水域生态学概论.pptx

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1、第五章第五章 水生生物群水生生物群落落 AEFN第1页/共28页v生生物物群群落落(Community)：特特定定空空间间或或生生境境下下若若干干生生物物种种群群有有规规律律的的组组合合，它它们们之之间间以以及及它它们们与与环环境境之之间间彼彼此此影影响响，相相互互作作用用，具具有有一一定定的的形形态态结结构构与与营营养养结结构构，执执行行一一定定的的功功能能（李李博博，1993）。）。v1807年年近近代代植植物物地地理理学学创创始始人人Humboldt,A.首首先先注注意意到到自自然然界植物的分布遵循一定的规律而集合成群落；界植物的分布遵循一定的规律而集合成群落；v丹丹麦麦植植物物学学家家

2、Warming Eug.(1909)在在其其经经典典著著作作植植物物生生态学态学中将群落定义为中将群落定义为“一定的种所组成的天然群聚一定的种所组成的天然群聚”；v德德国国生生物物学学家家MobiusK.(1877)年年注注意意到到海海底底牡牡蛎蛎种种群群总总是是以以一一定定的的规规律律与与其其它它动动物物生生长长在在一一起起，将将这这一一有有机机整整体体称称为为生生物群落（物群落（Biocoenosis）；）；vShelford（1911）将将群群落落定定义义为为“具具一一致致的的种种类类组组成成且且外外貌貌一致的生物聚集体一致的生物聚集体”。AEFN群落的概念群落的概念第2页/共28页水生

3、生物群落划分水生生物群落划分按生境划分按生境划分|海洋群落：海洋群落：大洋群落：大洋群落：深海群落：深海群落：近岸水域群落近岸水域群落|湖泊群落：湖泊群落：沿岸带群落沿岸带群落 湖沼带群落湖沼带群落第3页/共28页 海洋近岸水域生物群落海洋近岸水域生物群落|海草（海草（Sea grass）、沼泽草与红树林系统；）、沼泽草与红树林系统；|以海藻为基础的系统；以海藻为基础的系统；|以浮游植物为基础的系统；以浮游植物为基础的系统；|珊瑚礁；珊瑚礁；|河口湾。河口湾。Nybakken，1993 第4页/共28页v红红树树林林：指指生生长长在在热热带带和和亚亚热热带带潮潮汐汐沼沼泽泽地地的的不不同同树树

4、种种的的生态组合。生态组合。v盐盐沼沼（Saltmarshes）：温温带带和和亚亚极极地地的的河河口口以以及及有有掩掩护护的海岸和海湾特有的植物群丛，通称盐沼。的海岸和海湾特有的植物群丛，通称盐沼。v盐盐沼沼是是温温带带的的特特征征，在在热热带带和和亚亚热热带带，它它们们被被红红树树林林替替代代（Chapman，1975）。）。Nybakken，1993 AEFN红树林和盐沼红树林和盐沼第5页/共28页密度（密度（density）：单位面积上植物株数）：单位面积上植物株数盖盖度度（Coverage）：PostHV最最先先提提出出此此概概念念，指指植植物物地上部分垂直投影面积占样地面积的百分比。

5、地上部分垂直投影面积占样地面积的百分比。频度（频度（Frequency）：某个物种在调查范围内出现的频率。）：某个物种在调查范围内出现的频率。群集度（群集度（sociality）：描述植物在群落中的生长方式。）：描述植物在群落中的生长方式。高度（高度（height）重量（重量（weight）体积（体积（volume）优优势势度度（dominance）和和重重要要值值（importantvalue）：重要值用以确定优势度重要值用以确定优势度重要值重要值=相对密度相对密度+相对频度相对频度+相对优势度相对优势度综合优势比（综合优势比（SDR）：日本学者提出。）：日本学者提出。李博，李博，1993

6、AEFN群落种类组成的数量特征群落种类组成的数量特征第6页/共28页时间结构：短期：季节变化和物候期时间结构：短期：季节变化和物候期长期：演替长期：演替空间结构：水平：镶嵌空间结构：水平：镶嵌垂直：成层垂直：成层营养结构：营养结构：李李 博博，1993 AEFN群落结构群落结构第7页/共28页垂直：成层现象垂直：成层现象水平：镶嵌水平：镶嵌镶镶嵌嵌性性（mosaic）：层层片片在在二二维维空空间间中中的的不不均均匀匀配配置置，使使群群落落在在外外形形上上表表现现为为斑斑块块相相间间，称称之之为为镶镶嵌嵌性性，具具有有这这种种特特征征的的群群落落叫叫做做镶镶嵌嵌群群落落。每每一一个个斑斑块块叫叫

7、做做一一个个小小群群落落，它它们们彼彼此此组组合合，形形成成了了群群落落的的镶镶嵌嵌性性，所所有有相相似似的的小小群群落落的的联联合合叫叫小小群群聚聚。镶镶嵌嵌可可分分为为融融合合型型（在在小小群群落落间间无无明明显显的的边边界界）和轮廓型（在小群落间有明显的边界）。和轮廓型（在小群落间有明显的边界）。复复合合体体（complex）：由由于于环环境境条条件件（主主要要是是地地形形、水水分分和和土土壤壤条条件件）在在一一定定空空间间地地段段有有规规律律地地交交替替，而而使使得得两两个个或或两两个个以以上上的的群群落落或或群群落落片片段段多多次次的的、有有规规律律的的出出现现所所组组成成的的植植被

8、被。群群落落复复合合体体是是不不同同群群落落之之间间水水平平分分布布格格局局的的一一个个特特征征。复复合合体体也也可可分分为为两两类类：融融合合型型（在在小小群群落落间间无无明明显显的的边边界界）和轮廓型（在小群落间有明显的边界）。和轮廓型（在小群落间有明显的边界）。（见李博，（见李博，1993）AEFN群落结构群落结构空间结构第8页/共28页食食物物链链：把把来来自自植植物物的的食食物物能能转转化化为为一一连连串串食食物物重重复复取取食食与与被取食的有机体，叫做食物链。被取食的有机体，叫做食物链。牧食链（牧食链（Grazingcircuit）：以绿色植物为基础。）：以绿色植物为基础。腐屑链（

9、腐屑链（Detrituscircuit）：以死的有机物基础。：以死的有机物基础。食物网：食物网：营养级：营养级：“引引进进各各种种动动物物如如果果没没有有把把它它们们原原来来自自然然或或人人为为的的控控制制技技巧也引进该地区的话，常常会成为严重的灾难巧也引进该地区的话，常常会成为严重的灾难”。AEFN群落结构群落结构营养结构第9页/共28页生境（生境（Habitat）：物种在自然界中出现的栖息环境。）：物种在自然界中出现的栖息环境。生生 态态 位位（Ecological niche）：群群 落落 中中 某某 个个 种种 群群 的的 职职 能能（occuption）；或或某某个个种种的的特特殊殊

10、生生境境。生生态态位位不不仅仅包包括括生生物物占占有有的的物物理理空空间间，还还包包括括它它在在群群落落中中的的功功能能作作用用以以及及它它们们在在环环境境条条件件变变化梯度中的位置。化梯度中的位置。（Smith，李建东等，李建东等1988译）译）“生生态态学学或或环环境境的的生生态态位位”是是一一个个物物种种或或亚亚种种的的根根本本分分布布单单元元（Grinnell，1917,1924,1928）。）。生生态态位位是是群群落落中中某某个个种种占占据据的的地地位位和和职职能能（occuption）(Elton，1927)。生生态态位位是是某某个个种种能能够够生生存存的的所所有有机机能能变变量量

11、和和环环境境变变量量的的上上下下极极限限。（Hutchinson）生态位与遗传学中的表现型的概念平行（生态位与遗传学中的表现型的概念平行（MacArthur，1968）有有 机机 体体 在在 生生 态态 系系 统统 中中 的的 功功 能能 和和 生生 境境 的的 统统 一一 构构 成成 其其 生生 态态 位位。（Vesilind&Peirce,1983）AEFN生境和生态位生境和生态位第10页/共28页|基础生态位：单种存在时，物种所具有的理论上的生态位。基础生态位：单种存在时，物种所具有的理论上的生态位。实际生态位：在生物抑制存在下所占有的生态位大小和范围。实际生态位：在生物抑制存在下所占有

12、的生态位大小和范围。（Hutchinson，1965）|基础生态位：单种存在时，物种所具有的潜在生境。基础生态位：单种存在时，物种所具有的潜在生境。局部生态位：当竞争存在但不充分时，一个物种所占的生境。局部生态位：当竞争存在但不充分时，一个物种所占的生境。实实际际生生态态位位：是是一一个个物物种种所所占占有有的的生生境境的的实实际际大大小小和和范范围围，它它是是物物种和环境相互作用的结果。种和环境相互作用的结果。（Vandermeer，1972）见见Dawes（厦厦门门大大学学植植物物生生态态学学研研究究室室1989译），译），AEFN生态位划分生态位划分第11页/共28页格格局局（Patte

13、rn）：由由于于生生物物在在环环境境中中的的分分布布，它它们们与与环环境境的的相互关系的结果所形成的结构（相互关系的结果所形成的结构（Hutchinson，1965）。）。群群落落格格局局：生生物物在在现现存存量量中中的的不不同同的的排排列列有有助助于于群群落落格格局局多多样样性的形成，例如：性的形成，例如：（1）分层格局（垂直分布）；）分层格局（垂直分布）；（2）带状格局（水平分布）；）带状格局（水平分布）；（3）活动性格局（周期性）；）活动性格局（周期性）；（4）食物网格局；）食物网格局；（5）生殖格局；）生殖格局；（6）社会格局；）社会格局；（7）协同活动格局（是竞争、抗生、互利共生等）

14、；）协同活动格局（是竞争、抗生、互利共生等）；（8）随机格局（被任意力量影响的结果）。）随机格局（被任意力量影响的结果）。AEFN群落格局群落格局第12页/共28页关键种：关键种：群群落落交交错错区区：两两个个或或更更多多个个不不同同群群落落之之间间的的过过渡渡区区，它它是是个个交交叉叉地地带带或或紧紧张张地地带带，有有着着相相当当于于线线形形的的大大片片地地区区，但但比比本本身身毗毗连连的的群群落落地地区区要要狭狭窄窄。在在交交错错区区，通通常常包包含含各各个个交交迭迭群群落落的的生生物物有有机机体，种的数目和一些种群密度要比相邻群落大。体，种的数目和一些种群密度要比相邻群落大。边缘效应：群

15、落交汇处种的数目和一些种群密度增大变化的趋势。边缘效应：群落交汇处种的数目和一些种群密度增大变化的趋势。边边缘缘种种：在在群群落落交交汇汇处处度度过过大大部部分分时时间间，或或原原发发于于此此的的，或或数数量量丰富的有机体。丰富的有机体。AEFN边缘效应边缘效应第13页/共28页生生物物多多样样性性（Bio-diversity）：指指地地球球上上形形形形色色色色的的生生物物体及其所构成的生态综合体。体及其所构成的生态综合体。一般认为生物多样性有三个水平一般认为生物多样性有三个水平:遗遗传传多多样样性性:地地球球上上生生物物个个体体中中所所包包含含的的遗遗传传信信息息总总和和，或指一个物种内基因

16、和基因型的多样性；或指一个物种内基因和基因型的多样性；物种多样性物种多样性:地球上生物种的多样性或物种的丰度；地球上生物种的多样性或物种的丰度；生生态态系系统统多多样样性性:指指生生物物圈圈内内生生物物群群落落、生生境境或或生生态态过过程程的多样化。的多样化。AEFN生物多样性生物多样性第14页/共28页物物种种多多样样性性（Speciesdiversity）：Fish,R.A.（1947）首首次次使用多样性名词时，指群落中物种的数目和每一物种的个体数目。使用多样性名词时，指群落中物种的数目和每一物种的个体数目。目前物种多样性有三方面含义：目前物种多样性有三方面含义：种种的的数数目目或或丰丰富

17、富度度（speciesrichness）：指指一一个个群群落落或或生生境境中中物种数目的多寡。物种数目的多寡。种种的的均均匀匀度度（speciesevenness）：指指一一个个群群落落或或生生境境中中全全部部物种个体数目的分配情况，反映了种属组成的均匀程度。物种个体数目的分配情况，反映了种属组成的均匀程度。种种的的异异质质性性（speciesheterogeneity）：是是上上述述两两种种含含义义的的综综合，又称总多样性。合，又称总多样性。物种多样性包括两方面内容：物种多样性包括两方面内容：物种丰富性：物种丰富性：均均匀匀性性或或均均衡衡性性：种种间间各各个个体体按按比比例例分分配配。把把

18、变变异异性性和和均均匀匀性性组组分结合起来构成完整的多样性指数。分结合起来构成完整的多样性指数。AEFN物种多样性物种多样性第15页/共28页物物种种多多样样性性指指数数（Speciesdiversityindices）：物物种种种种类类数数及及个个体体的的重重要要价价值值（数数目目、生生物物量量、生生产产力力等等等等）之之间间的比例。的比例。辛普森指数（辛普森指数（Simpsonsdiversityindex）：）：D=1-pi2=1-(Ni/N)2D变动范围：变动范围：-（-S）香农威纳指数：（香农威纳指数：（Shannon-Weinerindex）：）：H=-pilog2piH变动范围：

19、变动范围：-log2S AEFN多样性指数多样性指数第16页/共28页多样性梯度：多样性梯度：从热带到两极，随纬度增加多样性降低。从热带到两极，随纬度增加多样性降低。随随海海拔拔升升高高多多样样性性降降低低。在在海海洋洋或或淡淡水水水水体体中中，多多样样性性随随深深度度增增加而降低。加而降低。决定多样性梯度的因素：决定多样性梯度的因素：进化时间学说：古老的群落多样性较高。进化时间学说：古老的群落多样性较高。生态时间学说：物种分布区的扩大需要一定的时间。生态时间学说：物种分布区的扩大需要一定的时间。空空间间异异质质性性学学说说：物物理理环环境境越越复复杂杂，动动植植物物群群落落的的复复杂杂性性越

20、越高高，多样性越大。多样性越大。气候稳定学说：气候越稳定，变化越小，动植物的种类越丰富气候稳定学说：气候越稳定，变化越小，动植物的种类越丰富竞竞争争学学说说：在在气气候候温温和和而而稳稳定定的的地地区区，生生物物之之间间的的竞竞争争能能够够成成为为进化和生态位分化的主要动力。进化和生态位分化的主要动力。捕食学说：捕食导致多样性增加。捕食学说：捕食导致多样性增加。生生产产力力学学说说：群群落落的的生生产产力力越越高高，物物种种多多样样性性就就越越高高。李李博博，1993 AEFN物种多样性变化趋势物种多样性变化趋势第17页/共28页 AEFN|种内关系（种内关系（intraspecific re

21、lationship）：存在于各个）：存在于各个生物种群内部的个体与个体之间的关系。生物种群内部的个体与个体之间的关系。|种间关系（种间关系（interspecific relationship）：生活在同一）：生活在同一生境中的所有种群之间的关系。生境中的所有种群之间的关系。李博，李博，1993群落内的种间关系群落内的种间关系第18页/共28页捕食（捕食（Predation）：一种以另一种作为食物）：一种以另一种作为食物同同类类相相残残（Cannibalism）：是是一一种种颇颇为为特特殊殊的的、在在种种群群内内或或在在 亲亲 缘缘 种种 种种 群群 之之 间间 进进 行行 的的 竞竞 争争

22、 干干 涉涉（Competitiveinterference）。）。竞竞争争（competition）：在在同同一一群群落落中中的的两两个个种种利利用用同同一一资资源源（如如食食物物和和空空间间），由由于于资资源源短短缺缺，或或由由于于相相互互作作用用而而影影响响其其生生长和生存。长和生存。共共生生（symbiosis）或或互互惠惠共共生生（mutualism）：两两个个中中之之间间存存在密切、永久和专一联系的状况，这种关系对两个种彼此都有利。在密切、永久和专一联系的状况，这种关系对两个种彼此都有利。共栖（共栖（commensalism）：对一种有利而对另一种也无害。）：对一种有利而对另一种也

23、无害。独生（独生（amensalism）：指种群独立生活不受影响，并明显地抑）：指种群独立生活不受影响，并明显地抑制另一个种群。制另一个种群。寄生（寄生（parasitism）：一种从另一种中得到营养。）：一种从另一种中得到营养。群居寄生：寄生物将它的幼体强加给寄主抚育。群居寄生：寄生物将它的幼体强加给寄主抚育。Smith（李李 建建 东东 等等1988译译）AEFN群落内的种间关系群落内的种间关系第19页/共28页Lotka-Volterra（1925，1928）捕食模型：）捕食模型：对于种群对于种群1：dN1/dt=r1N1(K1-N1-N2)/K1对于种群对于种群2：dN2/dt=r2N

24、2(K2-N2-N2)/K2Nicholson-Bailey模型：模型：功功能能反反应应：随随着着被被捕捕食食者者密密度度的的变变化化，每每个个捕捕食食者者可可获获得得被被捕捕食者的数量或速度的变化。食者的数量或速度的变化。数量反应：随着被捕食者密度的变化，捕食者数量的变化。数量反应：随着被捕食者密度的变化，捕食者数量的变化。综合反应：功能反应和数量反应的综合。综合反应：功能反应和数量反应的综合。AEFN群落内的种间关系群落内的种间关系捕食第20页/共28页竞竞争争排排斥斥原原理理：竞竞争争使使亲亲缘缘关关系系密密切切或或其其它它方方面面相相似似的的 物物 种种 之之 间间 产产 生生 生生

25、态态 分分 离离，所所 有有 竞竞 争争 者者 不不 能能 共共 存存（Hardin,1960）或称）或称Gause原理。原理。竞竞争争的的结结果果：（1）稳稳定定；（2）不不稳稳定定性性；（3）排排斥。斥。AEFN群落内的种间关系群落内的种间关系竞争第21页/共28页他感作用（他感作用（Allelopathy）：）：目前被称为化感作用，是目前被称为化感作用，是植物界种与种之间相互影响的方式之一。植物界种与种之间相互影响的方式之一。Hiolich（1937）提出）提出Allelopathy这一术语，指由植这一术语，指由植物体分泌的化学物质对别种或本种发生影响的现象。植物体分泌的化学物质对别种或

26、本种发生影响的现象。植物分泌的这种化学物质叫做他感作用物质。物分泌的这种化学物质叫做他感作用物质。AEFN群落内的种间关系群落内的种间关系竞争第22页/共28页种间相互作用分析种间相互作用分析 AEFN第23页/共28页孙儒泳著.1993.普通生态学.人民教育出版社(北京）李博主编.1993.普通生态学.内蒙古大学出版社(呼和浩特)尚玉昌编著.2002.普通生态学.北京大学出版社(北京)Odum,E.P（孙儒泳等译）.1981.生态学基础.人民教育出版社(北京).Odum,H.T（蒋由绪等译）.1993.系统生态学.科学出版社(北京).蔡哓明编著.2002.生态系统生态学.科学出版社(北京).

27、刘建康主编.1999.高级水生生物学.科学出版社(北京).何志辉主编.2000.淡水生态学.农业出版社(北京).沈国英、施并章主编.2002.海洋生态学(第二版).海洋出版社(北京).Barnes,R.K.,Mann,K.H.,1980.FundamentalsofAquaticEcosystems.BlackwellScienceGiller,P.S.,Hildrew,A.G.,Raffaelli,D.G.1992.Aquaticecology-Scale,PatternandProcess.The34thsymposiumoftheBritishecologicalsocietywitht

28、heAmericansocietyoflimnologyandoceanography.UniversityCollege,Cork.PublishedfortheBritishEcologicalSocietybyBlackwellScience.主要参考书主要参考书 AEFN第24页/共28页Kinne,O.(Edit),1977.MarineEcologyVolIEnvironmentalfactors.JohnWiley&SonsKinne,O.(Edit),1976.MarineEcologyVolIIICultivationPart1.JohnWiley&SonsKinne,O.(

29、Edit),1977.MarineEcologyVolIIICultivationPart2.JohnWiley&SonsKinne,O.(Edit),1977.MarineEcologyVolIIICultivationPart3.JohnWiley&SonsKinne,O.(Edit),1982.MarineEcologyVolVOceanmanagementPart1.JohnWiley&SonsMann,K.H.2000.EcologyofCoastalWaters(2ndEdition).BlackwellScience.Nybakken,J.W.1993.MarineBiology

30、:AnEcologicalApproach(3rdEdition).HarperCollinsCollegePublishersParsons,T.R.,Takahashi,M.,Hargrave,B.1984.BiologicalOceanographicProgresses(3rdedition).PergamonPressWetzel,R.G.1983.Limnology(3rdEdition).CBSCollegePublishing.VanniMJ.1986.Competitioninzooplanktoncommunities:Suppression of small species by Daphnia pulex.Limnol.Oceanogr.,31,1039-1056.第25页/共28页 第26页/共28页第27页/共28页感谢您的观看！第28页/共28页