南京师范大学-环境生态学(王国祥)-期末考试-复习资料-第四章

第四章生物群落一、群落和群落的基本特征；群落(community,生物群落bioticcommunity)：在特定的空间或特定的生境下，具有一定的生物种类组成，并与其环境之间彼此影响、相互作用，形成的具有一定的外貌结构和特定功能的生物集合体。群落的基本特征：1、具有一定的物种组成每个群落都是由一定的物种组成，种类组成是区别不同群落的首要特征，种类成分及每种个体数量是衡量群落多样性的基础。2、具有一定的外貌群落外貌（physiognomy）是指生物群落的外部形态或表相。它是群落中生物与生物间、生物与环境相互作用的综合反映。陆地生物群落的外貌主要取决于植被的特征，由组成群落的植物种类形态及其生活型（lifeform）所决定的。植物群落中，植物的生活型（或生长型）决定其高级分类单位的特征，如宽叶林、灌丛或草丛等.水生生物群落的外貌主要取决于水的深度和水流特征。3、具有一定的群落结构生物群落是生态系统的一个结构单元，有一系列结构特点，包括形态结构、生态结构与营养结构。如生活型的组成、种的分布格局、成层性、季相、捕食与被捕食关系等。4、具有形成群落环境的功能群落对其环境的改造。如森林中的环境与周围裸地就有很大的不同，包括光照、温度、湿度与土壤等都经过了生物群落的改造。5、不同物种之间的相互影响物种之间的相互作用以及生物与环境间的相互作用。群落中的物种有规律地共处，即在有序状态下共存。6、一定的动态特征季节动态、年际动态、演替与演化。7、一定的分布范围固有规律与环境变化对分布范围的影响。8、群落的边界特征群落之间的交界（边界）有时明显，有时不明显而处于连续变化中。群落交错带（生态交错区，交错带ecotone):不同群落之间的过渡地带，称ecotone。边缘效应(edgeeffect):在群落交错区，物种的数目和种群密度增大，生物多样性增高的现象，称edgeeffect。二、群落调查中如何确定最小样方？对角线法、坐标法、逐步扩大法、最小面积调查法三、群落的主要数量特征指标（多度、密度、盖度、生物量、优势度、多样性等概念及计算方法）。1、多度(abundance)：表示一个种在群落中的个体数目。\n多度的统计法：直接计算法（记名计算法）目测估计法：等级划分及表示方法如下表。德鲁捷(Drude)克列门茨(Clements)布朗-布朗奎(Braun-Blanguer)Soc(Sociales)极多D(Dominant)优势5非常多Cop3(Copiosae)很多A(Abundant)丰盛4多Cop2多F(Frequent)常见3较多Cop1尚多O(Occasional)偶见2较少Sp(Sparsal)尚少R(Rare)稀少1少Sol(Solitariae)Un(Unicum)少个别Vr(Veryrare)很少+很少2、密度（density）：指单位面积上植物的株数d＝N/S相对密度(relativedensity)=某物种个体数/全部物种个体数；平均株距L=√S/N–DD:树木的平均胸径3、盖度(coverage):指植物地上部分垂直投影面积占样地面积的百分比，即投影盖度。基盖度：植物基部的覆盖面积。草原群落常以地面上1英寸(2.54cm)高度的断面计算；森林以树木胸高(1.3m处)断面积计。基盖度又称纯盖度。分盖度：群落内各个种的盖度；层盖度：种组的盖度；总盖度：群落盖度；相对盖度：群落中某一物种的分盖度占所有分盖度之和的百分比。郁闭度：林业上有郁闭度表示林木层的盖度。4、频度(Frequency):某个种群在调查范围内出现的频率，反映一个种群在群落中的水平分布格局。频度＝(某种出现的样方数/总样方数)×1005、生物量(biomass)：广义的生物量是生物在某一特定时刻单位空间的个体数、重量或其含能量(energycontent),可用于指某种群、某类群生物的(如浮游动物)或整个生物群落的生物量。狭义的生物量仅指以重量表示的,可以是鲜重或干重。有时也称为现存量(standingcrop).对植物有时专称植物生物量(phytomass)。生物量包括活的和死的有机体，如植物的生产量是指根、茎、叶、花、果实、种子及枯死、凋落的部分。常用单位面积(或体积)上的生物重量(干重或湿重)或所含的能量(千焦)表示，有时为了统一比较，将各种类型的生物的量换算为能质（如含多少焦耳的热量等）。现存量(standingcrop):指观察时某一时间内活的生物量。产量(yield):往往指生物体全部或某一部分的生物量，例如，农业生产中的粮食产量(种子、果实等)畜牧业生产中的产草量、产肉量、产蛋量、产奶量等，木材生产中的木材蓄积量等。6、优势度(dominance):优势度是用以表示一个种在群落中的地位和作用。衡量优势度的指标很多，包括：多度、密度、体积、重量、对环境的影响、物候等等。我国植物群落学研究多采用重要值(importantvalue)作为综合指标表示种的优势度。\n重要值＝相对密度＋相对频度＋相对优势度相对密度(%)＝(物种i的个体数/所有物种的总个体数)×100相对频度(%)＝(物种i的出现频率/所有物种出现频率总和)×100相对优势度(%)＝(物种i的基盖度和/所有物种基盖度和)×1007、生物多样性(biodiversity,biologicaldiversity):综合反映群落内生物物种的丰富度和均匀性的指标。Simpson指数（辛普森指数）D=1-∑(Pi)2D:Simpson多样性指数；Pi:群落中i种的个体的比例,Pi=ni/N。Shannon-Wiener指数（香农-威纳指数）四、优势种、建群种等的概念以及在群落中的作用。优势种(dominantspecies)：对群落的结构和群落环境的形成有明显控制作用的物种。作用：如果将群落中的优势种去除，群落将失去原来的特征，同时将导致群落性质和环境的变化。建群种(edificatororconstructivespecies)：群落的不同层次有各自的优势种，其中优势层的优势种为建群种。作用：起着构建群落的作用。五、植物群落结构调查和分析的主要步骤。调查步骤：(1)踏勘。将调查区段植物群落划分成若干片段,或识别群落(即识别实体);(2)样地位置定位。在已识别的片段中选择样地；(3)样方设计。决定取什么形状和大小的样方；(4)测量与记录。样方或样点一确定后，决定记录什么内容。六、举例说明植物群落的垂直和水平分布。（P64）垂直：（植物的生活型决定）陆地群落的分层，主要与光的利用有关。森林群落的林冠层吸收了大部分光辐射。随着光照强度减弱，依次发展为林冠层、下木层、灌木层和地被层等层次。植物地下群落的地下成层性是由不同植物的根系在土壤中达到的深度不同而形成的。各个层次在群落中的地位和作用各不相同，各层中植物种类的生态习性也不相同。地下（根系）的成层现象和层次之间的关系和地上部分是相应的。最大的根系生物量在表层，土层越深，根系越少。根系成层可以充分利用土壤中的养分和水分。\n\n水平：（取决于植物的内在分布型）有许多因素可导致群落中植被在水平方向上出现复杂的斑块状镶嵌。导致水平结构的复杂性主要有三方面的原因：（1）亲代的扩散分布习性；（2）环境异质性；（3）中间相互作用的结果。七、如何理解群落交错区、边缘效应、群落镶嵌、空间异质性等概念。群落交错区又称为生态交错区(ecotone)或生态过渡带，是两个或多个群落之间（或生态地带之间的过渡区域。群落交错区是现代生态学研究的一热点，特别是随着人类干预影响的范围和强度增大，交错区变得越来越复杂。边缘效应(edgeeffect)：在群落交错区，由于受内外环境的影响，出现不同的生态特征的现象，如生物种类数增加、生物多样性提高、物质循环过程改变等。镶嵌性是群落在二维空间中的不均匀配置，使群落在外形上表现为斑块(patch)相间的特性。具有这种特征的植物群落叫做镶嵌群落。群落镶嵌的形成主要是由于群落内部环境因子的不均匀引起（如局部地形变化、土壤湿度及盐度等差异，人类及其他动物的影响）。空间异质性(spatialheterogeneity)是指生态学过程和格局在空间分布上的不均匀性及其复杂性；是空间缀块性(patchness)和梯度(gradient)的总和。缀块性主要强调缀块的种类组成特征及其空间分布与配置关系，比异质性在概念上更具体。八、举例分析环境因子对群落结构的影响；1、自然因子对群落结构的影响水热条件对群落结构的影响温度对群落结构的影响降雨量对陆生植物群落结构的影响（同一气候带内，降水的差异导致群落结构和类型的差异）水对群落结构的影响（水质、水深、水体的流动特性、水体底部土质等对群落结构的影响；湿生植物群落、挺水植物群落、浮叶植物群落、漂浮植物群落、沉水植物群落）\n2、人类活动对群落结构的影响①人为引种（农业生产、园艺、林业以及其他养殖业）②外来物种入侵③森林砍伐、过度放牧等植被破坏④土地利用方式（生境破坏）⑤环境污染（优势种的消长、生物多样性的减少）九、举例分析植被破坏对群落结构的影响；去除植被的影响：（1）地表蒸腾作用的消失（土壤温度湿度增高，水分贮存能力降低，地表径流增大）；（2）生物地球化学循环过程变化（养分流失）（3）土壤可侵蚀性增加（土壤侵蚀、水土流失）群落对外界环境具有改造作用（1）调节水分小循环（2）防止风害：群落降低风速的程度，主要决定于群落的高度、分层和郁闭度（crowndensity，森林中乔木树冠彼此相接，遮蔽地面的程度）等条件。森林群落防风的作用最大，一般说，防护林所防护的范围约相当于林高的25倍。（3）固定流沙：在流沙活动的地区，利用植被固定流沙是一项根本性的治理办法。采用乔、灌、草结合，“前挡后拉”、“逐步推进”的方法，既固定了流沙，又达到了充分利用土地的目的。（4）大气生物净化：柳杉林，每公斤叶子（干重）每月可吸收二氧化硫3克；一般阔叶林,在生长季节中，每天每公顷能生产氧气700公斤，吸收二氧化碳一吨左右。水青岗林，1公顷的水青岗林一年内可吸附粉尘68吨。一般叶面多皱、粗糙、多毛，或叶面积大的树木，滤尘的作用更大。大气中的粉尘也是主要污染物之一，其中除尘埃外，还含有油烟、碳粒、铅、汞等多种金属小粒子，常常引起人体呼吸系统疾病。粉尘中还夹杂各种病原菌，是造成各种流行病和传染病的根源。森林则具有降低风速迫使粉尘降落，并吸附粉尘的作用。十、举例分析植物群落对大气环境的影响；大气生物净化：柳杉林，每公斤叶子（干重）每月可吸收二氧化硫3克；一般阔叶林,在生长季节中，每天每公顷能生产氧气700公斤，吸收二氧化碳一吨左右。水青岗林，1公顷的水青岗林一年内可吸附粉尘68吨。一般叶面多皱、粗糙、多毛，或叶面积大的树木，滤尘的作用更大。大气中的粉尘也是主要污染物之一，其中除尘埃外，还含有油烟、碳粒、铅、汞等多种金属小粒子，常常引起人体呼吸系统疾病。粉尘中还夹杂各种病原菌，是造成各种流行病和传染病的根源。森林则具有降低风速迫使粉尘降落，并吸附粉尘的作用。十一、举例分析植物群落对土壤环境的影响；旱生演替系列：一块光秃的岩石表面，对于植物的生长来说，生境是非常严酷的。首先，没有土壤，而且，极为干燥，温度的变化幅度也极大。⑴最先在岩面出现的是地衣植物群落。在这个演替阶段中，顺序出现壳状地衣--叶状地衣--枝状地衣。它们凭借所分泌的有机酸以腐蚀岩面。其残体也参加到土壤的聚集和水分的含蓄中去。岩面的生境开始改变。⑵苔藓植物群落阶段。\n在上一阶段地衣植物聚集的少量土壤上，能耐干旱的苔藓植物开始生长，形成群落。它们具有丛生性，成片密集生长，聚集土壤的能力更强。土壤、水分条件进一步有所改善。⑶草本植物群落阶段。在土壤稍多些的情况下，一些耐旱的草本植物，如蕨类和一年生短命植物相继出现，代替苔藓植物群落。接着是多年生操植物定居和形成群落。到了这个阶段，原有岩面的环境已经大大改变：土壤增厚，有了遮荫，减少了蒸发，调节了温、湿度变化，土壤中细菌、真菌和小动物的活动也增加。生境再也不那么严酷了。于是创造了木本植物适宜的生活环境。在森林分布的地区，演替继续向前进行。⑷木本植物群落阶段。在草本植物群落中，首先是一些喜光的阳性灌木出现，以后形成灌木群落。继而，乔木树种生长形成森林。林下的荫蔽环境，使其他耐荫性的灌木和草本植物种类得以定居，原有的阳性灌木逐渐从森林下消失。在这个演替系列中，地衣和苔藓植物群落阶段延续的时间最长。草本植物群落阶段，演替的速度相对地最快。而后，木本植物群落演替的速度又逐渐减慢，这是由于木本植物生长时期较长所致。十二、环境变化对群落演替过程的影响；群落演替的一般过程：裸地形成生物入侵、定居及繁殖（物种互不干扰）环境变化物种竞争（物种相互干扰）群落水平上的相对稳定和平衡（共摊、进化）去除植被的影响：（a）地表蒸腾作用的消失（土壤温度湿度增高，水分贮存能力降低，地表径流增大）；（b）生物地球化学循环过程变化（养分流失）（c）土壤可侵蚀性增加（土壤侵蚀、水土流失）