第五章水生生物群落课件.ppt

1、 An Introduction of Aquatic Ecology王王 岩岩 上海水产大学水域生态学与鱼类营养实验室上海水产大学水域生态学与鱼类营养实验室 AEFN AEFNv生物群落生物群落(Community)：特定空间或生境下若干生物种群有规律的组：特定空间或生境下若干生物种群有规律的组合，它们之间以及它们与环境之间彼此影响，相互作用，具有一定合，它们之间以及它们与环境之间彼此影响，相互作用，具有一定的形态结构与营养结构，执行一定的功能（李博，的形态结构与营养结构，执行一定的功能（李博，1993）。）。v1807年近代植物地理学创始人年近代植物地理学创始人Humboldt,A.首先注

2、意到自然界植物首先注意到自然界植物的分布遵循一定的规律而集合成群落；的分布遵循一定的规律而集合成群落；v丹麦植物学家丹麦植物学家Warming Eug.(1909)在其经典著作在其经典著作植物生态学植物生态学中中将群落定义为将群落定义为“一定的种所组成的天然群聚一定的种所组成的天然群聚”；v德国生物学家德国生物学家Mobius K.(1877)年注意到海底牡蛎种群总是以一定的年注意到海底牡蛎种群总是以一定的规律与其它动物生长在一起，将这一有机整体称为生物群落规律与其它动物生长在一起，将这一有机整体称为生物群落（Biocoenosis）；）；vShelford（1911）将群落定义为）将群落定义

3、为“具一致的种类组成且外貌一致的生具一致的种类组成且外貌一致的生物聚集体物聚集体”。AEFN群落的概念群落的概念水生生物群落划分水生生物群落划分按生境划分按生境划分|海洋群落：海洋群落：大洋群落：大洋群落：深海群落：深海群落：近岸水域群落近岸水域群落|湖泊群落：湖泊群落：沿岸带群落沿岸带群落 湖沼带群落湖沼带群落 海洋近岸水域生物群落海洋近岸水域生物群落|海草（海草（Sea grass）、沼泽草与红树林系统；）、沼泽草与红树林系统；|以海藻为基础的系统；以海藻为基础的系统；|以浮游植物为基础的系统；以浮游植物为基础的系统；|珊瑚礁；珊瑚礁；|河口湾。河口湾。Nybakken，1993 v红树林

4、：指生长在热带和亚热带潮汐沼泽地的不同树种的生态红树林：指生长在热带和亚热带潮汐沼泽地的不同树种的生态组合。组合。v盐沼（盐沼（Salt marshes）：温带和亚极地的河口以及有掩护的海岸）：温带和亚极地的河口以及有掩护的海岸和海湾特有的植物群丛，通称盐沼。和海湾特有的植物群丛，通称盐沼。v盐沼是温带的特征，在热带和亚热带，它们被红树林替代盐沼是温带的特征，在热带和亚热带，它们被红树林替代（Chapman，1975）。）。Nybakken，1993 AEFN红树林和盐沼红树林和盐沼|密度（密度（density）：单位面积上植物株数）：单位面积上植物株数|盖度（盖度（Coverage）：）：P

5、ost H V 最先提出此概念，指植物地上部最先提出此概念，指植物地上部分垂直投影面积占样地面积的百分比。分垂直投影面积占样地面积的百分比。|频度（频度（Frequency）：某个物种在调查范围内出现的频率。）：某个物种在调查范围内出现的频率。|群集度（群集度（sociality）：描述植物在群落中的生长方式。）：描述植物在群落中的生长方式。|高度（高度（height）|重量（重量（weight）|体积（体积（volume）|优势度（优势度（dominance）和重要值（）和重要值（important value）：重要值用）：重要值用以确定优势度以确定优势度 重要值重要值=相对密度相对密度+

6、相对频度相对频度+相对优势度相对优势度|综合优势比（综合优势比（SDR）：日本学者提出。）：日本学者提出。李博，李博，1993 AEFN群落种类组成的数量特征群落种类组成的数量特征|时间结构：短期：季节变化和物候期时间结构：短期：季节变化和物候期 长期：演替长期：演替|空间结构：水平：镶嵌空间结构：水平：镶嵌 垂直：成层垂直：成层|营养结构：营养结构：李博，李博，1993 AEFN群落结构群落结构|垂直：成层现象垂直：成层现象|水平：镶嵌水平：镶嵌z镶嵌性（镶嵌性（mosaic）：层片在二维空间中的不均匀配置，使群落在）：层片在二维空间中的不均匀配置，使群落在外形上表现为斑块相间，称之为镶嵌性

7、，具有这种特征的群落叫外形上表现为斑块相间，称之为镶嵌性，具有这种特征的群落叫做镶嵌群落。每一个斑块叫做一个小群落，它们彼此组合，形成做镶嵌群落。每一个斑块叫做一个小群落，它们彼此组合，形成了群落的镶嵌性，所有相似的小群落的联合叫小群聚。镶嵌可分了群落的镶嵌性，所有相似的小群落的联合叫小群聚。镶嵌可分为融合型（在小群落间无明显的边界）和轮廓型（在小群落间有为融合型（在小群落间无明显的边界）和轮廓型（在小群落间有明显的边界）。明显的边界）。z复合体（复合体（complex）：由于环境条件（主要是地形、水分和土壤）：由于环境条件（主要是地形、水分和土壤条件）在一定空间地段有规律地交替，而使得两个或

8、两个条件）在一定空间地段有规律地交替，而使得两个或两个 以上的以上的群落或群落片段多次的、有规律的出现所组成的植被。群落复合群落或群落片段多次的、有规律的出现所组成的植被。群落复合体是不同群落之间水平分布格局的一个特征。复合体也可分为两体是不同群落之间水平分布格局的一个特征。复合体也可分为两类：融合型（在小群落间无明显的边界）和轮廓型（在小群落间类：融合型（在小群落间无明显的边界）和轮廓型（在小群落间有明显的边界）。有明显的边界）。（见李博，（见李博，1993）AEFN群落结构群落结构空间结构|食物链：把来自植物的食物能转化为一连串食物重复取食与被食物链：把来自植物的食物能转化为一连串食物重复

9、取食与被取食的有机体，叫做食物链。取食的有机体，叫做食物链。牧食链（牧食链（Grazing circuit）：以绿色植物为基础。）：以绿色植物为基础。腐屑链（腐屑链（Detritus circuit）：以死的有机物基础。：以死的有机物基础。|食物网：食物网：|营养级：营养级：“引进各种动物如果没有把它们原来自然或人为的控制技巧也引进各种动物如果没有把它们原来自然或人为的控制技巧也引进该地区的话，常常会成为严重的灾难引进该地区的话，常常会成为严重的灾难”。AEFN群落结构群落结构营养结构|生境（生境（Habitat）：物种在自然界中出现的栖息环境。）：物种在自然界中出现的栖息环境。|生态位（生态

10、位（Ecological niche）：群落中某个种群的职能（）：群落中某个种群的职能（occuption）；或）；或某个种的特殊生境。生态位不仅包括生物占有的物理空间，还包括它在某个种的特殊生境。生态位不仅包括生物占有的物理空间，还包括它在群落中的功能作用以及它们在环境条件变化梯度中的位置。群落中的功能作用以及它们在环境条件变化梯度中的位置。（Smith，李建东等李建东等1988译）译）|“生态学或环境的生态位生态学或环境的生态位”是一个物种或亚种的根本分布单元是一个物种或亚种的根本分布单元（Grinnell，1917,1924,1928）。）。|生态位是群落中某个种占据的地位和职能（生态位

11、是群落中某个种占据的地位和职能（occuption）(Elton，1927)。|生态位是某个种能够生存的所有机能变量和环境变量的上下极限。生态位是某个种能够生存的所有机能变量和环境变量的上下极限。（Hutchinson）|生态位与遗传学中的表现型的概念平行（生态位与遗传学中的表现型的概念平行（Mac Arthur，1968）|有机体在生态系统中的功能和生境的统一构成其生态位。（有机体在生态系统中的功能和生境的统一构成其生态位。（Vesilind&Peirce,1983）AEFN生境和生态位生境和生态位|基础生态位：单种存在时，物种所具有的理论上的生态位。基础生态位：单种存在时，物种所具有的理论

12、上的生态位。实际生态位：在生物抑制存在下所占有的生态位大小和范围。实际生态位：在生物抑制存在下所占有的生态位大小和范围。（Hutchinson，1965）|基础生态位：单种存在时，物种所具有的潜在生境。基础生态位：单种存在时，物种所具有的潜在生境。局部生态位：当竞争存在但不充分时，一个物种所占的生境。局部生态位：当竞争存在但不充分时，一个物种所占的生境。实际生态位：是一个物种所占有的生境的实际大小和范围，它是物实际生态位：是一个物种所占有的生境的实际大小和范围，它是物种和环境相互作用的结果。种和环境相互作用的结果。（Vandermeer，1972）见见Dawes（厦门大学植物生态学研究室（厦门

13、大学植物生态学研究室1989译），译），AEFN生态位划分生态位划分|格局（格局（Pattern）：由于生物在环境中的分布，它们与环境的相互关）：由于生物在环境中的分布，它们与环境的相互关系的结果所形成的结构（系的结果所形成的结构（Hutchinson，1965）。）。|群落格局：生物在现存量中的不同的排列有助于群落格局多样性的群落格局：生物在现存量中的不同的排列有助于群落格局多样性的形成，例如：形成，例如：（1）分层格局（垂直分布）；）分层格局（垂直分布）；（2）带状格局（水平分布）；）带状格局（水平分布）；（3）活动性格局（周期性）；）活动性格局（周期性）；（4）食物网格局；）食物网格局；

14、（5）生殖格局；）生殖格局；（6）社会格局；）社会格局；（7）协同活动格局（是竞争、抗生、互利共生等）；）协同活动格局（是竞争、抗生、互利共生等）；（8）随机格局（被任意力量影响的结果）。）随机格局（被任意力量影响的结果）。AEFN群落格局群落格局|关键种：关键种：|群落交错区：两个或更多个不同群落之间的过渡区，它是个交叉地群落交错区：两个或更多个不同群落之间的过渡区，它是个交叉地带或紧张地带，有着相当于线形的大片地区，但比本身毗连的群落带或紧张地带，有着相当于线形的大片地区，但比本身毗连的群落地区要狭窄。在交错区，通常包含各个交迭群落的生物有机体，种地区要狭窄。在交错区，通常包含各个交迭群落

15、的生物有机体，种的数目和一些种群密度要比相邻群落大。的数目和一些种群密度要比相邻群落大。|边缘效应：群落交汇处种的数目和一些种群密度增大变化的趋势。边缘效应：群落交汇处种的数目和一些种群密度增大变化的趋势。|边缘种：在群落交汇处度过大部分时间，或原发于此的，或数量丰边缘种：在群落交汇处度过大部分时间，或原发于此的，或数量丰富的有机体。富的有机体。AEFN边缘效应边缘效应|生物多样性（生物多样性（Bio-diversity）：指地球上形形色色的生物体及其）：指地球上形形色色的生物体及其所构成的生态综合体。所构成的生态综合体。|一般认为生物多样性有三个水平一般认为生物多样性有三个水平:遗传多样性遗

16、传多样性:地球上生物个体中所包含的遗传信息总和，或指一地球上生物个体中所包含的遗传信息总和，或指一个物种内基因和基因型的多样性；个物种内基因和基因型的多样性；物种多样性物种多样性:地球上生物种的多样性或物种的丰度；地球上生物种的多样性或物种的丰度；生态系统多样性生态系统多样性:指生物圈内生物群落、生境或生态过程的多样指生物圈内生物群落、生境或生态过程的多样化。化。AEFN生物多样性生物多样性|物种多样性（物种多样性（Species diversity）：Fish,R.A.（1947）首次使用多样性）首次使用多样性名词时，指群落中物种的数目和每一物种的个体数目。名词时，指群落中物种的数目和每一物

17、种的个体数目。|目前物种多样性有三方面含义：目前物种多样性有三方面含义：种的数目或丰富度（种的数目或丰富度（species richness）：指一个群落或生境中物种数目）：指一个群落或生境中物种数目的多寡。的多寡。种的均匀度（种的均匀度（species evenness）：指一个群落或生境中全部物种个体数）：指一个群落或生境中全部物种个体数目的分配情况，反映了种属组成的均匀程度。目的分配情况，反映了种属组成的均匀程度。种的异质性（种的异质性（species heterogeneity）：是上述两种含义的综合，又称总）：是上述两种含义的综合，又称总多样性。多样性。|物种多样性包括两方面内容：物

18、种多样性包括两方面内容：物种丰富性：物种丰富性：均匀性或均衡性：种间各个体按比例分配。把变异性和均匀性组分结合均匀性或均衡性：种间各个体按比例分配。把变异性和均匀性组分结合起来构成完整的多样性指数。起来构成完整的多样性指数。AEFN物种多样性物种多样性|物种多样性指数（物种多样性指数（Species diversity indices）：物种种类数及个体）：物种种类数及个体的重要价值（数目、生物量、生产力等等）之间的比例。的重要价值（数目、生物量、生产力等等）之间的比例。|辛普森指数（辛普森指数（Simpsons diversity index）：）：D=1-pi2=1-(Ni/N)2 D变动

19、范围：变动范围：-（-S）|香农威纳指数：（香农威纳指数：（Shannon-Weiner index）：）：H=-pilog2pi H变动范围：变动范围：-log2S AEFN多样性指数多样性指数|多样性梯度：多样性梯度：z从热带到两极，随纬度增加多样性降低。从热带到两极，随纬度增加多样性降低。z随海拔升高多样性降低。在海洋或淡水水体中，多样性随深度增加而随海拔升高多样性降低。在海洋或淡水水体中，多样性随深度增加而降低。降低。|决定多样性梯度的因素：决定多样性梯度的因素：z进化时间学说：古老的群落多样性较高。进化时间学说：古老的群落多样性较高。z生态时间学说：物种分布区的扩大需要一定的时间。生

20、态时间学说：物种分布区的扩大需要一定的时间。z空间异质性学说：物理环境越复杂，动植物群落的复杂性越高，多样空间异质性学说：物理环境越复杂，动植物群落的复杂性越高，多样性越大。性越大。z气候稳定学说：气候越稳定，变化越小，动植物的种类越丰富气候稳定学说：气候越稳定，变化越小，动植物的种类越丰富z竞争学说：在气候温和而稳定的地区，生物之间的竞争能够成为进化竞争学说：在气候温和而稳定的地区，生物之间的竞争能够成为进化和生态位分化的主要动力。和生态位分化的主要动力。z捕食学说：捕食导致多样性增加。捕食学说：捕食导致多样性增加。z生产力学说：群落的生产力越高，物种多样性就越高。李博，生产力学说：群落的生

21、产力越高，物种多样性就越高。李博，1993 AEFN物种多样性变化趋势物种多样性变化趋势 AEFN|种内关系（种内关系（intraspecific relationship）：存在于各个生）：存在于各个生物种群内部的个体与个体之间的关系。物种群内部的个体与个体之间的关系。|种间关系（种间关系（interspecific relationship）：生活在同一生）：生活在同一生境中的所有种群之间的关系。境中的所有种群之间的关系。李博，李博，1993群落内的种间关系群落内的种间关系|捕食（捕食（Predation）：一种以另一种作为食物）：一种以另一种作为食物 同类相残（同类相残（Cannibal

22、ism）：是一种颇为特殊的、在种群内或在亲缘种）：是一种颇为特殊的、在种群内或在亲缘种种群之间进行的竞争干涉（种群之间进行的竞争干涉（Competitive interference）。）。|竞争（竞争（competition）：在同一群落中的两个种利用同一资源（如食物）：在同一群落中的两个种利用同一资源（如食物和空间），由于资源短缺，或由于相互作用而影响其生长和生存。和空间），由于资源短缺，或由于相互作用而影响其生长和生存。|共生（共生（symbiosis）或互惠共生（）或互惠共生（mutualism）：两个中之间存在密切、）：两个中之间存在密切、永久和专一联系的状况，这种关系对两个种彼此都

23、有利。永久和专一联系的状况，这种关系对两个种彼此都有利。|共栖（共栖（commensalism）：对一种有利而对另一种也无害。）：对一种有利而对另一种也无害。|独生（独生（amensalism）：指种群独立生活不受影响，并明显地抑制另一）：指种群独立生活不受影响，并明显地抑制另一个种群。个种群。|寄生（寄生（parasitism）：一种从另一种中得到营养。）：一种从另一种中得到营养。群居寄生：寄生物将它的幼体强加给寄主抚育。群居寄生：寄生物将它的幼体强加给寄主抚育。Smith（李建东等（李建东等1988译译）AEFN群落内的种间关系群落内的种间关系|Lotka-Volterra（1925，19

24、28）捕食模型：）捕食模型：对于种群对于种群1：dN1/dt=r1N1(K1-N1-N2)/K1 对于种群对于种群2：dN2/dt=r2N2(K2-N2-N2)/K2|Nicholson-Bailey模型：模型：|功能反应：随着被捕食者密度的变化，每个捕食者可获得被捕食者功能反应：随着被捕食者密度的变化，每个捕食者可获得被捕食者的数量或速度的变化。的数量或速度的变化。|数量反应：随着被捕食者密度的变化，捕食者数量的变化。数量反应：随着被捕食者密度的变化，捕食者数量的变化。|综合反应：功能反应和数量反应的综合。综合反应：功能反应和数量反应的综合。AEFN群落内的种间关系群落内的种间关系捕食|竞争

25、排斥原理：竞争使亲缘关系密切或其它方面相似的物竞争排斥原理：竞争使亲缘关系密切或其它方面相似的物种之间产生生态分离，所有竞争者不能共存（种之间产生生态分离，所有竞争者不能共存（Hardin,1960）或称）或称Gause原理。原理。|竞争的结果：（竞争的结果：（1）稳定；（）稳定；（2）不稳定性；（）不稳定性；（3）排斥。）排斥。AEFN群落内的种间关系群落内的种间关系竞争|他感作用（他感作用（Allelopathy）：）：目前被称为化感作用，是植物界目前被称为化感作用，是植物界种与种之间相互影响的方式之一。种与种之间相互影响的方式之一。|Hiolich（1937）提出）提出Allelopat

26、hy这一术语，指由植物体分泌这一术语，指由植物体分泌的化学物质对别种或本种发生影响的现象。植物分泌的这种的化学物质对别种或本种发生影响的现象。植物分泌的这种化学物质叫做他感作用物质。化学物质叫做他感作用物质。AEFN群落内的种间关系群落内的种间关系竞争种种间间相相互互作作用用分分析析相互作用类型相互作用类型 物种物种1 物种物种2 相互作用一般类型相互作用一般类型 中性作用中性作用 O O 两个种群彼此不受影响两个种群彼此不受影响 竞争：直接干涉型竞争：直接干涉型-每一种群直接抑制另一个每一种群直接抑制另一个 竞争：资源利用型竞争：资源利用型-资源缺乏时间接抑制资源缺乏时间接抑制 偏害作用（偏

27、害作用（amensalism）-O 种群种群 1 受抑制，种群受抑制，种群 2，无影响，无影响 寄生作用（寄生作用（parasitism）+-种群种群 1，寄生者，通常较宿主，寄生者，通常较宿主 2 的个体小的个体小 捕食作用（捕食作用（predation）+-种群种群 1，捕食者，通常较猎物，捕食者，通常较猎物 2 的个体小的个体小 偏利作用（偏利作用（commensalism）+O 种群种群 1，偏利者；种群，偏利者；种群 2，无影响，无影响 原始原始合作（合作（protocooperation）+相互作用对两种都有利，但不是必然的相互作用对两种都有利，但不是必然的 互利共生（互利共生（m

28、utualism）+相互作用对两种都必然有利相互作用对两种都必然有利 AEFN|孙儒泳著.1993.普通生态学.人民教育出版社(北京）|李博主编.1993.普通生态学.内蒙古大学出版社(呼和浩特)|尚玉昌编著.2002.普通生态学.北京大学出版社(北京)|Odum,E.P（孙儒泳等译）.1981.生态学基础.人民教育出版社(北京).|Odum,H.T（蒋由绪等译）.1993.系统生态学.科学出版社(北京).|蔡哓明编著.2002.生态系统生态学.科学出版社(北京).|刘建康主编.1999.高级水生生物学.科学出版社(北京).|何志辉主编.2000.淡水生态学.农业出版社(北京).|沈国英、施并

29、章主编.2002.海洋生态学(第二版).海洋出版社(北京).|Barnes,R.K.,Mann,K.H.,1980.Fundamentals of Aquatic Ecosystems.Blackwell Science|Barnes,R.S.K,Hughes,R.N.1982.An introduction to marine Ecology.Black Well Scientific Publications|Giller,P.S.,Hildrew,A.G.,Raffaelli,D.G.1992.Aquatic ecology-Scale,Pattern and Process.The 3

30、4th symposium of the British ecological society with the American society of limnology and oceanography.University College,Cork.Published for the British Ecological Society by Blackwell Science.主要参考书主要参考书 AEFN|Kinne,O.(Edit),1977.Marine Ecology Vol I Environmental factors.John Wiley&Sons|Kinne,O.(Ed

31、it),1976.Marine Ecology Vol III Cultivation Part 1.John Wiley&Sons|Kinne,O.(Edit),1977.Marine Ecology Vol III Cultivation Part 2.John Wiley&Sons|Kinne,O.(Edit),1977.Marine Ecology Vol III Cultivation Part 3.John Wiley&Sons|Kinne,O.(Edit),1982.Marine Ecology Vol V Ocean management Part 1.John Wiley&S

32、ons|Mann,K.H.2000.Ecology of Coastal Waters(2nd Edition).Blackwell Science.|Nybakken,J.W.1993.Marine Biology:An Ecological Approach(3rd Edition).Harper Collins College Publishers|Parsons,T.R.,Takahashi,M.,Hargrave,B.1984.Biological Oceanographic Progresses(3rd edition).Pergamon Press|Wetzel,R.G.1983.Limnology(3rd Edition).CBS College Publishing.|Vanni M J.1986.Competition in zooplankton communities:Suppression of small species by Daphnia pulex.Limnol.Oceanogr.,31,1039-1056.