《生態(tài)與環(huán)境》配套PPT電子課件

《生態(tài)與環(huán)境》配套PPT電子課件,生態(tài)與環(huán)境,生態(tài),環(huán)境,配套,PPT,電子,課件 第第9 9講講 群落的結(jié)構(gòu)與演替群落的結(jié)構(gòu)與演替沈顯生中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院主要內(nèi)容主要內(nèi)容一、生物群落的概念二、植物群落的種類組成三、植物群落的結(jié)構(gòu)與影響因素四、植物群落的演替一、生物群落的概念生物群落生物群落Bio-community在一定的時(shí)在一定的時(shí)間和空間范圍內(nèi)，由各種生物種群組成間和空間范圍內(nèi)，由各種生物種群組成的集合體。的集合體。生物群落生物群落包括動(dòng)物群落、植物群落包括動(dòng)物群落、植物群落Plant Community、微生物群落。一般的、微生物群落。一般的研究多屬于植物群落。研究多屬于植物群落。決定植被類型分布的是溫度和降雨量決定植被類型分布的是溫度和降雨量植物群落的地下發(fā)育（土壤中的結(jié)構(gòu)）植物群落的地下發(fā)育（土壤中的結(jié)構(gòu)）土壤剖面結(jié)構(gòu)土壤剖面結(jié)構(gòu)深色深色深色深色淺色淺色淺色淺色植物群落的地下結(jié)構(gòu)植物群落的地下結(jié)構(gòu)不不屬屬于于土土壤壤不不屬屬于于土土壤壤凍原植被植物群落的基本特征1 1、具一定的種類組成（物種多樣性）；、具一定的種類組成（物種多樣性）；2 2、具形態(tài)結(jié)構(gòu)（物理結(jié)構(gòu)）、營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)（營(yíng)、具形態(tài)結(jié)構(gòu)（物理結(jié)構(gòu)）、營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)（營(yíng)養(yǎng)關(guān)系）、生態(tài)結(jié)構(gòu)（生活型）、季相；養(yǎng)關(guān)系）、生態(tài)結(jié)構(gòu)（生活型）、季相；3 3、形成群落環(huán)境（外部、內(nèi)部）；、形成群落環(huán)境（外部、內(nèi)部）；4 4、種群間相互影響（競(jìng)爭(zhēng)、生態(tài)位）；、種群間相互影響（競(jìng)爭(zhēng)、生態(tài)位）；5 5、具動(dòng)態(tài)發(fā)育特征；、具動(dòng)態(tài)發(fā)育特征；6 6、具分布規(guī)律（水、熱）和特定范圍（植被、具分布規(guī)律（水、熱）和特定范圍（植被帶）；帶）；7 7、應(yīng)該有明顯的邊界？、應(yīng)該有明顯的邊界？植物群落是客觀實(shí)體？有機(jī)論學(xué)派有機(jī)論學(xué)派是客觀存在的、有組織結(jié)構(gòu)的、是客觀存在的、有組織結(jié)構(gòu)的、有發(fā)生有發(fā)生-發(fā)展發(fā)展-成熟成熟-死亡過程，是像有機(jī)體一死亡過程，是像有機(jī)體一樣的自然單元。樣的自然單元。個(gè)體論學(xué)派個(gè)體論學(xué)派群落結(jié)構(gòu)是松散的，內(nèi)部是連群落結(jié)構(gòu)是松散的，內(nèi)部是連續(xù)變化的，沒有明顯邊界的，是人為劃分的非續(xù)變化的，沒有明顯邊界的，是人為劃分的非自然單元。自然單元。二、植物群落的種類組成群落分析方法樣地在群落內(nèi)部比較典型的自然地段。樣方能夠反映群落組成的最小面積。最小樣方：（亞熱帶）森林喬木層 10 x10 m2 灌木層 4x4 m2 草本層 1x1 m2北方針葉林400 m2 雨林2500 m2最小樣方-面積曲線和巢式樣方法ns12345冗（冗（rong）余種）余種在群落調(diào)在群落調(diào)查中，樣方統(tǒng)計(jì)遺漏的物種。查中，樣方統(tǒng)計(jì)遺漏的物種。優(yōu)勢(shì)種與建群種優(yōu)勢(shì)種指群落各層中數(shù)量多、體積大、蓋度大的種群。建群種對(duì)群落的結(jié)構(gòu)和環(huán)境起決定作用的種群，或稱關(guān)鍵種。（海星貽貝；龍蝦球海膽海藻）優(yōu)勢(shì)種不一定是建群種；建群種不一定是優(yōu)勢(shì)種。物種的多樣性生物多樣性在一定地域或空間范圍內(nèi)，生物種類數(shù)量和環(huán)境的多樣化程度。（3個(gè)層次：物種的；遺傳的；生態(tài)系統(tǒng)的）群落的物種多樣性是指群落中物種的大小、密度、分布格局的綜合特征。（包括物種的豐富度和均勻度的綜合指標(biāo)。例如：99+1；50+50）物種多樣性指數(shù)辛普森指數(shù)：Simpsons diversity index D=1-pi2 香農(nóng)-威納指數(shù)：Shannon-Wieners diversity indexsi=1隨機(jī)取2個(gè)樣品，屬于不同物種的概率=1 隨機(jī)取2個(gè)樣屬于相同物種的概率。H=-pilog2pisi=1描述某種出現(xiàn)的不確定性，不確定性越高，則多樣性程度高。對(duì)數(shù)的底可以為對(duì)數(shù)的底可以為2，e,10,其單位分別是其單位分別是bit，nit，dit/individual。例如例如：甲和乙兩個(gè)群落：甲群落有甲和乙兩個(gè)群落：甲群落有2個(gè)種，個(gè)體數(shù)分別是個(gè)種，個(gè)體數(shù)分別是50：50。而乙群落也是。而乙群落也是2個(gè)種，個(gè)體數(shù)分別是個(gè)種，個(gè)體數(shù)分別是99：1。Simpsons指數(shù)指數(shù):甲：當(dāng)甲：當(dāng)50:50時(shí)，時(shí)，D=1-(0.5)2+(0.5)2=0.5 乙：當(dāng)乙：當(dāng)99：1時(shí)，時(shí)，D=1-(0.99)2+(0.01)2=0.02Shannon-Wieners指數(shù)：指數(shù)：取底為取底為2時(shí)：時(shí)：50：50 H甲甲=-(0.5)(log20.5)+(0.5)(log20.5)=1.0 bit/indi.99：1 H 乙乙=-(0.99)(log20.99)+(0.01)(log20.01)=0.81 bit/indi.取底為取底為e時(shí)：時(shí)：H甲甲=0.693nit/indi.H 乙乙=0.036nit/indi.取底為取底為10時(shí)：時(shí)：H甲甲=0.301dit/indi.H 乙乙=0.024dit/indi.三、植物群落的結(jié)構(gòu)與影響因素（一）垂直結(jié)構(gòu)（物理結(jié)構(gòu)）森林植物群落分4層 動(dòng)物群落分層 水生生物群落分層冬冬季季夏夏季季深深度度m水溫水溫C含氧量含氧量O2CCO2水溫水溫（二）植物群落的水平結(jié)構(gòu)（二）植物群落的水平結(jié)構(gòu) 空間異質(zhì)性環(huán)境質(zhì)量的不均勻性導(dǎo)致的。植物群落的鑲嵌性，復(fù)合性。（三）植物群落的時(shí)間結(jié)構(gòu) 群落的外貌由群落的建群種所表現(xiàn)出來的物理特征。群落的季相由于季節(jié)的變化，出來不同的外貌。（四）植物群落的生態(tài)結(jié)構(gòu)生活型：是趨同適應(yīng)的結(jié)果。（芽是最敏感的）生活型分類：高位芽植物，地上芽植物，地面芽植物，地下芽植物，一年生植物。生活型譜：海南島雨林：96.88;1.72;0.42;0.98;0 寒帶針葉林：25.4;4.4;39.6;26.4;3.2（五）影響結(jié)構(gòu)的因素（五）影響結(jié)構(gòu)的因素1 同資源種團(tuán)等價(jià)種，生態(tài)位近似，利用資源方式相同。2 絞殺干擾的作用，林窗“林隙”作用；3 空間異質(zhì)性；4 競(jìng)爭(zhēng)和捕食關(guān)系的影響；5 熱帶雨林神奇現(xiàn)象背后的生物學(xué)機(jī)理？多樣性空間變化及影響因素經(jīng)緯度的變化海拔的變化水體的變化影響因素：時(shí)間、空間、氣候、生產(chǎn)力、競(jìng)爭(zhēng)、捕食生長(zhǎng)于舊金山的火棘生長(zhǎng)于舊金山的火棘2009四、植物群落的演替原生演替是從沒有任何繁殖體的土壤基質(zhì)中（原生裸地），發(fā)育成為一個(gè)群落的過程。一般模式：地衣苔蘚蕨類或草本種子植物木本植物例外：原生演替可以從苔蘚或蕨類或草本植物開始，要有共生菌的參與。例如：原生演替過程例如：原生演替過程-阿拉斯加山地阿拉斯加山地新近退化的阿拉斯加山坳冰川區(qū)。地圖證明，自新近退化的阿拉斯加山坳冰川區(qū)。地圖證明，自新近退化的阿拉斯加山坳冰川區(qū)。地圖證明，自新近退化的阿拉斯加山坳冰川區(qū)。地圖證明，自1794179417941794起起起起冰川邊緣每年以冰川邊緣每年以冰川邊緣每年以冰川邊緣每年以3m3m3m3m的速度退去，至今已退去的速度退去，至今已退去的速度退去，至今已退去的速度退去，至今已退去600m600m600m600m。1當(dāng)冰川退去，融化的雪水滲入地下，露出含氮元素當(dāng)冰川退去，融化的雪水滲入地下，露出含氮元素的土壤，這些土壤的土壤，這些土壤1010年前還被埋在冰下。年前還被埋在冰下。2首先侵入這個(gè)貧瘠地的是由風(fēng)帶來的首先侵入這個(gè)貧瘠地的是由風(fēng)帶來的-是山上有羽是山上有羽翼的水楊梅種子。翼的水楊梅種子。3這種先鋒種吸收了由共生微生物固氮行為這種先鋒種吸收了由共生微生物固氮行為產(chǎn)生的營(yíng)養(yǎng)。在冰川還在時(shí)便迅速生長(zhǎng)和產(chǎn)生的營(yíng)養(yǎng)。在冰川還在時(shí)便迅速生長(zhǎng)和傳播開來。傳播開來。4放大的水楊梅種群放大的水楊梅種群小榿木，一種落葉灌木，與固氮微生物共生。小榿木，一種落葉灌木，與固氮微生物共生。5棉白楊和柳樹出現(xiàn)棉白楊和柳樹出現(xiàn) 6最后形成濃密的灌木叢。最后形成濃密的灌木叢。7薔薇科的花楸屬植物薔薇科的花楸屬植物8080年后，云杉將成熟的榿木擠走。年后，云杉將成熟的榿木擠走。8次生演替次生演替次生演替從次生裸地上發(fā)育起來的群落演替過程。一般模式：蕨類植物或草本植物木本植物。（如：撂荒地）例外：可以從陽性樹種開始。（如：建群種的死亡）黃山白鵝嶺黃山白鵝嶺黃山櫟黃山櫟群落發(fā)育過程示意圖群落發(fā)育過程示意圖植被垂直地帶性分布規(guī)律植被垂直地帶性分布規(guī)律山體的自然環(huán)境條件山體的自然環(huán)境條件?垂直分布帶譜是什么垂直分布帶譜是什么?水平分布與垂直分布的相關(guān)性水平分布與垂直分布的相關(guān)性?水平地帶性分布水平地帶性分布緯度地帶性緯度地帶性經(jīng)經(jīng)度度地地帶帶性性水水平平分分布布