群落生态学12009学习.pptx

1普通生态学绪论1 群落的概念2 群落的物种组成3 群落的结构4 影响群落结构的因素5 群落的动态6 群落的分类和排序7 生物群落的类型结束第1页/共83页21 群落的概念概念，基本特征，性质1群落(community)的概念在相同时间聚集在同一地段上的各种生物种群的有序集合。生态系统中有生命的部分。2群落的基本特征3群落的性质下屏返回 第2页/共83页32群落的基本特征1 具有一定的种类组成2 群落中的物种相互作用3 形成内部环境(小环境)4 具有一定的结构5 群落表现一定的动态特征6 群落具有一定的分布范围7 具有边界特征(群落交错区)8 不同的具有不同的群落重要性上屏下屏第3页/共83页43群落的性质群落的性质如何是有争议的，主要有2种观点3.1 机体论(organismic school)认为群落是一个和生物个体、种群相似的自然单位，是有生命的系统。群落的演替具有定向特征相当与生物的生活史或生物的发育，具有机体特征。3.2 个体论(individualistic school)与机体论不同相反，认为群落并不是一个自然单位，而是自然界中在空间和时间连续变化系列中的一个区段。群落没有边界；自然界没有两个群落是相同的,因为环境变化导致的群落差异是连续的。问题：你如何看待这种争论？谱系上的一个点.参考图上屏 下屏第4页/共83页5机体论学派机体论学派群落都要经历从先锋阶段到顶级阶段的演替过程群落都要经历从先锋阶段到顶级阶段的演替过程顶级群落受破坏后重复演替过程达到顶级群落阶顶级群落受破坏后重复演替过程达到顶级群落阶段段代表人物代表人物:美国生态学家美国生态学家Clements赞成者：赞成者：Braun-Blanquet/Warming/Tansley/Elton/Mobius第5页/共83页6个体论学派个体论学派在连续变化的环境下的群落组成是逐渐变化的，在连续变化的环境下的群落组成是逐渐变化的，群落间没有明显的边界，不同群落类型只能是群落间没有明显的边界，不同群落类型只能是任意认定的任意认定的群落和物种的关系不是有集体和组织器官关系群落和物种的关系不是有集体和组织器官关系群落的发育过程是物种的更替和种群数量消长过程，和有机体群落的发育过程是物种的更替和种群数量消长过程，和有机体发育不可比拟发育不可比拟和有机体不同，群落不可能在不同生境下保持繁殖的一致性和有机体不同，群落不可能在不同生境下保持繁殖的一致性同一群落类型之间无遗传上的联系同一群落类型之间无遗传上的联系代表人物：代表人物：赞成者：赞成者：第6页/共83页7群落性质的现代生态学观点群落性质的现代生态学观点群落存既在着连续性的一面，也有间断性的一面群落存既在着连续性的一面，也有间断性的一面如果采取生境梯度的分析的方法，即排序的方法来研究连如果采取生境梯度的分析的方法，即排序的方法来研究连续群落变化，在不少情况下，表明群落并不是分离的、有续群落变化，在不少情况下，表明群落并不是分离的、有明显边界的实体，而是在空间和时间上连续的一个系列明显边界的实体，而是在空间和时间上连续的一个系列如排序的结果构成若干点集的话，则可达到群落分类的目如排序的结果构成若干点集的话，则可达到群落分类的目的的如果分类允许重叠的话，则又可反映群落的连续性如果分类允许重叠的话，则又可反映群落的连续性群落的连续性和间断性之间并不一定要相互排斥，关键在群落的连续性和间断性之间并不一定要相互排斥，关键在于研究者看待问题的角度和尺度于研究者看待问题的角度和尺度返回第7页/共83页8IllustrationHere are the tables and figures in Sec 1.第8页/共83页9优势种群的分布0-10表示群落内的一个连续类型的种群组成排列Whittaker,195425155林木百分比012345678910abcdefghijklmno群落类型ABC1C2D返回 第9页/共83页102 群落的物种组成群落中的生物物种的作用是不相同的1 物种的性质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 物种的数量个体数量、盖度、频度等3 物种多样性4 种间关联下屏返回 第10页/共83页111物种的质量差异优势种：群落中起决定和控制作用的物种建群种：群落中不同层中有各自的优势种，优势层次中的优势种，如森林中乔木层中的优势种亚优势种：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，但作用并不突出偶见种：群落中出现频率很低的物种，常常是种群本身的数量较少上屏下屏第11页/共83页12优势种、常见种、稀有种、冗余种第12页/共83页13 铆钉假说认为生态系统中每个物种都具有同样重要的功能。他们将生态系统中的每个物种比喻为一架飞机上的每枚铆钉，任何一个铆钉或一种物种的丢失，都会导致严重事故或系统的变化。第13页/共83页142物种的数量表明群落中物种数量参数很多，有1 多度，对物种个体数目多少的估测参数2 密度，单位空间的个体数3 盖度，植物地上部分垂直投影占地面积百分比盖度比：上面积占总面积的百分比4 频度，物种在全部样方中出现的频率5 高度、重量、体积等略综合数量指标1 优势度，综合考虑上面各种参数选择重要的统计2 重要值，同上，可采用不同参数3 综合优势比，同上，日本学者提出的。上屏下屏第14页/共83页15几种常用的多度等级几种常用的多度等级Drude(Drude(国内采用国内采用)ClementsClementsBraun-BlanquetBraun-BlanquetSoc.Soc.极多极多DominantDominant优势优势D D5 5非常多非常多Cop.Cop.Cop3Cop3很多很多AbundantAbundant丰盛丰盛A A4 4多多Cop2Cop2多多3 3较多较多Cop1Cop1尚多尚多FrequentFrequent常见常见F F2 2较少较少SpSp少少OccasionalOccasional偶见偶见O OSol.Sol.稀少稀少RareRare稀少稀少r r1 1少少Un.Un.个别个别Very rareVery rare很少很少VrVr+很少很少上屏下屏第15页/共83页16投影盖度和基盖度投影盖度和基盖度上屏下屏第16页/共83页17频度（FrequencyFrequency）指群落中某种植物出现的样方百分比F=S/N100%“F”F=S/N100%“F”也称频度系数RaunkierRaunkier植物频度定律：共分5 5级 A(1A(120%)20%)、B B（212140%40%）、C(41C(4150%)50%)、D(51D(5180%)80%)、E(81E(81100%)100%)ABCDBCD1000459182国家地区 鱼类种数美洲鱼类种数与纬度关系上屏下屏theequator第30页/共83页31ColombiaFloridaNewYorkGreenland20406080NorthernLatitudeNobreedinglandbirds1410520406080NorthernLatitudeNoantspecies10021FromFicher,1960Latidudialgradientinnumberofspeciesofbirdsandants上屏下屏第31页/共83页32上屏下屏第32页/共83页33上屏下屏第33页/共83页34Ichneumonid 科寄生蜂多样性为例外上屏返回第34页/共83页35100501020Numberofindividuals(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、北方河口湾返回第35页/共83页36100501020Numberofindividuals(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返回第36页/共83页37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0 1.0 2.0 3.03210鸟类物种多样性0 0.5 1.0 1.53210鸟类物种多样性植物物种多样性取食高度多样性第37页/共83页38昆虫ANspNind优势种BNspNind(A/B)%Di=330119/m241112.254.462.15142,43%351,176.4%19,46.3%331.6,295.5%94.224.06S-1LnN原始草原小麦田原始植被与农田中昆虫物种多样性比较(前苏联）返回第38页/共83页39一般状况严酷或污染环境SN/S物种数(S)与每物种个体数关系(N/S)下屏返回第39页/共83页40unpollutedbaypollutedchannel51021Numberofspecies(10)Numberofindividualsbygeometricintervalfrom Odum,1971上屏下屏第40页/共83页41污染的排放多样性香农指数排污口下游英里10底栖生物受污染的影响420123456上屏返回第41页/共83页423 群落的结构1.群落的单元结构2.群落的垂直结构3.群落的水平结构4.群落的外貌与季相5.交互群落与边缘效应下屏返回 第42页/共83页431 群落的单元结构群落有多种多样的结构，如物种结构、空间结构、营养结构等等，本节主要从空间结构进行探讨单元结构1.1 生活型(life form)表现1.2 层片(synusia)结构上屏下屏第43页/共83页441 群落的单元结构1.1 生活型生活型：生物对外界环境适应的外部表现形式，表达同型植物的适应特点,是对相同环境条件趋同适应的结果.类型1-丹麦Raunkiaer系统，按不利条件下休眠芽位置划分:高位芽植物，地上芽植物，地面芽植物，隐芽植物，一年生植物，参考生活型谱类型2-中国植被采用的系统，按植物体态划分:木本植物，包括乔木、灌木、竹类、藤本、附生木本和寄生木本植物；半木本植物，包括半灌木与小半灌木；草本植物，包括多年生草本植物、一年生草本植物、寄生草本植物、腐生草本植物、水生草本植物（其中有挺水、沉水、漂浮类型）；叶状体植物，包括苔藓地衣和藻类植物上屏下屏第44页/共83页451 群落的单元结构1.2 层片结构层片是由相同生活型或相似生态要求的种组成的机能群落.层片划分：1级层片为同种个体组合（相当于种群），2级层片是相同生活型的植物组合，3级层片是不同生活型的组合（相当于群落）层片特征同一生活型的物种在数量、联系程度发展到一定水平才构成层片，层片具有小环境，并组合构成群落，各层片具有一定的时空特征，其变化形成了群落的结构特征，群落中的各层片具有一定的独立性，在群落中形成优势、伴生、偶见等层片上屏下屏第45页/共83页462 群落的垂直结构群落的垂直结构主要表现在空间的分层现象环境的分层现象光是主导因素，无论陆地和水体，光在群落中的分布差异是导致环境、生物物种和营养结构表现分层的主要原因。植物的分层现象(地上和地下)动物的分层现象分层有何意义？上屏下屏第46页/共83页473 群落的水平结构指群落的配置状况和水平格局镶嵌性(mosaic)群落内部的各亚群落片块状分布，或片块状分布的群落形成原因是生态因子的不均匀性；自然界的群落内部不均衡是绝对的，均衡是相对的上屏下屏第47页/共83页484 群落的外貌与季相外貌群落的外部状态，如森林与草原群落，人们可以根据群落外观就准确判断群落的外貌是随时间而变化的，有周期性的变化，有永久性的变化季相（参见5 群落的动态）群落随季节而表现外貌上的变化，在高纬度尤为明显。如北京西山的红叶，昆明园通山的樱花因其外观优美而较为闻名；云南大学校园的银杏道上屏下屏第48页/共83页49交互群落(ecotone)，交错群落，群落交错区相邻生态系统之间的过渡带，其特征是由相邻生态系统之间相互作用的空间、时间和强度所决定的两个或多个群落之间的过渡区即交互群落这种过渡区有宽有狭，存在时间有长有短边缘效应(edge effect)群落交互区具有较相邻群落更多的物种和个体数量原因与应用5 交互群落与边缘效应保护生物学中的边缘效应(edge effect)上屏返回 第49页/共83页50IllustrationHere are the tables and figures in Sec 3.第50页/共83页51下屏返回 第51页/共83页52上屏返回 第52页/共83页53草地树林农田灌丛交互群落，Ecoton，鸟兽集中区边缘效应(edge effect)返回 第53页/共83页54边缘效应(edge effect)保护生物学中的：边缘效应保护区的中央或中心区域是可以最有效地保护物种的空间，但边缘地区由于人为干扰等原因而保护功能常受到限制。保护区面积100100=10000m2边缘5100 2+590 2=1900m2有效的保护面积有8100m2修建一条5m宽的道路横穿保护区，仅用地5100=500m2，但因边缘效应和道路，就损失了1590=1350m2有效的保护面积就仅有6750m2了。下屏返回 第54页/共83页55Deforestation in Amazoniabetween(a)1978&(b)1988a,b 两图显示十年之间砍伐森林所造成的环境变化。放大图为1616km2的样地，其中白色部分为尚保留的森林上屏下屏第55页/共83页56Edge effect produces a greater degree of impact of deforestation than is apparent from the area of clear-cuts alone在前一页放大的图中，假设砍伐森林还造成1km的边缘效应，那么在前页图中所保留的没有受到砍伐影响的区域的面积（白色）在下图中就只剩下微不足道的一点点了。上屏返回 第56页/共83页574 影响群落结构的因素1.生物因素2.干扰的影响3.空间异质性的影响4.岛屿与群落结构5.物种丰富度模型6.平衡说与非平衡说下屏返回 第57页/共83页581.生物因素1.1 竞争对群落结构的影响1.2 捕食对群落结构的影响上屏下屏第58页/共83页592.干扰的影响2.1 干扰与群落的断层：自然干扰可造成群落断层(gap)，断层可以恢复，哪些物种率先入侵断层？随机2.2 断层的抽彩式竞争：当群落中具有入侵能力相同的多个物种，并在入侵后可阻止其他入侵者时，一旦群落出现断层则哪个物种入侵是随机的2.3 断层与小演替：断层导致有规律的小演替，入侵者成为先锋物种2.4 断层形成的频率中度干扰说：中等程度的干扰可以维持种群高水平的多样性2.5 干扰理论与生态管理：人为干扰用于生态管理上屏下屏第59页/共83页603.空间异质性的影响空间异质性(spacial heterogeneity)：群落的空间环境的非均匀表现，主要指群落空间的层次性和水平的差异性。3.1 非生物环境的空间异质性空间异质性：群落的空间环境的非均匀表现，主要指群落空间的层次性和水平的差异性。3.2 植物空间的异质性群落内植被形成的层次，如森林乔木层、灌木层、草层等。参考图空间异质性高导致群落生物多样性丰富上屏下屏第60页/共83页614.岛屿与群落结构4.1 岛屿的种数面积关系：岛屿面积愈大，物种数目愈多，S=cAz,(S种数，c,z常数，A面积）参考图4.2 MacArthur的岛屿物种平衡说：假设随物种数量增加而迁入率逐渐降低，而灭绝率渐增，最后达到平衡。而迁入率和灭绝率与岛屿大小、距大陆远近有关，参见图示4.3 岛屿群落的进化：岛屿的物种进化速度快；远离大陆的岛屿的特有种可能较多；因进化历史短，岛屿物种可能未饱和4.4 岛屿生态与自然保护：岛屿生态的理论已经应用于自然保护区。陆地孤立生境类似于岛屿。p159上屏下屏第61页/共83页62(a)资源容量大的群资源容量大的群落落(下下)多样性高于上群落多样性高于上群落(b)资源相同，物种生态位宽度狭窄的群落(下)物种多样性高(b)资源相同，物种生态位重叠较大的群落(上)物种多样性高(d)物种未饱和的群落(上)多样性贫乏5.物种丰富度模型上屏下屏第62页/共83页636.群落结构形成的平衡说 与非平衡说平衡说与非平衡说是群落形成理论方面的争论，两种学说各有其道理和证据上屏返回 第63页/共83页64IllustrationHere are the tables and figures in Sec 4.第64页/共83页65下屏返回 第65页/共83页66上屏下屏新几内亚食果鸠鸽的个体大小与被食果实大小的关系第66页/共83页67Galapagos 群岛仅有1种地面取食鸟类的岛屿上喙长约10mm具有2种地面取食鸟类的岛屿上个体较小的物种，喙长约8mm个体较大的物种，喙长约12mm无喙长10mm的鸟类上屏下屏第67页/共83页68Colorado 的熊蜂熊蜂(Bombus spp.)吻长研究，Pyke,1982:在Colorado,每一调查地点的熊蜂优势类群都包括1长吻物种；1短吻物种；1中长吻物种排除实验去除上述任何1个种，其余2种扩大取食的资源范围。上屏返回 第68页/共83页69捕食对群落结构的影响藻类种数浜螺密度/m2100200126浜螺密度与藻类密度关系下屏返回 第69页/共83页70石鳖帽贝贻贝藤壶龟足海星荔枝螺Piane的岩石海岸群落捕食对群落结构的影响上屏下屏第70页/共83页711.食性泛化者，兔子的牧食作用加强食性泛化者，兔子的牧食作用加强导致牧草物种导致牧草物种多样性增加；抑制了牧草中的优势种；但随着牧食压多样性增加；抑制了牧草中的优势种；但随着牧食压力进一步增长（过强），牧草物种多样性降低。力进一步增长（过强），牧草物种多样性降低。2.潮间带的浜螺（Littorina littorea）和藻类关系与上同。3.去除海星实验表明，去掉群落中的顶极捕食者，可能导致群落成为单物种的群落：去除海星的样地中，藤壶成为优势种，而后又被贻贝所取代。启示：顶极捕食者可能成为决定群落结构的关键物种。说明捕食者对群落的作用上屏返回 第71页/共83页72死亡的原领主E.ApicalisPl.lacrymatusPo.wardi重新占据空间的新领主E.Apicalis Pl.lacrymatus Po.Wardi93191259271829珊瑚礁中断层空间的领主替换随机取胜或抽彩式的取舍导致了占据断层空间的不确定性，那么群落中就可以包容更多的物种。澳洲大堡礁南部有鱼类物种达900以上，北部有1500种；直径3m礁中可存活50种。研究表明很多鱼类食性相似，难于以食物分化解释这种高物种多样性。随机占领空间是一个很好的解释。返回 第72页/共83页73Sousa的研究的研究环境：潮间带，底质为砾石；干扰因素：波浪环境：潮间带，底质为砾石；干扰因素：波浪实验方法：刮掉砾石上的生物为海藻再生或定居提供实验方法：刮掉砾石上的生物为海藻再生或定居提供基底基底结果：结果：小砾石栖息绿藻和藤壶，小砾石栖息绿藻和藤壶，1.7种种/砾石砾石 中砾石栖息多种藻类，中砾石栖息多种藻类，3.7种种/砾石砾石 大砾石栖息演替后期红藻，大砾石栖息演替后期红藻，2.5种种/砾石砾石考虑：多样性是否是与砾石大小直接相关？考虑：多样性是否是与砾石大小直接相关？检测：将砾石固定，防止破浪移动检测：将砾石固定，防止破浪移动结论结论1.藻类多样性不是砾石大小的函数藻类多样性不是砾石大小的函数2.藻类多样性是取决于波浪干扰下的砾石移动的频率藻类多样性是取决于波浪干扰下的砾石移动的频率返回 第73页/共83页74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0 1.0 2.0 3.03210鸟类物种多样性0 0.5 1.0 1.53210鸟类物种多样性植物物种多样性取食高度多样性返回 第74页/共83页750.1 1 10 100 1000岛屿面积种数40020010050100Galapagos 群岛陆地植物种数与面积关系下屏返回 第75页/共83页76岛屿物种数量与面积关系符合公式：S=cAz其中S：岛屿上物种数量，c,z：常数，A：岛屿面积指数Z值随生物类群而有所差异岛屿物种数量与面积关系上屏下屏第76页/共83页77生物类群甲虫两栖爬行类鸟类鸟类鸟类蚁类陆生脊椎动物鸟类鸟类鸟类鸟类陆生植物陆生植物陆生植物陆生植物陆生植物陆生植物陆生植物地点西印度群岛西印度群岛西印度群岛东印度群岛太平洋东、中部美拉尼西亚密执安湖群岛新几内亚群岛新不列颠群岛所罗门群岛新赫布里底群岛加拉帕格斯群岛加拉帕格斯群岛加拉帕格斯群岛全世界不列颠群岛约克郡自然保护区加利福尼亚群岛Z值0.340.300.240.230.300.300.240.220.180.090.050.320.330.310.220.210.210.37文献来源DarlingtonDarlingtonHamilton,Barth,RubinoftHamilton,Barth,RubinoftHamilton,Barth,RubinoftMacArthurandWilsonPrestonDiamondDiamondDiamond&MayeDiamond&MarshallPrestonHamilton,Barth,RubinoftJohsonandRavenPrestonJohsonandRavenUsherJohson,Mason,Raven物种面积指数Z值上屏返回 第77页/共83页78大岛大岛,近大岛,远小岛小岛,远小岛,近SgSsSgSs迁入率灭绝率种数迁入率或灭绝率不同岛屿上物种迁入与灭绝平衡返回 第78页/共83页79MacArthur的岛屿物种平衡说：假设随物种数量增加而迁入率逐渐降低，而灭绝率渐增，最后达到平衡。岛屿上物种数量与时间无关，但因迁入率和灭绝率与岛屿大小、距大陆远近、有无屏蔽等因素相关，故不同大小的岛屿，其距离大陆的远近等因素影响岛屿上的物种数量。参见图示平衡说 岛屿物种平衡说下屏返回 第79页/共83页80干扰引起的变化不大，可以恢复中度干扰说平衡说非平衡说物种数量变化稳定状态非稳定状态，始终变化数量变化的原因、结果群落为因竞争,捕食,互利等种间关系而形成相互制约的整体群落抗外界干扰的能力环境变化导致物种数量变化群落受干扰后恢复能力竞争失利导致灭绝竞争失利可迁至另一小室，斑块状分布研究代表MacArthur岛屿生物地理学Huston中度干扰说内容及结论物种数量的迁入/灭绝平衡中度干扰导致多样性最大说明因种间关系群落稳定，种/个体数变化小,干扰引起的变化可以恢复变化的环境导致竞争结局非排斥性系统的性质有一定的封闭性质（？）开放系统，难于达到平衡（失利可迁移至另一小室）立足点系统处于平衡点时刻的性质系统行为变化过程上屏返回 第80页/共83页815 群落的动态6 群落的分类和排序7 生物群落的类型以上3节见PowerPoint文档3 群落2返回 第81页/共83页82九寨沟第82页/共83页83感谢您的观看。第83页/共83页