園林生態(tài)學(xué)第八章植物群落結(jié)構(gòu)

園林生態(tài)學(xué)第八章植物群落結(jié)構(gòu)第1頁，共30頁，2023年，2月20日，星期四第一節(jié)：植物群落及其種類組成

一、植物群落的概念與基本特征：（一）概念1.生物群落在特定的時間、空間或生境下，具有一定的生物種類組成，外貌結(jié)構(gòu)，各種生物之間，生物與環(huán)境之間彼此影響，相互作用，并具特定功能的生物集合體。2.植物群落特定空間或特定生境下，植物種群有規(guī)律的組合。即一定地段上，群居在一起的各種植物種群所構(gòu)成的一種有規(guī)律的集合體。群落生態(tài)學(xué)（synecology）是研究群落與環(huán)境相互關(guān)系的科學(xué)。

第2頁，共30頁，2023年，2月20日，星期四二、植物群落的基本特征

具有一定的物種組成物種數(shù)和個體數(shù)。不同物種之間的相互影響：必須共同適應(yīng)它們所處的無機(jī)環(huán)境；它們內(nèi)部的相互關(guān)系必須取得協(xié)調(diào)和發(fā)展(種群構(gòu)成群落的二個條件)。具有形成群落環(huán)境的功能：定居生物對生活環(huán)境的改造結(jié)果。具有一定的外貌和結(jié)構(gòu)：形態(tài)結(jié)構(gòu)、生態(tài)結(jié)構(gòu)、營養(yǎng)結(jié)構(gòu)。具有一定的動態(tài)特征:季節(jié)動態(tài)、年際動態(tài)、演替與演化。具有一定的分布范圍：特定的地段或特定的生境。具有邊界特征：或明確或不明確的邊界。第3頁，共30頁，2023年，2月20日，星期四群落的物種組成實(shí)驗(yàn)原理：1.取樣方法——

樣方法

取樣就是代表性群落的選取或確定，包括樣地設(shè)置的方法、范圍大小等。樣地大小的確定一般采用巢式樣方法，通過繪制種——

面積曲線來確定。第4頁，共30頁，2023年，2月20日，星期四樣地大小

-不同群落類型最小面積經(jīng)驗(yàn)值

樣地形狀a.傳統(tǒng)形狀——方形故稱樣方(quadrat)b.圓形也稱樣圓c.矩形也稱樣帶(belt)或樣條(transect)第5頁，共30頁，2023年，2月20日，星期四（二）種類組成的性質(zhì)分析根據(jù)各個種在群落中的作用不同，將其劃分為幾個不同的群落成員型。植物群落研究中，常用的群落成員型有以下幾類：1.優(yōu)勢種和建群種（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(qiáng)。（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。如果群落中的建群種只有一個，則稱為“單建群種群落”或“單優(yōu)種群落”。如果具有兩個或兩個以上同等重要的建群種，則稱為“共建種群落”或“共優(yōu)種群落”。第6頁，共30頁，2023年，2月20日，星期四2.亞優(yōu)勢種（subdominantspecies）指個體數(shù)量與作用都次與優(yōu)勢種，但在決定群落性質(zhì)和控制群落環(huán)境方面仍起著一定作用的植物種。3.伴生種（companionspecies）伴生種為群落的常見種類，它與優(yōu)勢種相伴存在，但不起主要作用。4.偶見種或罕見種（rarespecies）是那些在群落中出現(xiàn)頻率很低的種類，往往是由于種群自身數(shù)量稀少的緣故。偶見種可能是偶然的機(jī)會由人帶入、或伴隨著某種條件改變而侵入，也可能是衰退中的殘遺種。第7頁，共30頁，2023年，2月20日，星期四（三）種類組成的數(shù)量特征個體數(shù)量指標(biāo)綜合數(shù)量指標(biāo)第8頁，共30頁，2023年，2月20日，星期四個體數(shù)量指標(biāo)1多度（abundance）與密度（density）多度是對植物群落中物種個體數(shù)目多少的一種估測指標(biāo)。德魯提（Drude）的七級制多度。即：查。國內(nèi)多采用Drude七級制多度，即：Soc極多，植物地上部分郁閉，形成背景Cop3數(shù)量很多Cop2數(shù)量多Cop1數(shù)量尚多Sp數(shù)量不多而分散Sol數(shù)量很少而稀疏UN個別或單株第9頁，共30頁，2023年，2月20日，星期四密度

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(jì)算，根莖植物以地上枝條計(jì)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/RQ為某一特定種的個體數(shù)R為統(tǒng)計(jì)地總數(shù)，即包括物該種樣地。第10頁，共30頁，2023年，2月20日，星期四蓋度（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。第11頁，共30頁，2023年，2月20日，星期四4高度和高度比：某種植物高度占最高物種的高度的百分比。5重量是衡量群落生物量的指標(biāo)。相對重量——單位面積或空間內(nèi)，某一物種的重量占全部物種總重量的百分比。6體積：是生物體所占空間大小的度量。常在森林調(diào)查中采用，稱蓄積量。體積可用下式計(jì)算：V=fxSxhf：是形數(shù)；S為胸高斷面積；h為樹高。第12頁，共30頁，2023年，2月20日，星期四綜合數(shù)量指標(biāo)優(yōu)勢度：表示一個種在群落中的地位和作用。定義和計(jì)算方法不統(tǒng)一。重要值（importantvalue）是某個種在群落中的地位和作用的綜合數(shù)量指標(biāo)，因?yàn)樗唵?、明確，所以近年來得到普遍采用。計(jì)算公式如下：重要值（I.V.）=相對密度+相對頻度+相對優(yōu)勢度（相對基蓋度）。

綜合優(yōu)勢比：在密度比、蓋度比、頻度比、高度比和重量比中取任意二項(xiàng)求其平均值，再乘100％。第13頁，共30頁，2023年，2月20日，星期四種間關(guān)聯(lián)V=(ad-bc)/[(a+b)(c+d)(a+c)(b+d)]1/2第14頁，共30頁，2023年，2月20日，星期四第二節(jié)生物多樣性1.遺傳多樣性：指生物種群與不同個體中所包含的各種遺傳物質(zhì)與遺傳信息的多樣性與變異性。2.物種多樣性：指生物類型及種類的多樣性，強(qiáng)調(diào)物種的變異性。3.生態(tài)系統(tǒng)多樣性：指生態(tài)系統(tǒng)中生境類型、生物群落和生態(tài)過程的豐富程度。4.景觀多樣性：是指與環(huán)境和植被動態(tài)相關(guān)的景觀斑塊的空間分布特征。第15頁，共30頁，2023年，2月20日，星期四二、生物多樣性的測度（略）三、物種多樣性梯度1.物種多樣性隨緯度的變化：從赤道到兩極，隨緯度的增加，物種多樣性有逐漸減少的趨勢。2.多樣性隨海拔的變化：從低海拔向高海拔，多樣性逐漸減少。3.水體物種多樣性隨深度變化第16頁，共30頁，2023年，2月20日，星期四決定多樣性梯度的因素進(jìn)化時間因素生態(tài)時間因素空間異質(zhì)性因素氣候穩(wěn)定因素競爭因素捕食因素生產(chǎn)力因素第17頁，共30頁，2023年，2月20日，星期四多樣性與群落穩(wěn)定性的關(guān)系

現(xiàn)狀的穩(wěn)定時間過程的穩(wěn)定抗變動能力變動后恢復(fù)原狀的能力第18頁，共30頁，2023年，2月20日，星期四第三節(jié)：植物群落結(jié)構(gòu)一、群落的結(jié)構(gòu)要素1.生活型（lifeform）：是生物對綜合環(huán)境條件長期適應(yīng)的外部表現(xiàn)形式，是植物對相同環(huán)境條件進(jìn)行趨同適應(yīng)的結(jié)果。同一生活型的植物表示它們對環(huán)境的適應(yīng)途徑和適應(yīng)方法相同或相似。親緣關(guān)系很近的植物卻可屬于不同的生活型。第19頁，共30頁，2023年，2月20日，星期四在自然界，經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)這樣一些現(xiàn)象：一方面，屬于同一個種的植物個體群，因?yàn)殚L期生活在不同的環(huán)境條件下，他們在高度、葉片的大小、開花的時間以及其他相關(guān)形狀等方面有或大或小的差異；稱為趨異適應(yīng)。植物不同生態(tài)型的產(chǎn)生就是植物趨異適應(yīng)的結(jié)果。而另一方面，不同種類的植物，由于長期生活在同一環(huán)境條件下，受相同或相近環(huán)境因子的影響，它們在形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理生化特征等方面卻很相近或相似。稱為趨同適應(yīng)。第20頁，共30頁，2023年，2月20日，星期四生活型譜：某一地區(qū)或某一植物群落內(nèi)各類生活型的數(shù)量對比關(guān)系；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)勢高位芽植物占優(yōu)勢是溫暖、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)勢的群落，反映了該地區(qū)具有較長的嚴(yán)寒季節(jié)，如溫帶針葉林、落葉林群落一年生植物占優(yōu)勢則是干旱氣候的荒漠和草原地區(qū)群落的特征，如東北溫帶草原第21頁，共30頁，2023年，2月20日，星期四植物群落結(jié)構(gòu)2.層片：植物群落中相同生活型或相似生態(tài)要求的植物中的組合。是構(gòu)成植物群落的結(jié)構(gòu)單元。特點(diǎn)：屬于同一層片的植物是同一生活類型；每一個層片在群落中都是有一定的小環(huán)境，相互作用構(gòu)成群落環(huán)境。每一個層片在群落中都占據(jù)一定的空間和時間，時空變化形成植物群落不同的結(jié)構(gòu)特征。層片是群落的三維生態(tài)結(jié)構(gòu)，與層次有相同，又有區(qū)別。如針闊混交林。第22頁，共30頁，2023年，2月20日，星期四二、群落的垂直結(jié)構(gòu)成層現(xiàn)象：群落中各生物間為充分利用營養(yǎng)空間而形成的一種垂直上的分層結(jié)構(gòu)。第23頁，共30頁，2023年，2月20日，星期四三、群落的水平結(jié)構(gòu)植物群落水平結(jié)構(gòu)的主要特征就是它的鑲嵌性（mosaic）。導(dǎo)致鑲嵌性出現(xiàn)的原因是植物個體在水平方向上的分布不均勻造成的,從而形成了許多小群落（microcoense）。群落環(huán)境的異質(zhì)性越高，群落的水平結(jié)構(gòu)就越復(fù)雜。群落的水平結(jié)構(gòu)就如同在一個綠色的地毯上鑲嵌了許多五顏六色的寶石一樣。綠色的地毯就是某一植物群落類型，而五顏六色的寶石就是由不同生態(tài)因子引起而形成的不同的小群落。正是它們構(gòu)成了植物群落的水平結(jié)構(gòu)。第24頁，共30頁，2023年，2月20日，星期四導(dǎo)致水平結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性有三方面的原因（1）親代的擴(kuò)散分布習(xí)性風(fēng)播植物、動物傳播植物、水播植物分布可能廣泛。而種子較重或無性繁殖的植物，往往在母柱周圍。同樣是風(fēng)播植物，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(dǎo)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。第25頁，共30頁，2023年，2月20日，星期四四、群落的外貌與季相1.群落的外貌：是認(rèn)識植物群落的基礎(chǔ)，也是區(qū)別不同植被類型的主要標(biāo)志。2.季相：即群落外貌隨季節(jié)的周期性變化。第26頁，共30頁，2023年，2月20日，星期四五、群落交錯區(qū)與邊緣效應(yīng)群落交錯區(qū)（ecotone）(生態(tài)交錯區(qū)或生態(tài)過渡帶)：兩個或多個群落之間的過渡地帶。邊緣效應(yīng)(edgeeffect)：群落交錯區(qū)的生物種類和種群密度增加的現(xiàn)象稱邊緣效應(yīng)。邊緣效應(yīng)產(chǎn)生的原因：在群落交錯區(qū)往往包含兩個重疊群落中所有的一些種以及交錯區(qū)的特在種；群落交錯區(qū)的環(huán)境比較復(fù)雜，兩類群落中的生物能夠通過遷移而交流，能為不同生態(tài)類型植物定居，從而為更多的動物提供食物、營巢地隱蔽條件。群落交錯區(qū)特點(diǎn)生物多樣性較高的區(qū)域生態(tài)環(huán)境抗干擾能力弱，對外力的阻抗相對較低生態(tài)環(huán)境的變化快，空間遷移能力強(qiáng)第27頁，共30頁，2023年，2月20日，星期四六、島嶼與群落結(jié)構(gòu)1.島嶼的物種數(shù)與面積的關(guān)系通常島嶼上（或一個地區(qū)中）物種數(shù)目會隨著島嶼面積的增加而增加，最初增加十分迅速，當(dāng)物種接近該生境所能承受的最大數(shù)量時，增加將逐漸停止。海島的物種數(shù)－面積關(guān)系，可用下述方程描述：S=cAz或取對數(shù)lgS=lgC+Z（lgA）其中：S為種數(shù)，A為面積，Z和C為兩個常數(shù)，Z表示物種數(shù)－面積關(guān)系中回歸方程的斜率，C是表示單位面積物種數(shù)的常數(shù)。島嶼面積越大生物種數(shù)越多，稱為島嶼效應(yīng)，因?yàn)閸u嶼處于隔離狀態(tài)，其遷入和遷出的強(qiáng)度低于周圍連續(xù)的大陸。Lack認(rèn)為，大陸具有較多物種數(shù)是含有較多的生境的簡單反映，即生境多樣性導(dǎo)致物種多樣性。第28頁，共30頁，2023年，2月20日，星期四2.MacAr