群落的分類與排序

群落的分類與排序第1頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)生物群落的認(rèn)識(shí)及其分類方法，存在兩條途徑：

群叢單位理論或機(jī)體論：早期的植物生態(tài)學(xué)家認(rèn)為群落類型是自然單位，它們和有機(jī)體一樣具有明確的邊界，與其他群落是間斷的、可分的，因此可以像物種那樣進(jìn)行分類。

個(gè)體論：大多數(shù)群落之間邊界是模糊不清和有過渡的，在通常情況下，生境和群落都是連續(xù)的，因此他們認(rèn)為應(yīng)采取生境梯度分析的方法，即排序來研究連續(xù)群落的變化，而不采用分類的方法。第2頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月10.1傳統(tǒng)的群落定性分類分類classification的概念：

對(duì)群落實(shí)體（或?qū)傩裕┌雌鋵傩裕ɑ驅(qū)嶓w）所反映的相似關(guān)系分組，使組內(nèi)的群落盡量相似，不同組群落盡量相異。群落生態(tài)學(xué)是研究群落與環(huán)境之間相互關(guān)系的科學(xué)。通過分類研究，可以加深認(rèn)識(shí)群落自身固有特征及其與形成條件（環(huán)境）之間的相關(guān)關(guān)系。第3頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月10.1.1植物群落分類的單位群叢association群系formation植被型vegetationtype第4頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月各學(xué)派的植物群落分類系統(tǒng)原則：⑴英美學(xué)派優(yōu)勢(shì)種原則，把群系作為分類的最大單位；根據(jù)群落動(dòng)態(tài)發(fā)生演替原則進(jìn)行群落分類，建立兩個(gè)平行的分類系統(tǒng)（頂級(jí)群落和演替系列群落），稱雙軌制分類系統(tǒng)。⑵法瑞學(xué)派以植物區(qū)系為基礎(chǔ)，從基本分類單位到高級(jí)單位都以群落的種類組成為依據(jù)，并考慮到植物群落其他方面的特征；以特征種和區(qū)別種來分類。⑶北歐學(xué)派以基群叢作為基本單位，即至少每層中具有恒有的優(yōu)勢(shì)種(恒有種)真正一致的種類組成穩(wěn)定的植物群落。⑷前蘇聯(lián)學(xué)派

以群叢、群系、植被型為主要單位，并在各單位間采用一些輔助單位。第5頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月中國(guó)植被的分類原則、系統(tǒng)和單位

原則：“群落生態(tài)”原則，即以群落本身的綜合特征作為分類依據(jù)，群落的組成、外貌和結(jié)構(gòu)、地理分布、動(dòng)態(tài)演替等特征及其生態(tài)環(huán)境在不同的等級(jí)中均作了相應(yīng)的反映。

單位：包括植被型（高級(jí)單位）、群系（中級(jí)單位）和群叢（基本單位）共3級(jí)分類單位。每一等級(jí)之上和之下又各設(shè)一輔助單位和補(bǔ)充單位。第6頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月分類系統(tǒng)：植被型組(vegetationtypegroup)10

植被型(vegetationtype)

29植被亞型(vegetationsubtype)群系組(formationgroup)

群系(formation)

560亞群系(subformation)群叢組(associationgroup)

群叢(association)亞群叢(subassociation)第7頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月植被型組凡建群種生活型（高級(jí)）相近而且群落外貌相似的植物群落聯(lián)合，如：針葉林、闊葉林、草地、荒漠等。植被型在植被型組內(nèi)，建群種生活型（一級(jí)和二級(jí)）相同或相似，同時(shí)對(duì)水熱條件的生態(tài)關(guān)系一致的植物群落聯(lián)合，如：寒溫性針葉林、夏綠闊葉林、溫帶草原、熱帶荒漠等。植被亞型植被型的輔助單位，在植被型內(nèi)根據(jù)優(yōu)勢(shì)層片或指示層片的差異來劃分。如：溫帶草原可分為草甸草原（半濕潤(rùn)）、典型草原（半干旱）和荒漠草原（干旱）。第8頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月群系組在植被型或亞型范圍內(nèi)，根據(jù)建群種親緣關(guān)系近似（同屬或相近屬）、生活型（三級(jí)和四級(jí)）近似或生境相近而劃分。如：草甸草原亞型可分為叢生禾草草甸草原、根莖禾草草甸草原和雜類草甸草原。群系凡是建群種或共建種相同的植物群落聯(lián)合。如：羊草（草原）群系、大針茅（草原）群系、興安落葉松群系。若群落具共建種，則稱共建種群系，如：落葉松、白樺混交林群系。亞群系在生態(tài)幅比較寬的群系內(nèi)，根據(jù)次優(yōu)勢(shì)層片及其反映的生境條件的差異而劃分亞群系。如：羊草+旱生叢生禾草草原（羊草典型草原）。第9頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月群叢組

凡是層片結(jié)構(gòu)相似，而且優(yōu)勢(shì)層片與次優(yōu)勢(shì)層片的優(yōu)勢(shì)種或共優(yōu)種相同的植物群落聯(lián)合。如：羊草+大針茅草原。群叢是植物群落分類的基本單位，相當(dāng)于植物分類中的種。凡是層片結(jié)構(gòu)相同，各層片的優(yōu)勢(shì)種或共優(yōu)種相同的植物群落聯(lián)合。如：羊草+大針茅+柴胡草原。亞群叢用來反映群叢內(nèi)部的分化和差異，是群叢內(nèi)部的生態(tài)－動(dòng)態(tài)變型。第10頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月《中國(guó)植被》于1980年完成。中國(guó)植被包括10個(gè)植被型組和29個(gè)植被型，共560個(gè)群系：①針葉林(寒溫性針葉林、溫性針葉林、溫性針闊葉混交林、暖溫性針葉林)②闊葉林(落葉闊葉林、常綠落葉闊葉混交林、常綠闊葉林、硬葉常綠闊葉林、季雨林、雨林、珊瑚島常綠林、紅樹林、竹林)③灌草和灌草叢（常綠針葉灌叢、常綠草葉灌叢、落葉闊葉灌叢、常綠闊葉灌叢、灌草叢）④草原和稀樹干草原⑤荒漠（荒漠、肉質(zhì)刺灌叢）⑥凍原（高山凍原、高山墊狀植物）⑦高山稀疏植被（高山流石灘稀疏植被）⑧草甸⑨沼澤⑩水生植被第11頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月10.1.2植物群落的命名1.我國(guó)群叢的命名方法——聯(lián)名法將各層中的建群種或優(yōu)勢(shì)種和生態(tài)指示種的學(xué)名按順序排列并以“-”相連，在前面冠以Ass.。如某一層具共優(yōu)種，用“+”連接。Ass.Larixgmelini-Rhododendrondahurica-Pyrolaincarnata（興安落葉松-杜鵑-紅花鹿蹄草群叢）Ass.Larixgmelini-Rhododendrondahurica-Pyrolaincarnata+Carexsp（苔草）單優(yōu)勢(shì)種的群落，直接用優(yōu)勢(shì)種命名。Ass.Pinusmassoniana(馬尾松群叢）第12頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)最上層的植物不是群落的建群種，而是伴生種或景觀植物，用“<“（或“||”或“()”）表示層間關(guān)系。Ass.Caraganamicrophlla<Stipagrandis-Cleistogenessquarrasa-Artemisiafrigida（小葉錦雞兒<大針茅-糙隱子草-冷蒿群叢）對(duì)草本植物群落命名時(shí)，習(xí)慣用“+”而不用“-”。Ass.Caraganamicrophlla||Stipagrandis+Cleistogenessquarrasa+Artemisiafrigida（小葉錦雞兒||大針茅+糙隱子草+冷蒿群叢）第13頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月2.群叢組的命名法：與群叢相似，只是將同一群叢組中各群叢間差異性最大的一層除去，例如具有相同灌木層（胡枝子），不同草本層的蒙古櫟林（喬木層）所組成的群叢組，可命名為：Gr.Ass.Quercusmongolica-Lespedezabicolor（蒙古櫟-胡枝子群叢組）第14頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月3.群系的命名：只取建群種的名稱，如東北草原以羊草為建群種組成的群系，稱為：Form.Aneurolepidiumchinense

（羊草群系）如該群系的優(yōu)勢(shì)種是兩個(gè)以上，則優(yōu)勢(shì)種中間以“+”號(hào)連接，如：Form.Castanopsischinensis+Cryptocarychinensis

（華栲+厚殼桂群系）第15頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月10.2.1

群落數(shù)據(jù)多變量分析簡(jiǎn)介第16頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月多元分析／多變量分析

Multivariateanalysis處理聯(lián)立的多個(gè)變量的數(shù)學(xué)分枝,是對(duì)單元(單變量univariate)和二元(雙變量bivariate)分析的延伸只要在大量實(shí)體(entity/object)上測(cè)量的屬性(attribute/descriptor)多于一個(gè)(即多個(gè)變量），而且這些屬性之間相互作用著，使得有必要對(duì)它們進(jìn)行協(xié)同研究時(shí)，就需要多變量分析

第17頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月群落數(shù)據(jù)的特點(diǎn)-

多維性(multidimensionality)每個(gè)樣方可視作由多個(gè)種構(gòu)成的多維空間(種空間，A-space)中的點(diǎn)；或?qū)⒚恳环N視為由多個(gè)樣方構(gòu)成的多維空間(樣方空間，I-space)中的點(diǎn)。第18頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月speciessampleab1620251037.515看一個(gè)非常簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)集如何建立一個(gè)圖形空間以便能清晰地看出樣方間或種間的關(guān)系？第19頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月(A)樣方a,b可表示為三維種空間中的點(diǎn)(B)種1,2,3可表示為二維樣方空間中的點(diǎn)第20頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月群落數(shù)據(jù)的特點(diǎn)

種（變量）之間存在聯(lián)立關(guān)系(associated)，而不是獨(dú)立的

樣方（實(shí)體）是獨(dú)立的(independent)和隨機(jī)的(random)種數(shù)／樣方數(shù)＞＞1,大量的0值第21頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月原始數(shù)據(jù)矩陣生物環(huán)境關(guān)系矩陣Q分析:在每對(duì)樣方間進(jìn)行R分析:在每對(duì)種或環(huán)境變量之間進(jìn)行相似性系數(shù)距離/非相似性系數(shù)相關(guān)系數(shù)聚類，MDS或PCA排序群落多變量分析流程數(shù)據(jù)預(yù)處理第22頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月2

4

1

3樣方聚類樣方標(biāo)序(通常rank-based)1

4

2

3樣方相似性矩陣(non-correlationbased,如：Bray-Curtis相似性系數(shù))樣方1234經(jīng)轉(zhuǎn)換的原始矩陣（平衡稀有種和常見種）abcd種種基于相似性系數(shù)的多元分析步驟第23頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月群落數(shù)據(jù)的構(gòu)成－原始矩陣種－樣方矩陣從大量的樣方里觀測(cè)得到多個(gè)種的多度（或生物量或蓋度）

行：種(變量)，列：樣方環(huán)境－樣方矩陣

行：環(huán)境變量，列：樣方匹配第24頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月群落多變量分析的目標(biāo)用群落種的數(shù)據(jù)（屬性）劃分或排序樣方（實(shí)體），可以較客觀地揭示群落本身可能存在的自然間斷或沿環(huán)境梯度的連續(xù)變化的規(guī)律。用環(huán)境數(shù)據(jù)劃分或排序樣方，可以揭示群落間斷或連續(xù)變化的環(huán)境原因。通過比較群落數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)的多變量分析結(jié)果，可以反映群落變化與環(huán)境變化的關(guān)系。用樣方數(shù)據(jù)去劃分或排序種集合，可反映種間相互作用規(guī)律。用樣方數(shù)據(jù)去分割或排序環(huán)境因子的集合，可反映不同環(huán)境因子之間的組合關(guān)系。用樣方數(shù)據(jù)分割的種組與環(huán)境梯度相比較，可能找到種組與環(huán)境因子的關(guān)系。第25頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月10.2.2實(shí)體或?qū)傩蚤g關(guān)系的度量——獲得關(guān)系矩陣相似性系數(shù)非相似性系數(shù)/距離系數(shù)相關(guān)系數(shù)第26頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月SpeciesxsamplematrixSamples

Speciesx1X２X３‥‥XjXk‥‥Xpy1y11y12y13‥‥y1jy1k‥‥y1py2y21y22y23‥‥y2jy2ky2py3y31y32y33‥‥y3jy3ky3p﹕﹕﹕﹕﹕﹕﹕﹕﹕﹕﹕﹕yiyi1yi2yi3‥‥yijyikyip﹕﹕﹕﹕﹕﹕﹕﹕﹕﹕﹕﹕ynyn1yn2yn3‥‥ynjynk‥‥ynj第27頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月Bray-Curtis相似性系數(shù)(BrayandCurtis,1957)Czekanowskicoefficient對(duì)于由p行(種)(i=1,2,…,p)n列(樣方)

(

j=1,2,…,n)組成的種-樣方矩陣：Sjk：第j個(gè)樣方和第k個(gè)樣方的相似性yij：第i個(gè)種第j個(gè)樣方的輸入值yik：第i個(gè)種第k個(gè)樣方的輸入值第28頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月LochLinnheandLochEil,Scotland.

Mapofsite34(Linnhe)andsite2(Eil),

sampledannuallyover1963-1973(Pearson,1975)第29頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月Year(sample)641682713734Sample1234Species1-Echinoca.900028-Myrioche.190033042-Labidopl.937010439214-Amaeana0121449Capitella01283442Mytilus0000S2,3=1001-0+0+37+132+216+0=42.10+0+37+156+472+0S2,3=1002[0+0+0+12+128+0]=42.10+0+37+156+472+0例：LochLinnhe大型底棲動(dòng)物,數(shù)據(jù)未經(jīng)轉(zhuǎn)換第30頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月Year(sample)641682713734Sample1234Species1-Echinoca.1.7000226-Myrioche.2.1001.33068-Labidopl.1.72.501.84526842-Amaeana01.93.51.7Capitella03.44.31.2Mytilus0000S2,3=1001-0+0+2.5+1.6+0.9+0=67.90+0+2.5+5.4+7.7+0S2,3=1002[0+0+0+1.9+3.4+0]=67.90+0+2.5+5.4+7.7+0例：LochLinnhe大型底棲動(dòng)物,數(shù)據(jù)經(jīng)雙平方根轉(zhuǎn)換第31頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月Bray-Curtis相似性系數(shù)有以下特點(diǎn)：若兩個(gè)樣方?jīng)]有共有種，相似性為０；若兩個(gè)樣方數(shù)據(jù)完全一致，相似性為100；測(cè)量尺度的變化不影響相似性結(jié)果，如多度單位由個(gè)／cm2變?yōu)閭€(gè)／m2；”同時(shí)不存在“對(duì)相似性沒有影響(independenceofjointabsences)

第32頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月Canberra相似性系數(shù)(LanceandWilliams,1967)S2,3=100﹛1-1/3(37/37+132/156+216/472)=23.2第33頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月

Bray-Curtis非相似性系數(shù)δ2,3=100–S2,3=57.9第34頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月

歐氏距離Euclideandistance空間中任意兩點(diǎn)的自然距離。

曼哈頓距離Manhatten(city-block)distanced2,3=√(37-0)2+(12-144)2

+

(128-344)2=255.8d2,3=|37-0|

+|12-144|+

|128-344|

=385第35頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月125Sp1Sp2﹢﹢jk13Sample:jkSp125Sp231歐氏距離——曼哈頓距離----第36頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月相關(guān)系數(shù)Correlationcoefficient：用于評(píng)價(jià)兩列數(shù)據(jù)的關(guān)系，適用于環(huán)境數(shù)據(jù)的PCA標(biāo)序。積矩(皮爾遜)相關(guān)系數(shù)

product-moment(Pearson)correlationcoefficient式中y.j定義為樣方j(luò)在所有種的平均個(gè)體數(shù)或生物量第37頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月有/無(presence/absence)數(shù)據(jù)的相似性計(jì)算Year(sample)641682713734SpeciesEchinoca.1000Myrioche.1001Labidopl.1101Amaeana0111Capitella0111Mytilus0000對(duì)于樣品1和4而言:a=兩個(gè)樣品中都存在的種數(shù)=2b=樣品1中有但樣品4中無的種數(shù)=1c=樣品1中無但樣品4中有的種數(shù)＝2d=兩個(gè)樣品中都不存在的種數(shù)=1

第38頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月有/無(presence/absence)數(shù)據(jù)的相似性計(jì)算“simplematching”coefficient(Sokal&Michener,1958)

JaccardcoefficientSorensonorDicecoefficient(等同于Bray-Curtis)MaConnaugheycoefficient第39頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月原始數(shù)據(jù)的預(yù)處理轉(zhuǎn)換transformationNone→√y,→√√y,Log(y+1)→abs/presBray-Curtis

相似性計(jì)算，隨轉(zhuǎn)換劇烈程度的增加，對(duì)稀有種的權(quán)重增加PCA分析中，可糾正樣方數(shù)據(jù)沿種軸分布的右偏性第40頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月標(biāo)準(zhǔn)化standardization將每個(gè)種的多度值以相對(duì)多度，即占樣方所有種總多度的百分比表示。當(dāng)樣方的大小不等時(shí)，絕對(duì)多度在樣方間沒有可比性，標(biāo)準(zhǔn)化可對(duì)樣方在相對(duì)種類組成方面作相似性比較。第41頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月正態(tài)化normalization

將每個(gè)種（環(huán)境因子）的輸入值減去該種（環(huán)境因子）在所有樣方的平均值并除以該種（環(huán)境因子）在所有樣方的標(biāo)準(zhǔn)偏差。

環(huán)境變量往往具有不同的測(cè)量尺度，如：鹽度以‰,水深以m表示等。通過correlation-basedPCA分析，所有的環(huán)境軸可經(jīng)正態(tài)化為可比較的(或稱為無因次的dimensionless)尺度,PCA標(biāo)序結(jié)果不受環(huán)境變量尺度改變的影響，如：PCBs的濃度由mg/g變?yōu)閚g/g。第42頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月Benthiccommunitysamplingsites(A-G)fortheIOC,GEEPOsloWorkshop,1986;siteFomittedformacrobenthos

第43頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月Abundanceandbiomassmatricesforthe110speciesin24samples

(fourreplicatesateachofsixsites,A-E,G);

abundanceinnumberper0.1m2;biomassinmgper0.1m2

SpeciesSamplesAAAABBBBAbundanceCerianthuslloydi00000000Halicryptussp.00010000Onchnesoma00000000Phascolionstrombi00010010Golfingiasp.00000000Nemertina,indet.12686406197…BiomassCerianthuslloydi00000000Halicryptussp.000260000Onchnesoma00000000Phascolionstrombi00060020Golfingiasp.00000000Nemertina,indet原始數(shù)據(jù)矩陣第44頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月SamplesAAAABBBBCCCCSamplesA-A61-A6960-A656166-B37283735-B4234313255-B453939446666-B37292937596360-C3531272528564034-C403426294869625656-C40313739596167534066-C3628343765556955386474-關(guān)系矩陣是聚類和標(biāo)序的起點(diǎn)第45頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月Clustering聚類MDS標(biāo)序第46頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月GarrochHead,Scotland.Locationofsewagesludgedumpgroundandpositionofsamplingsites(1-12);thedumpcentreisatsite6(PearsonandBlackstock,1984)第47頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月GarrochHead大型動(dòng)物。a)種生物量數(shù)據(jù)矩陣的MDS標(biāo)序；b)同樣MDS標(biāo)序圖，但疊加了由匹配的環(huán)境樣品中測(cè)得的碳濃度，圈的直徑與碳濃度成比例；c)對(duì)碳、氮和鎘三種環(huán)境因子組成的環(huán)境數(shù)據(jù)矩陣所作的MDS標(biāo)序。C21121110398576Biota421210111398576C,N,Cd4abc第48頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月Nutrientenrichmentmesocosmexperiment(Geeetal.1985).Copepodabundancesunder2dosingregimes,Solbergstrandfacility,Norway.ControlLowdoseHighdoseSpeciesCCCCLLLLHHHHHalectinosomagothiceps001116238160100Danielssaniafusiformis111113851003Tisbesp.1(gracilisgroup)0000000022711931Tisbesp.200004522392560332Tisbesp.300008683880529020Tisbesp.400001512492648780034Tisbesp.500001290011540140Typhlamphiascustyphlops422458430000Bulbamphiascusimus100000000000Stenheliareflexa310120000000Amphiascustenuiremis100000260000Ameiraparvula000042322012Proameirasimplex000002050000…第49頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月Nutrientenrichmentexperiment.MDSordinationsof√√-transformedabundancesforcopepodspecies,infourreplicateboxesfromeachofthreetreatments(C,L,H).SolbergstrandmesocosmcopepodabundanceLCCCCLLHHHHStress:.09L第50頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月LochLinnheandLochEil,Scotland.

Mapofsite34(Linnhe)andsite2(Eil),

sampledannuallyover1963-1973(Pearson,1975)第51頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月LochLinnhe11年(63-73)大型動(dòng)物豐度的二維PCA標(biāo)序圖(ordinationplot)。數(shù)據(jù)經(jīng)雙平方根轉(zhuǎn)換(√√-transformation),省去了較不常見種。第52頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月10.2.3群落的數(shù)量分類

——等級(jí)聚合聚類旨在找出樣方的自然分組使得組內(nèi)樣方彼此間較組間樣方更為相似。結(jié)果以樹枝圖(dendrogram)的形式表示樣方間彼此的相似性水平。第53頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月五類聚類方法Hierarchicalmethods等級(jí)法Optimisingtechniques最優(yōu)化技術(shù)Mode-seekingmethods模式尋找法Clumpingtechniques群叢技術(shù)Miscellaneoustechniques其它技術(shù)所有聚類方法的共同點(diǎn)：潛在的任意性。第54頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月等級(jí)聚合聚類

Hierarchicalagglomerativeclustering第55頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月SamplesA1A2A3A4B1B2B3B4C1C2C3C4SamplesA1-A261-A36960-A4656166-B137283735-B24234313255-B3453939446666-B437292937596360-C13531272528564034-C2403426294869625656-C340313739596167534066-C43628343765556955386474-Fierfjord大型動(dòng)物豐度的Bray-Curtis相似性矩陣，數(shù)據(jù)經(jīng)雙平方根轉(zhuǎn)換。WithinsitesimilarityBetweensitesimilarity第56頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月Frierfjord大型動(dòng)物豐度的等級(jí)聚類樹枝圖。第57頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月樹枝圖的構(gòu)筑關(guān)鍵步驟：選定分組(歸類)的統(tǒng)計(jì)量(如：相似性系數(shù)，并規(guī)定聚類的規(guī)則。起點(diǎn)：相似性或非相似性下三角矩陣。組(group)的連接方法－如何測(cè)定樣方組之間的相似性？簡(jiǎn)單連接/最近鄰體法

singlelinkage/nearestneighbour

完全連接/最遠(yuǎn)鄰體法

completelinkage/furthestneighbour組平均連接group-averagelinkage第58頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月BristolChannelzooplankton.Samplingsitesin1974.第59頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月例：BristolChannelzooplankton.

57個(gè)取樣點(diǎn)（1-29，31-58），24種終生浮游動(dòng)物，矩陣輸入值為每立方米水體中的個(gè)體數(shù)，原始數(shù)據(jù)經(jīng)雙平方根轉(zhuǎn)換，計(jì)算Bray-Curtis相似性。第60頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月55IVIIIIIItrueestuarineestuarineandmarineeuryhalinemarinestenohalinemarine第61頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月聚類分析應(yīng)用要點(diǎn)基于樣方相似性或非相似性矩陣(如：Bray-Curtis)，以組平均連接方式進(jìn)行的等級(jí)聚類是生態(tài)學(xué)研究中一種有用的技術(shù)。它適用于對(duì)具有不同群落結(jié)構(gòu)的取樣點(diǎn)的分組。當(dāng)群落結(jié)構(gòu)沿取樣點(diǎn)呈穩(wěn)定的梯度改變時(shí)，聚類分析便不太適用，排序更能體現(xiàn)群落結(jié)構(gòu)的連續(xù)變化，即群落連續(xù)體（continuum)的概念。聚類最好與排序結(jié)合使用，以便得到互為補(bǔ)充的信息，亦可印證彼此的準(zhǔn)確性。第62頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月10.2.4群落排序排序/標(biāo)序ordination的概念

把一個(gè)地區(qū)內(nèi)所調(diào)查的群落樣地，按照相似性來排定各樣地的位序，從而分析各樣地之間及其與生境之間的相互關(guān)系。排序的過程是把實(shí)體（樣地或樣方）作為點(diǎn)在以屬性（群落特征或環(huán)境變量）為坐標(biāo)軸的P維空間中（P個(gè)屬性）按其相似關(guān)系把它們排列出來。第63頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月排序即是將樣方排放在一個(gè)低維（通常二維或三維）的‘地圖’中，樣方在地圖中的位置不代表它們簡(jiǎn)單的地理位置，而是要試圖反映出樣方生物群落的相似性。樣方間的距離試圖與相應(yīng)的群落結(jié)構(gòu)非似性一致，接近的點(diǎn)（樣方）具有非常相似的群落，遠(yuǎn)離的點(diǎn)（樣方）群落結(jié)構(gòu)很不相似,即：樣方間有很少的共有種類或同一種以極不相同的豐度或生物量水平出現(xiàn)在不同的樣方中。第64頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月排序的類型直接排序(directordination)/直接梯度分析(directgradientanalysis)，以群落生境或其中某一生態(tài)因子的變化排定樣方生境的位序。間接排序(indirectordination)/間接梯度分析(indirectgradientanalysis)/組成分析(compositionalanalysis)，用群落本身屬性（如種的出現(xiàn)與否，種的頻度、蓋度等）排定樣方的位序。第65頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月排序技術(shù)主分量分析PCA最古老和應(yīng)用廣泛源于心理學(xué)領(lǐng)域的非度量MDS是PRIMER統(tǒng)計(jì)軟件的關(guān)鍵技術(shù)對(duì)應(yīng)分析(CorrespondenceAnalysis)家族典范對(duì)應(yīng)分析CCA(Canonicalcorrespondenceanalysis)

消拱對(duì)應(yīng)分析DCA(Detrendedcorrespondenceanalysis)

消拱典范對(duì)應(yīng)分析DCCA第66頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月每種技術(shù)都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，可從三方面來考慮：1）原理上簡(jiǎn)單：容易被生態(tài)學(xué)家理解。2）使用上靈活：對(duì)所處理數(shù)據(jù)的形式和樣方間的關(guān)系有較少的模型假定。3）在低維排序空間中對(duì)距離的保持性能較好。第67頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月非度量多維標(biāo)度MDS

non-metricMulti-DimensionalScaling起點(diǎn)：相似性或非相似性下三角矩陣，實(shí)際采用的是相似性的等級(jí)順序(rankorder)。目的：試圖在一個(gè)低維空間中建立一個(gè)樣方的‘地圖’或構(gòu)型圖(configurationplot)，使樣方間歐氏距離的等級(jí)順序與其相似性或非相似性的等級(jí)順序保持一致。*等級(jí)相似性Ranksimilarity

：將相似性下三角矩陣中的實(shí)測(cè)相似性按大小順序排列，最高的相似性給予最低等級(jí)1，最低的相似性給予最高等級(jí)n(n-1)/2第68頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月英國(guó)城鎮(zhèn)之間道路距離構(gòu)成的下三角矩陣第69頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月英國(guó)城鎮(zhèn)之間(a)道路距離和(b)直接距離的非度量MDS構(gòu)型ab第70頁，課件共78頁，創(chuàng)作于2023年2月A.Basicdatamatrix(√√-transformed)Year(sample)641682713734Sample1234Species1-Echinoca.1.70002