生态系统I 生物群落

生态系统 ——概念 以生物群落-在一定时间和空间内所有种群组成的的生物系统-为主体，（在一定时间和空间内，）生物和非生物成分（（之间，通过不断的能量流动和物质循环））而形成的（（（相互作用、相互依存的）））系统。 是生态学的一个功能单位，也是结构单位

生态学的博物学传统——群落学最典型 群落与地理学关系最密切 生态系统来源于经济学 Homboldt与徐霞客

对传统“生态系统”概念的修正 传统概念仅有功能而无空间维度 生态系统与群落位于同一时空尺度，同一层次 经济学渊源但又未继承分析方法，而是博物化 生态系统与群落位于同一时空尺度，同一层次 正确的理论定位是避免“烦恼的修补”的唯一途径

生物群落——生态系统的硬结构 Community —— 在一定时间和空间内所有种群组成的生物系统 具有排他性、响应水热条件

生态系统的外貌 陆地上表现为植物群落的外貌 水体中表现为动物群落

温带草原

海洋生态系统

生态系统的边界 以生物群落为主体 生态交错带（Ecotone） 讨论：边界 原有概念的尺度跨越很大（小到一滴水大到整个地球？！），多尺度重叠、无空间独占性，必须修正！ 如何看待边缘? 生态交错带（Ecotone） 讨论：边界

生态系统的水平结构 镶嵌性 生境异质性 其它隔离因素 小群落（书上图） 群落不均匀是绝对的 小群落之间边界相对模糊 小群落之间本质上同一

垂直结构 成层性 主要生物类群的分层 层间植物 空间分层的原因和意义 温带森林最典型——4层(乔、灌、草、地被层） 亚热带常绿阔叶林——5层 寒温带针叶林——3层（缺少灌木层） 热带雨林几层？ 层间植物 空间分层的原因和意义

生态系统结构的对称（symmetry）、破缺（break）与服务能力比较 Does growing vegetable in PGVC enhance regional ecosystem services beyond the food supply? Jie Chang et al., 2013，FEE 作业：阅读物理学的对称破缺（百科中）

案例：PGVC的伴随服务 土壤保持 土壤肥力保持 薄膜覆盖季节和沙尘暴季节 经济生态部分仔细讲

生态系统的组分 生物成分 非生物成分——光、水、温度、大气、土壤等，有机物质 主体结构性组分：建群种、优势种 非主体结构性组分：伴生种、偶见种——生物多样性 功能性组分：生产者、消费者、分解者、流通者、调控者——功能群 非生物成分——光、水、温度、大气、土壤等，有机物质

主体结构性物种的地位类型 优势种（dominant species） 次优势种（sub-dominant species） 建群种（constructive species） 优势种（dominant species） 次优势种（sub-dominant species）

非主体结构性物种的地位类型 伴生种（附属种, accompanying species） 偶见种（accidental species）

非生态学术语 关键种（keystone-species） 冗余种（species redundancy） 明星种 旗舰种 。。。。。。

物种多样性 生物多样性三要素 计量指数往往包括其一或其二，差异度最难计量 丰富度（richness） 差异度（difference） 均匀度（evenness） 计量指数往往包括其一或其二，差异度最难计量

生物多样性的测度（重点） D=1-ΣPi2 H=-ΣPi×log 2 Pi 丰富度指数 均匀度指数 多样性指数 s S i=1 i=1 Gleason指数 D=S/lnA Margalef指数 D=(S-1)/lnN 均匀度指数 多样性指数 s S D=1-ΣPi2 H=-ΣPi×log 2 Pi i=1 i=1 多种指数，都在20世纪40~60年代完成 作业：读懂几种指数

影响生态系统物种多样性的因素 决定生态系统物种多样性的因素 缺少理想设定，例如“中性理论” 时间 空间异质性 竞争 捕食 气候稳定性 生产力 人类 其它 缺少理想设定，例如“中性理论”

生态系统中物种的数量特征 基本数量参数 多度（定性） 密度（定量） 盖度 频度 高度 重量

生态系统中物种的数量特征（重点） 综合数量指标 群落最小面积 优势度（dominance） 重要值（important value） 综合优势比（summed dominance ratio） 群落最小面积 无拐点，制定可接受误差标准（如10%）

生态系统的时间动态 外貌的季节动态——季相 外貌的年变化 恒定性（CV） 生态器：稳定性高于自然生态系统 温带最典型 热带雨林几乎没有，但季雨林有 主要受温度和水分两个因素决定 外貌的年变化 气候原因 内生原因——大小年 恒定性（CV） 生态器：稳定性高于自然生态系统

生态系统的生长 规模扩大 组分增多 生物量增加 密度增高，体积增加 S形曲线（范式） 地面二维，以及高度一维 组分，特别是生物组分（参考‘演替’部分） 生物量增加 密度增高，体积增加 S形曲线（范式）

生长的机理 生态系统形成的基质 物种扩散（散布） 进来 传播、定居与竞争 生态系统的壮大 裸地，原生与次生 只有在新地点自行繁殖，才是定居成功 阻限（barrier）与筛滤路线（filter route） 人类因素 生态系统的壮大 密度增高，体积增加

生态系统的发育 各个发育阶段，生态系统性质有质的变化 整个演替系列构成生态系统的发育过程 每个阶段（群落）都有初期、盛期与末期 每个发育阶段往往对应一种生物群落。例如苔藓群落、草本群落 每个阶段（群落）都有初期、盛期与末期 初期：先锋物种\高多样性\低联系 盛期：生物多样性适中\复杂性高\历时长 末期：混杂

生态系统的变态——演替 演替是生态学的重要内容之一！ 生态系统的变态——生物群落的演替 原生演替与次生演替 水生演替与旱生演替 结构\过程有明显差异, 但却是同一个生态系统的延续和发育成熟 原生演替与次生演替 水生演替与旱生演替 内因性演替与外因性演替 自养性演替与异养性演替 千年演替、世纪演替与快速演替

从水底开始的群落演替 裸底阶段 沉水植物阶段 浮叶根生植物阶段 挺水植物和沼泽植物阶段

从干旱环境开始的原生演替系列 极端生境开始：火山、岩石 地衣植物阶段 苔藓植物阶段 草本植物阶段 灌木阶段 乔木阶段 旱生演替系列的方向是干燥生境湿润化

火烧演替

火烧演替

火烧演替

群落演替的一些共同特征 大多数群落的演替都有着共同的趋向 从低等生物到高等生物 从小型生物发展到大型生物 生活史从短到长 群落空间层次从少到多；生态系统营养级从低到高增加，复杂性增加；种类竞争从无到有，再发展到很激烈，最后趋向于动态中的稳定 进展演替与逆行演替的不可逆和突变

群落演替中的一些共同特征 演替速度 原生慢 次生快（生态系统的再生） 演替中的“利他效应” 发育和进化的基础 人类因素

影响生态系统发育的主要因素 生物的迁移和扩散 生态系统内部理化因素的变化 种内和种间关系的改变 人类干扰 人工设计和改造

演替顶极 演替顶极与顶极群落——吸引子 恒定性演替 周期性演替 多数群落的演替具有方向性，并在稳定的群落阶段长期保持，有微小波动，地带性植被类型的演替属于此类； 周期性演替 由一个类型转变为另一个类型，然后又回到原有类型 自毁-利他

关于顶极群落性质的三种学说 单元顶极说 多元顶极说 顶极群落格局假说 “没有顶级”! 有顶级，并且是单一的 有顶级，但多个 没有固定的顶级，是种群的混合体 “没有顶级”!

关于群落性质的争论 个体论认为，所谓的群落就是一块土地上生物的组合 西方生态学家目前大多不承认有群落 但是西方仍然有许多群落学家 西方教科书也都将群落作为一大单元

城市生态系统中的群落 建筑物成为结构主体 生物成为次要结构 研究城市需要采用群落学方法论 实验内容

城市中的生物多样性 城市化降低生物种丰富度和均匀度 但是增加鸟类 人类决定城市植物群落 在全球尺度上，城市均质化

非生物组分 ——生命支持系统（城市环境） 大气（污染） 水系统（严格控制） 温度（热岛） 光（稳态） 土壤（客土） 区域和全球变化（互动）