第六章群落生态与保护

海南黑冠长臂猿
第二节 群落物种多样性的测度方法 • 物种丰富度
• 多样性格局
α 多样性指数 用以测量群落内的 物种多样性
多样性指数
用以测量群落的物种多样性沿着环境梯度 β多样性指数 变化的速率。指示不同生境植被物种的隔 离程度，比较不同地段生境的多样性。 用以测量一定区域内总的物种多样性， γ多样性指数 主要用于描述生物进化过程中的多样 性，或地理区域尺度的生物多样性
物群落结构变化的主要因素 。
第三节 群落结构及其物种共存机制
一、 群落结构
• 在生物群落中，各个种群占据了不同的空间，
使群落具有一定的结构。群落中各种生物在空
间上的配置状况，即为群落的结构。
垂直结构 水平结构 时间结构 片层结构
二、 种间关系
两个种群的相互关系: 间接的 OR 直接的，有害的 OR 有利的， 正是种间关系维持群落结构和群落相对稳定性。
第六章 群落生态与保护
• 群落是特定空间或特定条件下生物 种群有规律的组合。
群
生物种群
落
环境
彼此影响 相互作用
· 物种的载体 · 维持物种多样性的重要单位
• 第一节 生多样性的概念与格局
• 第二节 群落物种多样性的测度方法 • 第三节 群落结构与其物种共存机制
• 小结
第一节 生多样性的概念与格局
生多样性的概念：
生物多样性是指在一定时间和一定地 区所有生物（动物、植物、微生物） 物种及其遗传变异和生态系统的复杂 性总称。它包括遗传多样性、物种多 样性和生态系统多样性三个层次。
从群落角度理解生多样性的概念：
一般指物种多样性，包括物种的丰富 度和相对多度。 研究重点在于物种多样性和生态系统 多样性。包括物种的丰富度、多样性 的格局、物种多样性的形成与维持机 制等。
？不同放牧压力梯度下，小型哺乳动物群落结构和物种 多样性的变化？
• 研究地自然概况
祁连山北麓山地荒漠草原
地理坐标：北纬38o33′，东经100o19′
海拔：1950-2290m，土壤为山地栗钙土
气候：夏热冬冷，气候干燥
植被：旱生灌丛、半灌丛及草本植物组成
放牧畜种主要为绵羊和山羊
稀树草原
热带半落叶季雨林 热带常绿季雨林 热带山地雨林 山地苔藓矮林
• • • • •
树冠上就像沼泽一样，各种昆虫和蚯蚓等就生活在其中； 树冠上70%-80%的无脊椎动物都没有科学描述； 25%的无脊椎动物只生活在树冠上。 地球上90%的生物量通过树冠界面获得； 10%的维管束植物生活在树冠上。
全球树冠计划组织
么？
3、生态位理论与群落中性理论争论的核心问题是什么？
群落生物多样性格局
降雨量对群落类型及其结构的影响
季节性沼泽水体-草本、灌木 湿润-常绿高大的热带雨林 季节干燥-落叶林
干燥-草地灌丛
干燥-半开放性荒漠
非常干燥-荒漠
海南尖峰岭植物群落多样性垂直变化
海拔高度（m） 植被类型组成
30-80
100-250 200-700 700-1000 1200以上
小结
群落多样性保护是生物多样性保护的根本。 从群落的角度理解生物多样性一般强调物种多样性，包 括物种丰富度、相对多度。 群落物种多样性组成与分布受水分和热量自然因素的影
响而表现出空间和时间格局。
群落物种多样性的评价方法很多，包括α多样性指数、β
多样性指数和γ多样性指数，其中常用的是α多样性指数
• • • •
顶位物种 中位物种 基位物种 孤立物种
较高营养阶层
下 行 控 制 效 应 上 行 控 制 效 应
食物网控 制理论
较低营养阶层
• 功能团与营养结构
功能团是由生态学特征上很相似的种类所组成，它
们彼此之间生态位重叠很明显。因此，其种间竞争是
相当激烈的。 优点： 有助于研究群落或生态系统的营养结构； 如果组成功能团的物种彼此之间可以相互取代，它们
• 食物链
食物链和食物网与特定区域的气候条件以及所在群落的 生产力有密切的关系。高的生产力为复杂的食物链和食 物网以及高的物种多样性的维持提供了物质基础。
•
塔克拉玛干沙漠边缘的 胡杨林 • 食物链结构简单 • 由于降水条件限制 • 物种多样性低 • 种间竞争激烈 生物群落极不稳定，易受自 然或人为干扰的影响而退化， 退化植被恢复困难。
和β多样性指数。随着研究不断深入和研究技术更新，
评价指数不断完善并配有相关计算机软件。
群落多样性保护是怎样形成和维持的，是目前生态 学和保护生物学研究的热点问题。 维持群落结构的根本是群落中物种的种间关系和群落的 营养结构。目前关于群落结构机制解释的主要理论是生 态位理论与群落中性理论。这两个理论在很好解释群落 结构形成机制的同时，也存在其局限性。
•
制约食物链长度的因素—三个假说
1、能量假说。认为食物链的长度由于受到能量在食
物链中传递的损耗，以及捕食者的最低能量要求所限 制而不能无限增长。（光合作用）
2、动态稳定假说。基于生态系统的稳定数学模型发
现，食物链越长，为维持系统平衡与稳定，其对模型 能数的限制就越严格。即具有较长食物链的生态系统， 一旦受到内外因素的干扰，不仅易于遭到破坏，而且 恢复原状的时间也长。因此，具有较长食物链的食物 网在自然界中难以长期存在。
有蹄类动物的灭绝。
种间关系 群落结构的完整性 保护物种群落多样性
• 食物链与食物网—群落的营养结构
食物链是群落中种间关系的直接体现，是
从物种循环与能量流动的角度认识群落结构
维持机制的重要方面，是群落结构维持动力 的来源和保证。在食物链和食物网中，每个 物种都担当重要的角色和功能。食物链与食 物网是群落营养结构的重要组成部分，营养 关系是生物群落中各成员之间最重要的联系， 是群落赖以生存的基础。
• 小结
在山地荒漠草原地区，栖息于不同放牧干扰梯度中的 小型哺乳动物的群落组成和结构不相同； 其群落物种丰富度和多样性随放牧强度增加而递减 ；
经Whittaker的相似性指数聚类分析，可把研究区小型
哺乳动物群落分为受放牧压力较大和未受放牧压力影
响的两个类群；
放牧干扰是造成祁连山北坡山地荒漠草原小型哺乳动
放牧强度以靠近居民点为最严重，并向保护区递减
• 研究目的
不同放牧压力梯度下小型哺乳动物的物种组成及分布
小型哺乳动物群落的多样性格局 小型哺乳动物群落的相似性与聚类分析
• 研究方法
样地设置
确定放牧压 力梯度路线， 设置6个样地，
动物取样方法
取样时间：7月-8月 植物生长旺盛，食物丰富，活动活跃，所获样本能够 代表样地中小型哺乳动物的群落结构。 取样 每样地设置间隔 100m 的调查样带 2块，在每样带内 选间距约 30-50m 样线 2 条，每条样线各放 置,50个 鼠铗，鼠铗的间隔 5m。每天傍晚在样地中设置鼠铗， 次日早晨收铁并记录捕获动物的种类、数量，并于傍 晚再次在原地按同样格局布铗，连捕 3d。每样带各置 300铗日，每样地各600铗日，研究期间共3600铗日（6 个样地）。
群落物种多样性格局、物种多样性的评价方法以及群 落结构形成机制，是生物多样性保护科学的重要理论和
方法，是物种及其生境保护、生物多样性的调查与监测、 生态系统功能维持、自然保护建设管理等的重要理论支
持。
思考题
1、群落空间格局所包含的的主要内容是什么？
2、群落多样性指数包括哪些，它们的生物学意义是什
同生境梯度进行聚类。
• 研究结果及结论
不同放牧压力梯度下小型哺乳动物的物种组成及分布
每物种的捕获数量在不同放牧梯度间呈现出明显的不 均匀分布。
平均捕获率由高到低为：
样地4>样地5 >样地3 >样地2、6 >样地1
在不同放牧梯度间呈现明显的不均匀分布。
可将样地中的小型哺乳动物划分为4个群落：
Shannon-Weaver多样性指数 Pielou 均匀度指数：用来描述物种中的个体的相对 丰富度或所占比例。 Simpson 优势度：与多样性互补，优势度小则群落 有较大的多样性。 Whittaker 相似性指数：（ β多样性指数）数值越 大，说明两个群落相似性越高。 聚类分析：是通过“数据建模”简化数据的一种方 法，本研究中是以相似性指数为聚类统计量，对不
是具有同一功能地位的等价种；
有助于研究生物群落营养结构的稳定性。
二、 物种共存机制
生态位理论
物种对每个生态位空间点的反应和效应。 生态位空间点是指特定时空中环境温度和 湿度等物理因子与食物、被捕食者等生物 因素的综合 ; 而种群数量变化则可以反映 出物种对空间点的反应结果。
群落构建
中性理论
(1)个体水平的生态等价性：群落中相同营养级所有个 体在生态上等价，更确切的说是有等同的统计属性， 即在群落动态中，所有个体具有相同的出生、死亡、 迁入和迁出概率，甚至物种形成概率； (2) 群落饱和性：群落动态是一个随机的零和过程， 也就是说群落中某个个体死亡或迁出马上会伴随着另 外一个随机个体的出现以填充其空缺，这样群落大小 不变，景观中每个局域群落都是饱和的。
正相互作用 偏利共生 原始协作 互利共生 竞争 捕食 寄生 偏害
物种相互 作用类型
中性作用
种间关系在维持群落物种 多样性上起到重要的作 用，是物种乃至群落长期 进化与适应的结果。
种群之间没 负相互作用 有相互作用
澳大利亚干旱 区，象耳豆属 植物—处于濒危 状态。
原因：种子萌发 困难来自百度文库无法进行 有效的更新。
• • • • • •
研究背景 研究地自然概况 研究目的 研究方法 研究结果及结论 小结
• 研究背景
放牧动物
啃食 践踏
草地生态系统
动物群落的结构 和物种多样性
小型哺乳动 物：啮齿类 动物
小型哺乳动物因具有分布广、对微生境变 化反应敏感以及取样相对简易等特点，其 物种多样性变化常被用来作为环境变化的 一个重要测度指标。
3、经验性结论。三维生态系统的食物链比二维生态
系统的食物链长。
• 食物网
从群落的角度，一个群落可能形成多种食物链。群
落中的食物链，通过营养联系，相互交叉，形成一个
错综复杂的网状结构。
营养物种：不同于纯生物学意义上的物种，它是由取
食同样猎物，或被相同捕食者猎食的，在营养级别上 完全相同的一类物种组成。
五趾跳鼠+三趾跳鼠群落，样,4，5，6，
五趾跳鼠+子午沙鼠群落，样地3，
黑线仓鼠+子午沙鼠群落，2，
黑线仓鼠+长尾仓鼠群落，样地1。
在过牧或者重牧区动物群落组成以适应荒漠生活的跳 鼠为主，而轻牧和无放牧压力的区域的动物群落组成 以仓鼠为主。
• 研究结果及结论
小型哺乳动物群落的多样性指数
物种丰富度指数与物种多样性指数呈正相关关系； 优势度指数与物种多样性指数呈负相关关系； 均匀度指数与物种多样性指数的相关性不明显。
基于这两个假设，群落工件实际上是在随 机作用下个体的随机生态漂变过程。
生态位与群落结构构建假说
• 群落构建规则
群落构建规则的 提出使群落构建 和多样性维持机 理的框架更加明 朗，近年来的研 究主要集中于环 境筛选和生物相 互作用在群落构 建中的相对重要 性。
功群落构建的筛选过程
• 随机作用 • 物种间的相互作用
• 在不同放牧干扰强度条件下，小 型哺乳动物群落的物种丰富度和 优势度共同作用于多样性，而种 间密度分配的不均匀性对物种的 多样性的影响较小。
小型哺乳动物群落的相似性与聚类分析
分两类群，
I类：样地6、 5、4群落。 II类：样地1、 2、3群落。
围栏内的小型哺乳动物与受到 强度放牧干扰区域内的物种的 相似性有明显的差异，放牧干 扰对山地荒漠草地小型哺乳动 物群落有较大的作用。
数据分析 采用α 多样性指数对个样地小型哺乳动物 的物种组成和数量进行统计分析：
S 丰富度指数：生态系统中物种的数目。这个指数
无法表示相对丰度。实际上，除了一些非常贫瘠的
系统之外，记录一个生态系统真实的种总丰富度是
不可能的。系统中物种的观察值是其真实物种丰富
度的有偏估计值，并且观察值会随着取样的增加非 线性的增长。因此在表示从生态系统中观察到的物 种丰富度时，S常被称作种密度。