《生态与环境》配套PPT电子课件

《生态与环境》配套PPT电子课件,生态与环境,生态,环境,配套,PPT,电子,课件 第第9 9讲讲 群落的结构与演替群落的结构与演替沈显生中国科学技术大学生命科学学院主要内容主要内容一、生物群落的概念二、植物群落的种类组成三、植物群落的结构与影响因素四、植物群落的演替一、生物群落的概念生物群落生物群落Bio-community在一定的时在一定的时间和空间范围内，由各种生物种群组成间和空间范围内，由各种生物种群组成的集合体。的集合体。生物群落生物群落包括动物群落、植物群落包括动物群落、植物群落Plant Community、微生物群落。一般的、微生物群落。一般的研究多属于植物群落。研究多属于植物群落。决定植被类型分布的是温度和降雨量决定植被类型分布的是温度和降雨量植物群落的地下发育（土壤中的结构）植物群落的地下发育（土壤中的结构）土壤剖面结构土壤剖面结构深色深色深色深色浅色浅色浅色浅色植物群落的地下结构植物群落的地下结构不不属属于于土土壤壤不不属属于于土土壤壤冻原植被植物群落的基本特征1 1、具一定的种类组成（物种多样性）；、具一定的种类组成（物种多样性）；2 2、具形态结构（物理结构）、营养结构（营、具形态结构（物理结构）、营养结构（营养关系）、生态结构（生活型）、季相；养关系）、生态结构（生活型）、季相；3 3、形成群落环境（外部、内部）；、形成群落环境（外部、内部）；4 4、种群间相互影响（竞争、生态位）；、种群间相互影响（竞争、生态位）；5 5、具动态发育特征；、具动态发育特征；6 6、具分布规律（水、热）和特定范围（植被、具分布规律（水、热）和特定范围（植被带）；带）；7 7、应该有明显的边界？、应该有明显的边界？植物群落是客观实体？有机论学派有机论学派是客观存在的、有组织结构的、是客观存在的、有组织结构的、有发生有发生-发展发展-成熟成熟-死亡过程，是像有机体一死亡过程，是像有机体一样的自然单元。样的自然单元。个体论学派个体论学派群落结构是松散的，内部是连群落结构是松散的，内部是连续变化的，没有明显边界的，是人为划分的非续变化的，没有明显边界的，是人为划分的非自然单元。自然单元。二、植物群落的种类组成群落分析方法样地在群落内部比较典型的自然地段。样方能够反映群落组成的最小面积。最小样方：（亚热带）森林乔木层 10 x10 m2 灌木层 4x4 m2 草本层 1x1 m2北方针叶林400 m2 雨林2500 m2最小样方-面积曲线和巢式样方法ns12345冗（冗（rong）余种）余种在群落调在群落调查中，样方统计遗漏的物种。查中，样方统计遗漏的物种。优势种与建群种优势种指群落各层中数量多、体积大、盖度大的种群。建群种对群落的结构和环境起决定作用的种群，或称关键种。（海星贻贝；龙虾球海胆海藻）优势种不一定是建群种；建群种不一定是优势种。物种的多样性生物多样性在一定地域或空间范围内，生物种类数量和环境的多样化程度。（3个层次：物种的；遗传的；生态系统的）群落的物种多样性是指群落中物种的大小、密度、分布格局的综合特征。（包括物种的丰富度和均匀度的综合指标。例如：99+1；50+50）物种多样性指数辛普森指数：Simpsons diversity index D=1-pi2 香农-威纳指数：Shannon-Wieners diversity indexsi=1随机取2个样品，属于不同物种的概率=1 随机取2个样属于相同物种的概率。H=-pilog2pisi=1描述某种出现的不确定性，不确定性越高，则多样性程度高。对数的底可以为对数的底可以为2，e,10,其单位分别是其单位分别是bit，nit，dit/individual。例如例如：甲和乙两个群落：甲群落有甲和乙两个群落：甲群落有2个种，个体数分别是个种，个体数分别是50：50。而乙群落也是。而乙群落也是2个种，个体数分别是个种，个体数分别是99：1。Simpsons指数指数:甲：当甲：当50:50时，时，D=1-(0.5)2+(0.5)2=0.5 乙：当乙：当99：1时，时，D=1-(0.99)2+(0.01)2=0.02Shannon-Wieners指数：指数：取底为取底为2时：时：50：50 H甲甲=-(0.5)(log20.5)+(0.5)(log20.5)=1.0 bit/indi.99：1 H 乙乙=-(0.99)(log20.99)+(0.01)(log20.01)=0.81 bit/indi.取底为取底为e时：时：H甲甲=0.693nit/indi.H 乙乙=0.036nit/indi.取底为取底为10时：时：H甲甲=0.301dit/indi.H 乙乙=0.024dit/indi.三、植物群落的结构与影响因素（一）垂直结构（物理结构）森林植物群落分4层 动物群落分层 水生生物群落分层冬冬季季夏夏季季深深度度m水温水温C含氧量含氧量O2CCO2水温水温（二）植物群落的水平结构（二）植物群落的水平结构 空间异质性环境质量的不均匀性导致的。植物群落的镶嵌性，复合性。（三）植物群落的时间结构 群落的外貌由群落的建群种所表现出来的物理特征。群落的季相由于季节的变化，出来不同的外貌。（四）植物群落的生态结构生活型：是趋同适应的结果。（芽是最敏感的）生活型分类：高位芽植物，地上芽植物，地面芽植物，地下芽植物，一年生植物。生活型谱：海南岛雨林：96.88;1.72;0.42;0.98;0 寒带针叶林：25.4;4.4;39.6;26.4;3.2（五）影响结构的因素（五）影响结构的因素1 同资源种团等价种，生态位近似，利用资源方式相同。2 绞杀干扰的作用，林窗“林隙”作用；3 空间异质性；4 竞争和捕食关系的影响；5 热带雨林神奇现象背后的生物学机理？多样性空间变化及影响因素经纬度的变化海拔的变化水体的变化影响因素：时间、空间、气候、生产力、竞争、捕食生长于旧金山的火棘生长于旧金山的火棘2009四、植物群落的演替原生演替是从没有任何繁殖体的土壤基质中（原生裸地），发育成为一个群落的过程。一般模式：地衣苔藓蕨类或草本种子植物木本植物例外：原生演替可以从苔藓或蕨类或草本植物开始，要有共生菌的参与。例如：原生演替过程例如：原生演替过程-阿拉斯加山地阿拉斯加山地新近退化的阿拉斯加山坳冰川区。地图证明，自新近退化的阿拉斯加山坳冰川区。地图证明，自新近退化的阿拉斯加山坳冰川区。地图证明，自新近退化的阿拉斯加山坳冰川区。地图证明，自1794179417941794起起起起冰川边缘每年以冰川边缘每年以冰川边缘每年以冰川边缘每年以3m3m3m3m的速度退去，至今已退去的速度退去，至今已退去的速度退去，至今已退去的速度退去，至今已退去600m600m600m600m。1当冰川退去，融化的雪水渗入地下，露出含氮元素当冰川退去，融化的雪水渗入地下，露出含氮元素的土壤，这些土壤的土壤，这些土壤1010年前还被埋在冰下。年前还被埋在冰下。2首先侵入这个贫瘠地的是由风带来的首先侵入这个贫瘠地的是由风带来的-是山上有羽是山上有羽翼的水杨梅种子。翼的水杨梅种子。3这种先锋种吸收了由共生微生物固氮行为这种先锋种吸收了由共生微生物固氮行为产生的营养。在冰川还在时便迅速生长和产生的营养。在冰川还在时便迅速生长和传播开来。传播开来。4放大的水杨梅种群放大的水杨梅种群小桤木，一种落叶灌木，与固氮微生物共生。小桤木，一种落叶灌木，与固氮微生物共生。5棉白杨和柳树出现棉白杨和柳树出现 6最后形成浓密的灌木丛。最后形成浓密的灌木丛。7蔷薇科的花楸属植物蔷薇科的花楸属植物8080年后，云杉将成熟的桤木挤走。年后，云杉将成熟的桤木挤走。8次生演替次生演替次生演替从次生裸地上发育起来的群落演替过程。一般模式：蕨类植物或草本植物木本植物。（如：撂荒地）例外：可以从阳性树种开始。（如：建群种的死亡）黄山白鹅岭黄山白鹅岭黄山栎黄山栎群落发育过程示意图群落发育过程示意图植被垂直地带性分布规律植被垂直地带性分布规律山体的自然环境条件山体的自然环境条件?垂直分布带谱是什么垂直分布带谱是什么?水平分布与垂直分布的相关性水平分布与垂直分布的相关性?水平地带性分布水平地带性分布纬度地带性纬度地带性经经度度地地带带性性水水平平分分布布