生物群落的组成及结构

第六章、生物群落的组成与结构•基本内容：–第一节、群落的概念与特征–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•教学重点：–生物群落的定义–群落的基本特征–生活型–群落交错区与边缘效应–影响群落组成和结构的因素第一节、生物群落的概念生物群落的概念生物群落的基本特征一、生态群落的定义群落：在特定空间或特定生境下，具有一定的生物种类组成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（形态结构和营养结构），并具有特定功能的生物集合体。群落是一个生态系统中具生命的部分。组织个体种群群落生态系统个体种群群落生态系统二、群落的基本特征1.具有一定的外貌2.具有一定种类组成（物种数和个体数）：是区别不同群落的首要特征3.具有一定结构：形态结构、生态结构、营养结构。4.形成群落环境：定居生物对生活环境的改造结果。5.不同物种之间的相互影响：必须共同适应它们所处的无机环境；它们内部的相互关系必须取得协调和发展(种群构成群落的两个条件)。北冰洋热带太平洋亚热带太平洋太平洋温带南白令海北白令海806040200种数305070北纬图6.1从热带到极区太平洋50m深度水中桡足类种类多样性的递减度（引自Krebs1978）°°°海洋生物群落西双版纳热带雨林成层性6.具有一定的动态特征：季节动态、年际动态、演替与演化。7.具有一定的分布范围：特定的地段或特定的生境。8.群落的边界特征：或明确或不明确的边界。三、群落的性质1.机体论观点（以美国生态学家克雷孟特为代表）群落像一个有机体一样，有诞生、生长、成熟和死亡的发育阶段，他认为，当一个顶级群落被破坏后都能在任何时候重复通过基本上是同样的发展阶段而再达到顶级阶段。群落是客观存在的实体，是一个有组织的生物系统。2.个体论观点——（格里森为代表）群落是一个个的离散单位，群落仅仅是一种偶然的生物组合。群落之间不具有明显的边界，由于环境变化而引起的群落的差异性是连续的。人为划分的第二节、群落的种类组成•种类组成的性质分析•种类组成的数量特征•种类组成是决定群落性质最重要的因素，也是鉴别不同群落类型的基本特征。比如：–我国亚热带常绿阔叶林群落乔木层的优势种类总是壳斗科、樟科和山茶科植物，下层则是杜鹃花科、山茶科、冬青科等植物构成。–分布在村庄、农舍周围的群落多半是一些菊科、荨麻科、藜科等。板栗青冈栎山毛榉科蝎子草白蛇麻甜菜、菠菜、藜一、种类组成的性质分析植物群落研究中常用的群落成员型分类（4类）•优势种和建群种对群落的结构和群落环境的形成有明显控制作用的物种称为优势种。对于植物群落来说，它们通常是那些个体数量多、投影盖度大、生物量高、体积大、生活能力强，即优势度较大的种植物群落中，处于优势层的优势种称建群种建群种是优势种中的最优者，即盖度最大（重量最大），多度也大的植物种。建群种是群落的创造者、建设者。在个体数量上不一定占绝对优势，但决定着群落内部的结构和特殊环境条件。•兴安落叶松是大兴安岭落叶松林建群种。在大兴安岭莽莽森林里，到处可以看到兴安落叶松。•亚优势种指个体数量与作用都次于优势种,但在决定群落性质和控制群落环境方面仍起着一定作用的物种。•伴生种群落的常见物种，它与优势种相伴存在，但不起主要作用。•偶见种或罕见种是那些在群落中出现频率很低的种类，往往是由于种群自身数量稀少的缘故。可能是偶然的机会由人带入、或伴随着某种条件改变而侵入，也可能是衰退中的残遗种。•保护濒危物种...银杏、水杉、银杉、金花茶（植物界的大熊猫）、人参、珙桐…人参金花茶•被砍伐的松树……•私自砍伐白杨树……银杏•优势种对整个群落具有控制性的影响，如果优势种去除，则会导致群落性质和环境的变化。二、种类组成的数量特征个体数量指标•多度•密度•盖度•频度•高度•重量•体积综合数量指标•优势度•重要值•综合优势比①多度•多度是表示一个种在群落中的个体数目。植物群落中植物种间的个体数量对比关系，可通过各个种的多度来确定。•多度的计算方法：记名计算法、目测估计法。1、个体数量指标方法项目记名计算法目测估计法适用对象计算树木种类，或者在详细的群落研究中。一般在植物个体数量多而植物体形小的群落(如灌木、草本群落)，或者在概略性的踏察中。计算过程直接点数各种群的个体数目，算出某种植物与同一生活型的全部植物个体数目的比例。按照预先确定的多度等级来估算单位面积上个体的多少。多度计算方法比较几种常用的多度等级②密度–指单位面积上的植物株数。–密度的倒数为每株植物所占的单位面积•样地内某一物种的个体数占全部物种个体数的百分比称为相对密度。•某一物种的密度占群落中密度最高的物种密度的百分比称为密度比。③盖度–指植物地上部分垂直投影面积占样地面积的百分比，即投影盖度。•群落中某一物种的分盖度占所有分盖度之和的百分比，即相对盖度。•某一物种的盖度与盖度最大物种的盖度比称为盖度比。各个种的分盖度相加是不是等于整个群落的总盖度？为什么不写成总盖度？？•基盖度：植物基部的覆盖面积–草原群落，以离地面2.54cm断面面积计算–森林群落，以离地面1.3m断面面积计算•种盖度：分盖度•层盖度：种组盖度•总盖度：群落盖度分盖度或层盖度之和大于总盖度。林业上常用郁闭度来表示林木层的盖度。指森林中乔木树冠遮蔽地面的程度。完全覆盖地面为郁闭度1，相当于植物盖度为100%。④频度•指某个物种在调查范围内出现的频率。常按包含该种个体的样方数占全部样方数的百分比来计算，即：频度=（某物种出现的样方数／样方总数)×100％•丹麦学者C．Raunkiaer在欧洲草地群落中，用0.1m2的小样圆任意投掷，将小样圆内的所有植物种类加以记载，就得到每个小样圆的植物名录，然后计算每种植物出现的次数与样圆总数之比，得到各个种的频度。标准频度图解等级频度A级1％—20％B级21％—40％C级41％—60％D级61％—80％E级80％—100％优势种或建群种规律一：在一个种类分布比较均匀一致的群落中，属于A级频度的种类通常是很多的，它们多于B、C和D频度级的种类。低频度种的数目较高频度种的数目为多。规律二：E级植物是群落中的优势种和建群种，频度虽大，但种的数目也很大。实践证明，上述定律基本上适合于任何稳定性较高而种数分布比较均匀的群落。群落均匀性与A级和E级的大小成正比。如若：E级比例愈高，群落的均匀性愈大。如若B、C、D级的比例增高时，说明群落中种的分布不均匀，暗示着植被分化和演替的趋势。⑤高度–是测量植物体体长的一个指标。测量时取其自然高度或绝对高度。某种植物高度与最高种的高度之比为高度比。⑥重量–是用来衡量种群生物量或现存量多少的指标。在草原植研究中，这一指标特别重要。⑦体积–是生物所占空间大小的度量。在森林植被研究中，这一指标特别重要。在森林经营中，通过体积的计算可以获得木材生产量(称为材积)。V=s*h*fs（腰高断面积）；h（树干高）；f（形数）形数是树干体积与等高同底的圆柱体积之比.①优势度：表示一个种在群落中的地位和作用。不同学者主张用不同的方法来计算优势度：多度、体积、盖度、密度or重量？2、综合数量指标②重要值表示一个种在群落中的地位和作用。其特点是简单、明确。计算公式：I.V.=相对密度＋相对频度＋相对优势度（相对基盖度）对于草原群落，相对优势度等于相对盖度。③综合优势比在密度比、盖度比、频度比、高度比和重量比中取任意二项求其平均值，再乘100％。3、种间关联•不同物种在数量上和空间分布上的相互关联性。–两个种一起出现的次数比期望的频繁—正关联–两个种一起出现的次数低于期望值—负关联正关联，那么a,d值较大；负关联，那么b,c值较大；无关联，a,b,c,d值相等第三节、群落的结构•群落的结构要素•群落的外貌与季相•群落的垂直结构•群落的水平结构•群落交错区与边缘效应一、群落的结构要素1.生活型–是生物对综合环境条件长期适应的外部表现形式，同一生活型的植物表示它们对环境的适应途径和适应方法相同或相似。–亲缘关系很近的植物却可属于不同的生活型，这是生物之间趋同适应的结果，深刻地反映了生物和环境之间的关系。•丹麦学者Raunkiaer根据休眠芽在不良季节的着生位置，可将植物的生活型划分为五种。–高位芽植物：休眠芽位于距地面25cm以上。–地上芽植物：更新芽位于土壤表面之上，25cm之下，多为半灌木或草本植物。–地面芽植物：又称浅地下芽植物或半隐芽植物，更新芽位于近地面土层内，冬季地上部分全枯死，即为多年生草本植物。–隐芽植物：更新芽位于较深土层中或水中，多为鳞茎类、块茎类和根茎类多年生草本植物或水生植物。–一年生植物：以种子越冬。1.高位芽植物2，3.地上芽植物4.地面芽植物5~9.隐芽植物1、高位芽植物2、地上芽植物3、地面芽植物4、地下芽植物5、一年生植物•生活型谱–某地区或群落中各类生活型所占百分数，并把结果列成图表。•通过不同气候区域或不同群落之间的生活型谱的比较，可以看到各地区的环境特点，也可以看到各群落之间的结构差异。–高位芽占优势的群落，反映了群落所在地的气候温热多湿，更新部分暴露于外界不会遭到低温和干燥气候的危害；–地面芽植物占优势的群落，反映了该地具有较长的严寒季节；–地下芽植物占优势的群落，环境比较冷、湿；–1年生植物占优势的群落，气候比较干旱。中国几种典型群落类型的生活型谱•《中国植被》按照植物体态划分出下列生长型：木本植物：乔木、灌木、竹类、藤本植物、附生木本植物、寄生木本植物。半木本植物：半灌木与小半灌木。草本植物：多年生草本植物、一年生植物、寄生草本植物、腐生草本植物、水生草本植物。叶状体植物：苔藓及地衣、藻菌。桂花-常绿阔叶乔木五针松-常绿针叶乔木九里香-常绿灌木玫瑰-落叶灌木栀子花-常绿灌木一品红-落叶灌木2、叶片大小、性质及叶面积指数•叶片是进行光合作用的重要器官，它在植物体的结构中不仅数量大，而且对环境的适应也表现得最为突出和多样，在群落结构和外貌中起着特别重要的作用。叶子的特征表现为五个方面：•叶的质地：反映生境中光、温、水等因子的综合作用。划分为：薄叶、草质叶、革质叶和厚革质叶。•叶的大小：与水分平衡密切相关。叶子大小与光合作用的效率有密切关系。•叶的生活期：常绿叶、夏绿叶、半常绿叶、冬绿叶。•叶的方位：叶在空间上的方位是植物个体生态生理学的重要特征，对群落结构有重要作用，它影响着群落内光强分布、最适叶面积指数以及植被蒸腾作用等。•叶型和叶缘：叶型分单叶和复叶。叶缘分全缘和非全缘两种。单叶：一个叶柄上只生1张叶片的，如棉、油菜的叶复叶：一个叶柄上着生2～多数分离的叶片，如蚕豆全缘：叶缘平整的，无锯齿非全缘：叶缘有锯齿、有波形或分裂•叶面积指数–是群落结构的一个重要指标，并与群落的功能有直接关系。主要植被类型的叶面积指数与光能利用效率二、群落外貌和季相兴安落叶松林温带地区-秋季停车坐爱枫林晚，霜叶红于二月花•动物的季节性变化：–候鸟—夏天的时候这些鸟在纬度较高的温带地区繁殖，冬天的时候则在纬度较低的热带地区过冬。夏末秋初的时候这些鸟类由繁殖地往南迁移到渡冬地，而在春天的时候由渡冬地北返回到繁殖地。–驯鹿—在最北部地区度过夏季，以低矮树木的树叶和阔叶草本植物为食，夏季过后它们便迁往南部过冬，主要吃草类和地衣。–鱼类—洄游，为了繁殖后代。•季相•随着气候季节性交替，群落呈现不同的外貌，这就是季相。–植物群落—外貌四季变化–动物—迁徙活动光、温度和湿度等许多环境因子有明显的时间节律（如昼夜节律、季节节律），受这些因子的影响，群落的组成与结构也随时间序列发生有规律的变化。这就是群落的时间格局。属于群落时间格局三、群落的垂直结构陆地群落的分层，与光的利用有关。森林群落可划分为•林冠层（乔木层）•下木层•灌木层•草本层•地被层（苔藓层）群落的垂直结构，主要指群落分层现象。温带夏绿阔叶林的地上成层现象最为明显寒温带针叶林的成层结构简单热带森林的成层结构最为复杂对于动物而言，分层现象也很普遍。麻雀是上层动物还是下层动物？麻雀成群地在森林的上层的活动，吃高大乔木的种子。煤山雀、黄腰柳莺