植物生态学.docx

1、植物生态学植物生态学第1章 绪论生态学：生态学是研究生物及环境间相互关系的科学（德国，HAECKEL，1866）；生态学是研究生态系统结构和功能的科学（美国Odum,1983）；生态学是研究影响有机体分布与多度的科学（加拿大Krebs,1985）。根据研究对象的组织水平划分分子生态学 个体生态学种群生态学 群落生态学生态系统生态学 景观生态学区域生态学 全球生态学生态学前沿科学领域与热点问题：(1）生物多样性的起源、维持和生态系统的稳定性机制(2）生态系统服务(3）生态健康与生态修复(4）全球变化(5）生态环境变迁与重大疫病和人群健康效应(6）转基因生物释放的生态效应(7）生态入侵生态学发展经

2、历了哪几个阶段分为4个时期：生态学的萌芽时期(公元16世纪以前),生态学的建立时期(公元17世纪至19世纪末),生态学的巩固时期(20世纪初至20世纪50年代),现代生态学时期(20世纪60年代至现在)。简述生态学研究的方法生态学研究方法包括野外调查研究,实验室研究以及系统分析和模型三种类型.野外调查研究是指在自然界原生境对生物与环境关系的考察研究,包括野外考察,定位观测和原地实验等方法.实验室研究是在模拟自然生态系统的受控生态实验系统中研窆单项或多项因子相互作用,及其对种群或群落影响的方法技术.系统分析和模型是指对野外调查研究或受控生态实验的大量资料和数据进行综合归纳分析,表达各种变量之间存

3、在的种种相互关系,反映客观生态规律性,模拟自然生态系统的方法技术.生态学是研究生物与生物以及生物与环境的相互关系的科学。从生物大分子、基因、细胞、个体、种群、群落、生态系统、景观直到生物圈都是生态学研究的对象和范围。植物生态学：研究植物之间、植物与环境之间相互关系的科学。它研究的内容主要包括植物个体对不同环境的适应性，及环境对植物个体的影响；植物种群和群落在不同环境中的形成及发展过程；以及在生态系统的能量流动、物质循环中植物的作用。第2章 植物的生存环境生态系统中，连接生命物资和非生命物质的枢纽正是由绿色植物所组成的植被。环境：是指某一特定生物体或生物群体以外的空间,以及直接或间接影响该生物体

4、或生物群体生存的一切事物的总和。生物圈：生物圈是指地球表面的生物及其周围的物理环境所组成的总体，是生活物质及其生命活动的产物所集中的圈层。生态环境：研究的生物体或生物群体以外的空间中,直接或间接影响该生物体或生物群体生存和发展的一切因素的总和。区域环境：由于地球环境的非均一性而形成的区域环境，各个区域都是气候和地表性质的综合体，各有其显著特点，并形成不同的植被类型。微环境：生态学中的微环境（micro-environment）是指区域环境中由于某一个（或某几个）生态因子的细微变化而产生的环境差异所形成的小环境，如生物群落的镶嵌性就是微环境作用的结果。生境：植物生活的具体环境叫生境，如水中、路边

5、、林下等。生态因子：是指环境中对生物生长,发育,生殖,行为和分布有直接或间接影响的环境要素。生态因子一般分类：气候因子（光照、温度、大气、降水等) 土壤因子（土壤温度、土壤水分、土壤空气和无机盐，以及土壤生物等）生物因子地形因子（间接起作用）人为因子。生态因子特点：综合性、主导性、不可替代性、部分补偿性、阶段性、直接间接性。影响植物生长的各种生态因子同等重要，任何生态因子都不是孤立地对植物发生作用。生态因子的作用规律综合作用.生态环境是一个统一的整体,生态环境中各种生态因子都是在其他因子的相互联系,相互制约中发挥作用,任何一个单因子的变化,都必将引起其他因子不同程度的变化及其反作用.主导因子作

6、用.在对生物起作用的诸多因子中,其中必有一个或两个是对生物起决定性作用的生态因子,称为主导因子.主导因子发生变化会引起其他因子也发生变化.直接作用和间接作用.环境中的一些生态因子对生物产生间接作用,如地形因子;另外一些因子如光照,温度,水分状况则对生物起直接的作用.阶段性作用.生态因子对生物的作用具有阶段性,这种阶段性是由生态环境的规律性变化所造成的.生态因子不可代替性和补偿作用.环境中各种生态因子对生物的作用虽然不尽相同,但都各具有重要性,不可缺少;但是某一个因子的数量不足,有时可以靠另外一个因子的加强而得到调剂和补偿.生态因子限制性作用：生物的生存和繁殖依赖于各种生态因子的综合作用,其中限

7、制生物生存和繁殖的关键性因子就是限制因子。主导因子：在生态因子的综合作用中，常常会有一个因子主导，成为主导因子。（生态适应性，生存状态好）限制因子：在众多的生态因子中，任何接近或超过植物的耐受极限，而阻止植物的生长、繁殖或扩散的因子就叫做限制因子。（出现问题的原因）有机体十分需要而环境中含量很低的物质和元素容易成为限制或主导因子。植物的耐受范围因发育时期、季节、环境条件（生态因子）的不同而变化。如生长旺盛时，对一些生态因子的耐受性提高。最小因子定律：又称利比希最低量法则，植物的生长取决于处在最小量状态的营养成分。OdumE.P(1983)补充：这一定律适用于稳定状态，即能量和物质的流入、流出处

8、于平衡的情况下；要考虑不同营养元素（生态因子）相互作用。耐受性定律：任何一个生态因子在数量上或质量上的不足或过多，即当接近或达到某种植物的耐受性限度时，就会使该植物衰退或不能生存。尺度：一般是指对某一研究对象或现象在空间上或时间上的量度,分别称为空间尺度和时间尺度。第4章 植物群落的结构群落最小面积：指至少要有这样大的面积及相应的空间,才能包含组成群落的大多数生物种类。最小面积通常是根据种面积曲线来确定的。确定群落最小面积方法（草本、木本、乔木）在研究群落中选择植物生长比较均匀的地方，用绳子圈定一块小的面积。对于草本群落最初的面积为10cm10cm；对于森林群落则至少为5m5m。登记这一面积中

9、所有植物的种类。然后按照一定顺序成倍扩大边长，每扩大一次，就登记新增加的种类。开始，植物种类随着面积的扩大而迅速增加，尔后随着面积增加的种类数目降低，直到面积扩大时植物种类很少增加或不再增加。用种的数目与样本增加的关系绘制出“种类面积曲线”。曲线最初陡峭上升，而后水平延伸，在曲线转折处所指示的面积即为群落的最小面积。生物群落的数量特征有(1)多度和密度;(2)频度;(3)盖度;(4)优势度;(5)重要值投影盖度：指植物地上部分垂直投影面积占样地面积的百分比。植物基部的覆盖面积叫基盖度。多度：对物种个体数目多少的一种估测指标。常用的确定多度的方法有直接计算法（记名计算法，森林、详细的群落学研究中

10、）和目测估计法（数量大形体小的群落用，如灌木、草木群落）。频度：某物种在调查范围内出现的频率。优势度：用以表示某些种在群落中的优势地位与作用。优势度最大的种群即为群落的优势种。重要值是一种植被研究的指标。DFD和IVI都表示重要值，但二者在求算技术上稍有不同。DFD指数：或叫“密度、频度、优势度指数”，其计算公式：DFD指数相对密度频度相对显著度在上式中，由于直接采用“频度”，而不是“相对频度”，故其理论上最大值可以等于300。IVI指数：即重要值指数（Important value index）其计算公式：IVI相对密度相对频度相对显著度在上式中，由于采用相对频度，其和不超过100。故理论上

11、的最大重要值为100。以上两种计算公式的相对密度均可用相对多度代替，因为相对多度是由一定样方面积中的株数求得，其重要性是相对的。当然相对显著度也就是相对优势度。,I为重要值，D(%)为相对密度，F(%)为相对频度，T(%)为相对显著度。等极度：把同一树种自幼苗至成年个体的不同年龄个体，按其大小划分为5个等级。生物多样性：物种多样性具有两种含义，种的数目或丰富度种的均匀度。多样性：指的是群落或生境内种的多度，多样性主要关注局域均匀生境下的物种数目，因此也被称为生境内的多样性。如果只限于一个群落中物种的多度，则就是群落的物种饱和度。多样性：指在一个环境梯度上，从一个生境到另一个生境之间所发生的，种

12、的多度变化速率和范围，也被称为生境间的多样性，控制多样性的主要生态因子有土壤、地貌及干扰等。多样性：描述区域或大陆尺度的多样性，是指区域或大陆尺度的物种数量，即在一个区域内，一系列生境中的物种多度。它是这些生境的多样性和生境之间的多样性的结合，也称区域多样性。控制多样性的生态过程主要为水热动态、气候和物种形成及演化的历史。生物群落的结构特征（垂直成层，水平镶嵌，时间恒变）结构是群落的一个重要特征，它反映了群落对环境的适应、动态和机能。群落的结构特征包括群落的垂直结构、水平结构、时间结构和同生群。垂直结构是群落中各植物间及植物与环境相互关系的一种特殊形式。垂直结构主要包括群落的地上成层现象，地下

13、成层现象与阶的特点。群落的水平结构，反映出不同群落在空间水平分化或镶嵌现象的情况。时间结构反映出不同群落因组成成员不尽相同，群落在时间上的周期变化或更替情况不一样。同生群能反映出群落的重要生态结构特征。优势种：对群落的结构和群落环境的形成有明显控制作用的植物种称优势种。建群种：在一切优势种中，一般说来，最上层的优势种所起的作用最大，它对群落的外貌、结构具有决定意义，因此又特称为建群种。伴生种：为群落常见种类,它与优势种相伴存在,但不起主要作用。伴生种包括，除优势种外的一个很大范围，它们在群落中的作用不尽相同。有的是群落中常见的，即相当稳定地与优势种伴生在一起，可作为群落分类的一个参考。有的种类

14、是由于外界因素（如动物、人类作用）偶然进入群落的。偶见种Rare species：在群落中出现频率很低的种类。偶见种可能是由于环境的改变偶然侵入的种群，或群落中衰退的残遗种群。群系：凡是建群种或共建种相同的植物群落联合为群系。群丛：凡是层片结构相同各层片的优势种或共优种相同的植物群落。群落交错区（Ecotone）：指生态交错区或生态过渡带，是两个或多个群落之间的过渡区域。如森林和草原之间有一森林草原地带，两个不同森林类型之间或两个草本群落之间也都存在交错区。生态交错区的形状与大小各不相同。过渡带有的宽，有的窄；有的是逐渐过渡的，有的变化突然。群落的边缘有的是持久性的，有的在不断变化。群落交错区

15、物种多样性高，抗干扰能力弱，恢复困难。边缘效应（Edge Effect）:群落交错区种的数目及一些种的密度有增大的趋势，这种现象称为边缘效应。生活型：不同植物种长期受到同一外界环境作用，显现出相同或相似的适应形态，如：乔木、灌木、草本、攀援植物等。高等植物可划分为高位芽植物、地上芽植物、地下芽植物、隐芽植物及一年生植物。植被型：指在植被型组内,把建群种生活型相同或相似同时对水热条件的生态关系一致的植物群落联合为植被型.植被型组：凡建群种生活型相似而且群落外貌相似的植物群落联合为植被型组。第五章 植物群落的动态变化群落的演替：是指在群落发展过程中，由低级到高级，由简单到复杂，一个阶段接着一个阶段

16、，一个群落代替另一个群落的自然演变现象。群落结构与功能的定向变化 优势种的变更在顶级群落形成前演替过程持续进行顶级群落：一个群落演替达到稳定成熟的群落。原生演替：在过去没有植被的原生裸地上开始的群落演替。次生演替：从原有植被破坏后形成的次生裸地上开始的演替。旱生演替论述以裸岩开始的旱生演替系列.(1)裸岩：生境恶劣,无水无土壤,光照强烈,温差大.(2)地衣群落阶段：地衣（壳状地衣叶状地衣枝状地衣）可忍耐裸岩生境,并以代谢酸和腐殖酸及有机质加速岩石风化为土壤.(3)苔藓群落阶段：地衣所创造的生境迎来了苔藓植物,同时苔藓通过竞争又排挤了地衣,苔藓进一步风化岩石,并产生有机质,使土壤更加深厚,肥沃.

17、(4)草本群落阶段：由于苔藓对环境的进一步改造作用,使得草本植物开始进入,并逐渐占据优势,草本植物对土壤及其他环境因子仍进行着改造作用.(5)灌木群落阶段：当草本群落把环境改造的更好时,需要更优越生境的灌木进入,与草本竞争并逐渐占据优势.(6)森林群落阶段：灌木群落继续改造环境,使土壤更加深厚,群落内湿度,温度,光照,变得越来越有利于乔木生长,导致森林群落出现,由于森林群落于当地大气候最为适应,协调,所以演替停止.以上每个阶段都有相关的动物参与群落形成,每个群落在为下一群落创造适宜环境的同时，不利本身的生存和发展。从裸岩开始的演替又称为内因性演替。论述水生演替系列.(1)浮游生物群落阶段：由于

18、湖水较深,湖底光照弱,故以浮游植物和浮游动物为主.浮游生物不断死亡形成有机物沉底,流水携带泥沙沉积,使湖底上升,为下一群落创造条件.(2)沉水群落阶段：沉水群落的生物死亡形成有机物沉入水底,水中泥沙不断沉积使湖底继续上升,湖水变浅,为浅水环境的生物创造了条件.(3)浮叶根生群落阶段：湖水浅时,浮叶根生植物竞争处于优势并排挤了沉水植物,随着浮叶根生植物不断死亡形成的有机物和泥沙的沉积,湖水进一步变浅,导致浮叶根生植物生长越来越不利.(4)挺水植物群落阶段：挺水植物适应更浅的水环境,它们不断死亡,不断形成有机质,逐渐使湖底露出水面.(5)湿生草本群落阶段：此阶段由于土壤蒸发和地下水位下降,导致土壤

19、向中生环境转化,并伴随着中生草本的不断进入.(6)森林群落阶段：由于地下水位较深及土壤趋向于中生,木本植物不断进入,开始灌木为主,以后以乔木代替灌木,最终形成森林.以上每个阶段都伴随相关的动物与植物共同形成群落。每个阶段的生物群落为下一群落创造了适宜环境的同时,却越来越不利本身的生存和发展。云杉砍伐迹地上的次生演替系列.(1)采伐迹地阶段(杂草群落阶段);(2)先锋树种阶段(阔叶树种阶段);(3)阴性树种定居阶段(云杉定居阶段)(云杉,阔叶混交林);(4)阴性树种恢复阶段(云杉恢复阶段)。进展演替逆行演替群落结构的复杂化地面的做大利用生产力的最大利用群落生产力的增加新兴特有现象的存在，以及某些

20、对植物环境的特殊适应为方向的物种形式群落的中生化对外界环境的积极影响群落结构的简单化地面的不充分利用生产力的不充分利用群落生产力的降低参与特有现象的存在，以及以对外界环境的适应为方向的物种形式群落的旱生化与湿生化对外界环境的负面影响演替顶级理论单元顶级(Mono-climax)理论：只要气候保持不急剧的变化，只要没有人类活动和动物的显著影响或其他侵移方式的发生，它们便一直存在，而且不可能出现任何新的优势植物，这就是所谓的单元顶级理论。多元顶级(Poly-climax)学说：如果一个群落在某种生境中基本稳定，能自行繁殖并结束它的演替过程，就可看作顶极群落。在一个气候区域内，群落演替的最终结果，不

21、一定都汇集于一个共同的气候顶极终点。除了气候顶极之外，还可有土壤顶 极、地形顶极以及其他等等。顶级群落配置说(Climax Pattern Hypothesis):各个植物种都是各自单独地对外界起反应，并作为独立的一员进入群落。共性和区别共性：A.都承认顶极群落是经过单向变化而达到稳定状态的群落.B.都承认顶极群落在时间上的变化和空间上的分布都是何时间相适应的.区别：A.单元论认为,只有气候顶极是演替的决定因素,多元论认为,除气候顶极外,其他因素也可以成为演替决定因素.B.单元论认为,一个气候区最终只形成一个气候顶极,多元论认为,除气候顶极外,还有土壤,地形等顶极。第六章 植被分类及其主要类型

22、岛屿效应：岛屿上物种数目（或一个地区中）会随着岛屿面积的增加而增加，最初增加十分迅速，当物种接近该生境所能承受的最大数量时，增加将逐渐停止。植被分类主要类型植被分类基本单元（三个）植被特征（垂直、水平）第8章 植被种群的分布与数量种群(Population)：同物种个体的集合，或某一特定时期内某一特定区域中由同一物种构成的个体群，它们具有共享同一基因库或存在潜在随机交配能力的独特性质。群落(Community)：在一定时间内和一定空间内,不同种群的集合。植物种群的特征：植物是营固着生长的自养性生物植物体具有无限分生的能力植物是构件生物植物的生殖方式复杂多样植物具有高度的表型可塑性和生态耐受性。

23、种群分布格局的类型：均匀分布，随机分布，集群分布，嵌式分布。集合种群：将空间上隔离但彼此以一定的个体交换相互联系的种群称为集合种群(Metapopulation)，也译为异质种群、复合种群等。植物种群的数量取样：常规随机取样法分层随机取样法相邻格子样方法无样地法第九章 植被种群的动态与调节生命表：用来描述种群生存与死亡的统计工具。生命表编制逻辑斯谛增长曲线的形成过程及各阶段的特征：逻辑斯谛增长是具密度效应的种群连续增长模型,比无密度效应的模型增加了两点假设：(1)有一个环境容纳量;(2)增长率随密度上升而降低的变化,是按比例的.按此两点假设,种群增长将不再是J字型,而是S型.S型曲线有两个特点

24、：(1)曲线渐近于K值,即平衡密度;(2)曲线上升是平滑的.逻辑斯谛曲线常划分为5个时期：(1)开始期,也可称潜伏期,由于种群个体数很少,密度增长缓慢;(2)加速期,随个体数增加,密度增长逐渐加快;(3)转折期,当个体数达到饱和密度一半(即K/2时),密度增长最快;(4)减速期,个体数超过K/2以后,密度增长逐渐变慢;(5)饱和期,种群个体数达到K值而饱和某种群在一个生态系统中所能稳定达到的最大数量，称为环境容纳量，用K表示。影响植物种群动态的因素（论述、简答、选择）密度制约：自疏和他疏-3/2自疏法则：如果某种植物的播种密度超过一定值时,种内对资源的竞争不仅影响到植株生长发育的速度,而且影响

25、植物的存活率,这一现象叫自疏现象他疏：不同植物种的种群之间，因某一种群密度增加和个体增长，引起另一种群个体死亡的现象。第十章 植物种群的质量与种间关系植物间种间关系：竞争，他感化学作用，偏利共生，互利共生，寄生。植物与食草者，食虫植物。竞争(Competition)：指两个或两个以上的有机体或物种彼此相互妨碍、相互抑制的关系。生态位：物种所占据的空间位置。生态位理论：种群在群落中在时间、空间上的位置及其与相关种群间的功能关系。高斯竞争排斥原理：生态位相同的两个物种不可能经久共存在一起。推论1：一个稳定群落中，占据相同生态位的两个物种，其中一个最终将被消灭。推论2：一个稳定群落中，没有任何两个种

26、是直接竞争者。推论3：群落是一个生态位分化了的系统。种群之间趋于互补，而不是直接的竞争。竞争释放：在缺乏竞争者时，物种扩张其实际生态位的现象。性状替换：生态位收缩导致形态性状发生变化的现象。似然竞争：如果两个种群被同一种捕食者所捕食，由于一个种群数量的增加导致捕食者数量的增加，从而增大了另一个种群被捕食的风险，从而使两个种群以共同的捕食者为中介产生相互影响，这种相互影响的结果与资源利用型竞争的结果相类似，称为似然竞争。他感化学作用：也称为异生相克，指一个生物或有机体受到另一个生物或有机体所释放的代谢产物的影响，包括促进和抑制。他感作用的生态学意义.(1)他感作用使一些农作物不宜连作。(2)他感

27、作用影响植物群落中的种类组成 他感作用是造成种类成分对群落的选择性以及某种植物的出现,引起另一类消退的主要原因之一.(3)他感作用是影响植物群落演替重要的因素之一。第十一章 植物的生态适应生态适应：植物在与环境长期的相互作用中，形成了一些具有生存意义的特征，依靠这些特征，植物能免受各种环境因素的不利因素和伤害，生态型：指同一物种内因适应不同生境而表现出具有一定结构或功能差异的不同类群。 生物型：不同种类的植物之间或动物之间由于趋同适应而在形态,生理及适应方式等方面表现出相似的类型生活史对策：各种生物在进化过程中形成各种特有的生活史,这种生活史是生物在生存过程中获得生存的对策趋同适应：不同种类的

28、生物当生活在相同或相似的环境条件下,通过变异选择形成相同或相似的形态或生理特征以及相同或相似的适应方式或途径,这种现象叫趋同适应。趋异适应：同种类的生物当生活在相同或相似的环境条件下,通过变异选择形成不同的形态或生理特征以及不同的适应方式或途径,这种现象叫趋异适应。个体生态学中的适应。性状R-对策型K-对策型环境特点死亡率存活状况种群大小竞争作用发育时间寿命种子库资源配置生殖方式整体特性多变，不可预测非密度制约幼龄期死亡率高变化大比较迟缓很短很短，小于两年有以生殖为中心一次结实高繁殖力，生产性稳定或可预见密度制约比较一致或年龄越大死亡率越高相对稳定，接近环境容量很激烈很长很长，往往大于5年无以

29、维持生存为主，生育延迟多次结实高存活率，效益型第十二章 植物与自然生态因子的关系光周期现象：光周期现象是指植物对昼夜光暗循环格局的反应，尤指某些植物要求经历一定的光周期才能形成花芽的现象。根据植物对光周期的不同反应，植物可分为长日照植物、短日照植物和中间性植物三类。温周期现象：植物长期适应于温度的昼夜变化的现象称为温周期现象。物候：植物长期适应于一年中温度等因子的变化，而形成与此相适应的植物发育节律，称为物候。积温和有效积温：植物整个生长发育期或某一发育阶段内，高于一定温度度数以上的昼夜温度总和，称为某植物或某发育阶段的积温。积温分为有效积温和活动积温两种。有效积温的计算方法，是从某一段时间内

30、的平均温度，减去生物学零度，将其值乘以该时期的天数。生物学零度：植物需要在一定的温度以上，才能开始生长和发度。这个温度称为发育起点温度，即最低有效温度，也称生物学零度。有效积温法则：植物在生长发育过程中必须从环境中摄取一定的热量，才能完成某一阶段的发育。各个发育阶段所需的总热量是个常数，称为有效积温（K）。K=N(T-C),N：发育所需时间，T：发育时平均温度，C：生物学零度。N的倒数维发育速率。有效积温法则的局限性：K=(N-N)(T-C)有效积温和发育起点温度是在恒温下测得的，变温下可能促进或抑制发育。温度与发育速度的关系为S型，而非直线型植物的生长还受温度外其他因素的影响，如长日照促进小

31、麦发育。生态入侵：由于人类有意识或无意识地把某种生物带入适宜其栖息和繁衍的地区，其种群不断扩大，分布区不断扩展的现象。最后产量恒重法则：在一定范围内，当条件相同时，不管一个种群的密度如何，最后产量差不多总是一样的。光照强度对生物的生长发育和形态建成有重要影响.不同植物对光照强度的反应不一样,形成阳性植物和阴性植物两个生态类型。阳性植物：阳性植物是植物对光照强度的一种生态类型。凡是在强光环境中才能生育健壮，在阴蔽和弱光条件下生长发育不良的植物为阳性植物。如松、杉、蒲公英等。北方长日照植物引种到南方的表现？光(1)光照强度对生物的生长发育和形态建成有重要影响.(2)不同光质对生物有不同的作用.光合作用的光谱范围只是可见光区,红外光主要引起热的变化;紫外光主要是促进维生素D的形成和杀菌作用等.此外,可见光对动物生殖,体色变化,迁徙,毛羽更换,生长,发育等也有影响.(3)日照长度的变化使大多数生物的生命活动也表现出昼夜节律;由于分布在