生態(tài)學通用課件

1、第五章第五章 生態(tài)系統(tǒng)中的生態(tài)系統(tǒng)中的生物群落生物群落5.1生物群落及群落生態(tài)學 5 .1.1群落特征 5.1.2群落生態(tài)學 5.1.3群落的性質(zhì)5.1.1群落生物特征 1.群落的定義 一定的種所組成的天然群聚即群落 一定地段上多種生物組成的集合群。下列敘述中，屬于群落的是（下列敘述中，屬于群落的是（ ）A、一片森林中的各種喬木、灌木和草本植物、一片森林中的各種喬木、灌木和草本植物B、一個湖泊中的各種魚類、一個湖泊中的各種魚類C、一片草地上的各種雜草、昆蟲、一片草地上的各種雜草、昆蟲D、淺海中的魚類、節(jié)肢動物、海藻等生活在一起的全、淺海中的魚類、節(jié)肢動物、海藻等生活在一起的全部生物部生物D D

2、 同一時間內(nèi)聚集在一定區(qū)域中同一時間內(nèi)聚集在一定區(qū)域中_的集合。的集合。包括這個區(qū)域內(nèi)包括這個區(qū)域內(nèi)所所有的生物有的生物各種生物種群各種生物種群2.群落的基本特征 （1）具有一定的種類組成 （2）具有一定的結(jié)構(gòu) （3）具有一定的動態(tài)特征 （4）不同物種之間存在相互影響 (5)具有一定的分布范圍 （6）形成一定的群落環(huán)境 （7）具有特定的群落邊界特征群落的物種組成群落的物種組成群落中物種群落中物種_的多少的多少常綠闊葉林常綠闊葉林常綠針葉林常綠針葉林不同群落的物種不同群落的物種數(shù)目數(shù)目和和類別類別有差別有差別數(shù)目數(shù)目 一般來說，環(huán)境條件愈優(yōu)越，群落發(fā)育的時間愈長，一般來說，環(huán)境條件愈優(yōu)越，群落發(fā)

3、育的時間愈長，物種的數(shù)目物種的數(shù)目_，群落的結(jié)構(gòu)也，群落的結(jié)構(gòu)也_。 武夷山武夷山 西伯利亞西伯利亞低等植物低等植物 840840種種 低等植物低等植物 670670種種 高等植物高等植物 28882888種種 高等植物高等植物 139139種種 動物動物 50005000種種 動物動物 10001000種種 脊椎動物脊椎動物 475475種種 群落的物種組成群落的物種組成愈多愈多愈復雜愈復雜5.1.2群落生態(tài)學 以生物群落為對象，研究群落的這 些特征的生態(tài)分支就是 群落生態(tài)學。 群落生態(tài)學研究聚集在一定空間范圍內(nèi)的不同種生物與生物之間、生物個體之間的關(guān)系，分析生物群落的組成、特征、結(jié)構(gòu)、機能

4、、分布、演替及群落分類、排序等問題。5.1.3群落的性質(zhì) 1地段有多大 2怎么劃分 3是客觀還是主觀 1.1.機體論：機體論： 認為群落是客觀存在的實體，是一認為群落是客觀存在的實體，是一個有組織的生命系統(tǒng)，像有機體與種群個有組織的生命系統(tǒng)，像有機體與種群那樣，是一個有機整體。而且重復出現(xiàn)，那樣，是一個有機整體。而且重復出現(xiàn)，其出現(xiàn)是必然的，是特定的組成、結(jié)構(gòu)其出現(xiàn)是必然的，是特定的組成、結(jié)構(gòu)和特征。認為群落是自然單位。和特征。認為群落是自然單位。機體論的理論依據(jù)機體論的理論依據(jù) 任何一個植物群落都要經(jīng)歷一個從先鋒階段（Pioneer stage）到相對穩(wěn)定階段的成長過程； 在群落中，有些種群

5、具有強烈的依附性，只能在一定的群落中而不能在別的群落中生長。 他們和有機體一樣具有明確的邊界，而且與他群落是間斷的、可分的，他們獨立存在，可重復出現(xiàn)?？梢韵裎锓N那樣進行分類。2.個體論個體論 認為群落并非自然界的實體，而是生態(tài)學家為了便于研究，從一個連續(xù)變化著的植被連續(xù)體中，人為確定的一組物種的集合。個體論的理論依據(jù) 群落的存在、組成及結(jié)構(gòu)依賴于特定的生境與物種的選擇性，但環(huán)境條件在空間與時間上都是不斷變化的。由于環(huán)境變化而引起的群落的差異性是連續(xù)的。所以。群落是連續(xù)的，群落之間不具明顯的邊界。 在自然界沒有任何兩個群落相同或相互密切關(guān)聯(lián)的，人們研究的群落單元是連續(xù)群落中的 一片段。 不連續(xù)的

6、間斷情況僅僅發(fā)生在不連續(xù)的生境上，如地形、母質(zhì)、土壤條件的改變。在通常情況下，生境與群落都是連續(xù)的。5.2群落的組成 5.2.1物種組成的性質(zhì)分析 5.2.2物種組成的數(shù)量特征5.2.1物種組成的性質(zhì)分析1. 群落的組成成員（1）優(yōu)勢種：在群落中能有效控制能量流動和物質(zhì)循環(huán)并對群落的結(jié)構(gòu)和群落環(huán)境的形成具有明顯的控制作用的生物種。 特征：個體數(shù)量多，投影蓋度大，生物量高，體積大，生活能力強。（2）建群種：吧優(yōu)勢層的優(yōu)勢種稱為建群種，其中決定著群落的外貌，而且一控制著群落的生態(tài)環(huán)境和群落的其他組成成員。 （3）關(guān)鍵種群落中有些生物種雖然生物量及豐度不高，但對維護生物多樣性、群落結(jié)構(gòu)、功能、整體和

7、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性方面其較大作用。 （4）亞優(yōu)勢種個體數(shù)量與作用都次于優(yōu)勢種，在決定群落性質(zhì)和控制群落環(huán)境方面起著一定作用的物質(zhì)。在復層群落在中，他通常居于較低的亞層。 （5）伴生種為群落的常見物種，它與優(yōu)勢種伴存，但在群落性質(zhì)和控制群落環(huán)境方面不起決定主要作用 （6）罕見種或偶見種是那些在群落中出現(xiàn)頻率很低的物種，有些偶見種的出現(xiàn)具有生態(tài)指示意義，可能是入侵種，也是是衰退的殘遺種。3.群落的生活型 饒基耶爾的生活型系統(tǒng) （1）高位芽植物，芽或頂端嫩枝位于離地較高的枝條上，如喬木，其中根據(jù)體型又可分為大型、中型、小型和矮型。 （2）地上芽植物，植物額芽或頂端位于地表或近地表處，因而受土表或殘落物保

8、護。 （3）地面芽植物，植物在不利季節(jié)，其地上部分死亡，但被土壤保護，地下部活著，并在地面有芽。 （4）隱芽植物，植物芽位于土表下，或水中。 （5）一年生植物，植物只能在良好的季節(jié)生長，他們以種子的形式度過不利季節(jié)。5.2.2物種組成的數(shù)量特征 1密度 2多度 3蓋度 4頻度 5高度 6重量 7體積1.密度 單位面積或單位空間內(nèi)的個體數(shù)。一般對喬木、灌木和叢生草本以植株或株叢計算，根莖植物以地上枝條計數(shù)。樣地內(nèi)某一物種的個體數(shù)占全部物種個體之和的百分比稱作相對密度。 密度 D=q/R Q為某一特定種的個體數(shù) R為統(tǒng)計地總數(shù)，即包括物該種樣地。2.多度 是對物種個體數(shù)目多少的一種估計指標，多用群

9、落內(nèi)草本植物的調(diào)查。國內(nèi)多采用Drude七級制多度，即： （1）Soc 極多，植物地上部分郁閉，形成背景 （2）Cop3 數(shù)量很多 （3）Cop2 數(shù)量多 （4）Cop1 數(shù)量尚多 （5）Sp 數(shù)量不多而分散 （6）Sol 數(shù)量很少而稀疏 （7）UN 個別或單株 3. 蓋度 蓋度分為投影蓋度和基蓋度兩種 （1）投影蓋度植物枝條所覆蓋的土地面積，稱為投影蓋度，可用目測法和量測法。目測法是將蓋度的百分比表示，即一種植物的枝條所覆蓋的土地面積占總的面積的百分比。量測法事將喬木樹冠直徑測出長軸和短軸長度，去平均值，算面積。 （2）基蓋度 植物基部著生的面積，稱為基蓋度。草本植物的基蓋度均以離地1英寸處

10、草叢的斷面積計算，對樹木的基蓋度，是測樹干距地面1.3米的直徑來計算。4.頻度 頻度是含有某個特定種的樣地占樣地總數(shù)的百分數(shù)， F=r/R100 它反映的是群落中各種植物在水平分布是否一致，從而說明植物與環(huán)境或植物間的關(guān)系。群落中的某一物種的頻度占所有物種頻度的百分比，即為相對頻度。5.高度、重量、體積 高度高度 常作為量植物的一個指標，測量時取其自然高度或絕對高度，藤本植物測其長度。 重量重量 用來衡量種群生物量的，可分為干重與鮮重。在生態(tài)系統(tǒng)的能量流動與物種循環(huán)研究中，這一指標特別重要。 體積體積 生物所占空間大小的度量。在森林群落研究中，這一指標特別重要。在森林經(jīng)營中通過體積的計算可以獲

11、得木材生產(chǎn)量（材積）。6.群落組成的數(shù)量特征 重要值 表示一個種在群落里的地位和作用 重要值=相對密度+相對頻度+相對蓋度和 相對密度=該種的密度/所有種的密度和 相對頻度=該種的頻度/所有種的頻度和 相對蓋度=該種的蓋度/所有種的蓋度和5.3 群落的結(jié)構(gòu) 5.3.1群落的外貌 5.3.2群落的水平結(jié)構(gòu) 5.3.3群落的垂直結(jié)構(gòu) 5.3.4群落的時間結(jié)構(gòu) 5.3.5交錯群落與邊緣 5.3.6島嶼效應 5.3.7干擾對群落結(jié)構(gòu)的影響決定群落外貌的因素 （1）植物的生活型 (2)組成物種優(yōu)勢種植物和優(yōu)勢種的多少堆起來的外貌起決定性作用 （3）植物的季相 (4) 植物的生活期 如一年生二年生和多年生

12、植物組成的群落，外貌不同 陸地群落的水平結(jié)構(gòu)一般很少呈現(xiàn)陸地群落的水平結(jié)構(gòu)一般很少呈現(xiàn)均勻型分布，在多數(shù)情況下群落內(nèi)各物均勻型分布，在多數(shù)情況下群落內(nèi)各物種嘗嘗形成局部范圍相當高密度集團的種嘗嘗形成局部范圍相當高密度集團的片狀分布或斑塊狀鑲嵌片狀分布或斑塊狀鑲嵌。5.3.2 群落的水平結(jié)構(gòu)群落的水平結(jié)構(gòu)受水制約，蘆葦、受水制約，蘆葦、澤瀉等水生植物只能長澤瀉等水生植物只能長在淺水或水邊；紅樹、在淺水或水邊；紅樹、柳樹等只能長在水源附柳樹等只能長在水源附近；松、杉、柏樹等能近；松、杉、柏樹等能長在比較干旱處，仙人長在比較干旱處，仙人掌、沙棘等可長在極干掌、沙棘等可長在極干旱的沙漠。鴨子、青蛙旱的

13、沙漠。鴨子、青蛙只可在水中或水源附近只可在水中或水源附近活動，而鷹、黃羊、沙活動，而鷹、黃羊、沙鼠等可在干旱的陸地自鼠等可在干旱的陸地自由活動。由活動。導致水平結(jié)構(gòu)的復雜性有三方面的原因 （1）親代的擴散分布習性 風布植物、動物傳布植物、水布植物分布可能廣泛。而種子較重或無性繁殖的植物，往往在母柱周圍。同樣是風布植物，在單株、疏林、密林的情況不同。 （2）環(huán)境異質(zhì)性 由于成土母質(zhì)、土壤質(zhì)地和結(jié)構(gòu)、水分條件的異質(zhì)性導致動植物形成各自的水平分布。 （3）種間相互作用的結(jié)果 植食動物明顯的依賴它所取食的植物分布。還有競爭、互利共生、偏利共生等結(jié)果。喬木層喬木層灌木層灌木層草木層草木層地被物層地被物層

14、5.3.3 群落的垂直結(jié)構(gòu)池塘生物群落中，荷花、蘆葦?shù)葘⑶o葉高高池塘生物群落中，荷花、蘆葦?shù)葘⑶o葉高高地挺出水面；睡蓮、滿江紅、浮萍等浮于水面；地挺出水面；睡蓮、滿江紅、浮萍等浮于水面；金魚藻等則生長于水底。鰱魚在水體淺層、鯇魚金魚藻等則生長于水底。鰱魚在水體淺層、鯇魚在中層、青魚、蝦、蚌等在水底，泥鰍、鱔魚等在中層、青魚、蝦、蚌等在水底，泥鰍、鱔魚等則在水底淤泥中生活。則在水底淤泥中生活。思考思考：在池塘生物群落中，存不存在垂直結(jié)構(gòu)？：在池塘生物群落中，存不存在垂直結(jié)構(gòu)？ 例例1 1、八面山、八面山( (在湖南桂東在湖南桂東縣縣) )海拔海拔20422042米，米，800800米以下為米以下

15、為常綠闊葉林，常綠闊葉林，800800至至13001300米為米為針闊混交林，針闊混交林，13001300至至16001600米為米為針葉林，針葉林，16001600至至18001800米為灌木米為灌木林，林，18001800米以上為草地。植物米以上為草地。植物的這種分帶現(xiàn)象屬于的這種分帶現(xiàn)象屬于（水平結(jié)構(gòu)水平結(jié)構(gòu)) )。分析，這種分帶由海拔分析，這種分帶由海拔( (地形地形) )造成的溫度和濕度差異引起而造成的溫度和濕度差異引起而不是生物自身差異引起的。不是生物自身差異引起的。 群落不僅地上部分成層，地下也具群落不僅地上部分成層，地下也具有成層性。有成層性。 群落層次的分化主要決定于植物的群

16、落層次的分化主要決定于植物的生活型生活型。植物植物動物動物上上：杜鵑：杜鵑等等中中：啄木：啄木鳥等鳥等下下：畫眉：畫眉等等分層現(xiàn)象，保證群落在單位空間內(nèi)充分利用自分層現(xiàn)象，保證群落在單位空間內(nèi)充分利用自然條件。然條件。種種群群與與生生物物群群落落小小結(jié)結(jié)種群種群概念：在一定空間和時間內(nèi)同種生物概念：在一定空間和時間內(nèi)同種生物 個體的總和。個體的總和。種群密度、年齡組成種群密度、年齡組成性別比例、出生率與死亡率性別比例、出生率與死亡率群落群落概念：生活在一定的自然區(qū)域內(nèi)，相概念：生活在一定的自然區(qū)域內(nèi)，相 互之間具有直接或間接關(guān)系的各互之間具有直接或間接關(guān)系的各 種生物種群的總和。種生物種群的總

17、和。結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)垂直結(jié)構(gòu)：不同種群在垂直方垂直結(jié)構(gòu)：不同種群在垂直方 向上的分層現(xiàn)象。向上的分層現(xiàn)象。水平結(jié)構(gòu)：不同種群在水平方水平結(jié)構(gòu)：不同種群在水平方 向上的分區(qū)現(xiàn)象。向上的分區(qū)現(xiàn)象。特征特征 在一個發(fā)育良好的森林里，從樹冠到地面劃在一個發(fā)育良好的森林里，從樹冠到地面劃分為喬木層、灌木層、草本層和地被層，同時，分為喬木層、灌木層、草本層和地被層，同時，林下透光度不同的地方，植物種類也有所區(qū)別，林下透光度不同的地方，植物種類也有所區(qū)別，這表明群落有一定的（這表明群落有一定的（ ）A A垂直結(jié)構(gòu)和水平結(jié)構(gòu)垂直結(jié)構(gòu)和水平結(jié)構(gòu) B B物種組成和數(shù)量比例物種組成和數(shù)量比例C C對群落產(chǎn)生重大影響的優(yōu)勢種

18、對群落產(chǎn)生重大影響的優(yōu)勢種D D彼此間有直接或間接的營養(yǎng)關(guān)系彼此間有直接或間接的營養(yǎng)關(guān)系 A在森林群落中，喬木、灌木、草本植物三類綠色植物在森林群落中，喬木、灌木、草本植物三類綠色植物在空間位置配備上形成了有序的組合，從而使它們能在空間位置配備上形成了有序的組合，從而使它們能（ ）A. A. 有效避免競爭有效避免競爭 B.B.合理利用環(huán)境資源合理利用環(huán)境資源C. C. 提高群落的光合產(chǎn)量提高群落的光合產(chǎn)量 D. D. 以上都正確以上都正確D D關(guān)于生物群落的結(jié)構(gòu)，以下不正確的是（關(guān)于生物群落的結(jié)構(gòu)，以下不正確的是（ ）A A在垂直方向，群落具有明顯的分層現(xiàn)象在垂直方向，群落具有明顯的分層現(xiàn)象

19、B B動物在群落中的垂直分布依賴于植物動物在群落中的垂直分布依賴于植物C C動物群落中沒有水平結(jié)構(gòu)動物群落中沒有水平結(jié)構(gòu)D D在水平方向上，不同地段的生物種類分布在水平方向上，不同地段的生物種類分布有差異有差異C C5.3.4群落的時間結(jié)構(gòu)群落在時間上是有規(guī)律變化的 氣候四季分明的溫帶、亞熱氣候四季分明的溫帶、亞熱帶地區(qū)，植被的季節(jié)變化是時間帶地區(qū)，植被的季節(jié)變化是時間結(jié)構(gòu)最明顯的反映，這種隨氣候結(jié)構(gòu)最明顯的反映，這種隨氣候季節(jié)交替，群落呈現(xiàn)的不同外貌季節(jié)交替，群落呈現(xiàn)的不同外貌稱為稱為群落的季相群落的季相。5.3.5 交錯群落與邊緣 由于群落交錯區(qū)生境條件的特殊性、異增大了交錯區(qū)的物種的多樣

20、性和種群密度，而且增大了某些生物種的活動強度和生產(chǎn)力，這一現(xiàn)象叫邊緣效應。 島嶼的物種數(shù)與面積的關(guān)系S=cAZ lgS=lgc+z（lgA）式中：S為物種數(shù)，A為島嶼面積，z、c為常數(shù)。島嶼面積越大容納生物種數(shù)越多的效應成為島嶼效應。主要與生物的遷入和遷出有關(guān)。 生境多樣性導致物種多樣性。 5.3.6 島嶼效應島嶼效應MacArthur 的平衡說 遷入率曲線與滅亡率曲線交點上的種數(shù)，即為島上預測的物種數(shù)。根據(jù)平衡說，可說明下列四點： （1）島嶼上的物種數(shù)不隨時間變化 （2）這是動態(tài)的平衡，滅亡的種被新遷入的種代替 （3）大島比小島能供養(yǎng)更多的種 （4）隨島距大陸的距離由近到遠，平衡點種數(shù)逐漸降

21、低。5.3.7干擾對群落結(jié)構(gòu)的影響 干擾是自然界的普遍現(xiàn)象，是指平靜的中斷，正常過程的打擾。生物群落不斷經(jīng)受著各種隨機變化的事件有些學者認為干擾擾亂了頂級群落的穩(wěn)定性，使演替離開了正常的軌道。而近代多數(shù)生態(tài)學家認為干擾時一種意義的生態(tài)現(xiàn)象，她引起群落的非平衡特性，強調(diào)了干擾在群落結(jié)構(gòu)形成和動態(tài)的作用。5.4群落的演替 5.4.1群落的演替概念 5.4.2演替序列 5.4.3群落演替的影響因素 5.4.4頂級群落5.4.1群落的演替概念 某個群落的消失，另一些物種侵入，群落組成及環(huán)境向一定方向產(chǎn)生有序的發(fā)展變化，稱為群落演替。2.演替的特征演替的特征 （1）群落演替是有一定方向。規(guī)律的，隨時間而

22、變化的有序過程。 （2）演替是生物和環(huán)境反復作用，發(fā)生時間和空間的不可逆變化。 （3）物理環(huán)境一定程度上決定著演替的類型、方向和速度，但演替是群落本身所控制的。 （4）群落演替到與環(huán)境處于平衡時，演替就不再進行，以相對穩(wěn)定的群落為發(fā)展頂點。3.演替中的某一物種變化 （1）互不干擾階段 （2）互相干擾階段 （3）共攤階段 （4）進化階段4.演替的類型 根據(jù)起始基質(zhì)性質(zhì)不同可分為原生演替和次生演替： 原生演替是在從來沒有生物的原生裸地火水體開始的演替，又叫初級演替。如巖石。沙丘、湖底等。從巖石或裸地開始的原生演替又叫旱生原生演替：從河灣。湖底開始的又叫水生原生演替。 次生演替是指在原有生物群落被壞

23、后的地段上進行的演替5.5.2 演替序列 1.演替的過程 在演替過程中的不同階段，各種過度性的群落所出現(xiàn)的時期，稱為系列期 （1）系列期內(nèi)物種不斷更替，早期出現(xiàn)的物種稱先鋒物種 （2）中期出現(xiàn)的物種稱過渡種或演替種 （3）演替發(fā)展到最后出現(xiàn)在頂級群落中的物種稱為頂級種。先鋒期先鋒期發(fā)展期發(fā)展期頂級群落頂級群落2. 演替序列 （1） 旱 生 原 生 演 替 序 列地衣群落階段苔蘚群落階段草本階群落段木本群落階段裸巖階段裸巖階段旱生原生演替旱生原生演替群落演替的類型群落演替的類型地衣群落階段地衣群落階段苔苔蘚蘚階階段段 草本植物階段草本植物階段灌木階段灌木階段森林階段森林階段、光裸的巖地上首先定居

24、的生物為什么不是苔蘚、光裸的巖地上首先定居的生物為什么不是苔蘚和草本植物，而是地衣？和草本植物，而是地衣？、地衣階段為苔蘚的生長提供了怎樣的基礎(chǔ)？為、地衣階段為苔蘚的生長提供了怎樣的基礎(chǔ)？為什么苔蘚能夠取代地衣？什么苔蘚能夠取代地衣？、在森林階段，群落中還能找到地衣、苔蘚、草、在森林階段，群落中還能找到地衣、苔蘚、草本植物和灌木嗎？本植物和灌木嗎？1. 1. 苔蘚和草本植物無法直接從裸巖中獲取養(yǎng)分，苔蘚和草本植物無法直接從裸巖中獲取養(yǎng)分，而地衣可以通過分泌有機酸而從裸巖中獲取養(yǎng)分。而地衣可以通過分泌有機酸而從裸巖中獲取養(yǎng)分。 地衣由地衣由真菌與藍菌或綠藻真菌與藍菌或綠藻所組成所組成, ,其中真菌扮演著決定性其中真菌扮演著決定性的角色的角色. .首先是真菌提供一個保護層首先是真菌提供一個保護層, ,這樣藻類不至被曬或這