。在一次干扰后少在一次干扰后少数先锋种入侵断层，如果干扰频繁，数先锋种入侵断层，如果干扰频繁，则先锋种不能发展到演替中期，使多样性较低则先锋种不能发展到演替中期，使多样性较低如果干扰间隔时间长，使演替能够发展到顶极期，如果干扰间隔时间长，使演替能够发展到顶极期，则多样性也不很高则多样性也不很高只有在中等程度的干扰，才能使群落多样性维持最只有在中等程度的干扰，才能使群落多样性维持最高水平，它允许更多物种入侵和定居高水平，它允许更多物种入侵和定居2023/1/21Basic Ecology342023/1/21Basic Ecology355.干扰理论与生态管理干扰理论与生态管理三、空间异质性与群落结构三、空间异质性与群落结构空间异质性的程度越高，物种的多样性也越高。空间异质性的程度越高，物种的多样性也越高。1.非生物环境的空间异质性非生物环境的空间异质性2.植物空间异质性植物空间异质性2023/1/21Basic Ecology36四、岛屿与群落结构四、岛屿与群落结构1.海岛的物种数与面海岛的物种数与面积关系积关系广义的岛屿的概念广义的岛屿的概念岛屿效应岛屿效应:岛屿面积岛屿面积越大物种数越多。越大物种数越多。S=CAZ(z=0.24-0.34)2023/1/21Basic Ecology372.MacArthur的平衡说的平衡说2023/1/21Basic Ecology38五、物种丰富度的模型五、物种丰富度的模型群落物种的平均生态位宽度和平群落物种的平均生态位宽度和平均生态位重叠是一定值时，资源均生态位重叠是一定值时，资源利用范围越大，群落将含有更多利用范围越大，群落将含有更多的种数。的种数。当资源利用范围一定时，群落物当资源利用范围一定时，群落物种的平均生态位宽度越越窄，群种的平均生态位宽度越越窄，群落有更高的物种数。落有更高的物种数。当资源利用范围一定时，群落物当资源利用范围一定时，群落物种平均生态位重叠越大，群落将种平均生态位重叠越大，群落将含有更多的种数。含有更多的种数。当资源利用范围一定时，群落中当资源利用范围一定时，群落中利用资源越充分，含有更多的物利用资源越充分，含有更多的物种数；若群落种有一部分资源未种数；若群落种有一部分资源未被利用，所含种数就越少。被利用，所含种数就越少。