[实验项目]生态学实验

《生态学实验》

实验一 植物种群空间分布格局的调查 [5课时]

一、实验目的

通过各检验方法的实际训练，使学生认识群落中不同种群个体空间分布表现出的不同类型（随机分布型、集聚分布型、均匀分布型），并掌握检验植物空间分布类型的方法。

二、实验材料

皮尺、样方框（20×20，50×50，l00×100cm 2）、铅笔、野外记录表格、计算器。

三、实验原理

群落中种群个体空间分布类型的检验方法研究得比较深入。从1922年Svedberg 提出群落中植物分布的非随机性，以及给出检验植物非随机性的标准方法以来，到现在已经相继提出10多个非随机性检验的估计量。本实验选用2

χ检验法和C x 分布系数法检验。

1. 2χ检验法：如果一个种群的个体分布是随机的，那么各样方包含0、1、2、3、……、n 个个体的概率分布都是符合泊松（Poisson ）级数的，级数可写成下列形式： e -m ，me -m ，!22

m e -m ，!33m e -m ，……，!

n m n e -m 其中m 是样方中的平均个体数目，即均值x 。

检验是用2χ值检验实测值（即含0、1、2、3、……、n 个个体样方的分布频次）与理论期望值（即泊松理论的期望频次）是否吻合，有无显著差异。其统计量为：

∑-=理论期望值

理论期望值）（实测值22

χ 查2χ分布百分比表，比较2χ的计算值与查表值，通常可做出如下判断： 若2χ≥()f 01.02χ

，可认为偏离或很不适合泊松分布，即属于非随机分布； 若2χ＜()f 05.02χ

，可认为适合泊松分布，即属于随机分布； 若()f 05.02χ≤2χ＜()f 01.02χ，可认为可能不适合泊松分布。

检验时每一级的理论值必须大于5，若小于5，可将相邻区间合并直至满足要求。

2. 分布系数法（扩散系数法）：该方法根据Poisson 分布具有方差与均值相等的性质，来统计和检验野外调查数据。分布系数C x 的统计量为：

C x =x

s 2

式中：x —均值； s 2

—方差

若C x =0，种群属于均匀分布；0＜C x ＜1，属于规则分布；C x =1，属于泊松分布（随机分布）；C x ＞1属于集群分布。在统计学上，采用t 检验来确定C x 的实测值与理论预测值1差异的显著程度。T 检验的公式为：

t=s

x s 1/12-=-标准误实测值 式中：s —标准误，s=1

2-N ； N —样方总数。

查表比较，差异不显著时，可认为符合泊松分布（随机分布）。

四、实验步骤

1. 学生分组，选择所需研究的植物种群，并确定合适的样地面积。根据最小面积法确定样地面积，一般草本植物可用1m ×1m ，灌木可用5m ×5m 样地，乔木则根据具体情况，可适当可大尺度，如可用20m ×20m 样地。采用邻接格子法在所选样地在划分小样方，一般草本可用0.2m ×0.2m ，灌木可用1m ×1m ，乔木可用5m ×5m 。也可根据具体情况采用其它方法确定合适的样方大小。

2. 计数：将每一样方中待测植物的株数，记录在野外记录表格中，整理调查数据，并计算有关统计特征数。

3. 计算2χ值，C x 值。

4. 说明2χ值检验与C x 值法检验的结果，指出所测定种群的分布类型。

五、思考题

1.种群空间格局分布类型的特点及可能形成原因的分析。

2.各种数据处理和检验方法的优缺点有哪些。

3.讨论样方大小对实验结果的影响。

表1 种群空间格局样方表

日期： 物种： 一年蓬 样地位置：

数据初步整理：

表2 2法数据处理表

11 2.3817 2 0.8856 0.1144 12

1.7704 1 13

1.2148 3 14

0.7740 0 15

0.4603 1 16

0.2566 1 ＞16

0.2566 0

3.1606

表3 C x 法数据处理表 指数 计算结果 检验

结论

C X 1.5034 t=1.7438 t 0.05(24)=2.064

t 0.01(24)=2.797 随机分布

实验二 植物多样性的测定 [5课时]

一、实验目的

学习群落物种多样性的调查方法，比较各地区物种多样性的差异；了解各类指数的特点和生态学意义；熟悉和掌握最常用的物种多样性指数的计算方法。

二、实验材料

皮尺、样方框（20×20，50×50，l00×100cm 2

）、铅笔、野外记录表格、计算器。

三、实验原理

物种多样性代表了群落组织水平和功能的基本特征，它通常包涵两种涵义：（1）种的数目或丰富度（species richness ），即一个群落或生境中物种数目的多寡；（2）种的均匀度（species evenness or equitability ）， 即一个群落或生境中全部物种个体数目的分配状况，它反映的是各物种个体数目分配的均匀程度。多样性指数是反映丰富度和均匀度的综合指标，生态学考察中较多使用的多样性指数有辛普森指数（Simpson's index ）、香农-威纳（Shannon －WIener ）指数及均衡度指数。

1. 辛普森多样性指数（Simpson's diversity index ）：该指数指数假设，对无限大的群落随机取样，样本中两个不同种个体相遇的几率可认为是一种多样性的测度。用公式表示为：

辛普森多样性指数=随机取样的两个个体属于不同种的概率

=1-随机取样的两个个体属于同种的概率

设种i 的个体数占群落中总个体数的比例为Pi ，那么，随机取种i 两个个体的联合概率就为P 2i ，如果我们将群落中全部种的概率合起来，就可得到辛普森指数D ，即

式中，S 为物种数目。

2. 香农-威纳指数（Shannon-Weiner index ）及均衡度：该指数假设在无限大的群落中对个体随机取样，而且样本包含了群落中所有的物种，个体出现的机会即为多样性指数。种信息量越大，不确定性也越大，因而多样性也就越高。其计算公式为：