高级群落生态学

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1、高级生态学 (2006) Ecology,主讲：周立志 教授 联系电话：0551-3915126 电子信箱：,教学内容及课时分配,绪论 (3学时) 第一章 个体生态学 (6学时) 第二章 种群生态学 (9学时) 第三章 群落生态学 (9学时) 第四章 生态系统生态学 (9学时) 第五章 景观生态学 (3学时) 第六章 分子生态学 (6学时) 第七章 系统生态学 (3学时) 第八章 应用生态学 (6学时) 参考书 期刊 网页,参考文献 思考题,第四章 群落生态学,群落生态学概述 群落的组成与结构 群落的演替 群落多样性 群落分析,群落生态学概述,群落的概念 群落生态学研究的内容及地位 群落的基本

2、特征 研究群落生态学的意义,群落的概念,生物群落(biotic community 或 biocoenosis):特定时间聚集在一定地域或生境中所有生物种群的集合。 群落生态学的发展： 生物群落的概念由德国生物学家K.Mobius (1880)最早提出并开始使用； 群落生态学发展早于种群生态学； 经典的群落生态学是描述性的； 现代群落生态学注重机制的研究； 20世纪初，认为群落是“超有机体”； 目前，认为群落是个别物种的集合（个体论）。,群落生态学研究内容及地位,群落生态学研究内容 群落的组成与结构 群落的性质与功能 群落的发展及演替 群落的丰富度、多样性与稳定性 群落的分类与排序 群落生态学

3、的地位 国外有两种观点：一个层次(Odum,1971, 1983;Smith, 1974, 1980)或二个层次(Krebs,1978, 1985,1994; Whittaker, 1970; Begon,1987,1996) 国内认为一个层次(孙儒泳，2001),群落的基本特征,物种多样性 生长型和结构 优势度 物种相对多度 时空格局,研究群落生态学的意义,提高群落的生产力 维持生态系统的稳定性 生态恢复 控制有害生物 合理利用资源,群落的组成与结构,群落的分类与命名 群落的组成 群落的结构 影响群落结构的因素构,群落的分类与命名,群落分类 按生物组成特点分类 按群落功能特点分类 按群落特征

4、分类 综合分类 群落命名 根据群落中的优势种命名 根据优势种群的生活型命名 根据群落占有的自然生境命名,群落的组成,种类组成的性质分析 种类组成的数量特征,种类组成的性质分析,优势种和建群种: 对群落的结构和群落环境的形成有明显控制作用的物种称为优势种（dominant species），对于植物群落来说，它们通常是那些个体数量多、投影盖度大、生物量高、体积大、生活能力强，即优势度较大的种；植物群落中，处于优势层的优势种称建群种（constructive species）。 亚优势种（subdominant species）: 指个体数量与作用都次于优势种,但在决定群落性质和控制群落环境方面仍

5、起着一定作用的物种。 伴生种（companion species）：为群落的常见物种，它与优势种相伴存在，但不起主要作用。 偶见种或罕见种(rare species)：是那些在群落中出现频率很低的种类，往往是由于种群自身数量稀少的缘故。偶见种可能是偶然的机会由人带入、或伴随着某种条件改变而侵入，也可能是衰退中的残遗种。,种类组成的数量特征,单个数量指标 综合数量指标,单个数量指标,多度：对物种个体数目多少的一种估测指标。 密度：单位面积或单位空间内的个体数。 相对密度：某一物种的个体数点全部物种个体数的百分比。 密度比：某一物种的密度占群落中密度最高的物种密度的百分比。 盖度：指植物地上部分的

6、垂直投影面积占样地面积的百分比。分种盖度（分盖度）、层盖度（种组盖度）、总盖度（群落盖度） 基盖度：植物基部的覆盖面积。 相对盖度：某一物种的分盖度占所有分盖度之和的百分比。 盖度比：某一物种的盖度占最大物种的盖度的百分比。 频度：某个物种在调查范围内出现的频率。 高度和高度比：某种植物高度占最高物种的高度的百分比。 重量和相对重量：单位面积或容积内某一物种的重量点全部物种重量的百分比。 体积：胸高断面积、树高、形数（可查获）三者的乘积。,综合数量指标,优势度：表示一个种在群落中的地位和作用。定义和计算方法不统一。 重要值：相对密度相对频度相对优势度（相对基盖度）。 综合优势比：在密度比、盖度

7、比、频度比高度比和重量比中取任意二项求其平均值，再乘100。,群落的结构,群落的空间 群落的结构单元 群落的垂直结构 群落的水平结构 群落的时间结构 群落的营养结构,群落的结构单元,生长型 层片,植物的生活型,生活型（life form）：是生物对气候条件长期适应的外部表现形式，是植物对相同环境条件进行趋同适应的结果。同一生活型的植物表示它们对环境的适应途径和适应方法相同或相似。亲缘关系很近的植物却可属于不同的生活型，这是生物之间趋同适应的结果，深刻地反映了生物和环境之间的关系。 植物的生活型类型（Raunkiaer 生活型系统）： 高位芽植物：休眠芽位于距地面25cm以上。 地上芽植物：更新

8、芽位于土壤表面之上，25之下，多为半灌木或草本植物。 地面芽植物：又称浅地下芽植物或半隐芽植物，更新芽位于近地面土层内，冬季地上部分全枯死，即为多年生草本植物。 隐芽植物：更新芽位于较深土层中或水中，多为鳞茎类、块茎类和根茎类多年生草本植物或水生植物。 一年生植物：以种子越冬。,植物的生长型,生长型（growth form）:根据植物的可见结构分成的不同类群。生长型反映植物生活的环境条件，相同的环境条件具有相似的生长型，是趋同适应的结果。 陆生植物大体可分为以下5种主要生长型： 树木：在都是高达3m以上的高大木本植物。 藤本植物：木本攀缘植物或藤本植物。 灌木：是较小的木本植物，通常高不及3m

9、。 附生植物：地上部分完全依附在其他植物体上。 草本植物：没有多年生的地上木质茎，包括蕨类、禾草类和阔叶草本植物。 藻菌植物：包括地衣、苔藓等低等植物。,生态等值种（ecological equivalents）：由于趋同进化而 具有相同形态结构特征（如植物的生长型）的物种。,层片,层片的概念 是群落的结构单元，具有一定的生态生物学一致性和一定小环境的种类组合。 分三级：第一级层片是同种的个体组合；第二级层片是同一生活型的不同植物的组合；第三级层片是不同生活不同种类植物的组合。 层片和层的区别 层可能属于一个层片，也可能属于不同的层片；由于一个层的类型可由若干生活型的植物所组成，因此，层片的范

10、围比层的窄。,群落的垂直结构,植物群落的分层现象 陆地群落的分层与光的利用有关，群落层次主要是由植物的生长型和生活型所决定。 动物群落的分层现象 陆地动物群落的分层主要与食物有关，其次与不同层次的微气候条件有关。 水生群落的分层现象 与阳光、温度、食物和溶氧等因素有关。,A,B,C,D,A草被层；B灌木层；C下木层；D林冠层,群落的水平结构,植被的镶嵌性的主要决定因素： 气候影响：微气候、径流 土壤影响：营养物质、土壤质地、地形特点 植物影响：他感作用、遮荫作用、繁殖特点 动物影响：喜食情况、种子散布、食物贮藏、排泄物、践踏、挖洞,群落交错区与边缘效应,群落交错区（ecotone）(生态交错区

11、或生态过渡带)：两个或多个群落之间的过渡地带。 边缘效应(edge effect)：群落交错区的生物种类和种群密度增加的现象称边缘交应。 边缘效应产生的原因： 在群落交错区往往包含两个重叠群落中所有的一些种以及交错区的特在种； 群落交错区的环境比较复杂，两类群落中的生物能够通过迁移而交流，能为不同生态类型植物定居，从而为更多的动物提供食物、营巢地隐蔽条件。 边缘效应原理的实践意义： 利用群落交错区的边缘效应增加边缘长度和交错区面积，提高野生动物的产量。 人类活动而形成的交错区有的有利，有的是不利的。,群落的时间格局,昼夜相 与环境因子的昼夜节律有关 季节相 与环境因子的季节节律有关 年际间变化

12、,营养结构,食物链 食物网 生态金字塔 营养物种 同资源种团,一个食物链的例子“螳螂捕蝉，黄雀在后”,螳螂捕蝉，黄雀在后！哈！哈！,植物汁液,蝉 (初级消费者),螳螂 (二级消费者),黄雀 (三级消费者),鹰 (四级消费者) (顶极食肉动物),食物链,食物链（food chain）和营养级（trophic level）：食物链指生态系统中不同生物之间在营养关系中形成的一环套一环似链条式的关系，即物质和能量从植物开始，然后一级一级地转移到大型食肉动物。食物链上的每一个环节称为营养阶层或营养级，指处于食物链某一环节上的所有生物种的总和。 食物链的类型：根据食物链的起点不同，可将其分成两大类: 牧食

13、食物链（grazing food chain）：又称捕食食物链，以活的动植物为起点的食物链，如绿色植物，草食动物、各级食肉动物。寄生食物链可以看作捕食食物链的一种特殊类型。 腐食食物链（detrital food chain）：又称碎屑食物链，从死亡的有机体或腐屑开始。,食物网,食物网 (food web)：生态系统中的食物链很少是单条、孤立出现的，它往往是交叉链索，形成复杂的网络结构，此即食物网。,食物链和食物网概念的意义,食物链是生态系统营养结构的形象体现。通过食物链和食物网把生物与非生物、生产者与消费者、消费者与消费者连成一个整体，反映了生态系统中各生物有机体之间的营养位置和相互关系；各

14、生物成分间通过食物网发生直接和间接的联系，保持着生态系统结构和功能的稳定性。 生态系统中能量流动物和物质循环正是沿着食物链和食物网进行的。 食物链和食物网还揭示了环境中有毒污染物转移、积累的原理和规律。,影响群落结构的因素,生物因素 干扰 空间异质性 岛屿化 物种丰富度的简单模型,生物因素竞争,竞争对群落结构的影响 资源利用 生态位重叠 竞争 生态位分化 性状替代、特化 共存 竞争 排斥 同资源种团（集团）(guild): 生物群落中，以同一方式利用共同资源的物种集合，即占据相似生态位的物种集合。 竞争在形成群落结构上的作用可通过在自然群落中进行引种或去除试验，观察其它物种的反应。,A,B,资

15、源1的供应率,B胜,A胜,B胜,A、B共存,资源2的供应率,A胜,AB不 能共存,生物因素捕食,捕食对群落结构的影响 泛化种的作用：捕食提高多样性、过捕多样性降低 特化种的作用：捕食对象为优势种，多样性增加；捕食对象为劣势种，降低多样性。 关键种(Keystone species)（Robert Paine1966,1969）: 生物群落中，处于较高营养级的少数物种，其取食活动对群落的结构产生巨大的影响，称关键种。关键种可以是顶极捕食者，也可以是那些去除后对群落结构产生重大影响的物种。,海星,荔枝螺,石鳖,帽贝,贻贝,滕壶,龟足,关键种和冗余种,关键种理论的意义： 对食物网理论有重要意义 概念

16、的含义上 在实践中的意义 作用方式上 关键种和优势种的区别： 冗余种（species redundancy）：在一些群落中，有些物种是冗余的，它们的去除不会引起生态系统内其他物种的丢失，同时，对整个群落和生态系统的结构和功能不会造成太在的影响。,干扰,干扰的意义 中度干扰假说（T.W.Connell）: 中等程度的干扰水平能维持高多样性。 干扰理论与生态管理 干扰可以增加群落的物种丰富度。因为干扰使许多竞争力强的物种占据不了优势，其他物种乘机侵入。 如果要保护自然界的生物多样性，就不要简单地去阻止干扰。实际上，干扰可能是产生多样性的最有力手段之一。这种思想在自然保护、森林和野生动物管理等方面有重要意义。,干扰,断层,抽