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1、第八讲 群落生态学1群落生态学最新第四章 群落生态学第一节 生物群落的组成与结构第二节 生物群落的动态第三节 生物群落的分类与排序l内容提要内容提要l单元测试单元测试2群落生态学最新第三节第三节 生物群落的分类与排序生物群落的分类与排序1 生物群落的分类生物群落的分类中国的植物群落分类中国的植物群落分类法瑞学派的群落分类法瑞学派的群落分类美国的群落分类美国的群落分类群落的数量分类群落的数量分类l参考文献参考文献l思考题思考题l2 生物群落的排序生物群落的排序群落排序的概念群落排序的概念间接梯度分析间接梯度分析直接梯度分析直接梯度分析3群落生态学最新中国的植物群落分类中国的植物群落分类中国植物群
2、落分类原则中国植物群落分类原则 以群落本身的综合特征作为以群落本身的综合特征作为分类依据分类依据中国植物分类系统单位中国植物分类系统单位 分类单位分三级：植被型分类单位分三级：植被型（高级单位）、群系（中级单位）和群丛（基本单位）（高级单位）、群系（中级单位）和群丛（基本单位）。每一等级的上下再设一个辅助单位和补充单位。每一等级的上下再设一个辅助单位和补充单位。 4群落生态学最新中国的植物群落分类系统中国的植物群落分类系统植被型组：如植被型组：如草地草地 植被型植被型：如：如温带草原温带草原 （植被亚型）：如（植被亚型）：如典型草原典型草原 群系组：如群系组：如根茎禾草草原根茎禾草草原 群系群
3、系：如：如羊草草原羊草草原 （亚群系）：如（亚群系）：如羊草丛生禾草草原羊草丛生禾草草原 群丛组：如群丛组：如羊草大针茅草原羊草大针茅草原 群丛群丛：如：如羊草大针茅柴胡草原羊草大针茅柴胡草原 亚群丛亚群丛5群落生态学最新植被分类单位植被分类单位植被型：植被型：最主要的高级分类单位。建群种生活最主要的高级分类单位。建群种生活型相同或相似，同时对水热条件、生态关系一型相同或相似，同时对水热条件、生态关系一致的植物群落联合。致的植物群落联合。群系群系：主要的中级分类单位。建群种或共建种：主要的中级分类单位。建群种或共建种相同的植物群落联合。相同的植物群落联合。群丛：群丛：基本单位。层片结构相同，各
4、层片优势基本单位。层片结构相同，各层片优势种或共优势种相同的植物群落联合。种或共优势种相同的植物群落联合。6群落生态学最新植被分类单位植被分类单位植被型组：最高的分类单位。建群种生活型相近因而植被型组：最高的分类单位。建群种生活型相近因而群落外貌相似的植物群落联合。群落外貌相似的植物群落联合。植被亚型：辅助单位。根据优势层片或批示层片的差植被亚型：辅助单位。根据优势层片或批示层片的差异划分。异划分。群系组：根据建群种亲缘关系近似，生活型近似或生群系组：根据建群种亲缘关系近似，生活型近似或生境相近而划分境相近而划分亚群系：辅助单位。根据次优势层片及其所反映的生亚群系：辅助单位。根据次优势层片及其
5、所反映的生境条件而划分。境条件而划分。群丛组：片层结构相似，而且优势层片与次优势层片群丛组：片层结构相似，而且优势层片与次优势层片的优势种工共优势种相同的植物群落联合。的优势种工共优势种相同的植物群落联合。亚群丛：反映群丛内部在区系成分、层片配置、动态亚群丛：反映群丛内部在区系成分、层片配置、动态变化等方面出现的若干微细变化。变化等方面出现的若干微细变化。7群落生态学最新法瑞学派的群落分类法瑞学派的群落分类植物区系结构分类系统，被称为群落分类中的归并植物区系结构分类系统，被称为群落分类中的归并法，以植物区系为基础。法，以植物区系为基础。群丛门群丛门群丛纲群丛纲群丛目群丛目群丛属群丛属群丛群丛亚
6、群丛亚群丛群丛变型群丛变型亚群丛变型亚群丛变型群丛相群丛相8群落生态学最新美国的群落分类美国的群落分类双轨制分类系统根据群落动态发生演替原则的概念来进双轨制分类系统根据群落动态发生演替原则的概念来进行群落分类的。行群落分类的。l群系型群系型l群系群系l群丛群丛l单优种群丛单优种群丛l群丛相群丛相l组合组合l集团集团l季相季相l层层顶极群落系统顶极群落系统l演替系列群丛演替系列群丛l演替系列单优种群丛演替系列单优种群丛l演替系列演替系列l演替系列组合演替系列组合l集群集群l季相季相l层层演替系列系统演替系列系统9群落生态学最新群落的数量分类群落的数量分类目标目标用植物种的数据（属性）去划分样方（
7、实体），可以较客用植物种的数据（属性）去划分样方（实体），可以较客观地揭示出植被本身可能存在的自然间断。观地揭示出植被本身可能存在的自然间断。用土壤、气候等环境因素的数据去划分样方，可能揭示植用土壤、气候等环境因素的数据去划分样方，可能揭示植被间断的环境原因。被间断的环境原因。以植物种的分类与用土壤、气候等环境因素分类的结果进以植物种的分类与用土壤、气候等环境因素分类的结果进行比较，可以反映出植被变化与环境变化的关系。行比较，可以反映出植被变化与环境变化的关系。用样方数据去划分植物种的集合，结果会分成若干种组，用样方数据去划分植物种的集合，结果会分成若干种组，它本身可能反映出种间相互作用的规律
8、。它本身可能反映出种间相互作用的规律。用样方数据去分割环境因素的集合，结果会分成若干环境用样方数据去分割环境因素的集合，结果会分成若干环境梯度，反映不同环境之间的组合关系。梯度，反映不同环境之间的组合关系。以样方数据分割出的种组与环境梯度进行比较，可能找到以样方数据分割出的种组与环境梯度进行比较，可能找到种组与环境因素的关系，这样的种组被称为生态种组。种组与环境因素的关系，这样的种组被称为生态种组。10群落生态学最新群落的数量分类群落的数量分类方法方法多元分析技术的一般特点多元分析技术的一般特点不需要随机取样，不涉及显著性检验。不需要随机取样，不涉及显著性检验。多元分析方法是施于原始数据集合的
9、一套处理规则，从多元分析方法是施于原始数据集合的一套处理规则，从而揭示属性之间、实体之间以及属性和实体之间的复杂而揭示属性之间、实体之间以及属性和实体之间的复杂关系。方法本身不依赖于对实体和属性具体内容的解释，关系。方法本身不依赖于对实体和属性具体内容的解释，因些可用于多学科。因些可用于多学科。多元分析的基本单位叫实体，描述实体数量特征的各种多元分析的基本单位叫实体，描述实体数量特征的各种数据项目称为属性，在群落生态学研究中，实体可以是数据项目称为属性，在群落生态学研究中，实体可以是样方、样地、林分或群落等。样方、样地、林分或群落等。相似系数相似系数距离系数距离系数相关系数相关系数信息系数信息
10、系数11群落生态学最新N个样方p个物种数 样方物种1(A)2(B) 345(j) 6(k) N1(x)2521032(y)0143123341002.i.p12群落生态学最新距离系数距离系数绝对值距离绝对值距离D| xA xB| | yA yB|Djk | xj xk| 欧氏距离平方欧氏距离平方 D 2 ( xA xB) 2 ( yA yB )2D jk2 (xj xk ) 2 Bray-Curtis距离距离 B(jk)= | xj xk| / | xj+ xk| yxA(xA,yA)B(xB,yB)A,B-实体；实体；x,y-属性属性13群落生态学最新聚类分析聚类分析分类样方（分类样方（Q分
11、析）分析）计算实体间的相似矩阵计算实体间的相似矩阵C6找出最相似的两个样方找出最相似的两个样方进行一次合并进行一次合并重算（重算（61） （61）的相似距阵）的相似距阵重复合并过程直到全部重复合并过程直到全部样方并成一组样方并成一组2.4493.1594.3742.9891.7321623456个样方组平均法的聚合树状图个样方组平均法的聚合树状图14群落生态学最新样方间的66欧氏距离距阵 1 2 3 4 5 6 0 3.317 4.472 4.359 3.742 2.449 0 5.195 6 6.403 3 0 1.732 3.742 2.449 0 2.236 3 0 3.742 015群
12、落生态学最新第一次合并后的55欧氏距离距阵 1 2 3 5 6 0 3.317 4.416 3.742 2.449 0 5.598 6.403 3 0 2.989 2.725 0 3.742 0 16群落生态学最新群落排序的概念群落排序的概念排序是把一个地区内所调查的群落样地，按照排序是把一个地区内所调查的群落样地，按照相似度来排定各样地的位序，从而分析各样地相似度来排定各样地的位序，从而分析各样地之间及其与生境之间相互关系。之间及其与生境之间相互关系。排序的原理排序的原理排序的类型排序的类型17群落生态学最新排序类型排序类型直接梯度分析直接梯度分析(direct gradiant analy
13、sis)：利用：利用环境因素的排序，即以群落生境或其中某一生态环境因素的排序，即以群落生境或其中某一生态因子的变化，排定样地生境的序位，又称直接排因子的变化，排定样地生境的序位，又称直接排序序(direct ordination) ，或梯度分析，或梯度分析(gradiant analysis)；间接梯度分析间接梯度分析(indirect gradiant analysis)：用：用植物群落本身属性排定群落样地的位序，称间接植物群落本身属性排定群落样地的位序，称间接排序排序(indirect ordination )，又称组成分析，又称组成分析(compositional analysis)18
14、群落生态学最新间接梯度分析间接梯度分析极点排序法极点排序法主分量分析法主分量分析法19群落生态学最新排序的原理排序的原理通过降维，使原来通过降维，使原来 要用要用p个原始数据描述的实体，个原始数据描述的实体，在尽量保留原数据特征的在尽量保留原数据特征的条件下，利用最少数据条件下，利用最少数据（排序坐标）来描述，有（排序坐标）来描述，有利于揭示原始数据反映的利于揭示原始数据反映的规律。规律。按属性排序实体称正分析按属性排序实体称正分析（normal analysis）,或叫或叫分析（分析（Q analysis）。）。按实体去排序属性的叫逆按实体去排序属性的叫逆分析（分析（ inverse ana
15、lysis）或叫分析（或叫分析（ R analysis）。）。bcdefBADCya20群落生态学最新6个林分7个树种的多度数据林分A BCDEF物种11008018284500736673314410542052755646030810 8700010 82相异似数相异似数B(jk)= | xj xk| / | xj+ xk| 21群落生态学最新间接梯度分析极点排序法极点排序法极点排序法（Polar ordination）(PO法法)（Bray-Curtis方法）方法）（BC法）法）1. 计算相似和相计算相似和相异似数矩阵异似数矩阵ABCDEFA5383302760B4767504740C1
16、733403760D7050608750E7353631353F4060405047相相似似系系数数相异似数相异似数22群落生态学最新间接梯度分析极点排序法L Lx xh ha ab bc cDaDaDbDbh h2 2 =Da=Da2 2-x -x 2 2 = Db = Db 2 2 -(L-x) -(L-x) 2 2, , x =(Lx =(L2 2+Da+Da2 2- -b b2 2)/2L; )/2L; h =(Dah =(Da2 2-x -x 2 ) 1/22 ) 1/223群落生态学最新间接梯度分析极点排序法2 . 第一排序轴X的选择与A端的距离Da与E端的距离Db在X轴上的坐标x
17、对X的偏离值hA07300B47533234C17631113D70136912E730730F4047322424群落生态学最新间接梯度分析极点排序法3. 第二排序轴第二排序轴Y的选择的选择与B端的距离Da与F端的距离Db在X轴上的坐标xA474035B0600C334026D505030E534735F6006025群落生态学最新间接梯度分析极点排序法4. 排序的图排序的图形表示形表示604020060804020XYACFEDA26群落生态学最新间接梯度分析间接梯度分析主成份量分析主成份量分析（PCA法）法）主成份量分析（主成份量分析（principal components analy
18、sis）将一个综合考虑许多性状的问将一个综合考虑许多性状的问题，在尽量少损失原有信息的题，在尽量少损失原有信息的前提下，找出少量几个（前提下，找出少量几个（个）主成份量，然后将各个个）主成份量，然后将各个实体在一个实体在一个23维的空间中表维的空间中表示出来，从而达到直观明了地示出来，从而达到直观明了地排序实体的目的。排序实体的目的。abcdefBADC00 DABCyxla、b、c、d、e、f为属性，为属性，A、B、C、E、D为实体；为实体；x、y为为代表综合信息的代表综合信息的2维，即主成维，即主成份维。（右图为示意图份维。（右图为示意图）27群落生态学最新直接梯度分析Whittaker
19、的梯度分析的梯度分析原理：原理：用与坡向垂直设置的样用与坡向垂直设置的样带，将坡向从深谷到南带，将坡向从深谷到南坡分为坡分为5级，将样带中级，将样带中的树种分四等，计算样的树种分四等，计算样带的湿度指标，然后在带的湿度指标，然后在高度对湿度的二维空间高度对湿度的二维空间中排序。中排序。（右图为示意图）（右图为示意图）海海拔拔(m)湿度指标湿度指标ACBDEFGHI28群落生态学最新第八章 参考文献阳含熙，卢泽愚植物生态学的数量方法北京：科学出版社，1981徐克学生物数学北京：科学出版社，1999李春喜，王文林等. 生物统计学北京：科学出版社，199829群落生态学最新第八章 思考题1.什么是直接梯度分析和间接梯度分析（direct gradient analysis and indirect gradient analysis） ？2. 为什么要进行群落分类？3. 群落分类和排序有何异同？30群落生态学最新31群落生态学最新32群落生态学最新
