《農(nóng)業(yè)生態(tài)學》第二章第三節(jié)生物群落

1、第二章第三節(jié)第二章第三節(jié) 生物群落生物群落 生物群落是生態(tài)系統(tǒng)中比生物個體和生生物群落是生態(tài)系統(tǒng)中比生物個體和生物種群更高一級的組織水平層次。物種群更高一級的組織水平層次。 影響到生態(tài)系統(tǒng)中能量轉化、物質循環(huán)影響到生態(tài)系統(tǒng)中能量轉化、物質循環(huán)的方向、速度和效率的高低，最終影響的方向、速度和效率的高低，最終影響到生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力及其穩(wěn)定性。到生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力及其穩(wěn)定性。 本節(jié)內(nèi)容本節(jié)內(nèi)容 一、群落的概念；一、群落的概念； 二、群落的基本特征；二、群落的基本特征； 三、群落的結構；三、群落的結構； 四、四、群落的交錯區(qū)與邊緣效應群落的交錯區(qū)與邊緣效應 五、群落的演替；五、群落的演替； 六、協(xié)同進化

2、六、協(xié)同進化一、群落的概念一、群落的概念 生物群落(biotic community)是指生存于特定是指生存于特定區(qū)域或生境內(nèi)的區(qū)域或生境內(nèi)的各種生物各種生物種群的集合體種群的集合體。 即群落是由不同種類的生物組成的生物復合體。即群落是由不同種類的生物組成的生物復合體。 常把群落按物種分為：常把群落按物種分為： 植物群落；植物群落； 動物群落；動物群落； 微生物群落。微生物群落。主要群落類型主要群落類型1.緯度地帶性（溫度梯度）從南到北：從南到北：熱帶雨林季雨林常綠闊葉林落葉闊葉林針葉林草原荒漠2.經(jīng)度地帶性（水分梯度）經(jīng)度地帶性（水分梯度）由東到西由東到西：濕潤森林半干旱草原干旱荒漠3.垂直

3、地帶性（海拔高度）垂直地帶性（海拔高度）群落生態(tài)熱帶雨林群落生態(tài)溫帶落葉闊葉林群落生態(tài)針葉林群落生態(tài)熱帶草原群落生態(tài)溫帶草原溫帶草原群落生態(tài)凍 原群落生態(tài)代表植物荒 漠農(nóng)農(nóng) 田田 群群 落落山區(qū)群落山區(qū)群落徑流水群落徑流水群落二、群落的基本特征二、群落的基本特征 各種植物、動物、微生物群居在一起，各種植物、動物、微生物群居在一起，在生物和生物之間就發(fā)生了復雜的相互在生物和生物之間就發(fā)生了復雜的相互關系。這種相互關系包括生存空間，各關系。這種相互關系包括生存空間，各種生物對光能的利用，對土壤水分和礦種生物對光能的利用，對土壤水分和礦質養(yǎng)料的利用，代謝產(chǎn)物的彼此影響以質養(yǎng)料的利用，代謝產(chǎn)物的彼此影

4、響以及彼此間附生、寄生和共生的關系等等。及彼此間附生、寄生和共生的關系等等。 另一方面，群居在一起的生物在受環(huán)境另一方面，群居在一起的生物在受環(huán)境影響的同時，又作為一個整體影響于一影響的同時，又作為一個整體影響于一定范圍的環(huán)境。定范圍的環(huán)境。群落的基本特征：群落的種類組成 生物群落的組成指組成群落的生物種類，生物群落的組成指組成群落的生物種類，以及它們在群落中的地位與作用。以及它們在群落中的地位與作用。 種類組成種類組成是決定群落性質最重要的因素，是決定群落性質最重要的因素，也是鑒別不同群落種類的基本特征。也是鑒別不同群落種類的基本特征。生態(tài)優(yōu)勢種生態(tài)優(yōu)勢種 在一個群落中存在著成百成千的生物體

5、，在一個群落中存在著成百成千的生物體，常常只有比較少數(shù)的幾個種或類群以它常常只有比較少數(shù)的幾個種或類群以它們的數(shù)量多、生產(chǎn)力高、影響大。們的數(shù)量多、生產(chǎn)力高、影響大。 對群落的結構和環(huán)境的形成有明顯對群落的結構和環(huán)境的形成有明顯控制控制作用的物種稱為作用的物種稱為生態(tài)優(yōu)勢種生態(tài)優(yōu)勢種（dominant species）。 生態(tài)優(yōu)勢種通常可作為群落的生態(tài)優(yōu)勢種通?？勺鳛槿郝涞拿罁?jù)命名依據(jù)。 三、三、 群落的結構群落的結構 組成群落的生物種群在群落中所處的位組成群落的生物種群在群落中所處的位置和存在的狀態(tài)稱為置和存在的狀態(tài)稱為群落結構群落結構。 農(nóng)業(yè)生物群落合理的空間與時間結構是農(nóng)業(yè)生物群落合

6、理的空間與時間結構是高產(chǎn)高效農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的基礎。高產(chǎn)高效農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的基礎。 群落結構包括：群落結構包括：1群落的垂直結構群落的垂直結構群落中生物按高度或深度的垂直配置，即形成了群落中生物按高度或深度的垂直配置，即形成了群落的成層現(xiàn)象，保證了群落中各物種在單位空群落的成層現(xiàn)象，保證了群落中各物種在單位空間中更充分利用環(huán)境資源。間中更充分利用環(huán)境資源。典型森林的分層比較明顯：典型森林的分層比較明顯：群落垂直方向層的分化主要取決與植物的群落垂直方向層的分化主要取決與植物的生活型生活型。生活型決定了該種處于地面以上不同的高度和地生活型決定了該種處于地面以上不同的高度和地面以下不同的深度。面以下不同的

7、深度。動物分層取決于：動物分層取決于：廣東省順德市淡水魚混養(yǎng)特性：稻田昆蟲群落結構間作間作(intercropping) 在同一田地上于同一生長期內(nèi)，分行或分帶相間種植兩種或兩種以上作物的種植方式。 間作的作物播種期、收獲期相同或不相同，但作物共處期長，其中，至少有一種至少有一種作物的共處期作物的共處期超過其全生育超過其全生育期的一半。期的一半。間間 作作套作套作(接替間作) Relay intercropping 在前季作物生長后期的株行間種植（播種或移栽）后季作物的種植方式，也稱為套種套種、串種。如于小麥生長后期每隔3-4行小麥播種一行玉米。后季作物英文有時稱為under-sown cro

8、p。每種作物的共共生生期都期都不超過其全生育期的一半不超過其全生育期的一半。 套套 作作間套作的效益原理間套作的效益原理2群落的水平結構群落的水平結構群落內(nèi)由于環(huán)境因素在不同地點上的不均勻性和生物本群落內(nèi)由于環(huán)境因素在不同地點上的不均勻性和生物本身特性的差異，而在水平方向上分化形成不同的生物小身特性的差異，而在水平方向上分化形成不同的生物小型組合，稱為群落的水平結構。型組合，稱為群落的水平結構。 造成群落不同水平分布型的原因造成群落不同水平分布型的原因群落中的每一物種都有自己的種群分布形式群落中的每一物種都有自己的種群分布形式; ;這些分布形式又與環(huán)境和其它物種的分布形式相關聯(lián)這些分布形式又與

9、環(huán)境和其它物種的分布形式相關聯(lián); ;從而形成了群落的水平分布格局。從而形成了群落的水平分布格局。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的農(nóng)、林、牧、漁以及各業(yè)內(nèi)部的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的農(nóng)、林、牧、漁以及各業(yè)內(nèi)部的面積比例及其格局是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的水平結構。面積比例及其格局是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的水平結構?？刂妻r(nóng)業(yè)生物群落的水平結構有兩種基本方式：控制農(nóng)業(yè)生物群落的水平結構有兩種基本方式：3群落的時間結構群落的時間結構主因：主因：環(huán)境因素周期性變化；環(huán)境因素周期性變化；結果：結果：生物群落結構有規(guī)律的變化。生物群落結構有規(guī)律的變化。周期性周期性是群落適應環(huán)境的一種必然的表現(xiàn)形式。是群落適應環(huán)境的一種必然的表現(xiàn)形式。光、溫度和水分等很多光、溫

10、度和水分等很多環(huán)境因子有明顯的時間環(huán)境因子有明顯的時間節(jié)律節(jié)律（如晝夜、季節(jié)節(jié)律），受這些因子的影（如晝夜、季節(jié)節(jié)律），受這些因子的影響，群落的響，群落的組成和結構組成和結構也隨著也隨著時間時間序列發(fā)生序列發(fā)生有有規(guī)律的變化規(guī)律的變化，稱為，稱為群落的時間結構群落的時間結構。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，通過人為的栽培、飼養(yǎng)技術，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，通過人為的栽培、飼養(yǎng)技術，調節(jié)作物畜禽的組合匹配使其機能節(jié)律與環(huán)境調節(jié)作物畜禽的組合匹配使其機能節(jié)律與環(huán)境因素的變化節(jié)律最大限度地吻合和協(xié)調。因素的變化節(jié)律最大限度地吻合和協(xié)調。稻田套播油菜稻田套播油菜棉油套作棉油套作麥套稻麥套稻多種作物套作多種作物套作沙塵暴卷土重來沙

11、塵暴卷土重來多種作物套作多種作物套作麥套玉米麥套玉米大麥套棉花大麥套棉花人工散播人工散播彌霧機噴播彌霧機噴播麥田套播水稻麥田套播水稻左：手栽稻左：手栽稻 （0505邗江杭集）邗江杭集） 右：套播稻右：套播稻間套作主要類型與方式間套作主要類型與方式立體種養(yǎng)類型與方式立體種養(yǎng)類型與方式 稻稻共作共作稻魚模式稻魚模式 稻萍魚模式稻萍魚模式 玉米食用菌模式玉米食用菌模式 蔗田食用菌模式蔗田食用菌模式 基塘結合模式基塘結合模式 紅萍紅萍稻萍共作稻萍共作稻鴨萍共作稻鴨萍共作三、群落結構小結：四、群落的交錯區(qū)四、群落的交錯區(qū) (ecotone) (ecotone) 與與邊緣效應邊緣效應 (edge effe

12、ct)(edge effect) 群落的交錯區(qū)群落的交錯區(qū)：兩個或多個群落或生態(tài)系統(tǒng)之間的過渡區(qū)域。 邊緣效應邊緣效應：群落交錯區(qū)中不但增大了物種的多樣性與種群密度，而且增大了某些種的活動強度和生產(chǎn)力的現(xiàn)象。利用邊緣效應：五、群落的演替五、群落的演替 （一）群落演替的概念（一）群落演替的概念 生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的生物群落隨著時間的推移，一些物種生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的生物群落隨著時間的推移，一些物種消失消失，另一些物種，另一些物種侵入侵入，出現(xiàn)了生物群落及其環(huán)境，出現(xiàn)了生物群落及其環(huán)境向著一定方向，有向著一定方向，有順序的發(fā)展變化順序的發(fā)展變化過程，稱為過程，稱為生物生物群落演替群落演替(community su

13、ccession)(community succession)。 群落不是一個靜止不變的實體，而是一個有著能流群落不是一個靜止不變的實體，而是一個有著能流、物流和結構變化的動態(tài)系統(tǒng)。它通過生物與環(huán)境、物流和結構變化的動態(tài)系統(tǒng)。它通過生物與環(huán)境的相互作用，進行著能量與物質的不斷代謝，使其的相互作用，進行著能量與物質的不斷代謝，使其本身的面貌不斷變化，并遵循一定的規(guī)律。本身的面貌不斷變化，并遵循一定的規(guī)律。群落演替圖群落演替圖裸底階段裸底階段浮 葉 根 生 植 物 階 段浮 葉 根 生 植 物 階 段挺水植物和沼澤植物階段挺水植物和沼澤植物階段沉水植物階段沉水植物階段群落生態(tài)群落生態(tài)裸 底 階 段

14、裸 底 階 段沉水植物階段沉水植物階段浮 葉 根 生浮 葉 根 生植 物 階 段植 物 階 段挺水植物和沼挺水植物和沼澤 植 物 階 段澤 植 物 階 段群落演替示例（二）群落演替的主要原因（二）群落演替的主要原因 群落演替是群落內(nèi)部關系與外界環(huán)境中群落演替是群落內(nèi)部關系與外界環(huán)境中各種生態(tài)因子綜合作用的結果。各種生態(tài)因子綜合作用的結果。 生物群落演替的主要原因可歸納為生物群落演替的主要原因可歸納為: : 1.1.外因演替外因演替 2.2.內(nèi)因演替內(nèi)因演替1 1外因演替外因演替 由于外部環(huán)境的改變所引起的生物群落由于外部環(huán)境的改變所引起的生物群落演替，叫演替，叫外因演替外因演替。 外因演替外因

15、演替又可細分為：又可細分為：2.2.內(nèi)因演替內(nèi)因演替 在生物群落里，群落在生物群落里，群落成員改變成員改變著群落內(nèi)著群落內(nèi)部部環(huán)境環(huán)境，改變了的內(nèi)部，改變了的內(nèi)部環(huán)境環(huán)境反過來又改反過來又改變著群落變著群落成員成員。 這種循環(huán)往復的進程所引起的生物群落這種循環(huán)往復的進程所引起的生物群落演替，稱為演替，稱為內(nèi)因演替內(nèi)因演替。 同時，在一個生物群落內(nèi)，由于各群落同時，在一個生物群落內(nèi)，由于各群落成員之間的矛盾，即使群落的外部、內(nèi)成員之間的矛盾，即使群落的外部、內(nèi)部環(huán)境沒有顯著的改變，群落仍進行著部環(huán)境沒有顯著的改變，群落仍進行著演替，也稱為內(nèi)因演替。演替，也稱為內(nèi)因演替。 內(nèi)因演替與外因演替是兩個

16、相對的過程，內(nèi)因演替與外因演替是兩個相對的過程，一般情況下，二者同時存在，自然界有許一般情況下，二者同時存在，自然界有許多成熟的群落由于周期干旱、水災等而重多成熟的群落由于周期干旱、水災等而重現(xiàn)周期性演替現(xiàn)象。每一類型的演替，除現(xiàn)周期性演替現(xiàn)象。每一類型的演替，除了受本類型的主導條件影響外，還在一定了受本類型的主導條件影響外，還在一定程度上受著其他類型的演替條件的影響。程度上受著其他類型的演替條件的影響。 （三）原生演替（三）原生演替 原生演替原生演替指的是從未有過任何生物的裸指的是從未有過任何生物的裸地上開始的演替。地上開始的演替。 在在裸露的巖石裸露的巖石表面開始的原生演替稱表面開始的原生

17、演替稱旱旱生演替生演替； 從從湖底或河底湖底或河底開始的原生演替稱開始的原生演替稱水生演水生演替替。1旱生演替系列旱生演替系列2水生演替系列水生演替系列（四）次生演替（四）次生演替 次生演替次生演替是指在原有生物群落是指在原有生物群落破壞破壞后的后的地段上進行的演替。地段上進行的演替。 次生演替由次生演替由外因外因引起：引起： 1.1.自然災害；自然災害； 2.2.人為經(jīng)濟活動。人為經(jīng)濟活動。 涉及到的絕大部分都是次生演替問題。涉及到的絕大部分都是次生演替問題。 ( (五）五）頂極群落及頂極群落及演替的頂極學說演替的頂極學說 演替中群落結構變化開始較快，隨著演替的進行，演替中群落結構變化開始較

18、快，隨著演替的進行，變化速度慢而趨于穩(wěn)定。變化速度慢而趨于穩(wěn)定。 群落演替系列最后達到群落演替系列最后達到穩(wěn)定階段穩(wěn)定階段，稱為，稱為頂極頂極( (climax)climax)。 演替最終形成的演替最終形成的穩(wěn)定穩(wěn)定群落，叫做群落，叫做頂極群落頂極群落(climax (climax community)community)。演替的頂極學說演替的頂極學說 1. 1. 單元頂極理論單元頂極理論 (monoclimax theory) 以美國的 F.E.Clements 為代表，認為在一定區(qū)域，演替最終會形成與當?shù)貧夂颦h(huán)境協(xié)調的同一種頂級群落 氣候頂極（ climatic climax) 。 2.2.多元頂極理論多元頂極理論 (polyclimax theory) 以英國的 A.G.Tansley 為代表，認為在一個氣候區(qū)域內(nèi)，群落演替除了有氣候頂極外，還有土壤頂極（ edaphic climax) 、地形頂極 (topographic climax) 、火燒頂極 (fire climax) 等。 3.頂極型理論指出：一個自然群落對諸多因素諸多因素（如氣候、土壤、生物因素、風、火等）的整個格局發(fā)生適應適應。頂極型理論強調