5园林植物与生物要素.docx
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5园林植物与生物要素
5园林植物与生物要素
植物的生长发育除了受温度、水分、光照、大气和土壤等环境因素的影响外，还受到生物因素的影响。
生物因素包括植物、动物、微生物及人类。
自然界中每一种生物都不是孤立存在的，它们不仅处于无机环境中，而且也和其他生物发生复杂的相互关系。
5.1园林植物的生物因素
5.1.1植物的种群
1）种群的概念
种群是指占据特定空间的同种个体的总和，是物种存在的基本单位，也是生物群落的基本组成单元。
种群可分为动物、植物和微生物种群。
2）种群的基本特征
各类生物种群在正常的生长发育条件下所具有的共同特征即种群的共性，包含3个方面:
①空间特征是指种群占有一定的分布区域。
②数量特征是指种群数量随时间变化的规律。
③遗传特征是指种群具有一定的遗传调节机制，这些特性同时受遗传基因和环境因素的综合影响。
（1）种群密度
一个种群中个体数目的多少，称为种群的大小，而单位面积或容积内某个种群的个体数量则称为种群密度。
（2）种群空间分布
由于自然环境的多样性，以及种间、种内个体之间的竞争，每一种群在一定的空间中都会呈现出特有的分布形式。
种群分布的状态及其形式一般有3种类型:
①均匀分布即种群内各个体在空间呈等距离分布，如人工栽培种植草坪就属此类型。
②随机分布即种群内个体在空间的位置不受其他个体分布的影响，同时每个个体在任一空间分布的概率是相等的，这种分布在自然界比较罕见。
③聚集分布又称成群分布或群集分布，是指种群内个体既不随机，也不均匀，而是成团块状分布，是自然界中最常见的分布类型。
（3）种群的年龄结构
年龄结构是指某一种群中具有不同年龄级的个体生物数目与种群个体总数的比例。
种群的年龄结构常用金字塔来表示
从生态学角度出发，可以把种群的年龄结构分为3种类型:
①增长型种群
②稳定型种群
③衰退型种群
3）生物种群的调节
在自然生态系统中，种群数量通常受环境的物理和生物因素所调节，这种制约因子分为两种:
①非密度制约因子其作用和影响与种群的大小无关，如天气条件，酸碱性等。
②密度制约因子其影响程度与种群大小有关，制约着种群大小的发展。
在园林生态环境中，种群的数量主要受自然因素和人为因素的控制，特别是植物种群的大小，主要受人为因素的控制。
5.1.2植物群落
1）植物群落的概念
在自然界里，植物很少单独生长，一般总是由一定的植物种类联合在一起，成为一个有规律的组合，这种植物组合，称为植物群落。
植物群落按其在形成和发育过程中与人类栽培活动的关系分为两类:
一类是在自然界中植物自然形成的，称为植物自然群落;另一类是人类栽培形成的，称为植物人工群落。
2）植物群落的基本特征
任何植物群落都是由生长在一定地区、并适应该地区环境条件的植物个体所组成的，有着固有的结构特征，并随着时间的推移而变化发展。
因此，一个植物群落具有下列基本特征:
（1）具有一定的种类组成每个群落都是由一定的植物、动物、微生物种群组成的。
种类组成是区别不同群落的首要特征。
（2）具有一定的外貌一个群落中的植物个体，分别处于不同高度和密度，从而决定了群落的外部形态。
（3）具有一定的群落结构植物群落除本身具有一定的种类组成外，还具有一系列结构特点，包括形态结构、生态结构与营养结构。
（4）形成群落环境植物群落对其居住环境产生重大影响，并形成群落环境。
（5）不同物种之间的相互影响植物群落中的物种和谐共处，即在有序状态下共存。
（6）一定的动态特征植物群落是生态系统中具有生命的部分，生命的特征是不停地运动，群落亦是如此，其运动形式包括季节动态、年际动态、演替与演化等。
（7）一定的分布范围任何一个植物群落都分布在特定地段或特定生境上，不同群落的生境和分布范围不同，无论从全球范围或区域角度看，不同植物群落都是按照一定的规律分布的。
（8）群落的边界特征在自然条件下，有些植物群落具有明显的边界，有的则处于连续变化中。
3）植物群落的结构
群落的垂直结构即群落的层次性，主要是由植物的生长型决定的。
在一个发育良好的森林中，从上到下可以看到有林冠层、下木层、灌木层、草本层和地表层。
人造园林群落也和森林一样具有垂直结构，只是没有森林那么高大，层次也较少。
也可分为乔木层、灌木层、地表层和根系层。
一般说来，群落的层次性越明显，分层越多，群落中的动物种类也越多。
4）植物群落的演替
演替是指群落随时间和空间而发生的变化。
5.1.3种内与种间关系
生物在长期进化过程中，形成了以食物、资源和空间关系为主的种内关系和种间关系。
这些相互关系有时发生在同一生物种之间，有的发生在不同生物种之间，发生在同一生物种之间的关系称为种内关系，发生在不同生物种•之间的关系，称为种间关系。
1）种内关系
在种内关系方面，植物种群除了有集群生长的特征外，更主要的是个体之间的密度效应，以及植物的性别系统和他感作用。
（1）密度效应在一定时间内，当种群的个体数目增加时，就必定会出现邻接个体之间的相互影响，称为密度效应或邻接效应。
（2）植物的性别系统大多数植物种的个体具有雌雄两性花，即雌雄同花。
有些植物种的个体具有雌雄两类花，雌雄同株而异花。
（3）隔离和领域性种群中个体间或小群间产生隔离或保持间隔，可以减少对生存需求的竞争，对种群调节有着重要的作用。
（4）他感作用植物的他感作用就是一种植物通过向体外分泌代谢过程中的化学物质对其他植物产生直接或间接的影响。
2）种间关系
种间相互作用是构成生物群落的基础。
其内容主要包括两个或多个物种在种群动态上的相互影响（相互动态）和彼此在进化过程和方向上的相互作用（协同进化）两个方面。
（1）种间竞争
种间竞争是指具有相似要求的物种为了争夺共同的空间和有限的资源而产生的一种直接或间接抑制对方的现象。
竞争可分为两类，一为直接干涉型，两个种群都对对方起直接抑制作用，从而给对方带来负影响;二为资源利用型，在资源缺少时互相抑制对方，当资源充足时，这种抑制作用不明显。
植物种群之间的竞争多为资源利用性竞争，也有干涉性竞争，如他感作用。
（2）寄生关系
寄生是指一个物种（寄生者）寄居于另一个物种（寄主）的体内或体表，从寄主获取养分以维持生命活动的现象。
寄生可分为体外寄生（寄生在寄主体表）与体内寄生（寄生在寄主体内）两类。
在寄生性种子植物中还可分出全寄生与半寄生两类。
寄生植物对寄主植物的生长有抑制作用，而寄主植物对寄生植物则有加速生长的作用。
（3）共生关系
①互利共生互利共生是两物种相互有利的共居关系，彼此间有直接的营养物质的交流，相互依赖、相互依存、双方获利。
②偏利共生偏利共生是指对一种生物有利而对另一种生物无害的共生关系。
附生植物与被附生植物是一种典型的偏利共生。
一般植物与动物之间普遍存在偏利共生关系，因为植物为动物提供了庇护场所。
（4）种间协同进化
一个物种的进化必然会改变作用于其他生物的选择压力，引起其他生物也发生变化，这些变化反过来又会引起相关物种的进一步变化，这种相互适应、相互作用的共同进化的关系即为协同进化。
捕食者和猎物之间的相互作用可能是这种协同进化的最好实例。
5.1.4植物与动物的关系
动物是植物群落中的重要组成部分，任何类型的植物群落中都有数量庞大、种类繁多的动物。
动物与植物相互依存、相互适应，从而直接或间接地影响着植物的生长发育，起着或好或坏的作用。
1）动物对植物的依存和适应
植物能为动物提供良好的栖息和保护条件。
2）动物对植物的作用
动物对植物的作用多种多样。
动物的直接作用主要表现为以植物为食物，帮助传授花粉，散布种子;而间接作用除了在一定程度上通过影响土壤的理化性质作用于植物外，植物群落中各种动物之间所存在的食物网关系对保持植物群落的稳定性发挥着重要的作用。
5.1.5物种多样性和有害生物的控制
1）物种多样性
生物多样性是指生命形式的多样化，各种生命形式之间及其与环境之间的多种相互作用，以及各种生物群落、生态系统及其生境与生态过程的复杂性。
一般来说，生物多样性可以从遗传多样性、物种多样性、生态系统与景观多样性3个层次去描述。
2）有害生物的控制
植物群落对病虫害的抵抗能力是靠个体、种群和生态系统三种水平的机制来维持的。
生物可以借助气流、风暴和海流等自然因素或人为作用，将一些植物种子、昆虫、微小生物及多种动物引入新的生态系统。
在适宜气候、丰富食物营养供应和缺乏天敌抑制的条件下，外来生物迅速增殖，在新的生境下一代代繁衍，形成对本地种的生存威胁，称为生物入侵。
生物入侵关系到生态的安全和保护，园林工作者一定要突出“保护第一”的理念。
生态安全有两个意义，一是生态系统自身是否安全，生态系统自身结构是否受到破坏;二是生态系统对于人类是否安全，即生态功能是否受到损害。
5.2生态系统
5.2.1生态系统的概念及组成
1）生态系统的概念
生态系统是指在一定的空间范围内，生物群落及其所在的环境之间通过能量流动和物质循环而相互作用、相互依存所形成的一个相对稳定的整体。
在生态系统中，生物成分和非生物环境（光、温、水分、空气、土壤等）之间是一个相互作用又相互联系的统一体，构成一个生态学的基本功能单位。
任何一个生物群落与其周围环境的组合都可称为生态系统。
生物圈是最大的生态系统，它包括陆地、海洋和淡水三大生态系统。
2）生态系统的组成
生态系统的组成非常复杂，主要包括生物和非生物两大部分，其中生物部分包括生产者、消费者和分解者三大功能类群。
（1）生产者指绿色植物和某些能进行光合作用或化能合成作用的细菌即自养生物。
（2）消费者指直接或间接以生产者为食的各种动物。
（3）分解者主要指靠分解有机化合物为生（腐生），从生态系统•中的废物产品和死亡的有机体中取得能量，把动植物复杂的有机残体分解为较简单的化合物和元素，释放归还到环境中去，供植物再利用，故又称为还原者。
（4）非生物成分包括光能、热量、水、二氧化碳、氧气、氮气、矿物盐类、酸、碱以及其他元素或化合物，它们既是构成物质代谢的材料，同时也构成生物的无机环境。
5.2.2生态系统的结构及基本特征
1）生态系统的结构
生态系统的结构包括两个方面:
一是组成成分及其营养关系;二是各种生物的空间配置（分布）状态。
具体地说，生态系统的结构包括物种结构、营养结构和空间结构。
（1）物种结构各生态系统之间的物种结构差异很大，
（2）营养结构生态系统的营养结构是以营养为纽带，把生物、非生物结合起来，使生产者、消费者、还原者和环境之间构成一定的密切关系。
营养结构可分为以物质循环为基础的营养结构和以能量流动为基础的营养结构。
（3）空间结构生态系统的空间结构实际上是生物群落的空间格局状况，包括群落的垂直结构和水平结构。
2）生态系统的基本特征任何系统都具有一定的结构，各组成成分之间发生着一定的联系，是执行一定功能的有序整体。
生态系统的特征主要表现在下列几方面:
（1）生态系统是动态功能系统生态系统是有生命存在并与外界环境不断进行物质交换和能量传递的特定空间。
（2）生态系统具有一定的区域特征生态系统都与特定的空间相联系，包含一定地区和范围的空间概念。
（3）生态系统是开放的自持系统自然生态系统所需要的能源是生产者对光能的转化，消费者取食植物，分解者分解动植物残体以及其代谢排泄物，使结合在复杂有机物中的矿质元素又归还到环境（土壤）中，重新供植物利用。
（4）生态系统具有自动调节的功能自然生态系统若未受到人类或者其他外来因素的严重干扰和破坏，其结构和功能是非常和谐的，这是因为生态系统具有自动调节的功能。
生态系统自我调节功能表现在3个方面，即同种生物种群密度调节;异种生物种群间的数量调节;生物与环境之间相互适应的调节，主要表现在两者之间发生的输入、输出的供需调节。
5.2.3生态系统的功能
生态系统的结构和特征决定了它的基本功能，这就是能量流动、物质循环和信息传递。
生态系统的这些基本功能是相互联系、紧密结合的，而且是由生态系统中的生物群落来实现的。
1）生态系统的生物生产
（1）初级生产生态系统中的能量流动开始于绿色植物通过光合作用对太阳能的固定，因为这是生态系统中第一次能量固定，所•以植物所固定的太阳能或所制造的有机物质称为初级生产量或第一性生产量。
包括呼吸消耗在内的全部生产量，为总初级生产量，
三者之间的关系是:
GP=NP+R•
式中GP--总初级生产量;
NP--净初级生产量;
R--呼吸所消耗的能量。
（2）次级生产生态系统的次级生产是指消费者和分解者利用初级生产物质进行同化作用，建造自身和繁殖后代的过程。
2）生态系统的能量流动和贮存
地球上一切生命都离不开能量的利用，生物要活下去或者生长与繁殖，均需要有能量的补充。
这种能量转化、储存和联系的依赖性是生态系统能量流动的基本概念和基础。
（1）能量的概念能量是生态系统的驱动力，生态系统中各种生物的生理状况、生长发育行为、分布和生态作用，主要由能量需求状况的满足程度所决定。
生态系统中的能量关系主要表现在3个方面:
①有机物质的合成过程，即生产者（绿色植物）吸收太阳能合成初级生产量。
②活的有机物质被各级消费者消费的过程。
③死的有机物质腐烂和被生物分解的过程。
能量在上述3个过程的转化称作能量流。
能量输入生态系统而得以储存，通过消费者的消耗和腐生生物分解等一系列能量转化的代谢活动，能量不断消耗并转化为热能输出系统，所以，生态系统必须不断地有能量的补充，否则就会瓦解。
（2）生态系统的能量流生态系统中各类生物存在着复杂的营养关系，不同的生态系统均有其特定的营养结构。
营养结构可由食物链、生态金字塔来描述。
①食物链与食物网在生态系统中，各物种间存在着高度有序的能量和营养依赖关系。
不同生物之间通过食物关系而形成的链索式单向联系称为食物链。
食物链彼此交错连接，形成网状结构，称为食物网。
②营养级和生态金字塔一个营养级是只处于食物链某一环节上的所有食物种的总和。
同样，如果用生物量或个体数目来表示各营养级，则可得到生物量金字塔和数量金字塔，这三类金字塔合称为生态金字塔。
3）生态系统的物质循环
生态系统中生命成分的生存和繁衍除需要能量外，还必须从环境中得到生命活动所需要的各种营养物质。
（1）物质循环的概念生态系统中的物质主要指维持生命活动正常进行所必需的各种营养元素。
生态系统从大气、水体和土壤等环境中获得营养物质，通过绿色植物吸收，进入生命系统，被其他生物重复利用，最后归还于环境中，这个过程称为物质循环。
在生态系统中能量不断流动，而物质不断循环，能量流动和物质循环是生态系统的两个基本过程。
（2）物质循环的种类生态系统营养成分的循环有3个主要类型:
地球化学循环、生物地球化学循环和生物化学循环。
①地球化学循环是指不同生态系统之间化学元素的交换，如风可把尘埃或雨水中的养分从一个生态系统输送到另一生态系统中。
②生物地球化学循环是指生态系统内化学物质的交换，主要特征是参与循环的大部分养分常常限于某一特定生态系统内部，养分被充分地保持和累积，只有很少养分向地球化学循环迁移，是生态系统内部生物组分与物理环境之间连续的、循环的养分交换。
③生物化学循环是指养分在生物体内的再分配。
4）生态系统中的信息传递生态系统功能的整体还包括在系统中各生命成分之间存在着信息传递，即信息流。
信息传递是生态系统的基本功能之一，在传递过程中伴随着一定的物质和能量消耗，但信息传递不像物质流那样是循环的，也不像能量流那样是单向的，而往往是双向的，有从输入到输出的信息传递，也有从输出到输入的信息反馈。
正是这种信息流使生态系统产生了自动调节机制。
生态系统的信息，主要分为物理信息、化学信息两大类。
（1）物理信息生态系统中以物理过程为传递形式的信息称为物理信息。
（2）化学信息生态系统的各个层次都有生物代谢产生的化学物质参与传递信息、协调各种功能，这种传递信息的化学物质通称为信息素。
化学信息是生态系统中信息流的重要组成部分
5.2.4生态平衡
生态平衡是指在一定时间和相对稳定的条件下，生态系统各部分的结构与功能处于相互适应与协调的动态平衡之中。
生态平衡是非常复杂的生态现象。
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