群落生态学原理及应用

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1、第七章 群落生态学及应用,生物群落(biotic community) : 是特定区域或生境中的所有生物种群的集合。 1、生物群落是由多种生物种群集合而成， 生物群落是生态系统的核心。 2、在生物群落内各种生物种群之间有着各种正的或负的相互作用，形成了一种相互协调的关系，使得群落成为具有一定结构、功能、外貌和演替特征的有机整体。 3、在长期的历史发展过程中，群居在一起的各种生物组成了群落， 一方面群落受着环境的影响，同时又作为一个整体影响并改造 着环境，形成了生物群落与环境的统一体。 群落生态学（community ecology） ： 是研究生物群落与环境相互关系及其规律的学科，是生态学的一

2、个重要分之科学。,第七章 群落生态学及应用,教学目的 通过本章的学习，掌握群落的基本概念、结构与特征，群落的演替规律，生物多样性的保护，并运用于生态系统的管理。 教学重点 群落的基本结构，掌握农业生物群落结构的设计原则。边缘效应的应用。群落演替的概念、类型及结构功能变化的特征。群落演替的基本序列、演替的动力机制及意义，顶极群落的概念农业生物群落演替的特点，建立人工生物群落的基本策略，生物多样性保护。 教学难点 群落演替、生物多样性问题、建立人工生物群落的基本策略 教学方法 课堂教学，以群落的动态变化特征为主线，深入分析生物多样性的本质。 教学内容,第七章 群落生态学及应用,一、群落的结构与组成

3、 二、环境梯度与群落分布 三、群落演替（生态演替） 四、生物多样性,1 群落的组成与结构,一、群落的组成： 生物群落由哪些生物组成，它们在群落中的地位和作用如何。 不同的群落有着不同的种群组成。 自然群落：种群多，每个种群的个体少，结构复杂，较稳定。 人工群落：种群少，每个种群的个体多，结构简单，不稳定。 群落中生物种的多样性，决定着群落的稳定性（食物网）。在农田中可通过多样种植来增强稳定性，减少灾害，如适当的间种套作。,1 群落的组成与结构,优势种： 组成生物群落的多个物种在顶极群落的性质和功能上并非同等重要，群落中常常只有少数种类或类群，以其数量多、密度大，生产力高及在食物链中的地位深刻影

4、响或决定群落的性质，这些物种称群落的优势种。 估计种的重要性的指标有：种群密度、盖度或生物量。 群落命名的原则： 依据生态优势种命名；如：红松群落、马尾松群落等。 当群落中优势种较多时，依据主要的生活型命名；如：热带雨林群落、陆生生物群落。 当群落中缺少特大的植物时，以群落所占据的生境命名。如：沙漠生物群落、海洋生物群落等。,1 群落的组成与结构,二、群落的结构 组成群落的多个物种在群落中所处的位置和存在的状态，是群落的可见标志之一，包括垂直结构、水平结构和时相结构。生物群落的组成也可成为组成结构。 垂直结构：生物在垂直分布上的分化和成层现象。 成层现象：是生物群落垂直结构的主要表征。即：不同

5、生活型的物种在地面以上不同高度（或水面）以下不同深度分层排列的现象。 在群落中的不同层次，光、温、水、气等生态因子各不相同，形成了各种不同的生境，可容纳生态特性各不相同的种群。层次越多，容纳的生物种类和数量也越多，生产力也越高，同时也以复杂的营养结构维持着系统的相对稳定。,1 群落的组成与结构,垂直结构 陆生生物群落的成层结构可分为地上部分和地下部分，决定分层的环境因子是不同的： 地上部：主要有光、温、湿和气； 地下部：主要有土壤的理化性质，特别是水分和养分。 在一个森林生态系统中，各种生活型的植物沿着群落内垂直的深度梯度，占有不同的位置，使光照得到充分利用，成层现象十分明显。 乔木层：受阳光

6、的充分照射，树冠得到全部光照。 灌木层：阳光透过林冠后逐步消减，只有10%的光到达灌木层。 草本层：有15%的光到达。 地被层：苔藓地衣等耐阴植物只利用剩下的1%的光照。,1 群落的组成与结构,受植物群落垂直成层的制约，动物也呈现一定的成层现象： 乔木上有各种鸟类、昆虫、哺乳动物； 灌木层有野兔、牛、马等； 草本层中有蜘蛛、蜗牛、青蛙和蛇； 地被层有无脊椎动物和腐生性菌类和霉菌类； 地下层植物根系周围生活着各类微生物和穴居动物。 水生群落也存在成层现象，主要决定于光在水中的穿透、水温和溶氧状态。,1 群落的组成与结构,农业上采用间套作等立体农业也是利用群落的成层性，达到对环境资源的充分利用：

7、充分利用太阳能。 合理利用土壤中的水分、养分。生产更多的生物物质。 利用生物的生态效应，改善农田环境，减轻不利气候条件的影响。如橡胶遮荫，茶树起到覆盖作用。 利用生物种间的互利作用，调节养分供应，防治病虫害，或刺激生长。,1 群落的组成与结构,2、水平结构 群落内由于环境和生物本身的差异，在水平方向上的分化形成不同的生物小型组合。 如：森林中荫蔽的地块生长耐阴植物，明亮的空地生长喜光植物。 群落的水平结构有利于相继利用不同时段的自然条件，使生态系统获得叫大的生产力。 在农田生态系统中群落的水平结构就是通常所说的作物布局，根据具体环境特点（土壤状况）以及各种作物的生长习性和生态适应性，合理安排，

8、适宜搭配。,1 群落的组成与结构,3、时间结构 是因自然环境因素的时间节律所引起的个物种在时间结构上的相应周期变化。 随环境条件的日、月、年周期的变化，群落结构显示相应的时间序列，并有不同的外貌特征。 如温带草原一年四季分明， 春季气温回升，植物发芽，草原返青，呈现一片嫩绿的景色。 盛夏初秋，雨热充沛，植物繁茂，鲜花盛开，呈现五彩缤纷的夏季季相，一片浓绿。 深秋，植物枯萎，休眠，呈现黄绿相间的秋季季相。 冬季，一片枯黄，下雪后，呈现一片白茫茫的冬季季相。,1 群落的组成与结构,3、时间结构 如：温带湖泊的浮游植物群落： 冬季：以硅藻占优势。 盛夏高温：N成为藻类的生长限制因子，具固N能力的蓝绿

9、藻为主。 秋凉后：气温下降，营养状况改善，绿藻和黄绿藻先后占优 如：昆虫 不同物种昼夜活动的行为有显著差异，呈现一定的时间特征。 农田生态系统中的季相即作物在时间上的配置。应合理安排熟制，前后作合理搭配，可充分利用一年中有效的生长季节，获得最大的生产能力。,1 群落的组成与结构,三、群落交错区和边缘效应 群落交错区：又称生态交错带，指两个或多个群落之间的过度区域。 如：森林和草原的过度带，水陆交界带等。 由于交错带环境条件的特殊性、异质性和不稳定性，使得毗邻群落的生物都可以在此生存，增加了生物多样性和密度，也增强了某些物种的活动强度和生产力，这种现象称边缘效应。 边缘效应：在交错带生物多样性和

10、密度及某些物种的活动强度、生产力增加的现象。 边缘效应的利用： 适当增加森林草原的交错带，保护野生动物； 利用水陆交错带发展各种水产品的生产； 利用城乡交错带发展独特的城郊农业。 应注意边缘效应大小的影响因素。,2 环境梯度与群落分布,群落的分布往往受环境梯度的制约，表现出明显的经度地带性、纬度地带性和垂直地带性。 一、纬度地带性（主要受温度梯度的影响） 北半球欧亚大陆从南到北，随着纬度增加，热量减少，形成了以热量为主的环境地带性分布，从南到北植被类型依次是：热带雨林季雨林常绿阔叶林落叶阔叶林针叶林草原与荒漠。 二、经度地带性（主要受水分梯度的影响） 如：我国从东到西因距海远近造成水分的差异。

11、相应分布着湿润森林半干旱草原干旱荒漠等不同的植被类型。,退出,返回,主目录,主菜单,退出,返回,主目录,主菜单,退出,返回,主目录,主菜单,退出,返回,主目录,主菜单,退出,返回,主目录,主菜单,退出,返回,主目录,主菜单,退出,返回,主目录,主菜单,冻土带的短暂夏天,针叶林的冬天,落叶林的夏季和冬季,澳洲南威尔士草原,非洲的稀树草原,热带雨林,沙漠的旱季（a）和春雨过后（b）,2 环境梯度与群落分布,三、垂直地带性 随海拔高度的增加，地形地势、热量和水分等环境因子条件会发生变化，相应物种的分布也会受到影响。 以台湾玉山西北坡为例： 从山脚到山顶植被群落依次是：热带雨林山地雨林樟栎常绿阔叶林常

12、绿落叶阔叶混交林针阔叶混交林落叶阔叶林暖温带针叶林亚高山针叶林山顶矮林杜鹃灌丛。 如：纵贯我国中部的秦岭山脉，阴挡了来自北方的冷空气，使秦岭以南和以北的植物群落迥然不同。 岭南：亚热带常绿阔叶林区。如图 岭北：温带落叶阔叶林区。如图,3 群落演替：（生态演替） （Ecological Succession）,定义：随着时间的推移，群落中一些物种消失，另一些物种侵入，出现群落与环境向着一定方向、有顺序的发展变化。 简言之，就是旧的群落被新的群落所取代的过程。 其标志是群落在组成种类上发生质的变化，即优势种或全部种类的改变。 据普里高津的自由组织结构理论，自然界的发展总是由低级到高级，由简单到复杂

13、，经历着长期的不断的演化过程。由于不断向生态系统输入太阳辐射能这种负熵流，使得群落演替也是从无序向着有序的方向发展，最后形成顶极群落这样高度有序的相对平衡状态。,3 生态演替,（一）演替的类型： 根据演替开始地段的性质，群落演替可分为： 原生演替(Primary Succession)： 定义：在从未有过生物群落的裸地上开始演替。 这种演替往往要经历上千年的时间才能发展到稳定的顶级群落。 又可分为：旱生演替：从裸露岩石表面上开始的原生演替。 水生演替：从湖底或河湾发生的演替。 次生演替(Secondary Succession)： 定义：在原有的生物群落被破坏了的地方（如弃耕地）重新进行的 群

14、落演替。 这些地段虽无植被，但在土壤或基质中保留有植物繁殖体，因而演替要进行的快得多，几百年或几十年就可完成。,（二）、生态演替序列,1、旱生原初演替序列 典型的旱生演替一般经历四个阶段： 地衣群落阶段：此阶段是整个演替过程中持续的时间最长。 在光秃的岩石表面，生存环境极为恶劣，没有土壤，非常干燥，温度变幅大，只有地衣才能生存，地衣是旱生演替的先锋植物。 地衣是菌类和藻类的共生体。 菌类：分泌有机酸分解岩石以获取所需的矿物质和水分。 藻类：进行光合作用提供有机营养。 地衣死亡后的残体可以起到蓄积水分，养分的作用。于是形成了一薄层的土壤，岩面上的生境得到了改善。,苔藓植物阶段： 地衣植物的生长聚

15、集了土壤，为耐干旱的苔藓提供了生长条件。苔藓生长并形成群落。苔藓在温暖多雨时大量生长，且具有丛生性，因而聚积土壤能力比地衣强，而在干旱时停止生长进入休眠。 苔藓群落的生长使土壤越来越厚，生境的环境条件得到进一步改善。,草本植物阶段： 首先是蕨类、一年生、二年生被子植物在苔藓群落中个别出现，继而大量出现，直到取而代之。随后多年生草本植物出现并形成群落。 此时，岩面环境大大改变土层增厚；有了遮荫，减少水分蒸发，能调节土壤温、湿度，土壤中微生物和小动物活动增强。这就为木本植物生存创造了适宜的生长环境。 木本植物阶段： 耐旱喜光的阳性灌木阳性乔木耐荫树种（阴性乔木、耐阴灌木）及草本植物的复合森林群落。

16、,2、水生原初演替序列,自由漂浮植物阶段 这一阶段，湖底有机物的聚积，主要依靠浮游有机体的死亡残体，以及湖岸雨水冲刷所带来的矿质微粒。天长日九，湖底逐渐抬高。 沉水植物群落阶段 水深3-5米以下首先出现的是轮藻属的植物，构成湖底裸地上的先锋植物群落。由于它的生长，湖底有机物积累加快，同时由于它们的残体在嫌气条件下分解不完全，湖底进一步抬高，水域变浅，继而金鱼藻、弧尾藻、黑藻、茨藻等高等水生植物种类出现。这些植物的生长能力强，垫高湖底作用的能力也就更强。此时大型鱼类减少，而小型鱼类增多。,浮叶根生植物群落阶段 随着湖底变浅，出现了浮叶根生植物如眼子菜、莲、菱、芡实等。由于这些植物的叶在水面上，当它们密集后就将水面完全覆盖，使其光照条件变得不利于沉水植物的生长，原有的沉水植物将被挤到更深的水域。浮叶根生植物高大，积累有机物的能力更强，垫高湖底的作用也更强。 挺水植物群落阶段 水体继续变浅，出现了挺水植物，如芦苇、香蒲、水葱等。其中，