生态系统多样性及保护

亚热带常绿阔叶林：是分布在亚热带地 区的大陆东岸的生态系统。群落层次明 显，可分为乔木、灌木和草本3个基本 层次。
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常绿硬叶林：是在夏季炎热干燥、冬季温和湿润的亚热带气候条 件下发育而形成的生态系统类型。只分布于地中海沿岸以及纬度 在30-40范围内的各大陆西部边缘地区。 温带落叶阔叶林：是在温带海洋性气候条件下形成的生态系统类 型。夏季盛叶、冬季落叶。
S
H Pi log2 Pi i1
式中H为群落的物种多样性指数, Pi为样地中属于种i的个体占全部个体 的比例，S为种数。
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物种均匀度指数：
Pielou均匀度指数：群落的实测多样性(H’)与最大多样性(H’max)，即 在给物种数S下完全均匀群落的多样性之比率。
J
H'/
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二、生态系统的多样性
（二）全球生态系统多样性概况
除了在极端环境条件下无植物生长外，地球表面的大多数地区 都生长着各种不同的植物，它们的有机组合构成了各种各样的群落 类型。全球生态系统主要包括：
热带雨林 稀树草原 红树林 亚热带常绿阔叶林 常绿硬叶林
温带落叶阔叶林 针叶林 温带草原 荒漠 冻原
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二、生态系统的多样性
（三）中国生态系统多样性概况
森林生态系统
热带季雨林、雨林 温带针阔混交林
亚热带常绿阔叶林和针叶林 寒温性针叶林
暖温带落叶阔叶林和针叶林
草原生态系统
温带草原 高寒草原
荒漠区山地草原
荒漠生态系统
农田生态系统
湿地生态系统
湖泊 河流 沼泽
海岸与海洋生态系统
海岸滩涂 河口湾 海岸湿地 红树林 珊瑚礁 海岛 大洋
其它成分和整体功能的变化。 ♫ 稳定平衡特征
生态系统内部各成分间保持一定平衡关系，使系统各成分间处于稳 定、持久、物种间相互协调共存的特点。外力干扰在一定限度内，生 态系统具有自动较正平衡能力和自我调节机制。 ♫ 对外开放特征
生态系统是一个开放系统，必需有物质、能量的输入和输出。（如 生物地球化学循环），因此，任一生态系统并不是狐立的，从而形成 了系统之间的联系性。
物种丰富度另外一种表示方法：物种数目随样方增大而增大的速率d。 a) Gleason (1922) 指数： d = S / lnA b) Margalef (1958) 指数：d = (S–1) / lnN，等 c) 式中：S为物种数目；N为所有物种的个体之和；A为样方面积。
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物种多样性指数：
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一、生态系统的概念和基本功能
（三）生态系统的功能
生态系统在特定环境中发挥的作用称为生态系统的功能。 生态系统具有不断进行着物质循环、能量流动和信息传递，并 具有系统自我调节的功能。
物质循环：系统内物质通过食物网流动的，是一种循环运动 能量流动：是伴随着物质循环进行的，但能量流动是一种单向的过程，最终以
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二、生态系统的多样性
（一）生态系统类型划分的依据 （二）全球生态系统多样性的概况 （三）中国生态系统多样性的概况
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二、生态系统的多样性
（一）生态系统类型划分的依据
生态系统多样性： 是指生物圈内环境系统、生物系统和生态过称的多样化以
及生态系统内环境系统差异、生态过程的多样性。

N i(N i 1 ) N (N 1 )
N N i 2
P i2(P i N i/N )
Greenberg(1956)建议D=1-λ，作为多样性的度量。显然，λ和D是有偏的 估计量。
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Shannon-Weaver指数：借用于信息论方法，预测未来事件的不确 定性。如果从群落中随机抽取一个个体，它将属于哪个种是不确 定的，不确定性大，则多样性就高。
二元属性数据的β多样性没有考虑每一物种的个体数量或相对多 度，仅考虑了群落中的物种数，虽计算简便，易于使用，但势必会 高估稀疏种的作用，导致不合理的结论。
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数量数据的β多样性测度
Bray-Curtis指数：
C N2jN/(aNbN )
式中：aN为样地A的物种数量；bN为样地B的物种数量；jN为样地A(jNa) 和B(jNb)共有种中个体数量较小者之和。
H' max
H m 'a x 1 / S l o g 1 / S 1 l o g 1 l o g S l o g S
J P ilo g P i/lo g S
J的取值范围是0~1。
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群落α多样性测度方法的比较
目前已经提出较多的群落α多样性测度的指数和模型，如何 选择合适的具有针对性的方法？ 参考指标： 对数据的应用效果 对某些既定标准的符合程度 综合多数学者的分析结果
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一、生态系统的概念和基本功能
（二）生态系统的结构
生态系统的构成：生物群落及其无机环境。
生态系统模拟图
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超级微生物群落
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生物群落:
生产者：能够将太阳能转化为化学能；将简单的无机物质制造成复杂 的有机物质。绿色植物、光能自养和化能自养细菌。
消费者：不能从无机物质制造有机物质，直接或间接依赖于生产者所 制造的有机物。食草动物、食肉动物等。
保护生物学——
生态系统多样性及保护
朱江 2019年4月
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生态系统多样性及保护
一、生态系统的概念和基本功能 二、生态系统的多样性 三、生态系统的物种多样性 四、生态系统多样性的维持 五、生态系统保护的意义和途径
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一、生态系统的概念和基本功能
（一）生态系统的概念 （二）生态系统的结构 （三）生态系统的功能 （四）生态系统的特征
Simpson指数：又称为优势度指数，是对多样性的反面即集中性的度量。 对于稀有种作用较小，而对于普通种作用较大。
假设某一群落中有S个物种，共有N个个体，第i种有Ni个个体，抽取2个 个体为同一种的概率为：
Ni(Ni 1)
N(N 1)
对于一个很大的群落来说，Ni和N是不可知的量，转换得：
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二元属性数据的β多样性测定
Whittaker指数(βw)为 βw=(S/mα)-1
式中： S为所研究系统中记录的物种总数；mα为各样方或样本的平均物种数。 如果两个样本A、B物种数分别为a+c和b+c (c为两个样本都出现的物种数)， 那么βw=(a+b+c)/[(a+b+2c)/2]-1 由式可知，0≤βw≤1，完全相同为0，完全不同为1。
热能的形式散失掉。 信息传递：生态系统中产生着大量、复杂的信息，进行着不断运送和交流。 自我调节：生态系统具有在一定范围内保持系统处于动态平衡的能力。
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一、生态系统的概念和基本功能
（四）生态系统的特征
♫ 结构特征 生态系统是生命系统（生物群落）与非生命系统（无机环境）构
成的有机整体。 ♫ 功能特征 生命系统与非生命系统之间进行能量流动和物质循环，从而保持
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一、生态系Байду номын сангаас的概念和基本功能
（一）生态系统的概念
生态系统（Ecosystem）： 就是在一定空间中共同栖居着的所有生物（即生物群落）
与其环境之间由于不断进行物质循环和能量流动过程而形成的 统一整体。
◆最初由英国生态学家A.G.Tansley提出； ◆生态系统主要是功能上的单位，而不是生物学中分类学的单位； ◆生态系统是生命系统中重要的组织层次，是现代生态学的基本单元；
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（二）β多样性的测度方法
β多样性指物种与种的多度沿群落内部或群落间的环境梯度从 一个生境到另一生境的变化速率与范围。主要用以表明群落内或群 落间环境差异性的大小对物种数和相对多度的影响。也就是说，不 同群落或环境梯度上不同点之间的共有种越少，β多样性越大。
测度β多样性的意义： 指示生境被物种分隔的程度； 用来比较不同地段的生境多样性； 与α多样性一起构成总体多样性或一定地段的生物差异性。
分解者：将复杂的有机物分解为生产者能重新利用的简单化合物，并 释放能量。细菌和真菌、一些无脊椎动物。
无机环境:
能量因子：辐射能、热能、化学能等。 物质因子：无机物质（大气、矿物质等）、联系生物和非生物成分的
有机物质（蛋白质、糖类、脂类、腐殖质等）。 气 候：能量因子和物质因子相互作用的产物。
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针叶林：为寒温带由裸子植物为主组成的地带性森林系统。针叶林的北界也 是地球森林带的北方界线。 温带草原：为温带气候条件的一种以草本植物为主的群落类型，它是由多年 生丛生性禾草本植物占优势构成的草本植物群落。
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荒漠：是在干燥的大陆气候条 件下发育形成的极度耐旱的稀 疏植被类型。主要分布于亚热 带和温带地区，年均降水小于 200mm。 冻原：是以低矮灌木、草本植 物、苔藓植物和地衣构成的灌 木植被或草本植被类型。有极 地冻原和高山冻原两种类型。
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四、生态系统多样性的维持
（一）生态系统多样性的发生与演替 （二）生态系统多样性与稳定性 （三）生态系统的退化 （四）生态系统的恢复
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四、生态系统多样性的维持
物种丰富度指数 物种均匀度指数
物种多样性指数 群落α多样性测度方法的比较
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物种丰富度指数：
物种丰富度即群落中物种的数目。物种丰富度与样方大小有关， 而且二者之间没有确定的函数关系。物种丰富度是物种多样性测度中 较为简单且生物学意义显著的指数。实践中，关键环节是样方大小的 控制。 解决方法： 用单位面积的物种数目，即物种密度来测度物种的丰富程度。 用一定数量的个体或生物量中的物种数目，即数量丰富度表示。
生态系统类型的划分主要依据地理分布、环境水分和热量 条件，同时也要考虑动物群落及其作用。采用的标准和分类方 法不同，划分的结果也不尽相同。
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二、生态系统的多样性
常用的分类标准：
按McNaughton观点分类 按人为影响程度分类 按利用方式分类 按生态系统与外界环境的联系程度来分 按系统的能量来源分类
Cody指数(βc)为
βc=[g(H)+l(H)]/2
式中： g(H)是沿生境梯度H增加的物种数，l(H)是沿生境梯度H失去的物 种数。
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相似性系数测度： 与群落多样性相反的含义是群落的相似性。 Jaccard指数：Cj=j/(a+b-j) Sorenson指数：Cs=2j/(a+b) 式中：j为两个群落或样地共有种数，a和b分别为样地A和B的物种数。
Morisita-Hom指数：
C M H2 (a N ib N i)/(d a d b )a N b N (d a a N i2/a N 2,d b b N i2/b N 2)
式中： aN为样地A的物种数量；bN为样地B的物种数量； aNi和bNi为A和 B样地中第i种的个体数量。
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热带雨林：是现存地球表面物种最丰富、结构最复杂的生态系统。世界 上热带雨林可以分为3个区：美洲热带雨林区、印度-马来西亚热带雨林 区和非洲热带雨林区。
稀树草原：是指热带和亚热带较干旱地区，其中含有散生乔木或灌木的 草原生态系统。
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红树林：是分布在热带和亚热带海滩上 的一种单层森林生态系统类型。构成群 落的主要是红树科植物。
系统的 运转，并发挥其正常功能。（生态系统的功能发挥与结构关系密 切。结构合理，功能才得以正常发挥，结构最优，功能发挥最隹，二者相 统一）
♫ 动态特征 生态系统是一个动态系统，都有随时间推移而不断地发生、发展、
进化、演化的过程，随昼夜、季节、年份而变化，即生态演替。
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♫ 相互作用相互联系特征 生态系统各组分之间相互作用，相互联系。某一成分的变化 将影响
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三、生态系统的物种多样性
（一）α多样性的测度方法 （二）β多样性的测度方法
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三、生态系统的物种多样性
（一）α多样性的测度方法：
α多样性反映群落内部物种数和物种相对多度的一个指标， 只具有数量特征而无方向性。主要表明群落本身的物种组成和 个体数量分布的特征。包括4种含义：物种丰富度指数、物种相 对多度模型、物种丰富度与相对多度综合形成的指数、物种均 匀度指数。