第3章-草地生物群落生態(tài)學(xué)

1、群落生態(tài)學(xué),趙學(xué)春 博士,2024/3/21,1,生物群落,生物群落的概念？特定空間或特定環(huán)境下生物種群有規(guī)律的組合，它們之間以及它們與環(huán)境之間彼此影響、相互作用，具有一定的形態(tài)結(jié)構(gòu)與營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)，執(zhí)行一定的功能一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中具有生命的部分即生物群落,2024/3/21,2,,群落的基本特征具有一定的種類組成（物種的多樣性）每個(gè)群落都有一定的植物、動(dòng)物、微生物種群組成種類組成是區(qū)別不同群落的首要特征一個(gè)群落中種類成分的多少及每

2、種個(gè)體的數(shù)量是度量群落多樣性的基礎(chǔ),2024/3/21,3,,不同物種之間相互影響生物群落是生物種群的集合體，但不是說任意組合便是一個(gè)生物群落群落的形成和發(fā)展必須經(jīng)過生物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)和生物種群之間的相互適應(yīng)適應(yīng)無機(jī)環(huán)境內(nèi)部相互協(xié)調(diào)、平衡,2024/3/21,4,,形成群落環(huán)境生物群落對(duì)其居住的環(huán)境產(chǎn)生重大影響，并形成群落環(huán)境具有一定的結(jié)構(gòu)形態(tài)結(jié)構(gòu)、生態(tài)結(jié)構(gòu)、營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)例如：生活型、種的分布格局、成層性、季相、捕食者和被捕食

3、者的關(guān)系等,2024/3/21,5,,一定的動(dòng)態(tài)特征生物群落是生態(tài)系統(tǒng)中具有生命的部分，生命的特征是不停地運(yùn)動(dòng)，群落也是如此季節(jié)動(dòng)態(tài)、年際動(dòng)態(tài)、演替與演化一定的分布范圍任何一個(gè)群落分布在特定地段或特定生境上不同群落的生境和分布范圍不同,2024/3/21,6,,群落的邊界特征有些群落有明顯的邊界，有些沒有有邊界的群落，環(huán)境梯度變化較陡群落交錯(cuò)區(qū)（ecotone）不同群落之間存在的過渡地帶導(dǎo)致明顯的邊緣效應(yīng)（edge

4、effect）什么是邊緣效應(yīng)？？,2024/3/21,7,群落的種類組成,樣地：能代表所研究群落基本特征的一定地段或一定空間環(huán)境條件的一致性與群落外貌的一致性最好處于群落的中心地帶，避開交錯(cuò)帶最小取樣面積草原：1m2；灌叢：25m2,2024/3/21,8,種類組成的性質(zhì)分析,生物種類名錄：對(duì)群落的種類組成進(jìn)行逐一登記后得到的研究群落的名錄群落組成情況在一定程度上反映出群落性質(zhì)根據(jù)各個(gè)種在群落中的作用，劃分群落成員類型,2

5、024/3/21,9,群落成員類型,優(yōu)勢(shì)種和建群種（dominant species）對(duì)群落的結(jié)構(gòu)和群落環(huán)境的形成有明顯控制作物的植物種成為優(yōu)勢(shì)種特征：優(yōu)勢(shì)度較大個(gè)體數(shù)量多、蓋度大生物量高、體積較大、生活能力強(qiáng),2024/3/21,10,,亞優(yōu)勢(shì)種（subdominant species）個(gè)體數(shù)量和作用都次于優(yōu)勢(shì)種，但在決定種群性質(zhì)和控制群落環(huán)境方面仍然起一定作用的植物種伴生種（companion species）為群落的

6、常見種類，與優(yōu)勢(shì)種相伴而生，但不起主要作用,2024/3/21,11,,偶見種或罕見種（rare species）在群落中出現(xiàn)頻率很低的種類，多半是由于種群本身數(shù)量稀少的緣故同一植物種在不同的群落中可以以不同的群落成員型出現(xiàn),2024/3/21,12,種類組成的數(shù)量特征－－個(gè)體數(shù)量特征,密度（density）單位面積或單位空間內(nèi)的個(gè)體數(shù)相對(duì)密度（relative density）:樣地內(nèi)某一物種的個(gè)體數(shù)占全部種個(gè)體數(shù)的百分比密

7、度比（density ratio）：某一物種的密度占群落中密度最高的物種密度的百分比,2024/3/21,13,,蓋度（coverage）植物地上部分垂直投影面積占樣地面積的百分比，即投影蓋度分蓋度：每種物種的蓋度成為分蓋度（或種蓋度）分蓋度之和大于總蓋度,2024/3/21,14,,頻度（frequency）某個(gè)物種在調(diào)查范圍內(nèi)出現(xiàn)的頻率計(jì)算方法：按包含該種個(gè)體的樣方數(shù)占全部樣方數(shù)的百分比來計(jì)算頻度＝某物種出現(xiàn)的樣方數(shù)/樣

8、方總數(shù)×100%,2024/3/21,15,,高度（height）測(cè)量時(shí)取其自然高度或絕對(duì)高度重量（weight）：用來衡量種群生物量或現(xiàn)存量相對(duì)重量：?jiǎn)挝幻娣e或容積內(nèi)某一物種的重量占全部物種重量的百分比,2024/3/21,16,種類組成的數(shù)量特征－－綜合數(shù)量指標(biāo),重要值（important value）表示某個(gè)種在群落中的地位和作用重要值的計(jì)算公式重要值＝相對(duì)密度+相對(duì)頻度+相對(duì)蓋度,2024/3/21,17

9、,,綜合優(yōu)勢(shì)度比（summed dominance ratio），其縮寫形式為SDR包括兩因素、三因素、四因素等分類；常在密度比、蓋度比、頻度比、高度比和重量比五項(xiàng)指標(biāo)中任意選取兩項(xiàng)求平均值如：SDR2=（密度比+蓋度比）/2×100%,2024/3/21,18,種的多樣性,生物多樣性（biodiversity）：生物中的多樣化和變異性以及物種生境的生態(tài)復(fù)雜性生物多樣性水平遺傳多樣性：生物個(gè)體所包含遺傳信息之總和物種

10、多樣性：生物有機(jī)體的多樣化生態(tài)系統(tǒng)多樣性：生物圈中生物群落、生境與生態(tài)過程的多樣化,2024/3/21,19,,種的多樣性具有下面兩種涵義種的數(shù)量或豐富度（species richness）指一個(gè)群落或生境中物種數(shù)目的多寡種的均勻度（species evenness）指一個(gè)群落或生境中全部物種個(gè)體數(shù)目的分配狀況，它反映是各物種個(gè)體數(shù)目分配的均勻程度,2024/3/21,20,α多樣性的測(cè)定,豐富度指數(shù)Margalef指數(shù) d

11、Ma=(S-1)/lnN均勻度指數(shù)Alatalo 指數(shù) Ea=[(ΣPi2)-1-1]/[exp(-ΣPi/lnPi)-1]多樣性指數(shù)Gini指數(shù) D=1-ΣPi2,2024/3/21,21,群落的結(jié)構(gòu)—單元,生活型（life form）：生物對(duì)外界環(huán)境適應(yīng)的外部表現(xiàn)形式同一生活型的生物，體態(tài)相似，適應(yīng)特點(diǎn)相似丹麥學(xué)家Raunkiaer生活型系統(tǒng)劃分標(biāo)準(zhǔn)選擇休眠芽在不良季節(jié)的著生位置劃分為5類,2024/3/21,22

12、,Raunkiaer生活型系統(tǒng),2024/3/21,23,,高位芽植物（>25）這類植物的芽和頂端嫩枝是位于離地面較高處的枝條上，如喬木、灌木和一些生長(zhǎng)在熱帶潮濕氣候條件下的草本等,2024/3/21,24,,地上芽植物這類植物的芽或頂端嫩枝位于地表或接近地表處，低于土表 25cm 受土表的殘落物所保護(hù),2024/3/21,25,,地面芽植物這類植物在不利季節(jié)，植物體地上部分死亡，只有被土壤和殘落物保護(hù)的地下部分仍然活著，

13、并在地面處有芽。,2024/3/21,26,,地下芽植物這類植物度過惡劣環(huán)境的芽埋在土表以下一年生植物以種子形式度過不良季節(jié),2024/3/21,27,Raunkiaer生活型系統(tǒng),高位芽植物：休眠芽距地面25cm以上地上芽植物：更新芽位于土壤表面之上，25 cm以下，多為半灌木或草本地面芽植物：又稱淺地下芽植物或半隱芽植物，更新芽位于近地面土層內(nèi),2024/3/21,28,,隱芽植物：更新芽位于較深土層中或水中多為鱗莖類、

14、塊莖類和根莖類多年生草本水生植物一年生植物：以種子越冬,2024/3/21,29,,《中國(guó)植被》按植物體態(tài)劃分生活型木本植物喬木、灌木、竹類藤本、附生木本、寄生木本半木本植物半灌木與小半灌木,2024/3/21,30,,草本植物多年生草本、一年生草本、寄生草本、腐生草本、水生草本葉狀體植物苔蘚及地衣藻菌,2024/3/21,31,,層片：同一生活型的不同植物的組成具有一定的種類組成具有一定的生態(tài)生物學(xué)一致性

15、具有一定的小環(huán)境這種小環(huán)境構(gòu)成群落環(huán)境的一部分,2024/3/21,32,群落的垂直結(jié)構(gòu),群落的垂直結(jié)構(gòu)，主要指群落的分層現(xiàn)象陸地群落的分層，與光的利用有關(guān)例如：森林群落的分層林冠層、下木層、灌木層草本層、地被層、等等,2024/3/21,33,,群落的成層性包括地上成層和地下成層植物群落的地下成層性由不同植物的根系在土壤中達(dá)到的深度不同而形成的最大的根系生物量集中在表層土層越深根量越少,2024/3/21,34,幾個(gè)

16、概念,季相：隨著氣候季節(jié)性交替，群落呈現(xiàn)不同的外貌群落交錯(cuò)區(qū)（ecotone）：兩個(gè)或多個(gè)群落之間的過渡區(qū)域邊緣效應(yīng)（edge effect）：群落交錯(cuò)區(qū)種的數(shù)目及一些種的密度增大的趨勢(shì),2024/3/21,35,生物群落的種間關(guān)系,種間關(guān)系：指兩個(gè)物種之間的相互關(guān)系物種之間的相互作用可概括為三種關(guān)系有利（+），表示對(duì)種群存活、增長(zhǎng)等有益不利（—），表示對(duì)種群存活、增長(zhǎng)等有害無關(guān)（O），表示兩個(gè)種群之間無關(guān)緊要,2024/3

17、/21,36,種間關(guān)系的7種表現(xiàn)形式,競(jìng)爭(zhēng)作用（－，－）：兩種種群在群落中的存在，對(duì)各自的增長(zhǎng)甚至存活都有抑制作用直接競(jìng)爭(zhēng)型：兩個(gè)種群彼此主動(dòng)抑制資源競(jìng)爭(zhēng)型：在共同資源缺乏時(shí)，為爭(zhēng)奪營(yíng)養(yǎng)條件的間接抑制他感作用：某些植物能分泌一些有害化學(xué)物質(zhì)，阻止別種植物在其周圍生長(zhǎng),2024/3/21,37,,互利作用（+，+）：兩個(gè)種群在群落中的存在，對(duì)各自的增長(zhǎng)和存活都相互促進(jìn)原始合作：相互作用對(duì)兩個(gè)種群都有利，但他們的協(xié)助不是必需的互利

18、共生：相互作用的兩個(gè)種群，只能在彼此密切協(xié)作而不分離的條件下才能生存,2024/3/21,38,,偏害作用（—，0）：兩個(gè)種群在群落中存在時(shí)，A種群對(duì)B種群的的增長(zhǎng)有抑制作用；而B種群對(duì)A種群沒有影響異種抑制作用：某些植物能分泌一種能夠抑制另一些植物生長(zhǎng)的化學(xué)物質(zhì)抗生作用：一種微生物能產(chǎn)生某種化學(xué)物質(zhì)來抑制另一種微生物的過程,2024/3/21,39,,偏利作用（+，0）:兩個(gè)種群在群落中存在時(shí)，A種群對(duì)B種群的增長(zhǎng)有促進(jìn)作用；而B

19、種群對(duì)A種群沒有影響寄生作用（+，—）：一個(gè)寄生種群對(duì)另一個(gè)寄主種群的增長(zhǎng)有抑制作用，而寄主種群必然對(duì)寄生種群有利,2024/3/21,40,,捕食作用（+，—）：一個(gè)捕食種群對(duì)另一捕食種群的增長(zhǎng)有抑制作用，而被捕食種群必然對(duì)捕食種群有利中立作用（0，0）：存在于群落中的兩個(gè)種群，彼此對(duì)各自的增長(zhǎng)與存活沒有什么影響，它們之間的生態(tài)關(guān)系很不密切,2024/3/21,41,群落的動(dòng)態(tài),生物群落的動(dòng)態(tài)（dynamics）包括三個(gè)方面的內(nèi)容

20、群落內(nèi)部的動(dòng)態(tài)季節(jié)變化與年際變化群落的演替生物群落的進(jìn)化,2024/3/21,42,,生物群落的季節(jié)動(dòng)態(tài)受環(huán)境條件（特別是氣候）周期性變化的制約，并與生物種的生活周期關(guān)聯(lián)群落的季節(jié)動(dòng)態(tài)是群落本身內(nèi)部的變化，并不影響整個(gè)群落的性質(zhì)中高緯度地區(qū)，群落的季節(jié)變化明顯,2024/3/21,43,貝加爾針茅群落的季相更替,早春季相（4月中旬至5月中旬）以萎陵菜屬和菊科為主植物開出的黃色小花散布在草叢中，構(gòu)成淡黃－綠色的早春季相晚

21、春季相（5月中旬至5月底）群落中大部分植物萌發(fā)，雜類草普遍開花，呈現(xiàn)出一派有生機(jī)的黃綠色晚春季相,2024/3/21,44,,初夏季相（6月初至6月底）群落的建群種貝加爾針茅和亞建群種羊草的數(shù)量增多、營(yíng)養(yǎng)體增大，整個(gè)群落逐漸變綠，而原來殘存的枯草基本消失，呈現(xiàn)綠色初夏季相夏季季相群落呈現(xiàn)生長(zhǎng)茂盛、如花似錦的綠油油的夏季季相，這是群落的繁盛時(shí)期；貝加爾針茅處于抽穗－開花期,2024/3/21,45,,初秋季相（8月上旬至9月上旬）

22、貝加爾針茅開花結(jié)實(shí)，之后果實(shí)開始成熟，穎果逐漸脫落；有些植物的枝葉開始枯黃晚秋季相（9月上旬至10月上旬）由于氣溫降低并出現(xiàn)霜凍，整個(gè)群落景觀由初秋的黃綠色逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榭蔹S色,2024/3/21,46,動(dòng)物的“季相”變化過程,隨著植被的季相變化，動(dòng)物的種類及活動(dòng)在群落中的地位和作用也隨季節(jié)而發(fā)生變化綿羊出牧?xí)r趕青，晚春積極采食恢復(fù)體況夏季大量采食，逐漸肥壯初秋發(fā)情配種并繼續(xù)積極采食，貯積脂肪秋冬懷孕，冬春產(chǎn)羔,2024/3/

23、21,47,生物群落的年變化—波動(dòng),波動(dòng)（fluctuation）：在不同年度之間，生物群落明顯的變動(dòng)；但只限于群落內(nèi)部的變化，不產(chǎn)生群落的更替現(xiàn)象由氣候的不規(guī)則變化引起群落區(qū)系成分相對(duì)穩(wěn)定群落數(shù)量特征變化的不定型和可逆性,2024/3/21,48,,波動(dòng)的類型不明顯波動(dòng)群落各成員的數(shù)量關(guān)系變化很小，群落外貌和結(jié)構(gòu)基本保持不變擺動(dòng)性波動(dòng)群落成分在個(gè)體數(shù)量和生產(chǎn)量方面的短期變動(dòng)（1－5年），與優(yōu)勢(shì)種的逐年交替有關(guān),2024/

24、3/21,49,,偏途性波動(dòng)氣候和水分條件的長(zhǎng)期偏離而引起一個(gè)或幾個(gè)優(yōu)勢(shì)種明顯變更的結(jié)果通過群落的自我調(diào)節(jié)作用，群落可回復(fù)到接近于原來的狀態(tài)周期較長(zhǎng)，5－10年,2024/3/21,50,,不同生物群落具有不同的波動(dòng)特點(diǎn)木本植物占優(yōu)勢(shì)的群落較草本植物穩(wěn)定常綠木本群落比夏綠木本群落穩(wěn)定定性特征（種類組成、種間關(guān)系等）比定量特征（密度、蓋度、生物量等）穩(wěn)定成熟群落較發(fā)育中的群落穩(wěn)定,2024/3/21,51,,群落的波動(dòng)具有可

25、逆性，但這種可逆是不完全的一個(gè)生物群落經(jīng)過波動(dòng)之后的復(fù)原，通常不是完全地恢復(fù)到原來的狀態(tài)，而只是向平衡狀態(tài)靠近,2024/3/21,52,生物群落的演替,群落演替的概念植物群落的演替（succession）是指在植物群落發(fā)展變化過程中，由低級(jí)到高級(jí)、由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、一個(gè)階段接著一個(gè)階段，一個(gè)群落代替另一個(gè)群落的自然演變現(xiàn)象某一地段上一種生物群落被另一種生物群落所取代的過程,2024/3/21,53,,2024/3/21,54,控制演

26、替的幾種主要因素,植物繁殖體的遷移、散布和動(dòng)物的活動(dòng)性群落內(nèi)部環(huán)境的變化種內(nèi)和種間關(guān)系的改變外界環(huán)境條件的變化人類的活動(dòng),2024/3/21,55,演替的基本類型,按照演替發(fā)生的時(shí)間進(jìn)程世紀(jì)演替延續(xù)時(shí)間相當(dāng)長(zhǎng)久，一般以地質(zhì)年代計(jì)算長(zhǎng)期演替延續(xù)達(dá)幾十年快速演替延續(xù)幾年或十幾年,2024/3/21,56,,按照演替發(fā)生的起始條件劃分原生演替（primary succession）：開始于原生裸地或原生蕪原（完全沒有植被

27、并且沒有任何植物繁殖體存在的裸露地段）上的群落演替,2024/3/21,57,,次生演替（secondary succession）：開始于次生裸地或次生蕪原（不存在植被，但有繁殖體的裸地）上的群落演替,2024/3/21,58,,按照基質(zhì)的性質(zhì)劃分水生演替（hydrorarch succession）演替開始于水生環(huán)境中，但一般都發(fā)展到陸地群落旱生演替（xerarch succession）演替叢干旱缺水的基質(zhì)上開始,2024

28、/3/21,59,,按照演替進(jìn)行的方面可以分為進(jìn)展演替和逆行演替群落的進(jìn)展演替過程群落的種類組成增多結(jié)構(gòu)和功能完善群落的逆行演替過程，與進(jìn)展演替相反,2024/3/21,60,進(jìn)展演替與逆行演替特征比較,2024/3/21,61,演替理論的應(yīng)用,,,草地,,,草畜矛盾,,,,退耕還草人工草地,天然草地的優(yōu)化放牧,,禁牧家畜圈養(yǎng),氣候變化,開荒,放牧與割草,低投入,,,過度放牧與割草,,,鹽 堿 化 原

29、 因,自 然,人 為,大 面 積 堿 斑,退 化 植 被,石膏,種草,移栽,枯草,淺翻,壓沙,排灌,封育,化學(xué),生物,物理,工程,自然恢復(fù),提 高 草 地 生 產(chǎn) 力 促 進(jìn) 畜 牧 業(yè) 發(fā) 展,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,石膏,種草,移栽,枯草,淺翻,壓沙,排灌,封育,化學(xué),生物,物理,工程,自然恢復(fù),提 高 草 地 生 產(chǎn) 力 促

30、 進(jìn) 畜 牧 業(yè) 發(fā) 展,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,石膏,種草,移栽,枯草,淺翻,壓沙,排灌,封育,化學(xué),生物,物理,工程,自然恢復(fù),提 高 草 地 生 產(chǎn) 力 促 進(jìn) 畜 牧 業(yè) 發(fā) 展,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,鹽堿化草地改良治理的技術(shù)路線,物理方法——沙壓堿,化學(xué)方法——應(yīng)用石膏進(jìn)行土壤綜合，再種草,鋪枯草——提高土壤有機(jī)質(zhì)，增加生態(tài)積累,,,,,重度鹽堿化