農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)課件 第二章第三節(jié) 生物群落

第二章第三節(jié)生物群落生物群落是生態(tài)系統(tǒng)中比生物個體和生物種群更高一級的組織水平層次。影響到生態(tài)系統(tǒng)中能量轉(zhuǎn)化、物質(zhì)循環(huán)的方向、速度和效率的高低，最終影響到生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力及其穩(wěn)定性。本節(jié)內(nèi)容一、群落的概念；二、群落的基本特征；三、群落的結(jié)構(gòu)；四、群落的交錯區(qū)與邊緣效應(yīng)五、群落的演替；六、協(xié)同進(jìn)化一、群落的概念生物群落(bioticcommunity)是指生存于特定區(qū)域或生境內(nèi)的各種生物種群的集合體。即群落是由不同種類的生物組成的生物復(fù)合體。常把群落按物種分為：植物群落；動物群落；微生物群落。主要群落類型1.森林包括熱帶雨林，亞熱帶常綠闊葉林，溫帶落葉闊葉林，北極泰加群落（針葉林、山地森林）2.草原包括熱帶草原、溫帶草原、凍原。3.荒漠4.其他群落1.緯度地帶性（溫度梯度）從南到北：熱帶雨林——季雨林——常綠闊葉林——落葉闊葉林——針葉林——草原——荒漠2.經(jīng)度地帶性（水分梯度）由東到西：濕潤森林——半干旱草原——干旱荒漠3.垂直地帶性（海拔高度）群落生態(tài)熱帶雨林群落生態(tài)溫帶落葉闊葉林群落生態(tài)針葉林群落生態(tài)熱帶草原群落生態(tài)溫帶草原群落生態(tài)凍原群落生態(tài)代表植物荒漠農(nóng)田群落山區(qū)群落徑流水群落二、群落的基本特征各種植物、動物、微生物群居在一起，在生物和生物之間就發(fā)生了復(fù)雜的相互關(guān)系。這種相互關(guān)系包括生存空間，各種生物對光能的利用，對土壤水分和礦質(zhì)養(yǎng)料的利用，代謝產(chǎn)物的彼此影響以及彼此間附生、寄生和共生的關(guān)系等等。另一方面，群居在一起的生物在受環(huán)境影響的同時，又作為一個整體影響于一定范圍的環(huán)境。群落的基本特征：1．具有一定的種類組成；

2．具有一定的結(jié)構(gòu)；3．具有一定的動態(tài)特征；4．不同物種之間存在相互影響；5．具有一定的分布范圍；6．形成一定的群落環(huán)境；7.具有特定的群落邊界特征。群落的種類組成生物群落的組成指組成群落的生物種類，以及它們在群落中的地位與作用。種類組成是決定群落性質(zhì)最重要的因素，也是鑒別不同群落種類的基本特征。生態(tài)優(yōu)勢種在一個群落中存在著成百成千的生物體，常常只有比較少數(shù)的幾個種或類群以它們的數(shù)量多、生產(chǎn)力高、影響大。對群落的結(jié)構(gòu)和環(huán)境的形成有明顯控制作用的物種稱為生態(tài)優(yōu)勢種（dominantspecies）。生態(tài)優(yōu)勢種通?？勺鳛槿郝涞拿罁?jù)。

三、群落的結(jié)構(gòu)組成群落的生物種群在群落中所處的位置和存在的狀態(tài)稱為群落結(jié)構(gòu)。農(nóng)業(yè)生物群落合理的空間與時間結(jié)構(gòu)是高產(chǎn)高效農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

1.垂直結(jié)構(gòu)2.水平結(jié)構(gòu)3.時間結(jié)構(gòu)群落結(jié)構(gòu)包括：1．群落的垂直結(jié)構(gòu)群落中生物按高度或深度的垂直配置，即形成了群落的成層現(xiàn)象，保證了群落中各物種在單位空間中更充分利用環(huán)境資源。陸生植物群落地上部分光照溫度濕度地下部分土壤物理性質(zhì)(水分)土壤化學(xué)性質(zhì)(養(yǎng)分)典型森林的分層比較明顯：1.地下層2.林底層3.草本層4.灌木層5.喬木層群落垂直方向?qū)拥姆只饕Q與植物的生活型。生活型決定了該種處于地面以上不同的高度和地面以下不同的深度。１不同層次提供不同的食物；２與不同層次的微氣候條件有關(guān)。

動物分層取決于：廣東省順德市淡水魚混養(yǎng)特性：上層鰱魚，食浮游動植物，使水質(zhì)變清，比例：2.7%中上層鳙魚，食浮游動植物，使水質(zhì)變清，比例：2.7%中層草魚，草食，利于鰱、鳙魚繁殖，比例：16.3%中下層團(tuán)頭舫，食草與昆蟲，提高餌料利用率，比例：5.4%下層鯪魚，雜食，耐低氧濃度利用排泄物，比例：70.7%下層鯉魚，雜食，耐低氧濃度利用排泄物，比例：2.2%稻田昆蟲群落結(jié)構(gòu)上層：光照強(qiáng)、通風(fēng)好、葉片茂密濃綠，主要是稻苞蟲、稻縱卷葉螟等食葉性害蟲棲居和危害；中下層：光照較弱，濕度較大，為水稻的莖稈層，主要是飛虱、葉蟬及螟蟲棲居和危害；地下層：淹水條件，主要是食根性害蟲(稻根葉甲幼蟲)等危害。合理的垂直結(jié)構(gòu)能更充分的利用資源，對不良環(huán)境有較強(qiáng)的抵抗性。間種套作是組建陸地農(nóng)業(yè)生物垂直結(jié)構(gòu)的主要形式。農(nóng)業(yè)生物的垂直結(jié)構(gòu)有多種形式間作(intercropping)在同一田地上于同一生長期內(nèi)，分行或分帶相間種植兩種或兩種以上作物的種植方式。間作的作物播種期、收獲期相同或不相同，但作物共處期長，其中，至少有一種作物的共處期超過其全生育期的一半。間作套作(接替間作)Relayintercropping在前季作物生長后期的株行間種植（播種或移栽）后季作物的種植方式，也稱為套種、串種。如于小麥生長后期每隔3-4行小麥播種一行玉米。后季作物英文有時稱為under-sowncrop。每種作物的共生期都不超過其全生育期的一半。

套作間套作的效益原理1提高作物群體種植密度，增加光合面積，提高光能利用效率2加強(qiáng)對地力的利用3發(fā)揮邊行優(yōu)勢4利用代謝產(chǎn)物的有利影響5減輕病蟲害2．群落的水平結(jié)構(gòu)群落內(nèi)由于環(huán)境因素在不同地點(diǎn)上的不均勻性和生物本身特性的差異，而在水平方向上分化形成不同的生物小型組合，稱為群落的水平結(jié)構(gòu)。

群落中生物分布通常是不均勻的。規(guī)則性在自然群落中是罕見的。物種的組成和個體數(shù)量的多少往往出現(xiàn)明顯的片狀分布或斑塊狀鑲嵌。造成群落不同水平分布型的原因群落所處地段的環(huán)境因子分布的不均勻物種的生殖特點(diǎn)種間相互關(guān)系作用種的分工合作程度等群落中的每一物種都有自己的種群分布形式;這些分布形式又與環(huán)境和其它物種的分布形式相關(guān)聯(lián);從而形成了群落的水平分布格局。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的農(nóng)、林、牧、漁以及各業(yè)內(nèi)部的面積比例及其格局是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的水平結(jié)構(gòu)?？刂妻r(nóng)業(yè)生物群落的水平結(jié)構(gòu)有兩種基本方式：（1）在不同的生境中因地制宜選擇合適的物種，宜農(nóng)則農(nóng)，宜林則林，宜牧則牧。（2）在同一生境中配置最佳的種植密度和飼養(yǎng)量，并通過飼養(yǎng)、栽培手段控制密度的發(fā)展。3．群落的時間結(jié)構(gòu)主因：環(huán)境因素周期性變化；結(jié)果：生物群落結(jié)構(gòu)有規(guī)律的變化。周期性是群落適應(yīng)環(huán)境的一種必然的表現(xiàn)形式。光、溫度和水分等很多環(huán)境因子有明顯的時間節(jié)律（如晝夜、季節(jié)節(jié)律），受這些因子的影響，群落的組成和結(jié)構(gòu)也隨著時間序列發(fā)生有規(guī)律的變化，稱為群落的時間結(jié)構(gòu)。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，通過人為的栽培、飼養(yǎng)技術(shù)，調(diào)節(jié)作物畜禽的組合匹配使其機(jī)能節(jié)律與環(huán)境因素的變化節(jié)律最大限度地吻合和協(xié)調(diào)。調(diào)節(jié)農(nóng)業(yè)生物群落時間結(jié)構(gòu)的主要方式復(fù)種套種輪作輪養(yǎng)套養(yǎng)稻田套播油菜棉油套作麥套稻多種作物套作沙塵暴卷土重來多種作物套作麥套玉米大麥套棉花“麥-棉-瓜”套種人工散播彌霧機(jī)噴播麥田套播水稻左：手栽稻（05邗江杭集）右：套播稻間套作主要類型與方式立體種養(yǎng)類型與方式稻鴨共作稻魚模式稻萍魚模式玉米食用菌模式蔗田食用菌模式基塘結(jié)合模式

稻鴨共作技術(shù)紅萍稻萍共作稻鴨萍共作紅萍養(yǎng)魚紅萍養(yǎng)鵝紅萍養(yǎng)鴨三、群落結(jié)構(gòu)小結(jié)：1水平鑲嵌性2垂直成層性3時間演替性四、群落的交錯區(qū)(ecotone)與邊緣效應(yīng)(edgeeffect)群落的交錯區(qū)：兩個或多個群落或生態(tài)系統(tǒng)之間的過渡區(qū)域。邊緣效應(yīng)：群落交錯區(qū)中不但增大了物種的多樣性與種群密度，而且增大了某些種的活動強(qiáng)度和生產(chǎn)力的現(xiàn)象。利用邊緣效應(yīng)：1.增加森林和草原的交接帶，以保護(hù)和增殖野生動物；2.充分利用水陸交接處的邊緣效應(yīng)發(fā)展灘涂養(yǎng)殖，生產(chǎn)海帶類和魚蝦養(yǎng)殖；3.利用城鎮(zhèn)和農(nóng)村交接處發(fā)展生產(chǎn)集約化程度高的城郊型農(nóng)業(yè)。五、群落的演替

（一）群落演替的概念

生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的生物群落隨著時間的推移，一些物種消失，另一些物種侵入，出現(xiàn)了生物群落及其環(huán)境向著一定方向，有順序的發(fā)展變化過程，稱為生物群落演替(communitysuccession)。

群落不是一個靜止不變的實(shí)體，而是一個有著能流、物流和結(jié)構(gòu)變化的動態(tài)系統(tǒng)。它通過生物與環(huán)境的相互作用，進(jìn)行著能量與物質(zhì)的不斷代謝，使其本身的面貌不斷變化，并遵循一定的規(guī)律。群落演替圖裸底階段浮葉根生植物階段挺水植物和沼澤植物階段沉水植物階段群落生態(tài)群落生態(tài)裸底階段沉水植物階段浮葉根生植物階段挺水植物和沼澤植物階段群落演替示例（二）群落演替的主要原因群落演替是群落內(nèi)部關(guān)系與外界環(huán)境中各種生態(tài)因子綜合作用的結(jié)果。生物群落演替的主要原因可歸納為:1.外因演替2.內(nèi)因演替1．外因演替由于外部環(huán)境的改變所引起的生物群落演替，叫外因演替。外因演替又可細(xì)分為：（1）氣候性外因演替（2）土壤性外因演替（3）生物性外因演替（4）人為演替2.內(nèi)因演替在生物群落里，群落成員改變著群落內(nèi)部環(huán)境，改變了的內(nèi)部環(huán)境反過來又改變著群落成員。這種循環(huán)往復(fù)的進(jìn)程所引起的生物群落演替，稱為內(nèi)因演替。同時，在一個生物群落內(nèi)，由于各群落成員之間的矛盾，即使群落的外部、內(nèi)部環(huán)境沒有顯著的改變，群落仍進(jìn)行著演替，也稱為內(nèi)因演替。內(nèi)因演替與外因演替是兩個相對的過程，一般情況下，二者同時存在，自然界有許多成熟的群落由于周期干旱、水災(zāi)等而重現(xiàn)周期性演替現(xiàn)象。每一類型的演替，除了受本類型的主導(dǎo)條件影響外，還在一定程度上受著其他類型的演替條件的影響。

（三）原生演替原生演替指的是從未有過任何生物的裸地上開始的演替。在裸露的巖石表面開始的原生演替稱旱生演替；從湖底或河底開始的原生演替稱水生演替。1．旱生演替系列（1）地衣群落階段（2）苔蘚群落階段（3）草本群落階段（4）木本群落階段2．水生演替系列（1）自由漂浮植物階段（2）沉水植物階段（3）浮葉根生植物階段（4）直立水生植物階段（5）濕生草本植物階段（6）木本植物階段（四）次生演替次生演替是指在原有生物群落破壞后的地段上進(jìn)行的演替。次生演替由外因引起：1.自然災(zāi)害；2.人為經(jīng)濟(jì)活動。涉及到的絕大部分都是次生演替問題。

(五）頂極群落及演替的頂極學(xué)說演替中群落結(jié)構(gòu)變化開始較快，隨著演替的進(jìn)行，變化速度慢而趨于穩(wěn)定。群落演替系列最后達(dá)到穩(wěn)定階段，稱為頂極(climax)。演替最終形成的穩(wěn)定群落，叫做頂極群落(climaxcommunity)。演替的頂極學(xué)說1.單元頂極理論(monoclimaxtheory)以美國的F.E.Clements

為代表，認(rèn)為在一定區(qū)域，演替最終會形成與當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境協(xié)調(diào)的同一種頂級群落——?dú)夂蝽敇O（climaticclimax)。2.多元頂極理論(polyclimaxtheory)以英國的A.G.Tansley

為代表，認(rèn)為在一個氣候區(qū)域內(nèi)，群落演替除了有氣候頂極外，還有土壤頂極（edaphicclimax)、地形頂極(topographicclimax)、火燒頂極(fireclimax)等。3.頂極型理論指出：一個自然群落對諸多因素（如氣候、土壤、生物因素、風(fēng)、火等）的整個格局發(fā)生適應(yīng)。頂極型理論強(qiáng)調(diào)各個頂極群落類型的連續(xù)性，這些頂極群落類型沿著環(huán)境梯度是逐漸變化，難以明確把各個頂極群落類型劃分開來。（六）利用群落演替原理建造農(nóng)業(yè)群落仿自然演替對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行人工調(diào)控1.建立木本農(nóng)業(yè):包括有多年生木本植物在內(nèi)的農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)。2.仿建頂極群落:仿自然頂極群落結(jié)構(gòu)建造喬、灌、草相結(jié)合的人工群落，可有效治理水土流失。3.仿自然演替過程促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。早期重視先鋒植物的作用，環(huán)境改善后再安排農(nóng)業(yè)生物。（一）群落演替的概念

（二）群落演替的主要原因（三）原生演替（四）次生演替(五）頂極群落及演替的頂級學(xué)說（六）利用群落演替原理建造農(nóng)業(yè)群落五、群落的演替小結(jié)六、協(xié)同進(jìn)化（coevolution）定義：協(xié)同