环境生物学实验 指导书

实验1 种群生态环境调查与空间分布格局调查分析

（3学时）

一、实验目的和要求：

通过对植物立地条件观察，进一步了解植物。植物群落与环境条件的相互关系；通过对种群内物种分布方差计算确定物种的空间分布类型，掌握种群空间分布判断方法。

实验内容、原理和步骤：

（一）种群生态环境调查

1.光、水、土、热等环境因子的生态效应观察

（l）生态序列法选择其一种或数种环境因子逐渐变化的地段作观察。

l）诃流湖泊沿岸地带：这里是由岸边到陆上高地地下水位逐渐降低，导致上壤及其理化性质渐变的地带。注意观察植物由沉水植物、浮水植物、挺水植物、湿生植物、中生植物逐渐变化的生态类型。

2）海滨或内陆封闭湖盆地区；注意观察土壤含盐量的逐渐变化和地下水位的影响。盐生植物、湿生植物、中生植物等生态类型的相应变化。

3）各种沙丘与丘间洼地地带：沙丘迎风坡和背风坡、中间平坦低洼地带注意观察土地。水热条件、化学性质的显著差异，导致植物种类和生态习性的差异。注意观察比较各生适应应类型的特征差异。

4）较高的山地：自下而上水热条件、土层厚度、土壤质地、土壤水分。粗骨性程度生境条件的明显变化，导致植物群落、植物优势种的相应变化、注镜观察比较其特征差异。

5）不同坡向的坡地（阴坡与阳坡）：其光照和水热条件的差异会引起其他生态条件的变化。可选择一个坡地或山丘。绕行一周，注意观察其生境条件和植物种类或生长状态随之相应变化的状况。

6）在森林或防护林分布茂密的地方；用野外风速表、照度计测定林地内外各处的风速、光照强度的变化，同时进行各处植物种类更替情况和生长状况变化的观察比较.

（2）样线法沿生态序列中环境变化显著的方向拉开30－50m 的皮尺或测绳（样线），详细记录绳尺所通过植物的名称及植株生长的高度；以及生境的特点。样线长度视环境的变化、种类、密度等具体情况而定，但不宜过长，以能表现出生态学到更替即可。

（3）频度法

1）选择观察地点和主要环境因子（土壤pH值、盐度、水分、光照等）。

2）选定若干待测的灌木。草本植物，尽量熟识这些植物的种类，或剪取标本，回室内鉴定。

3）测量小样方．大型灌木、草本植物可取1平方米样方。小型草本植物可取1/10的样方。沿环境梯度变化方向。每隔一定的距离（10m 或30m 。视生境复杂情况而定）设置10－20个样方或样圆，参照表7.8格式，分别登记所遇到的待测植物。计算这些植物出现的频度。某种植物出现的样方占该测点样方总数的百分数就是该植物的出现频度。

各类型植物出现频度在环境因子中的变化。可绘制曲线表示图7.7），横坐标为生境变化（以距离为基础土壤pH值的变化）．纵坐标为植物出现的频度。

（五）作业与思考

（1）以生长在水边的乔木、水杉、落羽杉等种群为例，说明它们与环境条件的关系以及适应特征.

（2）简述某一环境因子（土壤PH 值、盐度、水分或光照等）的变化。

（二） 种群空间分布格局调查与判断

1． 室外调查：准备3－5个学生一组，选择合适的样地，设计好野外调查记录表，并

且带齐调查物品。

2． 确定样地面积20m ×20m 或者10m ×10m 样地。 3． 划分小样方4m ×4m 或者5m ×5m 。 4． 计数并且统计到表格中。 5． 数据处理 原理：

均匀分布：S 2

／m=0(S 2

样方个体数的方差，m 为样方个体的平均数 )—原因：种群内

个体间的竞争。

随机分布：S 2

／m=1--原因：资源分布均匀，种群内个体间没有彼此吸引或排斥。

聚集分布：S 2

／m>1--原因：资源分布不均匀；种子植物以母株为扩散中心；动物的

社会行为使其结群。

样方中个体平均数与方差的计算方法：

为样本总数

个体样方的出现频率；为含；

为样方中的某种个体数n x f x n n

fx fx s

n

fx m m

s

1

/)()

(/2

2

2

2

--=

=∑∑∑

生物个体可能呈随机、均匀和聚集分布等格局；在大尺度上，种群的个体则是聚积分布的。

6．得出种群空间分布格局类型。

三、仪器、设备和材料

皮尺，铅笔，野外记录表格，计算器 附表一： 种群空间格局样方表 样方号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 个体数 样方号 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 个体数

实验2：生物群落结构和物种多样性分析

（3学时）

一、实验目的：巩固已经学习的植物类别，掌握群落物种多样性指数的测定方法。

二、实验原理：在样方调查的基础上，利用Simpson多样性指数、Shannon--Wiener多样性指数测定群落的物种多样性指数。

根据统计表统计各群落动物的组成类群数和个体数，再根据Shannon--Wiener指数D sw （香农多样性）指数公式：

均匀性指数

和优势性指数

等公式进行计算。或中H为多样性指数,N为样方的总体个数，S为种数，n i为第i个种的个体数）

三、实验内容、方法和步骤：

1．根据群落的基本特征，确定调查时样方面积的大小，一般对于草本植物采用1×1m2的样方，灌木采用2×2m2的样方，乔木采用10×10 m2或20×20 m2的样方。

2．对群落中植物的株数进行统计，并记录在表格中。

3．利用两个多样性指数的计算公式，测定群落的物种多样性指数。

4．比较不同群落生物多样性指数大小并且分析原因。

四、结论：

1．调查地区的自然概况对生物群落组成与数量影响、不同生态类型土壤动物群落组成、数量、多样性指数、优势性指数、均匀性指数等比较分析。

2．不同生态类型生物群落各项指数与生态环境的相关分析

通过对不同群落物种多样性指数的比较，分析造成物种多样性差异的原因、结论。

附表1：物种多样性调查表：

物种名称群落1 群落2 群落3 群落4

1 马尾松

2 4 2

2 樟树 2 4

3 杨树

4 2 2 1

4 洋玉兰 1 4 1 3