生物地理学第2章生物群落.ppt

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1、第二章 生物群落,教学目的,学习生物群落的概念及基本特征学习同一生境中共同生活的种，各自是什么样的特征构成生物群落学习生物群落的生态、动态、分类知识,第二章 生物群落第一节 生物群落及其基本特征第二节 生物群落的构成（重点）第三节 生物群落的生态第四节 生物群落的动态第五节 生物群落的分类,第一节 生物群落及其基本特征,第一节 生物群落及其基本特征,一.生物群落的概念,生物群落是指生活在某一地段上各种生物有机体的有规律组合.,陆地生物群落草原(亚洲草原上的蒙古野马）,二.生物群落的基本特征,具有一定的群落外貌2.具有一定的种类组成3.具有一定的优势现象4.具有一定的群落结构5.具有一定的群落环

2、境6.具有一定的动态特征7.具有一定分布范围,冬,第二节 生物群落的构成,第二节 生物群落的构成,一.群落的种类组成,生物群落都由一定的生物种类所组成.群落环境条件愈优越,群落结构愈复杂,群落中的种数愈多,群落的多样性愈强;群落环境条件愈单一,群落结构愈简单,群落中的种数愈少,群落的多样性愈少,而个性愈明显,即少数或个别种的数量多.,怎样了解某一群落的种类组成?,植物:采用逐步扩大样地法.具体方法:在群落中选植物生长比较均匀,有代表性的地段,用测绳或事先做好的框架,圈定一定面积.形状可以是放形称为样方,也可以是圆形称为样圆.对不同类型的群落,起始面积的大小不同,草本群落一般采用10cm 10c

3、m的面积,森林群落一般采用 5m 5m的面积,登记这一面积中所有的植物种类,然后,按着一定面积成倍扩大样地边长,每扩大一次,登记新增加的种类.,动物:不同类群采用不同的方法,通常采用随机取样法.,例如:鸟类,通过在群落中所走过的样线,听到左右鸟类的鸣叫声记载鸟类的种类;昆虫中的蝶类,采用网扑法;,怎样了解某一群落的种类组成?,二.群落的数量状况,一个生物群落的特征不仅取决于它的种类组成,也取决于每个种在群落中的数量.,了解并获得群落中的个体数量,通常采用以下一些方法和指标;,多度:指某物种在群落中个体数量的多寡.在植物群落中,测定多度有两种方法:一是,个体数的直接计算方法(此方法工作量太大);

4、二是,目测估计法(普遍采用),目测估计法可用各种等级来表示:,布郎-布郎喀(Braun-Blanquet)的多度等级(2)胡里特(Hult)的多度等级(3)德鲁捷(Drudo)的多度等级(4)德鲁捷简化的多度等级,2.盖度,盖度:是群落特征的重要指标,它不仅标志了植物所占有的水平空间面积,反映植物的同化面积的大小,而且还表明了植物之间的相互关系.处于主要层的植物种类,其盖度的大小决定了群落内植物环境的形成和特点,并影响次要层的种类及群落内各种生物的个体数量和生长情况.盖度的大小不决定于植株的数目,而决定于植株的生物学特性.盖度可用百分比来表示.也可用等级单位表示,盖度可分为投影盖度和基部盖度;

5、,投影盖度:指植物枝叶所覆盖地表的面积.基部盖度:指植物基部所占的面积.,草本植物的基部盖度以离地0.03米处的草丛断面积计算，树种的基部盖度以某一树种的胸高（离地1.3米）断面积与样地内全部断面积之比来计算，这种基部盖度又称显著度（dominance），有人称之为优势度。,3.密度,密度:是指单位面积上的某个物种的个体数.用公式表示为:D=N/S,D为密度,N为样地内某物种的个体数;S为样地面积,对于植物来说,重要的是计算样地中所有个体(不分种类)的密度和平均面积.在此公式基础上有可推算出个体间的距离公式;L=S/N D L,平均株距;D,树木的平均胸径,密度的数值受分布格局的影响,而株距又

6、反映了密度和分布格局.,动物数量统计的面积单位,通常为 1.,4.频度,指某个物种在调查范围内出现的频率，即该种个体出现的样方数/调查样方总数。,在植物群落内,测定频度时,至少取20个以上的小样方或小样圆,登记某物种出现的次数,然后求出百分数,计算公式如下:,F=r/R 100%,F为频度;r 为某物种出现的样地数;R 为总样地数,草本群落:0.1 森林群落:10 25 长白山高山苔原:0.5 c,某物种在群落内频度指数高,表示它的个体数量多,并且分布均匀,因此它在群落结构中起的作用也较大.,5、生物多样性测量指标,式中S为群落中的物种数目，A为面积，Pi 为第 i 种物种个体数占总个体数的比

7、例，Pi=ni/N,ni 为第 i 个物种的个体数，N 为梯度内所有物种的总个体数之和。,5、生物多样性测量指标,式中S为群落中的物种数目，A为面积，Pi 为第 i 种物种个体数占总个体数的比例，Pi=ni/N,ni 为第 i 个物种的个体数，N 为梯度内所有物种的总个体数之和。,香农一威纳指数：群落A:H=(1.0 log1.0)+0）=0群落B:H=0.50（log0.50）+0.50（log0.50）=l群落C:H=0.99（log0.99）+0.01（log0.01）=0.081辛普森指数：群落A:=1-1=0群落B:=1-（0.25+0.25）=0.5群落C:=1-（0.9801+0

8、.001）=0.0198,6.重要值,重要值是指以综合数值来表示群落中不同种的相对重要性.重要值是一个比较客观的数值,在我国的亚热带森林群落研究中常被采用,四.群落的种间关系,在一个特定的群落中,有的物种经常生长在一起,如寄生生物和寄主,有的物种则相互排斥,而趋向分隔现象.,如果两个物种一起出现的次数高于期望值,它们就是正关联.正关联可能是因一个物种依赖于另一物种而存在,或两者受生物和非生物环境因子影响而生长在一起.,如果两个物种共同出现的次数低于期望值,则它们是负关联.负关联是由于空间排挤,竞争,他感作用或不同的环境要求所引起的.,在自然界中,绝对的正关联为数不多,同时竞争排斥也是群落中物种

9、间的关联类型.,五.群落的结构,结构:指群落中所有生物及其个体在空间的配置状况.群落中的各种生物在群落内占据一定的生存空间,它们构成了群落的垂直结构和水平结构;在植物群落方面还有层片.,(一)层片,层片是植物群落最基本的结构单位.它包括一个生活型或几个至少相近的生活型植物,在群落中占据一定的空间,称为层片.,层片是群落的三维生态结构,它与层有相同之处,但也有质的区别;即层片相当于层,或者相当于层的一部分.,一般层片比层的范围要窄,因为一个层的类型可由若干生活型的植物组成.例如:草原群落中,羊草,大针叶矛和防风属于同一层次,但羊草是根茎禾草层片,大针叶矛是丛生禾草层片,而防风是轴根杂类草层片.,

10、(二)垂直结构,垂直结构是指群落在空间上垂直分化或称成层现象.任何一种植物群落在垂直方向都分许多层次,不论是陆生群落还是水生群落都是如此.,群落分层现象，与光的利用有关。地下根系也有分层现象。,热带雨林,温带落叶森林,温带,例如,森林群落：,乔木层：高大树木组成，高差20%,可分亚层单层林、多层林、复层林 灌木层：灌木和未达乔木层高度的乔木树种构成。对林木更新影响很大。草本层：草木植物、低矮的半灌木和小灌木组成。苔藓层：苔藓、地衣、菌类组成，常有环境指示作用 层间植物：藤本植物。动物分层（鸟类）、水域分层（动、植物）,(三)水平结构,水平结构是指不同生物在水平方向的配置状况或水平格局.,一个生

11、物群落的种类组成和数量比例,在水平方向上的配制,往往是不均匀的,因而造成群落内的斑块状分布.这种斑块在不同植物的数量比例,郁闭度,生产力以及其他性质方面都有所不同.每个斑块就是一个小群落.它们彼此组合,形成群落的镶嵌性.,群落形成斑块状分布的原因?,生物的分布习性2.对环境的选择3.种间相互关系的作用 总之,群落中每一个物种都有自己的分布格局既相关又有区别,而使整个群落表现出明显的水平分化现象.,第三节 生物群落的生态,生物群落的生态是研究生物群落与环境条件的相互关系.生物群落与环境之间的关系极为密切,一方面环境影响着生物群落;另一方面生物群落也影响着环境,两者不可分割.,第三节 生物群落的生

12、态,环境:群落的外部环境和内部环境,外部环境是围绕着生物群落的一切非生物因子和生物因子;内部环境(生物环境或生物群落环境)指处于生物群落内部的,由于生物群落本身作用而形成的特殊环境.包括群落内的光照,温度,水分,土壤和空气状况等.,一.群落内的光照,通过研究表明,到达地面的太阳辐射光,其强度随着纬度,季节的不同而有明显的差异,但是都能满足植物生长对光照的需要.,照射在森林群落上的太阳光可分为三部分:一部分,被主要层植物所吸收;一部分,被主要层植物所反射;一部分,穿过群落上层林冠进入群落内部.,二.群落内的温度,群落内的温度与群落外的温度有明显的不同.群落内的温度与太阳辐射以及群落的性质密切相关

13、,总的特点是变动的程度比较缓和.,群落内白天和夏季的温度低于群落外的空旷地面;夜间和冬季的温度高于群落外的空旷地面;群落内的平均温度比群落外的空旷地面稍低;,群落的结构愈复杂,对温度的作用愈显著;通常森林群落在这一方面所起的作用要比灌丛,草地大得多,而且在大面积森林存在的情况下,群落对温度的作用不仅仅在林内,而且还可以影响到一定范围内的地方气候.,昼夜和全年的温度变幅较小.这是因为,在空旷地上太阳辐射直接到达地表,“作用面”就在裸露的地表;而在群落中,这个“作用面”抬高到枝叶最茂密的上层.,三.群落内的水分,群落能截留降水和保持水分.因此能创造群落内部的特殊湿度条件.降落到群落的水分,一部分到

14、达地面;一部分被树冠截留.群落截留水分的能力与群落类型有关,通常是针叶林的截留降水能力大;还与降水的性质有关.降水强度愈大,截留降水就愈小,落到地面的水分就愈多.,群落对降雪的截留作用,没有对降雨的截留作用大 一方面是由于雪积压在林冠上,因重量大而易散落在地面;另一方面是由于降雪时气温低,林冠上的积雪不易蒸发,而易滑落到地面.但通常截留量与雪的性质有关.群落对雪的截留,森林群落最显著.,四.群落内的空气状况,群落内形成了很特殊的空气环境.最显著的特征表现在两个方面:1.抑制了风速 群落可抑制风速没甚至使风完全停止.这是由于群落本身对气流发生摩擦而产生的.这种摩擦与群落的结构有关.结构复杂和郁闭

15、的热带雨林,林内处于静风状态;近地面的无风状态,是由于树干粗,灌木和草本密集,造成气流受阻的结果.,2.空气成分发生了变化,空气成分在群落内部不断地发生显著变化,尤其在CO2含量上,群落内的空气成分,由于植物的生理活动过程,表现出一定的规律.CO2含量在一天内有明显的变化:上午群落的林冠层空气中的CO2的浓度变低;到了中午,CO2的浓度又降低一些;夜间CO2的浓度在靠近地面聚集.CO2的含量在群落各层也不同.,五.群落对环境的作用,防止风害,森林群落有降低风速和改变风向的作用;例如,在平原营造农田防护林,防风固沙,保持水土,使作物获得较高产量.,2.调节水分,群落对调节水分的作用,通常认为是通

16、过植物对降水的截留作用而实现的.截留作用最显著的是森林群落.观测表明林区的降雨量比无林区的要多.,3.改良土壤,由于植物的长期繁殖,可增加土壤肥力.用植物群落改良土壤最明显的是,固定沙流,防止盐渍化和改良土壤性质等.,4.保护环境,森林是吸碳放氧的“绿色工厂”,是大气的天然“过滤器”,是吸收噪音，减轻城市喧哗的“消声器”；此外，森林还有调节小气候，监测环境污染，净化水体等作用。,第四节 生物群落的动态,第四节 生物群落的动态,群落的动态包括群落生活的不同方面，但主要是群落的形成和变化。群落动态的研究，对认识群落的过去和现在以及预测群落的发展都具有重要意义。,一.群落的形成,群落的形成可以从原生

17、裸地上开始,也可以从次生裸地上开始.但任何一个群落在其形成过程中,至少要有植物的传播,定居,竞争及相对平衡的各种条件和作用.,原生裸地:指从来没有生长过植物的地段,或者原来生长过植物,但被彻底地消灭了,没有保留下原有植物的传播体以及原有植被影响下的土壤.,次生裸地:指原来有植物生长的地段,后来原有的植被已被破坏而不存在,但原有植被影响下的土壤条件仍基本存在,甚至还残留原有植物的种子或繁殖体.,在裸地上,群落的形成要经过三个步骤:侵移,定居,竞争,1.侵移,是指植物生活的繁殖结构进入裸地,或进入以前不存在这个物种的生境.繁殖结构主要是指孢子,种子,地下茎,匍匐茎以及能繁殖的植物的任何部分.,侵移

18、不仅是群落形成的首要条件,也是群落变化的重要基础.然而,植物的侵移在很大程度上取决于传播体的可动性,传播因素和地形条件等.,2.定居,定居是指传播体的萌发，生长发育，直到成熟阶段的过程。或者说，只有一个物种的传播体在裸地上能够发芽，生长，成熟并能够繁殖后代，才能完成定居过程。,繁殖是定居中的一个重要环节。能够适应新环境的植物，定居下来，这时裸地上仅出现零星稀疏的植物，并且植物之间关系不明显。,3.竞争,随着定居植物的不断繁殖和新种的不断侵入,裸地空间逐渐减少,植物之间关系明显表现出来,它们之间在空间和生存条件方面发生竞争,竞争结果,生长速度快,对环境适应性强的植物保存下来,这样在裸地上就形成了

19、植物群落,称为先锋植物群落.,群落在原生裸地上的形成,也是一个演替过程,称为群落的发生演替.,群落的形成发育之间,没有明显的界限.一个群落发育的末期,也就孕育着下一个群落的发育初期.但一直要等到下一个群落进入发育盛期,被代替的这个特点才会全部消失.,二.群落的变化,群落的变化基本形式有三种:季节性变化,年季变化和演替.,(一)季节变化,季节性变化(群落的季相),在一年中气候的变化是有规律地进行的,使得群落表现为不同的季节性外貌,称为季相更替.不同气候带群落的季相表现得很不一致:热带雨林季相变化很不明显,而温带草原群落季相更替最明显.,动物的种群季节变化,常称为季节消长,昆虫的季节消长也因气候条

20、件的改变而不同.土壤中的动物也有明显的季节性变化,它主要表现在不同季节个体数量和种类方面的变化.,(二)年际变化(逐年变化,年际波动),指在不同年份之间生物群落出现了年际波动.这种波动有时大,有时小,波动的特点:群落逐年或年际变化方向的不稳定性,变化的可逆性以及区系组成的相对稳定性,但是在波动中,群落生产量,各成分的数量比例,优势种的重要值以及物质和能量的平衡上,也能发生相应的变化.,波动的产生有三种原因:第一,环境条件的波动变化.例如,多雨年与少雨年,突发性灾变等;第二,生物本身的活动周期.例如,种子产量的波动及病虫害爆发等;第三,人为活动的影响.例如,放牧强度的改变等.,根据群落波动形式划

21、分为:,不明显波动2.摆动性波动3.周期性波动4.偏途性波动,不同生物群落具有不同的波动特点.不同气候带内,群落的波动性也不同,环境条件越严酷,群落的波动性就越大.,(三)演替,演替是一个生物群落被另一个生物群落所代替的过程,是生态群落动态中最重要的特征.,顶极群落是演替的最终阶段,是与环境处于稳定的生物群落.,一系列的演替过程称为一个演替系列;其中的每一个群落称为称为系列群落.,1.演替类型,按裸地性质划分的演替 原生演替;次生演替.(2)按时间发展划分的演替 世纪演替;长期演替;快速演替.,(3)按主导因素划分的演替 群落发生演替;内因生态演替;外因生态演替(4)按植被的状况和动态趋势划分

22、的演替 灾害性演替;发育演替,(5)按基质性质划分的演替 水生基质演替系列 旱生基质演替系列,2.群落演替模式,(1)原生演替,是指在从来没有植被覆盖过的地段(例如,冰川移动露出的地面,火山喷发新形成的岩面,流水的新沉积,风沙的堆积等),发生的群落演替,原生演替一般以两个极端类型为代表:旱生演替系列;裸岩 地衣群落 苔藓群落 草本群落 灌木群落 乔木群落,水生演替系列;湖泊 沉水植物群落 浮水植物群落 挺水植物群落 湿生植物群落 陆地中生(或旱生)植物群落,(2)次生演替,是指原来有植被覆盖,后因某种原因形成迹地,在此发生的群落演替.次生演替最初发生都是在外界条件作用下所引起的.如:病虫害,干

23、旱,长期水淹等,更主要的是人类经济活动所造成的,如:森林的采伐,草原的过度放牧,烧荒等,多会发生次生演替.,群落生态,陆生演替系列经历：地衣阶段苔藓阶段草本植物阶段灌木阶段森林阶段,群落演替示例,次级群落演替图水生演替系列,裸底阶段,浮叶根生植物阶段,挺水植物和沼泽植物阶段,沉水植物阶段,群落生态,群落生态,裸底阶段,沉水植物阶段,浮叶根生植物阶段,挺水植物和沼泽植物阶段,群落演替示例,第五节 生物群落的分类,第五节 生物群落的分类,一.植物群落的分类,植物群落分类是植物学中最复杂的问题之一.我国目前采用的植物群落分类原则是植物群落学原则,又称植物群落学生态学原则.它是把植物群落本身特征作为分

24、类依据,但又注意群落的生态关系.,植物群落是在一定气候,基质,生物等因素综合作用下经过长期发展而形成的,是自然生态系统中最重要的一个组成部分.,植物群落学分类原则是植物群落的综合特征,它包括植物群落本身特征以及与生态条件的联系,具体依据于以下几方面:1.植物种类组成 一定的种类组成是一个群落最主要的特征,所有其他特征几乎都由这一特征所决定的.,2.外貌和结构 外貌和结构是植物群落分类的重要依据.,3.生态地理特征 由于历史原因,有时外貌和生活型不一定完全反映现代环境条件,按外貌原则划分的群落类型常常包括了异质的类群.,4.动态特征 由于使用了优势种原则,着重群落现状,没有特别分出原生类型和次生类型,因此在具体划分类型时,还应考虑群落的动态特征.,植物群落分类系统,(1)群从:是植物群落分类的基本单位(2)群系:是植物群落分类的中级单位(3)植被型:是植物群落分类的高级单位,二.动物群落的分类,陈鹏认为动物群落的分类应与植物群落相适应.动物群聚:是动物群落的基本单位.(2)动物群系:是动物群的中级单位.(3)动物群型:是动物群落分类的高级单位.,谢谢！,