植物地理学：第四章-植物群落

物种多样性梯度
多样性随纬度的变化 多样性随海拔高度的变化 在海洋和淡水水体物种多样性随深度而降低
植物种群特征
多度 密度 盖度 频度 高度 重要值
种群的增长类型
单种群落的个体数量变化－－3／2自疏法则
自疏现象（self-thinning）:同一种植物因密度引起 的死亡。
植物的生活型类型（Raunkiaer 生活型系统）：
☺ 高位芽植物：休眠芽位于距地面25cm以上。 ☺ 地上芽植物：更新芽位于土壤表面之上，25之下，多为半灌木或草本植物。 ☺ 地面芽植物：又称浅地下芽植物或半隐芽植物，更新芽位于近地面土层内，
冬季地上部分全枯死，即为多年生草本植物。 ☺ 隐芽植物：更新芽位于较深土层中或水中，多为鳞茎类、块茎类和根茎类
植物群落基本上是两种现象之间相互作用的产物：其一是植 物区系中各个分类单位的生态幅度，即对环境的不同耐力；其 二是环境的异质性。
植物群落形成的5个因素如下： ①某一地区的植物群系 ②某个种进入特定生境的能力 ③种本身的特点 ④生境 ⑤时间
1.4 植物群落的识别
①均匀一致的种类组成 ②一致的外貌和结构 ③一致的地形部位和一致的生境条件 ④一定的面积 ⑤时间
(reservoir)
CCononsusummeresrs
Producers
Wastes, SoilDbeaacdtebroiadi&es detritus feeders
Reservoirs
Processes/ Locations
Trophic Levels/ Organisms
氮循环
NNNiittrrrooogggeeennniininn AAAtmtmmooosspphhheeerrreee
能量流动与物质循环的关系
热
热
热
热
Sun
空气 水 无机盐
生产者 食草动物
食肉动物
第二级食肉动物
物质流
分解者
能量流
热
水循环途径
碳循环
CO2 in atmosphere (reservoir)
Burning of COin2 doiRcseseaosnlpvietfdaotsisoilnfuFelisre
总初级生产量(gross primary production)
NET PRIMARY PRODUCTIVITY
Average net primary productivity in grams of organic material per square meter per year of some terrestrial and aquatic ecosystems.
– 分类：分三级。第一级层片是同种的个体组合；第二级层片是同一生 活型的不同植物的组合；第三级层片是不同生活型不同种类植物的组 合。
特征：
属于同一层片的植物是同一生活型类别。
每一个层片在群落中都占据有一定小环境，不同层片小环境 相互作用的结果构成了群落环境
每一个层片在群落中都占据着一定的时间和空间，其时空变 化形成了植物群落不同的结构特征
1.2 植物群落基本特征
①由一定植物种类组成 ②各种植物间具有一定的相互关系 ③具有一定结构和外貌 ④与环境具有不可分割的联系 ⑤是一个功能集体 ⑥占有一定的空间位置,具有一定的分布界线 ⑦处在时间发展上的某一阶段
岷江冷杉林群落
种类组成 种间关系 结构和外貌 与环境的联系 功能 空间分布 时间
植物群落定义
植物群落是某一地段上全部植物的综合，它具有一 定的种类组成和种间的数量比例，一定的结构和外 貌，一定的生境条件，执行一定的功能,其中植物与 植物、植物与环境间存在着一定的相互关系，它们 是环境选择的结果，在空间上占有一定的分布区域， 在时间上是整个植被发育过程中的某一阶段。
1.3 植物群落形成的条件
食物大小
食物大小
食物大小
两物种的资源利用曲线
Resource partitioning
Resource partitioning is demonstrated by the feeding habits of five species of North american warblers. Each of these insect-eating species searches for food in different regions of spruce trees.
均匀度
实际的种类 多样性
E= H′／H′max
最大均匀条件下的种 类多样性（logeS）
群落中的最 大物种数
H′max =-s(1/s loge 1/s )=loge s
H′min =-S/S loge S/S )=0 不均匀性
R= (H′max - H′)／ (H′max - H′ min ) = 1 - H′／ H′max
物种多样测度—多样性指数
辛普生多样性指数(Simpson’s diversity
index)
多样性指数
D=1-∑Pi
属于种i 的个体在全部 个体中的比例
香农－威纳指数(Shannon-Wiener index)
多样性指数
属于种i 的个体在全部 个体中的比例
H′=-∑Pilog2Pi
第i 个
物种
物种多样测度--均匀性指数
• LAI(leaf are叶a i面nde积x)指数
群落内的温度、湿度、CO2浓度、群落截留降水的能力等的 变化在植物群落中都呈现出一定的规律性。
水平结构
指群落的配 置状况或水平 格局，有人称 之为群落的二 维结构。
图 陆地生物群落中水平格局的主要决定因素（Smith， 1980）
层片
– 定义：是由同一生活型或相近生活型的植物所构成，在群落内占有相 同的空间，在时间上也具有独特性，并在群落内形成一定的植物环境， 它既是群落形态学上的结构单位，也是群落生态学的结构单位。
分解
上涌
下,沉
土壤中的
无机磷
深海的磷
溶解于水
沉开积采 型循环上升风化
沉积
沉积物中的磷
（约为土壤和海洋中千倍以上）
5.植物群落的动态
持续时间 天 年
几年 十年到百年 百年到千年 万年到亿年
变化类型举例 蒸腾作用，光合作用等植物生理过程
植物生长的季节动态 植物生产力的波动
群落演替 气候变化引起的生物地带界限的移动
2 植物群落的外貌和结构
2.1 生活型组成特征 2.2 植物群落的结构与环境
①垂直结构 ②水平结构 ③层片 ④时间结构
2.1 生活型组成特征
生活型（life form）：是生物对综合环境条件长期适应的外部表现形 式，是植物对相同环境条件进行趋同适应的结果。同一生活型的植物表 示它们对环境的适应途径和适应方法相同或相似，亲缘关系很近的植物 却可属于不同的生活型，这是生物之间趋同适应的结果，深刻地反映了 生物和环境之间的关系。
多年生草本植物或水生植物。 ☺ 一年生植物：以种子越冬。
不同群落类型的生活型谱
叶片大小、性质及叶级
叶片大小、形状和性质直接影响群落的结构和功 能。
叶子性质：针叶、阔叶、常绿、落叶 叶级
2.2 植物群落的空间结构和植物环境
垂直结构
D
植物群落的分层现象
– 陆地群落的分层与光
的利用有关，群落层
层片与层的区别：
层可能属于一个层片，也可能属于不同的层 片；由于一个层的类型可由若干生活型的植物 所组成，因此，层片的范围比层的窄。
时间结构——季相
群落随着气候季节性交替，群落呈现不同的外貌 。
季相－分类
➢ 昼夜相
与环境因子的昼夜节律有关
➢ 季节相
与环境因子的季节节律有关
➢ 年际间变化
3.植物群落的种类组成
生态位理论（ niche）
生态位：指物种在生物群落或生态系统中的地 位和作用。
基础生态位：在生物群落中，能够为某一物种 所栖息的、理论上最大的空间。
实际生态位：一个种实际占有的空间。
Three dimensions of the niche
资源利用-生态位分化
A
捕
食a b
数 量
B ab
C ab
AAmmmmoonniiaa and soil & nitrraattee
Reservoirs
Processes/ Locations
Trophic Levels/ Organisms
反硝化作用 硝化作用
氨化作用
磷循环
陆地
海洋
活有机物
捕鱼
活有机物
排泄死亡
鸟粪
摄取
排泄 死亡
死 摄取 有机物
悬浮在水中随河水带走 死 有机物
全球初级生产量概况及分布特点
◎陆地比水域的初级生产量大 ◎陆地上初级生产量有随纬度增加而逐渐降低 ◎海洋中初级生产量由河口湾向大陆架和大洋区逐渐降低
植物群落生产力的时间变化
植物群落中的物质循环
生物小循环：环境中元素经生物吸收，在生态系统中被相继利 用，然后经过分解者的作用再为生产者吸收、利用。
Wa=Cd-a a为一个恒定数值等于3/2，因此上式被称为-3/2自疏 法则。
高斯假说
高斯假说（竞争排斥原理）：生 态位相同（例如食物相同、利用 资源的方式相同等 ）的两个种不 能在同一地区长期共存。（若生 活在同一地区，由于剧烈竞争， 他们必然会出现栖息地、食物、 活动时间或其他特征上的生态位 分化。）
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《植物地理学》
第四章 植 物 群 落
主要内容
1 植物群落概述 2 植物群落的外貌和结构 3 植物群落的种类组成 4 植物群落的功能 5 植物群落的动态 6 植物群落的分类与排序 7 植被图 8 植物和植物群落对环境的指示作用
1 植物群落概述
1.1 植物群落的定义 1.2 植物群落的基本特征 1.3 植物群落的形成 1.4 植物群落的识别
群落的演化
植物群落的波动
概念：限于群落内部的短期可逆的变化， 不产生群落的更替现象。 特点：区系成分相对稳定，数量特征变化不定,
变化是可逆的. 原因：环境条件变化；生物本身的活动周期；人
为活动的干扰
植物群落演替
次主要是由植物的生
C
长型和生活型所决定。
– 随着光强渐减，依次 发展为林冠层、下木
B
层、灌木层、草本层
和地被层
A
A草被层；B灌木层；C下木层；D林冠层
水生群落的分层现象
– 与阳光、温 度、食物和 溶氧等因素 有关。
森林群落的分层现象与光强密切相关，一个群落中的 光照强度总是随着高度的下降而逐渐减弱。
定义之三
Tuxen(1957)：“植物群落是一个经过生境选择 的、由植物组成的功能单位，作为一种能够自 我调节和自我更新的作用机构，它们处在为了 空间、养分、水分和能量而竞争的动态平衡之 中，每个成分都作用于其他成分，并以生境、 产量、以及一切生命现象在外观与色彩和时间 进程方面的协调一致为特征。”
1.1 植物群落(Plant community)的定义
定义之一
Flahault and Schroter(1910): “群落是有一定区系组成、 一致生境条件和一致外貌的植物组合。”
定义之二
苏卡乔夫（1957）：“植物群落是在一定地段上的植物 组合，它具有均匀的种类组成和垒结，在植物之间以 及植物与环境之间存在一致的相互作用关系。”
植物群落的物种数量和区系成分 植物种群特征 群落成员型
植物群落的物种数量和区系成分
种-面积曲线
种的多样性
α 多样性 ：栖息地或群落中的物种多样，测度群落内 的物种多样性。
β 多样性 ： 测度区域尺度上物种组成沿着某个梯度 方向从一个群落到另一个群落的变化率。
γ 多样性 ：测度最大地理尺度上的多样性，体现一 个地区或许多地区内穿过一系列群落的物种多样性总 和。
Resource partitioning
群落成员型
优势种(dominant) 伴生种(companian)
4.植物群落的功能
植物群落的生物量与第一生产力 植物群落内的物质循环
植物群落的生物量与第一性生产力
初级生产量(primary production) 净初级生产量(net primary production)
RRReesseervoiirr
Electrical storms produce nitrate
Producers Consumers
DentitrUifypitnagke bacteriaby plants
Wastes, Dead bodies
SdoeitlrbitaucstefreieadaernsdNliebtgraoucgmteeenri-rafoixionitnsg