园林生态学第八章植物群落结构

第八章 植物群落结构
第一节：植物群落及其种类组成
• • • • 一、植物群落的概念与基本特征： （一）概念 1. 生物群落 在特定的时间、空间或生境下，具有一定的生物 种类组成，外貌结构，各种生物之间，生物与环 境之间彼此影响，相互作用，并具特定功能的生 物集合体。 2. 植物群落 特定空间或特定生境下，植物种群有规律的组合。 即一定地段上，群居在一起的各种植物种群所构 成的一种有规律的集合体。 群落生态学（synecology）是研究群落与环境相 互关系的科学。
种间关联
• V=(adbc)/[(a+b)(c+d)(a+c)(b+d) ]1/2
第二节 生物多样性
• 1.遗传多样性：指生物种群与不同个体中 所包含的各种遗传物质与遗传信息的多样 性与变异性。
• 2.物种多样性：指生物类型及种类的多样 性，强调物种的变异性。 • 3.生态系统多样性：指生态系统中生境类 型、生物群落和生态过程的丰富程度。
二、生物多样性的测度（略）
• 三、物种多样性梯度 • 1. 物种多样性随纬度的变化： • 从赤道到两极，随纬度的增加，物种多 样性有逐渐减少的趋势。 • 2. 多样性随海拔的变化： • 从低海拔向高海拔，多样性逐渐减少。 • 3. 水体物种多样性随深度变化
决定多样性梯度的因素
• • • • • • • 进化时间因素 生态时间因素 空间异质性因素 气候稳定因素 竞争因素 捕食因素 生产力因素
• （二）种类组成的性质分析 • 根据各个种在群落中的作用不同，将其划分为几个不同 的群落成员型。植物群落研究中，常用的群落成员型有以 下几类： • 1.优势种和建群种 • （1）优势种：在群落中能有效控制能量流动和物质循环 并对群落的结构和群落环境的形成具有明显的控制作用的 生物种。 • 特征：个体数量多，投影盖度大，生物量高，体积大，生 活能力强。 • （2）建群种：吧优势层的优势种称为建群种，其中决定 着群落的外貌，而且一控制着群落的生态环境和群落的其 他组成成员。 • 如果群落中的建群种只有一个，则称为“单建群种群落” 或“单优种群落”。如果具有两个或两个以上同等重要的 建群种，则称为“共建种群落”或“共优种群落”。
•导致水平结构的复杂性有三方面的原因
• （1）亲代的扩散分布习性 • 风播植物、动物传播植物、水播植物分布可能 广泛。而种子较重或无性繁殖的植物，往往在母 柱周围。同样是风播植物，在单株、疏林、密林 的情况不同。 • （2）环境异质性 • 由于成土母质、土壤质地和结构、水分条件的 异质性导致动植物形成各自的水平分布。 • （3）种间相互作用的结果 • 植食动物明显的依赖它所取食的植物分布。还 有竞争、互利共生、偏利共生等结果。
密度
• 单位面积或单位空间内的个体数。一 般对乔木、灌木和丛生草本以植株或株丛 计算，根茎植物以地上枝条计数。样地内 某一物种的个体数占全部物种个体之和的 百分比称作相对密度。 • 密度 D=q/R • Q为某一特定种的个体数 • R为统计地总数，即包括物该种样地。
盖度
• （1）投影盖度：植物枝条所覆盖的土地面 积，称为投影盖度，可用目测法和量测法。 目测法是将盖度的百分比表示，即一种植 物的枝条所覆盖的土地面积占总的面积的 百分比。量测法事将乔木树冠直径测出长 轴和短轴长度，去平均值，算面积。
• 岛屿面积越大生物种数越多，称为岛屿效应，因为岛屿处 于隔离状态，其迁入和迁出的强度低于周围连续的大陆。 Lack认为，大陆具有较多物种数是含有较多的生境的简单 反映，即生境多样性导致物种多样性。
2. MacArthur的平衡说
• 是物种迁入、迁出和灭亡平衡结果，是一 种动态平衡。 • 岛屿上的物种数决定于物种迁入和灭亡的 平衡
• 在自然界，经常会发现这样一些现象： • 一方面，属于同一个种的植物个体群，因 为长期生活在不同的环境条件下，他们在 高度、叶片的大小、开花的时间以及其他 相关形状等方面有或大或小的差异；称为 趋异适应。植物不同生态型的产生就是植 物趋异适应的结果。 • 而另一方面，不同种类的植物，由于长期 生活在同一环境条件下，受相同或相近环 境因子的影响，它们在形态结构、生理生 化特征等方面却很相近或相似。称为趋同 适应。
• 3.干扰理论和生态管理:干扰是产生多样性 的最有力的手段，是物种形成和多样性增 加的主要动力。中度干扰能增加多样性。 • 干扰可以增加群落的物种丰富 度。因为干扰使许多竞争力强的物种占据 不了优势，其他物种乘机侵入。 如果要保 护自然界的生物多样性，就不要简单地去 阻止干扰。实际上，干扰可能是产生多样 性的最有力手段之一。这种思想在自然保 护、森林和野生动物管理等方面有重要意 义。
（三）种类组成的数量特征
• 个体数量指标 • 综合数量指标
个体数量指标
• 1 多度（abundance）与密度（density） • 多度是对植物群落中物种个体数目多少的一 种估测指标。 • 德鲁提（Drude）的七级制多度。即：查。国 内多采用Drude七级制多度，即： • Soc 极多，植物地上部分郁闭，形成背景 • Cop3 数量很多 • Cop2 数量多 • Cop1 数量尚多 • Sp 数量不多而分散 • Sol 数量很少而稀疏 • UN 个别或单株
• 1. 取样方法—— 样方法
– 取样就是代表性群落的选取或确定，包括样 地设置的方法、范围大小等。 – 样地大小的确定一般采用巢式样方法，通过 绘制种—— 面积曲线来确定。
• 样地大小
-不同群落类型最小面积经验值
• 样地形状 • a.传统形状——方形 • 故称样方(quadrat) • b.圆形 • 也称样圆 • c.矩形 • 也称样带(belt)或样条(transect)
多样性与群落稳定性的关系
• 现状的稳定
• 时间过程的稳定 • 抗变动能力 • 变动后恢复原状的能力
第三节：植物群落结构
• 一、群落的结构要素 • 1.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。
复习思考题
• 解释多度、显著度、频度等概念？重要值 如何计算？ • 解释不同层次生物多样性的含义？ 物种多 样性在组建群落中有何作用？ • 朗基耶尔（Raunkiaer）生活型包括哪几大 类群，其分类依据是什么？ • 何谓群落的季相？举例说明在城市绿化中 的应用价值 • 地球上植被有哪些类型？其分布规律如何？
六、岛屿与群落结构
• 1.岛屿的物种数与面积的关系 • 通常岛屿上（或一个地区中）物种数目会随着岛屿面积的 增加而增加，最初增加十分迅速，当物种接近该生境所能 承受的最大数量时，增加将逐渐停止。
• 海岛的物种数－面积关系，可用下述方程描述：S=cAz • 或取对数 lgS=lgC + Z（lgA） • 其中：S为种数，A为面积，Z和C为两个常数，Z表示物种 数－面积关系中回归方程的斜率，C是表示单位面积物种 数的常数。
• 4 高度和高度比：某种植物高度占最高物 种的高度的百分比。 • 5 重量 • 是衡量群落生物量的指标。 • 相对重量——单位面积或空间内，某一物 种的重量占全部物种总重量的百分比。
综合数量指标
• 优势度：表示一个种在群落中的地位和作 用。定义和计算方法不统一。 • 重要值（important value） • 是某个种在群落中的地位和作用的综合数 量指标，因为它简单、明确，所以近年来 得到普遍采用。计算源自文库式如下： • 重要值（I.V.）=相对密度+相对频度+相 对优势度（相对基盖度）。
二、群落的垂直结构
• 成层现象：群落中各生物间为充分利用营 养空间而形成的一种垂直上的分层结构。
三、群落的水平结构
• 植物群落水平结构的主要特征就是它的镶嵌性 （mosaic）。导致镶嵌性出现的原因是植物个体 在水平方向上的分布不均匀造成的,从而形成了许 多小群落（microcoense）。 • 群落环境的异质性越高，群落的水平结构就越复 杂。群落的水平结构就如同在一个绿色的地毯上 镶嵌了许多五颜六色的宝石一样。绿色的地毯就 是某一植物群落类型，而五颜六色的宝石就是由 不同生态因子引起而形成的不同的小群落。正是 它们构成了植物群落的水平结构。
• • • •
二、植物群落的基本特征
• 具有一定的物种组成 物种数和个体数。
• 不同物种之间的相互影响：必须共同适应 它们所处的无机环境；它们内部的相互关 系必须取得协调和发展(种群构成群落的二 个条件)。 • 具有形成群落环境的功能：定居生物对生 活环境的改造结果。
群落的物种组成
• 实验原理：
七、干扰对群落结构的影响
• 1.干扰:平静的中断，正常过程的打扰或防碍。 • 2.中度干扰假说：在一次干扰后少数先锋种入侵 缺口， • 干扰频繁，先锋种不能发展到了演替中期，多样 性较低； • 干扰间隔期很长，使演替过程能发展到顶级群落， 多样性也不高； • 只有中度干扰程度使多样性维持高水平，它允许 更多的物种入侵和定居。 • 潮间带 中度干扰
–边缘效应产生的原因：
• 在群落交错区往往包含两个重叠群落中所有的一些种以及交 错区的特在种； • 群落交错区的环境比较复杂，两类群落中的生物能够通过迁 移而交流，能为不同生态类型植物定居，从而为更多的动物提 供食物、营巢地隐蔽条件。
• 群落交错区特点
–生物多样性较高的区域 –生态环境抗干扰能力弱，对外力的阻抗相对较低 –生态环境的变化快，空间迁移能力强
四、群落的外貌与季相
• 1.群落的外貌： • 是认识植物群落的基础，也是区别不同植 被类型的主要标志。 • 2.季相：即群落外貌随季节的周期性变化。
五、群落交错区与边缘效应
• 群落交错区（ecotone）(生态交错区或生态过渡 带)：两个或多个群落之间的过渡地带。 • 边缘效应(edge effect)：群落交错区的生物种类 和种群密度增加的现象称边缘效应。
• 在底质为砾石的潮间带，Sousa曾进行实验研究， 对中度干扰假说加以证明。 • 潮间带经常受波浪干扰，较小的砾石受到的波浪 干扰而移动的频率明显地比较大的砾石频繁，因 此砾石的大小可以作为受干扰频率的指标。 • Sousa通过刮掉砾石表面的生物，为海藻的再殖提 供了空的基底。结果发现，较小的砾石只能支持 群落演替早期出现的绿藻Ulva和藤壶，平均每块 砾石1.7种；大砾石的优势藻类是演替后期的红藻 （Gigartina canaliculata）（平均2.5种）；中 等大小的砾石则支持最多样的藻类群落，包括几 种红藻（平均 3.7种）；结果证明中度干扰下多 样性最高。Sousa进一步把砾石以水泥粘合，从而 波浪不能推动它们，结果表明藻类多样性不是砾 石大小的函数，而纯粹决定于波浪干扰下砾石移 动的频率。
植物群落结构
• 2. 层片：植物群落中相同生活型或相似生 态要求的植物中的组合。是构成植物群落 的结构单元。 • 特点：
–属于同一层片的植物是同一生活类型； –每一个层片在群落中都是有一定的小环境，相 互作用构成群落环境。 –每一个层片在群落中都占据一定的空间和时间， 时空变化形成植物群落不同的结构特征。 –层片是群落的三维生态结构，与层次有相同， 又有区别。如针阔混交林。
• 生活型谱：某一地区或某一植物群落内各类生活 型的数量对比关系； • 每一类植物群落都是由几种生活型的植物 所组成，但其中有一类生活型占优势 • 高位芽植物占优势是温暖、潮湿气候地区群落的 特征，如热带雨林群落 • 地面芽植物占优势的群落，反映了该地区具有较 长的严寒季节，如温带针叶林、落叶林 • 群落一年生植物占优势则是干旱气候的荒漠和草 原地区群落的特征，如东北温带草原
• 2.亚优势种（subdominant species） • 指个体数量与作用都次与优势种，但在决定 群落性质和控制群落环境方面仍起着一定作用的 植物种。
• 3.伴生种（companion species） • 伴生种为群落的常见种类，它与优势种相伴 存在，但不起主要作用。
• 4.偶见种或罕见种（rare species） • 是那些在群落中出现频率很低的种类，往往 是由于种群自身数量稀少的缘故。偶见种可能是 偶然的机会由人带入、或伴随着某种条件改变而 侵入，也可能是衰退中的残遗种。