生态学实习指导书

s
λ
=
式中 λ 是总体优势度的度量，λ 值大总体中有的种占优势，λ 值小则说明总 体中的每个种个体数比较均匀。由于优势度多样性互补，可以认为，如 λ 值小则 群落有较大的多样性；如 λ 值较大则群落种类成分单一。群落的多样性与优势度 是互补的。 即：Ds = 1-λ= 1 - Σi=1s ni（ni-1）/N（N-1） ，Ds 为群落的多样性指数。
1．Simpson 多样性指数
从一个无限总体中随机抽出 2 个，它们属于同一个种的概率：设种的总数是 S, 第 1 个种有 n1 个个体，第 2 个种有 n2 个个体，… 所有 s 中的总数是 N,所以， N= n1 + n2 +..ns. 假设这个概率为 λ，则： Σi=1 ni（ni-1） -----------------N（N-1）
1 1 H max = − S ( log 2 ) = log 2 S S S S S H min = − log 2 = 0 S S E= H H = H max log 2 S
三．实验报告 整理结果，比较两种群落物种多样性的差异及形成的原因。
实习二 群落最小样地面积测定
1． 实习地点：浙江雁荡山 2． 内容提要：最小面积测定；频度及多度测定；盖度、冠幅、冠长、树高、枝下高等的测 定。 3． 目的要求：理论联系实际,掌握群落最小面积测定的方法,频度等群落数量特征的野外测 定方法。 4． 时间安排：2 天 5． 实习操作步骤： 植物群落中种群的数量与分布的变化， 植物群落的种类组成和结构的变化以及因此产生 的群落演替，是反映和鉴别一个区域环境或生态系统结构和功能是否正常和完善的重要指 标。 而所有这些变化和演替仅靠分类学的调查是远远不够的， 必须借助于传统的和当代数量 生态学方法和手段对相应的样地进行调查， 才能了解和掌握群落的动态和它反映给我们的环 境和资源信息。
生
态
学
实习指导书
福建农林大学 林学院 2014 年 12 月
安全注意事项
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 服从安排，不单独行动，每次活动以小组为单位。 外业调查时按规定时间作业，规定时间内返回。 注意地形安全 注意天气变化 注意有无危险的动植物 不要进入军事设施和基地 各小组间，小组与带队教师间随时保持联系 携带必要的药品 每次调查结束均要清点人数与器材 一切以保证生命财产安全为准则
s
(ni/N)ln(ni/N)，假定它的多样性 H 是确定的，S 个种的总体中，
s
当所有种都以相同比例 1/S 存在时，将有最大的多样性 , 因此， Hmax=-Σi=1
(1/S)ln(1/S)=lnS， 于是群落的均匀度为：E=H/Hmax=H/lnS，其中 E 为均匀性指 数.。
4．多样性指数计算和分析(Calculation of Biodiversities)
3．均匀性指数(Evenness)
无论 Simpson 多样性指数还是 Shannon 多样性指数都包括两个成分，一 是丰富度：指群落中包含的物种数（S） ；另一是均匀度：指每个种个体数间的差 异。前面这两个多样性指数是丰富度和均匀度的综合指标，与二者的增加与减少 正相关。各种之间，个体分配越均匀，H 值越大。如果每个体都属于不同的种， 多样性指数就最大；如果所有个体均属同一物种，多样性就最小。实践上群落丰 富度的计测就是用群落种数 S 表示，均匀度用实测多样性与最大多样性之比表 示。如 Shannon 多样性指数为: H=-Σi=1
盖度比 CR（Coverage ratio） ：某种群的盖度 / 样方中最大盖度种群的盖度= Ci/Cmax, 频度 F（Frequency） ：某种群出现的样方数 / 全部调查样方数, 相对频度 RF(Relative frequency)：某种群的频度 / 样方内所有种群的频度和= Fi/?Fi, 频度比 FR（Frequency ratio） ：某种群的频度 / 样方内频度最大种群的频度 =Fi/Fmax, 高度 H（Hight） ：某种植物体的高度总合, 相对高度 RH（Relative hight） ：某种群的高度 / 样方内所有种群的高度和= Hi/?Hi, 高度比 HR（Hight ratio） ：某种群的高度 / 样方内最高种群的高度和= Hi/Hmax, 种群的优势度由其重要值 IV（Important value）表示：IV = RD + RC + RF, 或由总优势比 SDR（Summeddominance ratio）表示： SDR2=(DR+DC)/2，SDR3=(DR+CR)/3，SDR4=（DR+CR+RH+FR）/4。 优势度用以表示一个种群在群落中的地位和作用，其具体定义和计算方法各学派意见不 一，本书以综合数量指标重要值 IV 或综合优势比 SDR 表示，它简单、明确、应用效果好， 在生态学研究中得到广泛采用。 根据种群在群落中的优势度和功能位置，一般将群落内的成员作以下划分： 优势种/建群种 Dominant/constructive species：对群落的结构和群落环境的形成有明显控 制作用的种群，其密度高、盖度大、生物量高、生活能力强。如昆嵛山次生天然林中的短柄 枹栎。 亚优势种 Subdominant species：指个体数量与作用都次于优势种，但在决定群落的性质和 控制群落环境方面仍起一定作用的种群。 伴生种 Companion species：群落的常见种类，它与优势种相伴存在，但不起主要作用。 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。
植物群落的数量特征
一、植物群落的主要数量特征 群落的数量特征是群落调查的重要内容。群落调查可为以下研究目提供重要的生态学数 量参数： 1.不同群落的相互比较，对群落进行分类，以达到认识群落。 2.对植物群落和其生境的变化进行分析比较，以阐明群落与环境的关系。 3.研究群落的结构、种群分布和群落的多样性。 4.研究群落的动态演替和波动。 不同学派和不同学者对同一数量特征常常使用不同的名词，而同一名词又常被赋予不同 的涵义。为了避免混乱和误解，现将本书采用的有关数量特征的含义和计算方法进行说明： 密度 D（Density） ：某种群个体的数目 / 单位样方, 相对密度 RD（Relative density） ：某种群的密度 / 样方内全部种群的密度和= Di/?Di, 密度比 DR（Density ratio） ：某种群个体数目 / 样方中最大密度种群的密度= Di/Dmax, 盖度 C（Coverage） ：某种群地上部分的投影面积（枝叶空隙部分计或不计在内）, 相对盖度 RC（Relative coverage） ：某种群的盖度 / 样方内全部种群的盖度和= Ci/?Ci,
s
Ds = 1 − pi2
i =1
最大多样性指数
Dmax = 1 −
(S)
1
i =1
s
2
= 1−
1 S
均匀度
E=
Ds Ds = Dmax 1 − 1 S
②香农-威纳指数（Shannon-Weiner index） 信息量
H = − pi log 2 pi
i =1 s
最大信息量 最小信息量 均匀度
生态学实习内容主要包括植被群落调查（Community investigation） 实习一：植被物种多样性（Diversity） 实习二：群落最小样地面积测定(Smallest area) 实习三：植被群落环境因子调查(Environment Factors) 实习四：环境梯度调查(Environment Gradient) 实习五：静态生命表的编制(Life Table)
实习一 野外植物群落的物种多样性测定
1． 实习地点：浙江雁荡山 2． 内容提要：野外植物群落的物种多样性测定。 3． 目的要求：加深对群落物种多样性基本概念的理解,理论联系实际,掌握群落物种多样性 的测定方法和计算方法。 4． 时间安排：1 天 5． 实习操作步骤： 植物群落中种群的种类与格局的变化， 植物群落的种类组成和结构的变化以及因此产生 的群落演替，是反映和鉴别一个区域环境或生态系统结构和功能是否正常和完善的重要指 标。 而所有这些变化和演替仅靠分类学的调查是远远不够的， 必须借助于传统的和当代数量 生态学方法和手段对相应的样地进行调查， 才能了解和掌握群落的动态和它反映给我们的环 境和资源信息。 6． 实习原理和方法
2．Shannon-Weaver 多样性指数
通常测量异质性最常用的是信息理论，在信息论中信息被定义为： I = ln
（Po/Pi） ，式中：o 代表后验概率；
Pi 代表先验概率。后验概率是事件发生
以后的不肯定程度，一般 Po 为 1，故上式为：I= ln（1/Pi）=- ln Pi。如果在某一 段时间内， 我们获得 S 条信息， 那么我们获得的平均信息量由数学期望的定义为： H = ∑i=1sPiIi，Pi 是种 i 的先验概率，Ii 是第 i 条信息，将 I = ln Pi 代入上式有： H = ∑i=1s Pi ln Pi，这就是生态学著名的 Shannon 公式，它的基本思想是把群 落内与每个生物个体作为总的信息单元。
最小面积的测定
一. 调查目的 通过特定群落的“种——面积曲线”的绘制，掌握确定群落最小面积，即样方面积。 二. 方法说明
图 1. 巢式样方法取样示意图
图 2. 种-面积曲线
开始使用小面积样方， 随后用一组逐渐扩大面积的样方， 即“巢式样方法” （图 1， 2） 。 逐一统计每个样方内植物种数，以种的数目为 Y 轴，样方面积为 X 轴绘制“种——面积曲 线”。此曲线开始陡峭上升，而后缓慢水平延伸，有时会再上升，曲线开始平伸的一点的样 方面积即可视为最小群落面积，它可作为样方大小的初步标准。 由于不同植物群落，如森林、灌丛、草地等的最小群落面积相差甚大，所以巢式样方法 的初始面积也显著不同。 要根据自己对不同群落的调查经验进行调整， 下面列举几列不同植 物群落的巢式样方序列： 草本 1：初始样方 1/100，1/16，1/8，1/4，1/2，1，4，8，16m2 草本 2：初始样方 1/64，1/4，1/2，1，2，4，8，16，32m2 草本 3：初始样方 1/64，1/4，1/2，1，2，4，8，16，32m2 森林群落乔木层： 初始样方 5×5， 5×8， 8×10， 10×10， 10×15， 15×15， 15×20， 20×20， 20×25m 一般认为，当扩大的样方面积含有样地总种数的 85%时，此样方面积即可作为最小群落 2 2 面积。 为了消除样方效应， 可将此值略作扩大。 一般来说， 草本植物群落为 1-4m ， 灌木 4-16m ， 2 2 北方森林 100-400m ，热带森林 1000m 以上。 三.调查题目 在所要调查的每个群落内（阳坡、阴坡等）的乔木层和灌木层进行调查，绘出群落的种 -面积曲线，确定最小群落面积。