第V部分-群落生態(tài)學(xué)課件

第V部分群落生態(tài)學(xué)群落(community)：Anassociationofinteractingspeciesinhabitingsomedefinedarea(指生活在特定區(qū)域里相互作用的種群集合體)第12章SpeciesAbundanceandDiversity

(物種數(shù)量和多樣性)昆蟲細(xì)菌真菌病毒Speciesrichnessofmaingroupsoforganisms植物和藻蛛形綱線蟲脊索動(dòng)物Oneofpioneersleadingbiodiversityconservation12.1speciesabundance(1)TheLognormalDistribution(對(duì)數(shù)正態(tài)分布)Preston’sgraphplotslog2ofspeciesabundanceagainstthenumberofspeciesineachabundanceinterval.

(把物種的個(gè)體數(shù)量從少到多分組，如1－2，2－4，4－8，以2的倍數(shù)為分組標(biāo)準(zhǔn)（log2N），作為橫坐標(biāo)，各組的物種數(shù)為縱坐標(biāo)，得到的圖形均為“鐘形”曲線，即正態(tài)曲線，稱此為“對(duì)數(shù)正態(tài)（lognormal)”分布。Mostspeciesaremoderatelyabundant;fewareveryabundantorextremelyare思考題I畫一個(gè)典型的“對(duì)數(shù)正態(tài)分布”圖，包括縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)名稱2345678911（log2）2481632641282565121024（個(gè)體數(shù)）物種數(shù)Preston(1962)plottedforestbirdsinOhio,USA

Log2123456789Whittaker(1964)plottedspeciesabundanceofthedesertcommunity蓋度樣本大小與對(duì)數(shù)正態(tài)分布Whyaremostofplotsnot‘normal’(bell-shaped)?

291species（277species)

samplesizes

rarespecies12.2SpeciesDiversity(物種多樣性)

(1)speciesrichness物種豐富度，（2）speciesevenness均勻度b25treesin5species（1）MeasuringSpeciesDiversityMostoftenusedindex:Shannon-WienerIndex（H’）：

pi

＝theproportionofithspecies,

s=thenumberofspecies，H’islowestat0(only1species)，

H’ishighestatInS(allspeciesareequalinrelativeabundance)

。

′ShannonEvennessMeasure,J

H’inthesampleA:物種數(shù)量比例（pi)logepi

pi

logepi

210.84－0.174－0.14610.04－0.312－0.12910.04－0.312－0.12910.04－0.312－0.12910.04－0.312－0.129合計(jì)251.00（H’）

0.662

50.20－1.609－0.32250.20－1.609－0.32250.20－1.609－0.322450.20－1.609－0.322550.20－1.609－0.322Total251.00(H’)1.610SampleB

Theweaknessofindexindescribingbiodiversity?（兩個(gè)假想森林的等級(jí)－多度曲線把物種的個(gè)體相對(duì)數(shù)量與其豐盛度等級(jí)（按從多到少的等級(jí)排列）作圖，來(lái)表示物種多樣性和相對(duì)豐富度，就得到等級(jí)－多度曲線。該等級(jí)-多度曲線表明，群落a中以1種樹為優(yōu)勢(shì)，而群落b中的5種樹各占相等比例豐盛度等級(jí)（從高到低）數(shù)量所占比例較小的斜率表明均勻度較大線長(zhǎng)度代表豐富度2）Rank-AbundanceCurve(等級(jí)－多度曲線）Plottherelativeabundanceofspeciesagainsttheirrank

inabundance加利福尼亞海灣兩暗礁魚群落的等級(jí)－多度曲線葡萄牙北部?jī)伤鷹⒌厥耆郝涞牡燃?jí)－多度曲線思考題II1何為物種豐富度和均勻性？Shannon-Wiener指數(shù)由哪幾項(xiàng)組成？豐富度和均勻性是如何影響等級(jí)－多度曲線的？12.3EnvironmentalComplexity(1)ForestComplexandBirdSpeciesDiversitySpeciesdiversityishigherincomplexenvironmentsMcArthurstudiestherelationshipbetweenfoliageheightdiversityandthenumberofbirdspecies。植被高度與鳥種數(shù)森林葉多樣性與鳥物種多樣性鳥物種多樣性（H’）Foliagediversitymeasure:3levels:0-0.6m、

0.6-7.6m,>7.6m。13communitiesinNorthAmerica.(2)Niches(生態(tài)位),heterogeneity(環(huán)境異質(zhì)性),andDiversityofAlgaeandPlants（1）水藻和陸生植物的生態(tài)位Tilman（1977）研究了兩種硅藻的競(jìng)爭(zhēng)，競(jìng)爭(zhēng)結(jié)果取決于環(huán)境中主要營(yíng)養(yǎng)元素硅與磷的比值（圖）。Hutchinson’s“Paradoxofplankton”:whyare

communitiesofplankton(浮游植物,藻)sodiverseinrelativelysimpleenvironments?

LakeTahoe，Nevada（2）EnvironmentHeterogeneity一塊舊農(nóng)田（4761m2）中氮和土壤水分的空間變化Robertson’team(1988）measuredspatialvariationinnitrate(NO3)andsoilmoistureinanoldagriculturalfield.非洲加納0.1ha雨林樣地上植物種數(shù)與土壤肥力營(yíng)養(yǎng)與植物和水藻物種多樣性存在負(fù)相關(guān)關(guān)系(3)AlgalandPlantSpeciesDiversityandincreasedNutrientAvailability英國(guó)洛桑地區(qū)土壤肥力與植物多樣性Competition:營(yíng)養(yǎng)豐富時(shí)就會(huì)減少限制性營(yíng)養(yǎng)元素，最后，植物或水藻就只競(jìng)爭(zhēng)唯一的資源－光，那些能最有效地利用光的物種占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。12.4Disturbance(擾動(dòng))andBiodiversityW.Sousa（1984）definedDisturbanceas：

一種不連續(xù)的、間斷性的殺死、替代或損害一個(gè)或多個(gè)個(gè)體，從而為新來(lái)的個(gè)體或集群的建立創(chuàng)造機(jī)會(huì)的現(xiàn)象。TheIntermediateDisturbancehypothesis:

Intermediatelevelsofdisturbancepromotehigherdiversity.（2）TheIntermediateDisturbanceHypothesis(中度擾動(dòng)假說(shuō))J.Connel

（1975，1978）預(yù)測(cè)，中度水平的擾動(dòng)會(huì)促使多樣性提高，而低強(qiáng)度和高強(qiáng)度擾動(dòng)都使多樣性降低。他認(rèn)為，如果擾動(dòng)頻繁而且強(qiáng)度大，則群落中僅有少數(shù)幾個(gè)物種能夠完成生活周期；如果擾動(dòng)少而輕，群落則僅限于那幾個(gè)最有效的競(jìng)爭(zhēng)者；但當(dāng)擾動(dòng)適中時(shí)，在擾動(dòng)間隔期間物種有足夠的時(shí)間定居，但不足以發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)性排除。中度擾動(dòng)假說(shuō)（3）潮間帶的擾動(dòng)和多樣性Sousa（1979）的研究：?jiǎn)栴}：潮間帶石頭滾動(dòng)程度與無(wú)脊椎動(dòng)物多樣性之間的關(guān)系。方法：根據(jù)風(fēng)浪對(duì)不同大小石頭的推動(dòng)強(qiáng)度（用‘力’表示）分為三個(gè)擾動(dòng)水平，用照像的方法監(jiān)測(cè)石頭被推動(dòng)的程度：每月照1次，連續(xù)2年。觀察石頭上的海藻和無(wú)脊椎動(dòng)物數(shù)量。擾動(dòng)水平與潮間帶石頭上海藻和無(wú)脊椎動(dòng)物的多樣性（4）溫帶草原的擾動(dòng)和多樣性草原鼠的擾動(dòng)與植被的綴塊分布草原鼠的擾動(dòng)和植物多樣性草原鼠的擾動(dòng)

植物多樣性在適中擾動(dòng)水平的地方最大（圖）。WHY？

因?yàn)閿_動(dòng)太大的地方，只有個(gè)別強(qiáng)有利的定殖者占統(tǒng)治地位；擾動(dòng)太小的地方，較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)者占優(yōu)勢(shì)，排擠了其它競(jìng)爭(zhēng)者；在擾動(dòng)適中的地方，競(jìng)爭(zhēng)者可以共存，因而使禾本科、非禾本科植物都存在，植物多樣性增高。植物多樣性相反的證據(jù)溪流無(wú)脊椎動(dòng)物種數(shù)與擾動(dòng)程度草原植物種數(shù)與火燒頻率第12章SpeciesAbundanceandDiversity

(物種數(shù)量和多樣性)關(guān)鍵概念Mostspeciesaremoderatelyabundant;fewareveryabundantorextremelyareAcombinationofthenumberandtheirrelativeabundancedefinesspeciesdiversitySpeciesdiversityishigherincomplexenvironmentsIntermediatelevelsofdistributionpromoteh