群落的分类和排序

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1、群落分类的两种观点群落分类的两种观点机体论机体论(群丛单位理论群丛单位理论)群落类型是自然单位，有明确的边界群落类型是自然单位，有明确的边界分类的途径，将群落归于从小到大的分类单位分类的途径，将群落归于从小到大的分类单位个体论个体论群落是连续的，没有明确的边界群落是连续的，没有明确的边界排序的途径，生境梯度分析方法研究群落的连续变化排序的途径，生境梯度分析方法研究群落的连续变化实际情况实际情况群落既有连续性的一面，又有间断性的一面群落既有连续性的一面，又有间断性的一面自然的和人为的分类自然的和人为的分类植物群落的分类单位植物群落的分类单位F 植被型组植被型组F 植被型植被型 高级单位高级单位F

2、 植被亚型植被亚型 群系组群系组 群系群系 中级单位中级单位 亚群系亚群系 群丛组群丛组 群丛群丛 基本单位基本单位 亚群丛亚群丛植物群落分类单位的说明植物群落分类单位的说明 植被型组：植被型组：建群种生活型相近、群落外貌结构相似建群种生活型相近、群落外貌结构相似 植被型植被型：建群种生活型建群种生活型( (一、二级一、二级) )相同或相似、对水热条件的生态关系相同或相似、对水热条件的生态关系一致一致 植被亚型：植被亚型：植被型内优势层片或指示层片有差异植被型内优势层片或指示层片有差异 群系组：群系组：建群种亲缘关系、生活型建群种亲缘关系、生活型( (三、四级三、四级) )近似、生境相近近似、

3、生境相近 群系群系：建群种或共建种相同建群种或共建种相同 亚群系：亚群系：群系内次优势层片及其反映生境条件有差异群系内次优势层片及其反映生境条件有差异 群丛组：群丛组：层片结构相似、优势层片及次优势层片的优势种或共优种相同层片结构相似、优势层片及次优势层片的优势种或共优种相同 群丛群丛：层片结构相同、各层片的优势种或共优种相同层片结构相同、各层片的优势种或共优种相同 亚群丛：亚群丛：群丛内生态条件、群落发育年龄有差异群丛内生态条件、群落发育年龄有差异群落的命名群落的命名群丛：群丛： 将各层次的建群种或优势种和生态指示种的名称顺序排列将各层次的建群种或优势种和生态指示种的名称顺序排列 前冠词前冠

4、词 Ass.Ass.，连接符，连接符 -，集合符，集合符 + +，分隔符，分隔符 / 草本群落习惯上使用草本群落习惯上使用 + + 连接不同亚层的优势种连接不同亚层的优势种群丛组：群丛组： 类似群丛，用于命名的种类为该群丛组各群丛的共同优势类似群丛，用于命名的种类为该群丛组各群丛的共同优势种类，前冠词种类，前冠词 Gr. Ass.Gr. Ass.群系：群系： 名称中只使用建群种或共建种的名称，为共建种时，种间名称中只使用建群种或共建种的名称，为共建种时，种间以以 + + 连接，前冠词连接，前冠词 From.From.其他高级单位：以群落外貌其他高级单位：以群落外貌生态学方法命名生态学方法命名群

5、丛的命名方法群丛的命名方法如如Ass.Larix gmelini-Rhododendron dahurica-phyrola incarnata (即兴安落叶松即兴安落叶松-杜鹃杜鹃-红花鹿蹄草群丛红花鹿蹄草群丛)。从。从该名称可知，该群丛乔木层、灌木层和草本层的优势该名称可知，该群丛乔木层、灌木层和草本层的优势种分别是兴安落叶松、杜鹃和红花鹿蹄草种分别是兴安落叶松、杜鹃和红花鹿蹄草如果某一层具共优种，这时用如果某一层具共优种，这时用“+”相连。如相连。如Ass. Larix gmelini-Rhododendron dahurica-phyrola incarnata +Carex sp单优

6、势种的群落，就直接用优势种命名，如以马尾松单优势种的群落，就直接用优势种命名，如以马尾松为单优势种的群丛为马尾松群丛，即为单优势种的群丛为马尾松群丛，即Ass.Pinus massoniana 或写成或写成Pinus massoniana Association层次判别 当最上层的植物不是群落的建群种，而是伴生种或景观植物，当最上层的植物不是群落的建群种，而是伴生种或景观植物，这时用这时用“”来表示层间关系来表示层间关系(或用或用“|”或或“( )”)。如。如 Ass. Caragana microphlla(或或|)Stipa grandis-Cleistogenes squarrasa-A

7、rtemisia frigida或或Ass.(Caragana microphlla)Stipa grandis-Cleistogenes squarrasa 在对草本植物群落命名时，我们习惯上用在对草本植物群落命名时，我们习惯上用“+”来连接各亚层来连接各亚层的优势种，而不用的优势种，而不用“-”。如。如 Ass. Caragana microphllaStipa grandis+Cleistogenes squarrasa+Artemisia frigida 群系的命名依据是只取建群种的名称，如东北草原以羊草为群系的命名依据是只取建群种的名称，如东北草原以羊草为建群种组成的群系，称为羊草群

8、系。即建群种组成的群系，称为羊草群系。即Form. Aneurolepidium chinense。如该群系的优势种是两个以上，那么优势种中间用。如该群系的优势种是两个以上，那么优势种中间用+号连接。如两广地区常见的华栲号连接。如两广地区常见的华栲+厚壳桂群系。即厚壳桂群系。即 Form. Castanopsis chinensis+Cryptocary chinensis 根据上述系统，中国生态学家于根据上述系统，中国生态学家于1980年完成了年完成了中国植被中国植被一书和中国植被图的制作。中国植被分为一书和中国植被图的制作。中国植被分为10个植被型组、个植被型组、29个个植被型、植被型、5

9、60多个群系、群丛则不计其数多个群系、群丛则不计其数 10个植被型组为：个植被型组为：针叶林、阔叶林、灌草和灌草丛、草原和针叶林、阔叶林、灌草和灌草丛、草原和稀树干草原、荒漠包括肉质刺灌丛、冻原、高山稀疏植被、草稀树干草原、荒漠包括肉质刺灌丛、冻原、高山稀疏植被、草甸、沼泽、水生植被甸、沼泽、水生植被 29个植被型为：个植被型为：寒温性针叶林、温性针叶林、温性针阔叶混寒温性针叶林、温性针叶林、温性针阔叶混交林、暖温性针叶林、热性针叶林、落叶阔叶林、常绿落叶阔交林、暖温性针叶林、热性针叶林、落叶阔叶林、常绿落叶阔叶混交林、常绿阔叶林、硬叶常绿阔叶林、季雨林、雨林、珊叶混交林、常绿阔叶林、硬叶常绿

10、阔叶林、季雨林、雨林、珊瑚岛常绿林、红树林、竹林、常绿针叶灌丛、常绿草叶灌丛、瑚岛常绿林、红树林、竹林、常绿针叶灌丛、常绿草叶灌丛、落叶阔叶灌丛、常绿阔叶灌丛、灌草丛、草原、稀树干草原、落叶阔叶灌丛、常绿阔叶灌丛、灌草丛、草原、稀树干草原、荒漠、肉质刺灌丛、高山冻原、高山垫状植被、高山流石滩稀荒漠、肉质刺灌丛、高山冻原、高山垫状植被、高山流石滩稀疏植被、草甸、沼泽、水生植被疏植被、草甸、沼泽、水生植被法瑞学派和英美学派的分类系统法瑞学派和英美学派的分类系统 法瑞学派法瑞学派植物区系植物区系- -结构原则，归并法结构原则，归并法以植物区系为基础，以群落种类组成为依据以植物区系为基础，以群落种类组

11、成为依据排表法，多度排表法，多度- -盖度级盖度级- -群聚度，特征种、区别种群聚度，特征种、区别种 英美学派英美学派群落发生演替原则，动态分类系统群落发生演替原则，动态分类系统双轨制分类系统双轨制分类系统法瑞学派和英美学派的群落分类法瑞学派和英美学派的群落分类法瑞学派法瑞学派英美学派英美学派顶极群落系统顶极群落系统演替群落系统演替群落系统群丛门群丛门群系型群系型演替系列群丛演替系列群丛群丛纲群丛纲群系群系演替系列单优种群丛演替系列单优种群丛群丛目群丛目群丛群丛演替系列群丛相演替系列群丛相群丛属群丛属单优种群丛单优种群丛演替系列组合演替系列组合亚群丛属亚群丛属群丛相群丛相集群集群群丛变型群丛变

12、型组合组合季相季相亚群丛变型亚群丛变型集团集团层层群丛相群丛相季相季相1 1群丛门群丛门层层2 2群落的数量分类群落的数量分类4 数学与生态学的集合数学与生态学的集合4 过程过程 属性数量化属性数量化 相似系数计算相似系数计算(不同方法不同方法) 聚类分析聚类分析(不同方法不同方法) 结果处理结果处理N个样方个样方p个物种数个物种数 样方样方物种物种1(A) 2(B)345(j) 6(k)N1(x)2521032(y)0143123341002.i.p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 ( xAxB

13、) 2 ( yAyB )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-属性属性聚类分析聚类分析分类样方分类样方(Q分析分析)计算实体间的相似矩计算实体间的相似矩阵阵C6找出最相似的两个样找出最相似的两个样方进行一次合并方进行一次合并重算重算(61)(61)的的相似距阵相似距阵重复合并过程直到全重复合并过程直到全部样方并成一组部样方并成一组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群

14、落的排序群落的排序群落排序的概念：对群落调查的样地按照群落排序的概念：对群落调查的样地按照相似度次序相似度次序，分析样地之间及其与生境之间的相互关系分析样地之间及其与生境之间的相互关系群落排序的类型群落排序的类型 - - 直接排序直接排序，又称直接梯度分析，又称直接梯度分析 以群落生境或其中以群落生境或其中某一生态因子某一生态因子的变化排定样地次序的变化排定样地次序 - - 间接排序间接排序，又称间接梯度分析，又称间接梯度分析 以群落中物种以群落中物种出现与否、种的频度、盖度出现与否、种的频度、盖度等植物群落本等植物群落本身属性排定群落样地的次序身属性排定群落样地的次序排序的原理排序的原理F通

15、过降维，使原来要用通过降维，使原来要用p个个原始数据描述的实体，在原始数据描述的实体，在尽量保留原数据特征的条尽量保留原数据特征的条件下，利用最少数据件下，利用最少数据(排序排序坐标坐标)来描述，有利于揭示来描述，有利于揭示原始数据反映的规律。原始数据反映的规律。F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)F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 analysis)或叫或叫分析分析(R analysis)bcdefBADCya6个林分个林分7个树种的多度数据个树种的多度数据林分林分AB

16、CDEF物种物种11008018284500736673314410542052755646030810870001082相异似数相异似数B(jk)= | xj xk| / | xj+ xk|间接梯度分析间接梯度分析极点排序法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. 计算相似和相异似计算相似和相异似数矩阵数矩阵4750406040F5313635373E5087605070D6037403317C4047506747B6027308353AFEDCBA相相似似系系数数相异似数相异似数间接梯度分析间接梯度

17、分析极点排序法极点排序法间接梯度分析间接梯度分析极点排序法极点排序法2. 第一排序轴第一排序轴X的选择的选择与与A端的端的距离距离Da与与E端的端的距离距离Db在在X轴上轴上的坐标的坐标x对对X的偏的偏离值离值hA07300B47533234C17631113D70136912E730730F40473224间接梯度分析间接梯度分析极点排序法极点排序法3. 第二排序轴第二排序轴Y的选择的选择与与B端的端的距离距离Da与与F端的端的距离距离Db在在X轴上轴上的坐标的坐标xA474035B0600C334026D505030E534735F60060间接梯度分析间接梯度分析极点排序法极点排序法4.

18、 排序的图形表示排序的图形表示604020060804020XYACFEDA直接梯度分析直接梯度分析Whittaker的梯度分析的梯度分析原理：用与坡向垂直原理：用与坡向垂直设置的样带，将坡向设置的样带，将坡向从深谷到南坡分为从深谷到南坡分为5级，将样带中的树种级，将样带中的树种分四等，计算样带的分四等，计算样带的湿度指标，然后在高湿度指标，然后在高度对湿度的二维空间度对湿度的二维空间中排序中排序(右图为示意右图为示意图图)海海拔拔(m)湿度指标湿度指标ACBDEFGHI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 将一个综合考虑许多性状的问将一个综

19、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(个个)主成份量，然后将各个实体主成份量，然后将各个实体在一个在一个23维的空间中表示出维的空间中表示出来，从而达到直观明了地排序来，从而达到直观明了地排序实体的目的。实体的目的。abcdefBADC00 DABCyxa、b、c、d、e、f为属性，为属性，A、B、C、E、D为实体；为实体；x、y为代为代表综合信息的表综合信息的2维，即主成份维维，即主成份维(右图为示意图右图为示意图)生物群落的类型生物群落的类型陆地生物群落陆地生物群落影响生物群落格局的因素影响生物群落格局的因素主要生物

20、群落类型主要生物群落类型淡水生物群落淡水生物群落包括湖泊、池塘、河流等群落包括湖泊、池塘、河流等群落海洋生物群落海洋生物群落其他：其他：河口、盐沼、红树林河口、盐沼、红树林纬度纬度：决定太阳辐射量从而影响生物群落分：决定太阳辐射量从而影响生物群落分经度经度：经度与海陆分布格局有关，决定了陆地受海：经度与海陆分布格局有关，决定了陆地受海洋影响不同从而影响群落分布洋影响不同从而影响群落分布海拔海拔：海拔影响环境温度和降水量，从而影响群落：海拔影响环境温度和降水量，从而影响群落分布分布其他：其他如地质地理因素，人为因素等都影响着其他：其他如地质地理因素，人为因素等都影响着陆地群落的格局陆地群落的格局

21、陆地生物群落陆地生物群落森林生物群落森林生物群落参见世界森林分布参见世界森林分布热带雨林群落热带雨林群落常绿阔叶林群落常绿阔叶林群落落叶阔叶林群落落叶阔叶林群落北方针叶林群落北方针叶林群落草原生物群落草原生物群落参见欧亚草原分布图参见欧亚草原分布图荒漠生物群落荒漠生物群落参见中国荒漠自然条件，荒漠草甸参见中国荒漠自然条件，荒漠草甸热带雨林热带雨林in BorneoTropical Broadleaf Evergreen Forest: The Rainforest Temperate Broadleaf Deciduous Forest Taiga or Boreal Forest Tropi

22、cal dry forestin Galapagos Islands During the wet and dry seasons温温带带森森林林美美国国加加利利福福尼尼亚亚The thick bark of the cork oak of the Mediterranean region protects the tree from fire北美红松林北美红松林Wood storage in a temperate forest in Alaska阔叶林，俄国西伯利亚阔叶林，俄国西伯利亚Temperate grassland and native grazersTropical savann

23、a and grazers in KenyaDomestic cattle on an African savannaSimilarity among desert plants:(a)cactus in North America, (b)Euphorbia in AfricaTundra landscape and caribou in AlaskaMt. Denali(麦金利峰麦金利峰)，Alaska河口、盐沼地、红树林河口、盐沼地、红树林河流和海洋或陆地与海洋河流和海洋或陆地与海洋2 2种环境的过渡地带种环境的过渡地带 盐沼地盐沼地结构：有潮间带小溪，随潮水盈缩结构：有潮间带小溪，随潮

24、水盈缩环境条件：环境条件： 光、温、水、盐和氧气随潮水盈缩而变化光、温、水、盐和氧气随潮水盈缩而变化生物学条件：盐沼地群落中植物多以草本植物为优势生物学条件：盐沼地群落中植物多以草本植物为优势种种( (在红树林则为木本）在红树林则为木本）人类影响严重人类影响严重: :人类开发和污染导致原来的环境变化人类开发和污染导致原来的环境变化盐沼群落景观盐沼群落景观世界盐沼分布世界盐沼分布红树林的分布红树林的分布红树林沼泽沼泽沼泽化草甸沼泽化草甸 典型草甸典型草甸 草原化草甸草原化草甸草原草原高寒垫状植被高寒垫状植被高寒草甸高寒草甸盐生草甸盐生草甸盐荒漠盐荒漠草甸的类型草甸的类型世界人类文化遗产，自然景观部分世界人类文化遗产，自然景观部分(九寨沟九寨沟)