II群落的生物多样性

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1、第四章II群落的生物多样性王娓(北京大学城环学院生态系)wangw@urban.pku.edu.cn生物多样性格局生物多样性的测度生物多样性格局的影响因素生物多样性的灭绝与保护1.生物多样性格局α多样性：一个局部群落内的物种多样性。具两层涵义：●群落所含物种的多寡，即物种丰富度●群落中各物种个体数目分配的均匀程度,即物种均匀度2.生物多样性的测度β多样性：沿着环境梯度的变化，物种替代的程度或不同群落间物种组成的差异程度。γ多样性：指一个地区内在某一研究系列上的群落总体的物种多样性●α多样性测度(Magurran,1988)Shannon-Wiener指数：Simpson指数(

2、优势度指数)：该指数的本质是随机取样的两个个体属于不同物种的概率。Pielou指数(均匀度指数)：其中：Pi为为第i种的个体数(Ni)占群落中总个体数(N)的比例，即Pi=Ni/N，或种i的相对胸高断面积或重要值(IV),S=出现的种数。●β多样性测度：Sørensen指数：Jaccard指数：Cody指数：其中，a和b分别为两群落的物种数，c为两群落的共有物种数，g(H)为沿生境梯度H增加的物种数，l(H)为沿生境梯度H失去的物种数。Sørensen指数和Jaccard指数反映群落或样方间物种组成的相似性；Cody指数则反映样方物种组成沿环境梯度的替代速率。●α多样性指数计

3、算：设有甲，乙两个群落，各有三个物种组成，其中各种个体数组成如下。请计算它们的物种多样性指数。多样性指数计算示例物种群落甲群落乙A30(0.83)12(0.33)B5(0.14)12(0.33)C1(0.03)12(0.33)Simpson指数：D甲=1-ΣPi2=1-Σ(Ni/N)2=1-[0.832+0.142+0.032]=0.29D乙=1-[0.332+0.332+0.332]=0.67Pielou均匀度指数：J甲=H甲/lnS=0.54/ln3=0.49J乙=H乙/lnS=1.10/ln3=1.00Shannon-wiener指数：H甲=-ΣPilnPi=-0

4、.83×ln0.83+0.14×ln0.14+0.03×ln0.03=0.54H乙=-(0.33×ln0.33+0.33×ln0.33+0.33×ln0.33)=1.10●相似性系数计算：设有甲，乙两个群落的物种名录如下，请计算它们的相似性系数：甲和乙共有的物种数c=2；甲中物种数a=4；乙中物种数b=3；物种群落甲群落乙A+B+C++D+E++Jaccard指数=c/(a+b-c)=2/(4+3-2)=0.40Sørensen指数=2c/(a+b)=4/(4+3)=0.57Cody指数=(a+b-2c)/2=(4+3-4)/2=1.53.生物多样性格局的影响因素进化时间气

5、候变迁生物地理区种库大小植被结构环境异质性输入环境的能量竞争捕食生态位中性理论进化时间时间假说AlfredRusselWallace1878:赤道地区给我们展示了生物形态发展相对连续且无停顿的结果;而温带地区出现了一系列几乎是灾难性的周期停顿和灭绝，需要在特定的谱系上一遍又一遍地开始发展过程……气候变迁气候的逐步变化对动植物分布有深刻地影响。冷暖交替导致北半球多数高纬度地区地冰盖推进和退缩，引起树种迁移。生物地理区反映大区域的长期进化隔离区域种库的大小生产力更高的栖息地包含更多种类，但在群落结构简单的栖息地，多样性低。植被结构沼泽生产力高但结构单一，植物种类相对较少。荒漠植物

6、生产力比沼泽低，但结构变化大，可为更多物种提供生存空间。结构复杂性与多样性北美，多数动植物类群的物种数从北向南增加，地理异质性和半岛隔离的影响也很明显。环境异质性潜在蒸散是平均气温和湿度条件下，土壤中蒸发和植物蒸腾的水分总量。整合了温度与太阳辐射输入环境的总能量捕食捕食压力的增加将减弱猎物种间的竞争作用，允许更多的猎物种共存。20世纪60年代，宾夕法尼亚大学RobertMacArthur和哈佛大学的E.O.Wilson发表了著名的岛屿生物地理学平衡理论：岛屿物种数由控制迁入的区域过程与控制灭绝的局部过程所平衡。岛屿平衡理论生态位理论的核心内容如果两个种在同一稳定的群落中占据了

7、相同的生态位，一个种终究将被消灭，或被迫改变生态位。一个稳定的群落，没有任何两个种是直接的竞争者，因为生态位的差别，减少了它们之间的竞争，使自然界的生物物种各就各位，达到有序的平衡；由多个种群组成的群落比单一种群更能有效地利用环境资源，增强了系统的稳定性。生态位-代表一个个体或物种能够生存和繁殖的环境条件和资源质量的范围。不改变任何生态位(宽度和重叠)关系，群落总生态位空间与物种数成正比增加不改变生态位宽度，增加生态位重叠可以容纳添加的多样性不增加生态位重叠，提高特化可在群落的生态位空间重容纳额外的物种