高中生物《群落的結(jié)構(gòu)》文字素材5 新人教版必修3

1、群落的結(jié)構(gòu)生物的每一組織水平都有其特定的結(jié)構(gòu)，并與其功能相聯(lián)系，生物群落也是如此。群落結(jié)構(gòu)是群落中相互作用的種群在協(xié)同進(jìn)化中形成的，其中生態(tài)適應(yīng)和自然選擇起了重要作用，因此，群落結(jié)構(gòu)特征包涵了重要的生態(tài)內(nèi)容。前一節(jié)介紹的種類組成，也是群落結(jié)構(gòu)的重要特征，這一節(jié)著重介紹群落的空間結(jié)構(gòu)（或物理結(jié)構(gòu)）及其生態(tài)內(nèi)涵。    一、群落的結(jié)構(gòu)單元    群落空間結(jié)構(gòu)決定于兩個(gè)要素，即群落中各物種的生活型及相同生活型的物種所組成的層片（synusia），它們可看做群落的結(jié)構(gòu)單元。    （

2、一）生活型    生活型（life form）是生物對(duì)外界環(huán)境適應(yīng)的外部表現(xiàn)形式，同一生活型的生物，不但體態(tài)相似，而且在適應(yīng)特點(diǎn)上也是相似的。植物生活型的研究工作較多。對(duì)植物而言，其生活型是植物對(duì)綜合環(huán)境條件的長(zhǎng)期適應(yīng)，而在外貌上反映出來(lái)的植物類型。它的形成是植物對(duì)相同環(huán)境條件趨同適應(yīng)的結(jié)果。    在同一類生活型中，常常包括了在分類系統(tǒng)上地位不同的許多種，因?yàn)椴徽摳鞣N植物在系統(tǒng)分類上的位置如何，只要它們對(duì)某一類環(huán)境具有相同（或相似）的適應(yīng)方式和途徑，并在外貌上具有相似的特征，它們就都屬于同一類生活型。例如，生活于

3、非洲、北美、澳洲和亞洲的許多荒漠植物，雖然它們可能屬于不同的科，卻都發(fā)展了葉子細(xì)小的特征。細(xì)葉是一種減少熱負(fù)荷和蒸騰失水的適應(yīng)。Shimper在1903年發(fā)現(xiàn)了這一植物的地理規(guī)律，即在世界不同地區(qū)的相似環(huán)境趨于重復(fù)地出現(xiàn)相似的生長(zhǎng)型植物。一些學(xué)者建立了各種植物生活型分類系統(tǒng)，其中應(yīng)用最廣的是丹麥生態(tài)學(xué)家Raunkiaer的生活型分類系統(tǒng)，他以植物體在度過(guò)生活不利時(shí)期（冬季嚴(yán)寒、夏季干旱）對(duì)惡劣條件的適應(yīng)方式作為作為分類的基礎(chǔ)。具體的是以休眠或復(fù)蘇芽所處位置的高低和保護(hù)的方式為依據(jù)，把陸生植物劃分為五類生活型。    （1）高位芽植物（Phanerophy

4、tes） 休眠芽位于距地面25厘米以上，又依高度分為四個(gè)亞類，即大高位芽植物（高度30米），中高位芽植物（830米），小高位芽植物（28米）與矮高位芽植物（25厘米到2米）。如喬木、灌木和一些生長(zhǎng)在熱帶潮濕氣候條件下的草本等。    （2）地上芽植物（Chamaephytes） 更新芽位于土壤表面之上，25厘米之下，多為半灌木或草本植物。受土表的殘落物保護(hù)，在冬季地表積雪地區(qū)也受積雪的保護(hù)。    （3）地面芽植物（Hemicryptophytes） 又稱淺地下芽植物或半隱芽植物，更新芽位于近地面土層內(nèi)，在不利季節(jié)

5、，地上部分全枯死，即為多年生草本植物。    （4）地下芽植物（Cryptophytes） 又稱隱芽植物，更新芽位于較深土層中或水中，多為鱗莖類、塊莖類和根莖類多年生草本植物或水生植物。    （5）一年生植物（Therophytes） 是只能在良好季節(jié)生長(zhǎng)的植物，以種子的形式度過(guò)不良季節(jié)。    上述 Raunkiaer生活型被認(rèn)為是植物在其進(jìn)化過(guò)程中對(duì)氣候條件適應(yīng)的結(jié)果，因此它們的組成可做為某地區(qū)生物氣候的標(biāo)志。    統(tǒng)計(jì)某個(gè)地區(qū)

6、或某個(gè)植物群落內(nèi)各類生活型的數(shù)量對(duì)比關(guān)系稱為生活型譜。通過(guò)生活型譜可以分析一定地區(qū)或某一植物群落中植物與生境（特別是氣候）的關(guān)系。    制定生活型譜的方法，首先是把同一生活型的種類歸到一起。按下列公式計(jì)算：某一生活型的百分率=該地區(qū)該生活型的植物種數(shù)/該地區(qū)全部植物的種數(shù)×100%    從不同地區(qū)或不同群落的生活型譜的比較，可以看出各個(gè)地區(qū)或各個(gè)群落的環(huán)境特點(diǎn)，特別是對(duì)于植物有重要作用的氣候特點(diǎn)。我國(guó)幾種群落類型的生活型組成 群落類型Ph.Ch.H.Cr.T.西雙版納熱帶雨林94.75.3000鼎湖山

7、南亞熱帶常綠闊葉林84.55.44.14.10浙江中亞熱帶常綠闊葉林76.71.013.17.82秦嶺北坡溫帶落葉闊葉林52.05.038.03.71.3長(zhǎng)白山寒溫帶暗針葉林25.44.439.826.43.2東北溫帶草原3.62.041.119.033.4    從上表可知,每一類植物群落都是由幾種生活型的植物所組成,但其中有一類生活型占優(yōu)勢(shì),生活型與環(huán)境關(guān)系密切, 高位芽植物占優(yōu)勢(shì)是溫暖、潮濕氣候地區(qū)群落的特征，如熱帶雨林群落；地面芽植物占優(yōu)勢(shì)的群落，反映了該地區(qū)具有較長(zhǎng)的嚴(yán)寒季節(jié)，如溫帶針葉林、落葉林群落；地上芽植物占優(yōu)勢(shì)，反映了該地區(qū)環(huán)境比較濕冷

8、，如長(zhǎng)白山寒溫帶暗針葉林；一年生植物占優(yōu)勢(shì)則是干旱氣候的荒漠和草原地區(qū)群落的特征，如東北溫帶草原。    另外一些作者按植物體態(tài)劃分生活型或生長(zhǎng)型，如AKerner（1863），A.Grisebach（1872），Drude（1887），Du Rietz（1931）等。    我國(guó)在中國(guó)植被一書(shū)中即按植物體態(tài)劃分出下列生長(zhǎng)型類群：    木本植物1喬木：具有明顯主干，又分出針葉喬木，闊葉喬木，并進(jìn)一步分出常綠的，落葉的，簇生葉的，葉退化的。2灌木：無(wú)明顯主干，也可按上述原則進(jìn)

9、一步劃分。3竹類。4藤本植物。5附生木本植物。6寄生木本植物。    半木本植物7半灌木與小半灌木。    草本植物8多年生草本植物：又可分出蕨類，芭蕉型，叢生草，根莖草，雜類草，蓮座植物，墊狀植物，肉質(zhì)植物，類短命植物等。9一年生植物：又分冬性的，春性的與短命植物。10寄生草本植物。11腐生草本植物。12水生草本植物：又分挺水的，浮葉的，漂浮的，沉水的。葉狀體植物13苔蘚及地衣。14藻菌。    生長(zhǎng)型也反映植物生活的環(huán)境條件，相同的環(huán)境條件具有相似的生長(zhǎng)型。世界各大洲環(huán)境

10、相似地區(qū)，如草原或荒漠，由于趨同進(jìn)化而具有相同生長(zhǎng)型的植物，可以稱為生態(tài)等值種。例如生活于非洲、北美、澳洲和亞洲的許多荒漠植物，都發(fā)展了葉子細(xì)小等特征，雖然它們可能屬于不同的科。細(xì)葉是一種減少熱負(fù)荷和蒸騰失水量的適應(yīng)。Shimper在1903年發(fā)現(xiàn)了這一植物地理規(guī)律，即在世界不同地區(qū)的相似環(huán)境區(qū)域重復(fù)地出現(xiàn)相似的生長(zhǎng)型植物。    由于葉子是進(jìn)行光合作用的最重要器官，所以葉子在進(jìn)化過(guò)程中經(jīng)受強(qiáng)烈的選擇壓力。植物生態(tài)學(xué)家據(jù)此建立了葉子大小與水分條件關(guān)系的模型，以預(yù)測(cè)最佳葉子大小。因?yàn)榇笕~比小葉更能阻礙空氣的對(duì)流和熱的散失，所以在太陽(yáng)光照射的條件下，大葉比小

11、葉的葉溫高、蒸騰量大。相反，在蔭蔽的條件下，大葉的葉溫降低也較快，葉溫影響光合速率，所以葉子大小與光合收益的效果有密切聯(lián)系。蒸騰量大小要以植物的根從土壤吸收水分為代價(jià)。最佳葉子大小就是根據(jù)經(jīng)濟(jì)學(xué)上收益-成本分析方法，以平衡蒸騰失水的植物根吸水量作為成本，以光合收益高低作為收益，從這兩個(gè)參量隨葉子增大而變化的相互關(guān)系中求得收益與成本相差最大時(shí)的葉子大小。蒸騰耗水隨葉子增大而上升，而光合收益隨葉子增大而上升的曲線有一高峰值，超過(guò)此限，光合收益反而減低（這是受氣體交換所限制的）。    由此可見(jiàn)，根據(jù)氣候條件，主要是溫度、降水和輻射，對(duì)植物生長(zhǎng)型、進(jìn)而陸地植物

12、群落類型的預(yù)測(cè)是有根據(jù)的。    動(dòng)物生態(tài)學(xué)家也研究動(dòng)物的生活型，例如獸類中有飛行的（如蝙蝠）、滑翔的（如鼯鼠）、游泳的（如水鼩、鯨、海豹）、地下穴居的（如鼴）、地面奔跑的（如鹿、馬）等，它們各有各的形態(tài)、生理、行為和生態(tài)特征，適應(yīng)于各種生活方式。但動(dòng)物生活型并不能決定陸地群落的外貌和結(jié)構(gòu)。至于水生群落，由于浮游生物個(gè)體小，分散，在顯微鏡下才能見(jiàn)到，一般不形成大的結(jié)構(gòu)。只有海底的群落，其外貌才有明顯區(qū)別，如珊瑚礁、星狀、羽狀、扇狀的腔腸動(dòng)物、棘皮動(dòng)物等。    （二）層片（synusia）  &

13、#160; 層片一詞系瑞典植物學(xué)家HGams（1918）首創(chuàng)。他將層片劃分為三級(jí)：第一級(jí)層片是同種個(gè)體的組合，第二級(jí)層片是同一生活型的不同植物的組合，第三級(jí)層片是不同生活型的不同種類植物的組合。很明顯，HGams的第一級(jí)層片指的是種群，第三級(jí)層片指的是植物群落?，F(xiàn)在群落學(xué)研究中一般使用的層片概念，相當(dāng)于HGams的第二級(jí)層片，即每一個(gè)層片均由同一生活型的植物所構(gòu)成。    層片作為群落的結(jié)構(gòu)單元，是在群落產(chǎn)生和發(fā)展過(guò)程中逐步形成的。前蘇聯(lián)著名植物群落學(xué)家BH蘇卡喬夫（1957）指出：“層片具有一定的種類組成，這些種具有一定的生態(tài)生物學(xué)一致性，而

14、且特別重要的是它具有一定的小環(huán)境，這種小環(huán)境構(gòu)成植物群落環(huán)境的一部分”。    層片具有下述特征：    （1）屬于同一層片的植物是同一個(gè)生活型類別。但同一生活型的植物種只有其個(gè)體數(shù)量相當(dāng)多，而且相互之間存在著一定的聯(lián)系時(shí)才能組成層片。    （2）每一個(gè)層片在群落中都具有一定的小環(huán)境，不同層片小環(huán)境相互作用的結(jié)果構(gòu)成了群落環(huán)境。    （3）每一個(gè)層片在群落中都占據(jù)著一定的空間和時(shí)間，而且層片的時(shí)空變化形成了植物群落不同的結(jié)構(gòu)特征。    （4）在群落中，每一個(gè)層片都具有自己的相對(duì)獨(dú)立性，而且可以按其作用和功能的不同劃分為優(yōu)勢(shì)層片、伴生層片、偶見(jiàn)層片等。    層片是