群落生态学1 2009

14.群落生态学1普通生态学湘潭大学环境科学与工程系刘兴旺2009.72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3§1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42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53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(organismicschool)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(individualisticschool)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6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顶级群落受破坏后重复演替过程达到顶级群落阶段代表人物:美国生态学家Clements赞成者：Braun-Blanquet/Warming/Tansley/Elton/Mobius7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，群落间没有明显的边界，不同群落类型只能是任意认定的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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代表人物：H.A.Gleason赞成者：R.G.Ramensky/R.H.Whittaker8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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的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，关键在于研究者看待问题的角度和尺度返回9IllustrationHerearethetablesandfiguresinSec1.10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11§2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121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13优势种、常见种、稀有种、冗余种14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。152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16几种常用的多度等级Drude(国内采用)ClementsBraun-BlanquetSoc.极多Dominant优势D5非常多Cop.Cop3很多Abundant丰盛A4多Cop2多3较多Cop1尚多Frequent常见F2较少Sp少Occasional偶见OSol.稀少Rare稀少r1少Un.个别Veryrare很少Vr+很少上屏下屏17投影盖度和基盖度上屏下屏18频度（Frequency）——指群落中某种植物出现的样方百分比F=∑S/N×100%“F”也称频度系数Raunkier植物频度定律：共分5级A(1～20%)、B（21～40%）、C(41～50%)、D(51～80%)、E(81～100%)ABC=DE（这一定律并非符合所有群落类型）上屏下屏19重要值（importancevalue）（IV）：以综合数值表示植物物种在群落中的相对重要性。重要值=相对多度+相对频度+相对显著度(相对盖度)（IV）RD%RF%RP%相对多度=某个种的个体数/所有种的个体数×100%相对频度=某个种的频度/所有种的频度×100%相对显著度=某个种的胸截面积/所有种的胸截面积×100%上屏下屏203物种多样性1生物多样性即生物的个体和群体以及它们的赖以生存的从基因到生态系统的各等级的生命组织形式所表现出来的非一致性和变异。包括:遗传多样性,物种多样性,生态系统多样性三个层次.2物种多样性是一个二元的概念，包括两方面内容：1.群落中物种的丰富程度，2.群落中全部个体在各物种间的分布状况,即丰富度和均匀度上屏下屏21物种多样性描述方法多样1群落中各个物种个体数的分布模型(种-多度曲线)几何系列，对数系列，对数正态分布系列，断杖系列(brokenstickmodel)2物种多样性指数Nsp,种数；Nind个体数，A面积,Pi,第I种个体在全部个体中的比率Simpson’sindex,D=1-ΣPi2Shannon’sindex,D=-ΣPilog2Pi3物种多样性之二，描述理论探讨与研究上屏下屏223物种多样性之三，表现自然界中物种多样性表现出规律性的梯度变化1.随纬度而变化：一般是多样性随温度升高而降低，如热带雨林中丰富的物种与寒带森林单调的物种2.随海拔而变化：多样性一般是随海拔升高而降低3.随水体深度而变化：多样性随深度增加而降低4.随环境异质性而变化：异质性增强导致物种多样性丰富4.随人类活动及污染而变化：人类活动强度或干扰增加均导致群落物种多样性降低，环境污染同样导致多样性降低上屏下屏233物种多样性之四，原因对上述梯度变化解释有多种学说或侧重1.进化时间说：热带群落进化时间长久，故多样性丰富2.生态时间说：物种扩散需要时间，温带群落尚未饱和3.空间异质性说：物理环境复杂可支持更丰富的物种4.气候说：气候稳定，有条件形成大量狭生态位物种5.竞争说：竞争导致生态位分离，环境容纳更多物种6.捕食说：捕食削弱优势被食者可以造成更多物种共存7.生产力说：高生产力使能流量增大有利于更多物种上屏返回24IllustrationHerearethetablesandfiguresinSec2.255152535455565ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧ几何级数种数1510554321FromKrebs取样中的个体数纽约营巢鸟类相对丰盛度下屏返回2610203040取样中的个体数目40302010种数灯光诱捕鳞翅目昆虫，个体数与种数关系Σ：个体数量6814,代表197个物种6个普通种占有50%的总个体数量最常见种有1799个个体37个种仅有1个标本普通种稀有种上屏返回271几何模型(Geometricseriesmodel)假设:在物种较为贫乏的群落环境或集合中,物种个体数目的分布常表现为几何分布。优势种按优势程度的顺序依次瓜分可利用资源。2对数模型(Fisherlogseriesmodel)假设:若物种以随机的时间间隔到达并占有栖息地,则群落的分布常表现为对数系列的分布。表现为少数优势种类占个体总数的大部分,而多数种类为稀有种。3对数正态分布模型(Lognormalmodel)假设:大多数群落表现为对数正态分布,尤其是较大的成熟的自然群落常常如此。可能有大样本的统计学因素在起作用。4断杖模型(Brokenstickmodel)假设:仅涉及一种资源在群落中的分割。生态上常反映为断杖分布类型。又称为“随机生态位边界假”。下屏返回28种数×104204206301/8yr88spp.482ind.1yr175spp.37542ind.4yr244spp.16065ind.灯光诱捕鳞翅目昆虫示对数正态分布，英国135791357913579未出现的物种数上屏返回29speciessequencespeciessequenceabundanceabundanceAhypotheticalBrealdata返回BrokenstickLognormalLogseriesGeometricalModelBird,deciduousforestplant,deciduousforestPlant,sub-alpineforest1001010.10.010.0011001010.10.010.00130Alaska((pole)Alaska(all)IowaUtahCubaTrinidadSaoPauloMissionesTucunianBuenosAiresPatagonia(all)Patagonia(west)TierradelFuego37736310113422219113010359192AreaNoantspecies蚁类种数与纬度关系theequator下屏返回31加拿大美国墨西哥亚马逊河中美南美221262931000459182国家地区鱼类种数美洲鱼类种数与纬度关系上屏下屏theequator32ColombiaFloridaNewYorkGreenland20406080NorthernLatitudeNobreedinglandbirds1410520406080NorthernLatitudeNoantspecies×10021FromFicher,1960Latidudialgradientinnumberofspeciesofbirdsandants上屏下屏33上屏下屏34上屏下屏35Ichneumonid科寄生蜂多样性为例外上屏返回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37100501020Numberofindividuals(×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38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01.02.03.03210鸟类物种多样性00.51.01.53210鸟类物种多样性植物物种多样性取食高度多样性39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40一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41unpollutedbaypollut