森林生态学讲稿

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1、森林植物群落结构特征一、森林植物群落概念(一) 群落概念群落的概念很模糊，没有一个概念能让所有生态家都满意的定义。群落或生物群落 (biological commu nity)是指特定空间或生境下生物种群有规律的组合，它们之间及其 与环境间相互影响，具有一定的结构和功能。植物群落(plant community ):生活在同一生境而彼此相互作用的各种植物有规律 的组合。森林群落(forest community )指以木本植物为主体的植物群落。植被(vegetation):某一地区或整个地球表面全部植物群落总和称为植被。(二) 群落的基本特征 群落都具有以下共同特征:1 具有一定的种类组成:每

2、个群落都是由一定的植物、动物、微生物种群组成的，因此 物种组成是区别不同群落的首要特征。2 具有一定的群落结构:如生活型组成、种的分布格局、成层性、季相等3 具有一定的外貌:一个群落中的植物个体，分别处于不同高度并具有不同密度，从而 决定了群落外部形态。如森林、灌丛或草丛等。4 形成群落环境:生物群落对其居住的环境产生重大影响，并形成群落环境，包括光照、 温度与土壤等都经过了生物群落的改造。5 不同物种间存在相互影响:群落的形成和发展必须经过生物对环境的适应和生物种群 之间的相互适应。生物群落并非种群的简单集合。种群组合成群落取决于两个条件:第 一，必须共同适应它们所处的无机环境；第二，它们内

3、部的相互关系必须取得协调、平 衡。6 具有一定的动态特征:群落运动形式为季节、年际动态、演替与演化。7 具有一定的分布范围:任一群落都分布在特定地段或特定生境上，不同群落的生境和 分布范围不同。8 具有特定的群落边界特征:在自然条件下，有些群落具有明显的边界，可以清楚地加以区分；有的则不具有明显边界，而处于连续变化中。(三) 群落的性质机体论(离散论):以美国的 Clements(1916， 1928)为代表。群落是高度有组织的物种组合，边界清楚，可象物种那样进行自然分类；高度强调 种间相互作用的重要性，演替被类比为个体发育。认为群落是有明显边界的离散单位， 或者说是自然界的一个基本组织单位，

4、像有机体(如人)与种群(物种)是自然界的一 个实体单位一样，所以(1)有诞生，生长，成熟和死亡的不同发育阶段；和有机体一 样有明确的边界，而且与其他群落是间断的、可分的，独立存在，可重复出现，因此可 以像物种那样进行分类。个体论观点（连续体论）：以Gleason （1926）和Whittaker等为代表。与机体论相反，各个物种的独立出现与消失而不是紧密地连锁在一起，群落没有明 显的边界，不能进行分类（而应排序）；否定种间相互作用在群落构建中的作用，演替 不可以类比为个体发育。认为群落并非自然界的实体，而是生态学家为了便于研究，从 一个连续变化着的植被连续体中，人为确定的一组物种的集合。一个群落

5、仅仅是一种偶 然的生物组合，这些生物在特定的地点和特定的生物和非生物条件下，由于自身的适应 性恰好能生活在一起罢了。由于环境是连续变化的，群落的差异是连续的，之间没有明 显的边界，自然界没有任何两个群落是相同或相互密切关联的，人们研究的群落单元是 连续群落中的一个片段。大多数生态学家走中间路线：一方面承认群落不是有机体，另一方面又认为种间相 互作用制约着生物的分布与多度！由于群落不是离散的，所以群落的边界只能是主观决定的（给群落定义带来困难）。这两种观点对生态学研究的影响都很大，从机体论观点出发，建立了群落单元演替 顶极学说和相应的研究方法；从个体论观点出发，建立了梯度分析的理论和方法。（四）

6、植物区系（ flora） 植物区系：一个地区生长的全部植物科、属、种的总称。 特有种：仅分布于某地区范围内，而不在其他地区自然分布的植物种。 迁移种出现在自然分布区之外的物种； 孑遗种（残遗种）：过去在地质历史的较老时期曾广泛分布，数量较多，现仅存于有限 地区的古老物种。二、森林植物群落的种类组成（一）最小面积：1 概念：最小面积就是指基本上能够表现某群落类型植物种类的最小面积。2 研究方法：通过种面积曲线来确定最小面积的大小。 具体作法是：在群落中选择植物生长比较均匀的地方，用绳子圈定一块小的面积（草本 群落的最初面积一般为10X10平方厘米，森林群落为5X5平方米或稍大），登记这一 面积中

7、的植物种类。然后按一定顺序成倍扩大边长，每扩大一次，登记新增加的种类。按照面积扩大和植物种类增加的累积数可以绘制一张种类面积曲线。种面积曲线由陡峭变缓，而后几乎水平延伸,通常把曲线开始变缓、平伸处所对应的面积，作为 最小面积。最小面积，表明至少要有这样大的空间,才能包含组成群落的大多数植物种类一般地，组成群落的植物种类越多，群落的最小面积就越大；环境条件越优越，群落结 构越复杂，组成群落的植物种 类一定也就越多。例如： 云南西双版纳南部的热带雨林，最小面积为 2500 平方米， 亚热带常绿阔叶林为 400-1000 平方米 东北小兴安岭红松林为 400 平方米，草原灌丛为 25-100 平方米

8、，草原群落为 1-4 平方米。(二) 群落植物种的类型 根据植物种在群落中的地位和数量特征等可把群落中的植物分为以下类型： 1 优势种 ( dominant species ) 和建群种 ( constructive species) ：优势种是指群落中每一层次个体数目最多，生态作用最大，决定该层基本特征的植 物种。其中乔木层的优势种亦即优势层的优势种为建群种。森林群落中，乔木层、灌木 层、草本层和地被层分别存在各自的优势种。建群种是指形成群落环境，决定群落结构 特性的植物种。如果群落中建群种只有一个，则称为“单优群落”，林学上称为“纯林”；若具有 两个或两个以上同等重要的建群种，就称为“共优

9、种群落”，林学上称为“混交林”。2 亚优势种 ( subdominant species ) ：指个体数量和作用都次于优势种，但在决定群落性质 和控制群落环境方面仍起着一定作用的物种。如大针茅草原中下层的小半灌木冷蒿。3 伴生种 ( companion species ) ：为群落中常见种，它与优势种相伴存在，但在决定群落 性质和控制群落环境方面不起主要作用。伴生种在一些群落中出现，而在另一些群落中 可能不出现。4 偶见种或罕见种 ( rare species) ：偶见种是那些在群落中出现频率很低的种类，多半 是由于种群本身数量稀少的缘故。罕见种可能偶然地由人们带入或随着某种条件的改变 而侵入

10、群落中，也可能是衰退中的残遗种。有些偶见种的出现具有生态指示意义，有的 还可作为地方性特征种来看待。5 冗余种（ redundancy species ）：是指那些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大的影响的物种。这说明群落中的 物种在生态功能上有相当程度的重叠性。（三）、森林植物群落的数量特征 有了所研究群落的、完整的生物物种名录，只能说明群落中有哪些物种，要进一步 说明群落特征，还必须研究不同种的数量关系。对物种组成进行数量分析是近代群落分 析技术的基础。1 种的个体数量指标（1）多度（abundance）:又叫“丰富度”，即调查样地上某

11、物种的个体数量或用等级 制来表示。木本植物可采用直接计算法，即“记名计数法”；丛生的灌木或草本植物可 采用“目测估计法”。几种常用的多度等级德鲁提Drude）克列门茨Clements）布朗一布朗喀（Braun-Blanque）Soc.(Sociales)极多Dominant优势 D 丰盛 A5 非常多4多3较多2 较少Cop.(Copiosae)Cop3.很多Cop2.多Cop1.尚多AbundantFrequent常见 FSP.(Sparsae)少 稀少 个别Occasional偶见 o 稀少 r 很少 VrSol.(Solitariae)rare1少+ 很少Un.(Unicun)Very

12、rare（2）密度（density）：指单位面积或单位空间内的个体数。用公式表示就是：D （密度）=N （样地内某种植物的个体数目）/S （样地面积）样地内某一物种的个体数占全部物种个体数的百分比称作相对密度（relative density）。某一物种的密度占群落中密度最高的物种密度的百分比称为密度比（density ratio）。（ 3）盖度（ coverage）： 投影盖度：指植物地上部分的垂直投影面积占样地面积的百分比，叫做投影盖度（通常 称为盖度）。林业上常用郁闭度来表示林木层的盖度。基部盖度（真盖度）：植物基部着生的面积叫做基部盖度。盖度可分为种盖度、层盖度 和总盖度（群落盖度）。

13、通常，种盖度或层盖度之和大于总盖度。群落中某一物种的分 盖度占所有分盖度之和的百分比，即相对盖度。某一物种的盖度占盖度最大物种的盖度 的百分比称为盖度比。草原群落中，基盖度以离地面1英寸（2.54cm）高度的断面积计算；而森林群落中，树 干距地面 1.3米处的直径，称为胸径。某一树种的胸高断面积与样地内全部树木总断面积之比，即为该树种的基部盖度(以百分数表示)，又称显著度。常见的盖度等级盖度等级Hult SernanderBraun-Blanquet5单位面积中占覆盖72以上单位面积中占覆盖3/441/4-1/21/2-3/431/8-1/41/4-1/221/16-1/81/20-1/411

14、/32-1/161/20以下(4) 频度(frequency)：某个物种在调查范围内出现的频率。一般通过群落中某种植物出现的样方数占整个调查 样方数的百分比(与密度有关) 来计算。A. 密度大而频度也大； B. 密度较大而频度小；C. 密度中等而频度较大； D. 密度小而频度也小； 种的频度不仅与密度有关，而且也受到分布格局、个体大小的影响，以及受到样方数目 和大小的影响。一般说，样方数目多、样方面积小，所得的结果能比较真实地反映种的 个体分布情况。通常将频度分为5个等：A级一频度为1%20%； B级一频度为21%40%； C级一频 度为41%60%； D级一频度为61%80%； E级一频度为

15、81%100%。(5) 高度(height):高度(height)为测量植物体体长的一个指标。测量时取其自然高度 或绝对高度。某种植物高度与最高种的高度之比为高度比。(6) 体积和重量：森林群落内，植物体积(VOLTIME)和重量(WEIGHT)是标志植物种所 产生的物质数量的具体指标。在森林经营中，通过体积的计算可以获得木材生产量(称为材积)。单株乔木的材积等于胸高断面积(S)、树高(H)和形数(F)三者的乘积， 即V=SHF形数是树干体积与等高同底的圆柱体体积之比。 (森林调查表中查到) 草本植物或小灌木体积的测定，可用排水法进行。重量(weight)是用来衡量种群生物量(biomass)或现存量(standing crop)多少的指 标。分鲜重和干重。2 种的综合数量指标(确定物种在群落中的地位的方法)(1)优势度(dominance):表示一个种在群落中的地位与作用，但是其具体定义和计 算方法各家意见不一。目前，在群落生态学的大多数研究中，确定优势度时，所使用的指标主要是种的盖 度和密度。很多学者认为，最大的盖度和密度意味着种在群落中所具有的最大影响。当 然，频度、高度和生活型等特征，也都是重要的。一般群落上层中盖度和密度最大的种 类，就是群落的优