群落生态学影响群落结构的因素.pptx

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1、会计学1群落生态学影响群落结构的因素群落生态学影响群落结构的因素第一页，编辑于星期二：七点 七分。1.生物因素生物因素 竞争对群落结构的影响竞争对群落结构的影响 竞争：竞争：引起种间的生态位的分化生态位的分化，使群落中物种多样物种多样性增加性增加 同资源种团：同资源种团：以同一方式利用共同资源的物种集合 等价种：等价种：在群落中有相同的功能地位的同资源种团物种 关键种：关键种：对群落具有重要影响的物种，移出对群落影响严重 第1页/共52页第二页，编辑于星期二：七点 七分。1.竞争排斥原理2.竞争的结局及其影响因素3.竞争对群落结构的影响第2页/共52页第三页，编辑于星期二：七点 七分。在自然界

2、或实验室里，我们常常看到这样的现象：具有相似环境要求的两个物种，为了争取有限的食物、空间等环境资源，大多不能长期共存，除非环境改变了竞争的平衡，或是两个物种发生生态分离，否则两者之间的生存竞争迟早会导致竞争能力差的物种灭亡而被取代。这种现象被称为竞争排斥原理竞争排斥原理。竞争排斥原理 第3页/共52页第四页，编辑于星期二：七点 七分。第4页/共52页第五页，编辑于星期二：七点 七分。n n美美国国加加州州南南部部桔桔园园红红圆圆蚧蚧的的生生物物防防治治：1 19 90 00 0 年年从从地地中中海海无无意意带带进进蔷蔷薇薇轮轮蚧蚧小小蜂蜂，并并成成为为了了有有效效的的天天敌敌。1 19 94

3、48 8 年年从从中中国国引引进进岭岭南南小小蜂蜂，并并成成了了介介壳壳虫虫的的天天敌敌，在在1 19 95 58 8 年年取取代代了了整整个个轮轮蚧蚧小小蜂蜂。1 19 95 56 6 和和 1 19 95 57 7 年年又又从从印印度度引引进进了了与与岭岭南南小小蜂蜂同同属属的的另另一一种种小小蜂蜂 A Ap ph hy yt ti is s mme el li in nu us s，很很快快在在内内地地较较热热地地区区取取代代了了岭岭南南小小蜂蜂，但但海海边边仍仍为为岭岭南南小小蜂蜂所所占占领领第5页/共52页第六页，编辑于星期二：七点 七分。n nK Ke ee ev ve er r(

4、1 19 95 55 5)记记述述了了一一个个有有趣趣的的例例子子：在在一一块块弃弃耕耕地地上上，第第一一年年几几乎乎纯纯粹粹为为一一种种高高杆杆杂杂草草所所占占据据，而而以以后后逐逐浙浙地地被被以以前前没没有有的的另另一一种种杂杂草草所所取取代代。这这两两种种杂杂草草，虽虽然然在在分分类类地地位位上上归归属属于于不不同同的的属属，但但生生活活史史非非常常相相似似，如如同同时时开开花花、结结实实，生生活活型型也也极极相相似似，因因此此彼彼此此间间的的竞竞争争十十分分激激烈烈。第6页/共52页第七页，编辑于星期二：七点 七分。竞争的结局及其影响因素竞争的结局及其影响因素 ParkPark的实验结

5、果：的实验结果：1用面粉作为培养基饲养栗色拟谷盗和杂拟谷盗，结果发现空间大小(面粉容量)以及开始放入培养基中两种拟谷盗数量之比(即放养数)，对于种群增长的形式和竞争结局没有影响，或影响不大，通常栗色拟谷盗取胜(74次中有66次)，因为它在上述试验条件下增比率较另一种大。在培养基中有无另外一种寄生性孢子虫(Adelina)对竞争的结局有很大影响。这种孢子虫能杀死两种拟谷盗，但在联合培养时，它对于栗色拟谷盗的负影响却大于对杂拟谷盗的负影响，这样使得竞争的结局恰好同不存在袍子虫时的结局相反。第7页/共52页第八页，编辑于星期二：七点 七分。该试验生态系统中的“气候”因素对竞争结局有重大影响。在高温、

6、潮湿条件下，栗色拟谷盗完全取胜；而在低温、干燥条件，杂拟谷盗完全取胜；对于居中的条件，如干热、混温、干温、湿冷，竞争的结局并非固定不变，而是各有一定取胜的概率。Park还研究了四种栗色拟谷盗品系和四种杂拟谷盗品系的竞争结局。他分别进行了16组试验，每组重复10次，结果发现遗传品系不同对竞争的结局有很大影响。例如栗色拟谷盗品系CI始终取胜，而品系CIII总是失败。第8页/共52页第九页，编辑于星期二：七点 七分。第9页/共52页第十页，编辑于星期二：七点 七分。物种共存的一个重要原因即生态分离（生态位分离）。Cromble(1947)描述了一个实例说明栖息地的分离能够降低竞争强度而使物种共存。他

7、发现，当拟谷盗和锯谷盗共同生活于面粉中时，由于拟谷盗积极杀死末成熟的锯谷盗而消灭它。但是如果在面粉上放上一些小形的管子，则体形较小的锯谷盗就能进入管中免受拟谷盗的攻击，两个种群就能共同生活。这样，环境由“单生态位”改变为“双生态位”，栖境的分离使竞争减弱。这个例子也是“直接干扰型”竞争的一个实例。第10页/共52页第十一页，编辑于星期二：七点 七分。生态分离不仅是降低竞争的临时行为，而且也是物种在长期进化和群落演替中对竞争作出的响应。这种响应主要包括：(1)性状替换，即物种产生在形态、行为、生态、生理等特征上的差异；(2)栖境选择，即选择不同的生境；(3)时间上的并异，即不同的活动时间和取食时

8、间；(4)食性变异，如取食食物的范围等。第11页/共52页第十二页，编辑于星期二：七点 七分。竞争对群落结构的影响 由于竞争导致生态位的分化，因此，竞争在生物群落结由于竞争导致生态位的分化，因此，竞争在生物群落结构的形成中扮演着重要的作用。构的形成中扮演着重要的作用。两个利用相似资源物种之间的竞争，导致一种被消灭，两个利用相似资源物种之间的竞争，导致一种被消灭，或者通过生态位分化而得以共存。或者通过生态位分化而得以共存。第12页/共52页第十三页，编辑于星期二：七点 七分。竞争和生态位分化的研究还导致更广地应用个体竞争和生态位分化的研究还导致更广地应用个体大小特征作为自由分隔的指标大小特征作为

9、自由分隔的指标Hutchinson(1959)Hutchinson(1959)提出，共存物种通常以一提出，共存物种通常以一“标准量标准量”（即共存物种间个体大小的比（即共存物种间个体大小的比率）而分开。率）而分开。后来他的思想被扩展为，共存的若干物种，其沿后来他的思想被扩展为，共存的若干物种，其沿个体大小轴的间隔是个体大小轴的间隔是1.31.3长度单位。长度单位。个体大小与被取食的果实大小之间关系密切，个体大小与被取食的果实大小之间关系密切，所以能作为资源分隔的指标。所以能作为资源分隔的指标。第13页/共52页第十四页，编辑于星期二：七点 七分。第14页/共52页第十五页，编辑于星期二：七点

10、七分。The diversity of honeycreeper species found on the Hawaiian islands.（夏威夷蜜旋木雀）（夏威夷蜜旋木雀）第15页/共52页第十六页，编辑于星期二：七点 七分。群落中的种间竞争出现在生态位比较接近的种类群落中的种间竞争出现在生态位比较接近的种类之间。之间。-同资源种团同资源种团（guildguild）是指群落中以同一方式）是指群落中以同一方式利用共同资源的物种集团。同资源种团内的种利用共同资源的物种集团。同资源种团内的种间竞争十分激烈，它们占有同一功能地位，是间竞争十分激烈，它们占有同一功能地位，是等价种等价种。如果一个种

11、由于某种原因从群落中消失，。如果一个种由于某种原因从群落中消失，别的种就可能取而代之。别的种就可能取而代之。第16页/共52页第十七页，编辑于星期二：七点 七分。为什么许多调查结果显示的竞争不强烈？1.自然选择可能已经有效地使物种产生生态位分化，从而避免了竞争；2.在一个斑块环境中，具有强竞争力的物种能够共存，因为他们并不利用相同的资源；3.物种也许仅仅在种群爆发或资源短缺时才发生竞争。第17页/共52页第十八页，编辑于星期二：七点 七分。Tilman 对高等植物竞争的研究第18页/共52页第十九页，编辑于星期二：七点 七分。捕食对群落结构的影响捕食对群落结构的影响泛化捕食者泛化捕食者 捕食压

12、力的加强，将有竞争能力的物种吃掉，使物捕食压力的加强，将有竞争能力的物种吃掉，使物种多样性增加种多样性增加 捕食压力过高时，因为需吃一些不适口的物种，捕食压力过高时，因为需吃一些不适口的物种，物种多样性降低物种多样性降低 特化捕食者特化捕食者 喜食的是群落的优势种，则捕食可以提高物种多样喜食的是群落的优势种，则捕食可以提高物种多样性性 喜食的是竞争上占劣势的种类，则捕食会降低物喜食的是竞争上占劣势的种类，则捕食会降低物种多样性种多样性 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第19页/共52页第二十页，编辑于星期二：七点 七分。第20页/共52页第二十一页，编辑于星期二

13、：七点 七分。Fig.The rocky inter-tidal community岩石潮间带群落岩石潮间带群落 第21页/共52页第二十二页，编辑于星期二：七点 七分。将将kangaroo rats移走移走后物种后物种明明显增显增多多 第22页/共52页第二十三页，编辑于星期二：七点 七分。干扰对群落结构的影响干扰对群落结构的影响（一）干扰与群落的断层（一）干扰与群落的断层（gaps）（二）断层的抽彩式竞争（二）断层的抽彩式竞争 发生条件：发生条件：1.群落中具有许多入侵断层能力相等和耐受断层中物理环境能力群落中具有许多入侵断层能力相等和耐受断层中物理环境能力相等的物种。相等的物种。2.这些

14、物种中任何一种在其生活史过程中能阻止后入侵的其他物种的这些物种中任何一种在其生活史过程中能阻止后入侵的其他物种的再入侵。再入侵。在这两个条件下，对断层的种间竞争结果完全取决于随机因在这两个条件下，对断层的种间竞争结果完全取决于随机因素，即先入侵的种取胜，至少在其一生之中为胜利者。当断层素，即先入侵的种取胜，至少在其一生之中为胜利者。当断层的占领者死亡时，断层再次成为空白，哪一种占有和入侵又是的占领者死亡时，断层再次成为空白，哪一种占有和入侵又是随机的。随机的。（三）断层与小演替：新断层常由扩散能力强的一些物种入侵，开始多样性较（三）断层与小演替：新断层常由扩散能力强的一些物种入侵，开始多样性较

15、低，随环境的改变，演替中期物种多样性开始增加，但到顶级期往往稍有降低，随环境的改变，演替中期物种多样性开始增加，但到顶级期往往稍有降低。参加小演替的各阶段一般都有多个物种。低。参加小演替的各阶段一般都有多个物种。第23页/共52页第二十四页，编辑于星期二：七点 七分。（四）断层形成的频率（四）断层形成的频率 中度干扰假说中度干扰假说（intermediate disturbance hypothesis）：Connell等指出，中等程度的干扰频率能维持高物种多样性。等指出，中等程度的干扰频率能维持高物种多样性。原因：原因：1.在一次干扰后少数先锋种入侵断层，如果干扰频繁，则先锋在一次干扰后少数

16、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。种不能发展到演替中期，使多样性较低。2.如果干扰间隔期很长，使演替过程能发展到顶级期，多样性如果干扰间隔期很长，使演替过程能发展到顶级期，多样性也不很高。也不很高。3.只有中等干扰程度使多样性维持最高水平，它允许更多的物种入侵只有中等干扰程度使多样性维持最高水平，它允许更多的物种入侵和定居。和定居。（五）干扰理论与生态管理（五）干扰理论与生态管理第24页/共52页第二十五页，编辑于星期二：七点 七分。26 干扰对群落结构的影响实例干扰对群落结构的影响实例第25页/共52页第二十六页，编辑于星期二：七点 七分。空间异质性与群

17、落结构空间异质性与群落结构环境的空间异质性愈高，群落多样性也愈高环境的空间异质性愈高，群落多样性也愈高 非生物环境的空间异质性非生物环境的空间异质性（土壤、地形、水（土壤、地形、水体底质）体底质）植物群落的空间异质性（森林垂直分层、草地植物群落的空间异质性（森林垂直分层、草地斑块性）斑块性）第26页/共52页第二十七页，编辑于星期二：七点 七分。岛屿与群落结构岛屿与群落结构1.岛屿的种数面积关系岛屿的种数面积关系 2.MacArthur的平衡说的平衡说3.岛屿和集合种群岛屿和集合种群 4.岛屿群落的进化岛屿群落的进化 5.岛屿生态与自然保护岛屿生态与自然保护 第27页/共52页第二十八页，编辑

18、于星期二：七点 七分。岛屿的种数面积关系岛屿的种数面积关系关系方程：关系方程：S=CAZ (z=0.24-0.34)或取对数：lgS=lgc+z（lgA）其中：S为种数，A为面积，z和c为两个常数，z表示物种数面积关系中回归的斜率，c是表示单位面积的种数。广义的岛屿的概念广义的岛屿的概念 岛屿效应岛屿效应 面积越大，种类越多面积越大，种类越多第28页/共52页第二十九页，编辑于星期二：七点 七分。第29页/共52页第三十页，编辑于星期二：七点 七分。n n爱爱爱爱德德德德华华华华威威威威尔尔尔尔逊逊逊逊(E E E Ed d d dw ww wa a a ar r r rd d d d O O

19、O OWWWWi i i il l l ls s s so o o on n n n)是是当当今今美美国国生生物物学学翘翘楚楚。他他于于1 19 96 69 9年年当当选选为为美美国国国国家家科科学学院院院院士士，获获过过全全世世界界最最高高的的环环境境生生物物学学奖奖项项，包包括括美美国国的的国国家家科科学学奖奖、瑞瑞典典皇皇家家科科学学院院颁颁发发的的克克拉拉负负德德奖奖(C Cr ra af fo or rd d P Pr ri iz ze e)。1 19 99 96 6年年，威威尔尔逊逊被被时时代代杂杂志志评评为为对对当当代代美美国国影影响响最最大大的的2 25 5位位美美国国人人之之

20、一一。n n威威尔尔逊逊擅擅长长著著述述，曾曾以以论论人人性性(OOn n HHu umma an n N Na at tu ur re e)和和蚂蚂蚁蚁(T Th he e A An nt t)两两度度获获普普利利策策奖奖。第30页/共52页第三十一页，编辑于星期二：七点 七分。第31页/共52页第三十二页，编辑于星期二：七点 七分。岛屿离大陆距离与物种数目的关系 岛屿离大陆越远，其使物种丰富度降低的效应就越明显。第32页/共52页第三十三页，编辑于星期二：七点 七分。MacArthur的平衡说的平衡说岛屿上物种数目是迁入和消失之间岛屿上物种数目是迁入和消失之间动态平衡动态平衡的结的结果果

21、不断有物种灭亡，也不断有同种或别种的迁入而不断有物种灭亡，也不断有同种或别种的迁入而补偿灭亡的物种，岛屿上的物种数不随时间而变补偿灭亡的物种，岛屿上的物种数不随时间而变化化 动态平衡：灭亡种不断被迁入的种所代替动态平衡：灭亡种不断被迁入的种所代替 随岛距大陆的距离由近到远，随岛距大陆的距离由近到远，平衡点平衡点的种数逐渐降的种数逐渐降低低 大岛比小岛能大岛比小岛能“供养供养”更多的种更多的种第33页/共52页第三十四页，编辑于星期二：七点 七分。35 岛屿的物种平衡岛屿的物种平衡第34页/共52页第三十五页，编辑于星期二：七点 七分。36 平衡点平衡点近近岛岛平衡点平衡点远岛远岛大岛大岛小岛小

22、岛第35页/共52页第三十六页，编辑于星期二：七点 七分。第36页/共52页第三十七页，编辑于星期二：七点 七分。岛屿和集合种群岛屿和集合种群岛屿模型与集合种群（岛屿模型与集合种群（metapopulation）模型的异同模型的异同 片段化生境片段化生境 生境斑块生境斑块 个体移动个体移动第37页/共52页第三十八页，编辑于星期二：七点 七分。岛屿群落的进化岛屿群落的进化物种进化较迁入快物种进化较迁入快 岛屿的物种进化较迁入快，而在大陆，迁入较进化快。特有种多特有种多离大陆遥远的岛屿上，地方种可能比多，尤其是扩散能力弱的分类单元更易形成地方种。物种未饱和物种未饱和岛屿群落有可能是物种未饱和的群

23、落，其原因可能是进化的历史较短，不足以发展到群落饱和的阶段。第38页/共52页第三十九页，编辑于星期二：七点 七分。40 岛屿生态与自然保护岛屿生态与自然保护保护区面积保护区面积 面积越大，能支持和供养的物种越多面积越大，能支持和供养的物种越多 保护区的连片保护区的连片 所有小保护区物种相同时，连片的保护区能支持更所有小保护区物种相同时，连片的保护区能支持更多的物种多的物种 保护大型动物需较大面积的保护区保护大型动物需较大面积的保护区 空间异质性丰富的区域，多个小保护区能保护更多的物空间异质性丰富的区域，多个小保护区能保护更多的物种种 多个小保护区有利于隔离传染病多个小保护区有利于隔离传染病

24、保护区的廊道建设保护区的廊道建设 保护区形状保护区形状 细长的保护区有利于物种的交流和增加边缘生境细长的保护区有利于物种的交流和增加边缘生境第39页/共52页第四十页，编辑于星期二：七点 七分。9.5.5 一个物种丰富度的简单模型一个物种丰富度的简单模型Rn有助于理解影有助于理解影响群落结构的响群落结构的形成的因素：形成的因素：n 为生态位平均宽度 为生态位重叠度R 为群落的有效资源范围第40页/共52页第四十一页，编辑于星期二：七点 七分。图片：群落物种数图片：群落物种数当群落物种的平均生态位宽度和平均生态位重当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叠是一定值时，资源利用范围越大

25、，群落将含有更，资源利用范围越大，群落将含有更多的种数。多的种数。第41页/共52页第四十二页，编辑于星期二：七点 七分。图片：群落的物种数图片：群落的物种数当资源利用范围一定时当资源利用范围一定时，群落物种的平均生态位宽，群落物种的平均生态位宽度越小度越小(表示种在资源上越分化，生态位越窄表示种在资源上越分化，生态位越窄)，群落，群落有更高的物种数。有更高的物种数。第42页/共52页第四十三页，编辑于星期二：七点 七分。图片：群落的物种数图片：群落的物种数当资源利用范围一定时当资源利用范围一定时，群落物种平均生态位重叠越，群落物种平均生态位重叠越大大(物种间利用资源中重叠较多物种间利用资源中

26、重叠较多)，群落将含有更多的种，群落将含有更多的种数。数。第43页/共52页第四十四页，编辑于星期二：七点 七分。图片：群落的物种数图片：群落的物种数当资源利用范围一定时当资源利用范围一定时，群落中利用资源越充分，含有，群落中利用资源越充分，含有更多的物种数；若群落种有一部分资源未被利用，所含更多的物种数；若群落种有一部分资源未被利用，所含种数就越少。种数就越少。第44页/共52页第四十五页，编辑于星期二：七点 七分。如果物种间竞争物种间竞争在群落中占重要作用的，那么资源可能被利用更完全。在此情况下，物种丰富度将取决于有效资源范围的大小（图a）、种特化程度的高低（图b）、以及允许生态位重叠的程

27、度（图c）。不同环境因素下的模型不同环境因素下的模型第45页/共52页第四十六页，编辑于星期二：七点 七分。捕食捕食对于群落结构具有不同影响：（1）捕食者可能消灭某些列物种，群落因而出现未充分利用资源，使饱和度小、种数少（图d）；（2）捕食使一些物种的数量长久低于环境容纳量，降低了种间竞争强度，允许有更多的生态位重叠，就有更多物种能共存（图c）。第46页/共52页第四十七页，编辑于星期二：七点 七分。岛屿岛屿代表一种隔离的或发育不全的群落；（1）面积小，自由范围少（图a）；（2）面积小，物种被消灭的风险大，反映群落的饱和度较低（图d）；（3）能在岛上生活的种有可能尚未迁入岛内（图d）。第47页

28、/共52页第四十八页，编辑于星期二：七点 七分。平衡说（平衡说（equilibrium theory）和非平衡说和非平衡说（non-equilibrium theory）平衡说（平衡说（Elton,MacArthur）：）：认为共同生活在同一群落中的物种处于一种稳定状态。其中心思想是：共同生活的种群通过竞争、捕食和互利共生等种间相互作用而形成相互牵制的整体，导致生物群落具有全局稳定性特点；在稳定状态下群落的物种组成和各种群数量都变化不大；群落实际上出现的变化是由环境的变化，即所谓的干扰，所引起的。因此，平衡说把生物群落视为存在于不断变化着的物理环境中的稳平衡说把生物群落视为存在于不断变化着的物

29、理环境中的稳定实体。定实体。非平衡说（非平衡说（Huston）：）：组成群落的物种始终处在不断的变化之中，群落不能达群落不能达到平衡状态，自然界中的群落不存在全局稳定性到平衡状态，自然界中的群落不存在全局稳定性，有的只是群落的抵抗性（群落抵抗外界干扰的能力）和恢复性（群落在受干扰后恢复到原来状态的能力）。非平衡说的重要依据就是中度干扰理论。第48页/共52页第四十九页，编辑于星期二：七点 七分。1.如果环境条件稳定，而且持续如果环境条件稳定，而且持续时间足以使一物种排斥另一物种，时间足以使一物种排斥另一物种，则可能出现竞争排斥；则可能出现竞争排斥；2.如果环境条件是变化的，并如果环境条件是变化

30、的，并且每次变化之间隔时间较长，且每次变化之间隔时间较长，即频率不高，那么在对物种即频率不高，那么在对物种1有有利时，物种利时，物种2被排斥，反之，被排斥，反之，物种物种1被排斥；被排斥；3.当环境条件变化比较频繁时，当环境条件变化比较频繁时，一物种不足以排斥另一物种，一物种不足以排斥另一物种，则可以出现两个物种种群交替则可以出现两个物种种群交替升降而得到在动态中共存的局升降而得到在动态中共存的局面。支持中度干扰假说。面。支持中度干扰假说。第49页/共52页第五十页，编辑于星期二：七点 七分。平衡说和非平衡说除对干扰的作用干扰的作用强调不同以外，一个基本区别一个基本区别是：平衡说的注意焦点是系统处于平衡点时的性质，而对于时间和变异性注意不足；而非平衡说则把注意焦点放在离平衡点时系统的行为变化过程，特别强调时间和变异性。另一个重要区别另一个重要区别就是把群落视为封闭系统还是开放系统。平衡说把群落视为封闭的系统，非平衡说则视为开放系统。第50页/共52页第五十一页，编辑于星期二：七点 七分。谢 谢第51页/共52页第五十二页，编辑于星期二：七点 七分。