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主要内容

群落结构

物种丰富性和多样性。为什么更多样化的生态系统会更稳定。基础和关键种的作用。

关键点

  • 群落的结构可以用物种丰富度,也就是现有物种数量,和物种多样性,也就是是物种丰富度和物种均匀度(相对数量)来描述。
  • 群落结构受多种因素的影响,包括非生物因素、物种间的相互作用、干扰程度和偶然事件。
  • 有些物种,如基础物种关键物种,在决定其群落结构方面发挥着特别重要的作用。

介绍

不同的生态群落所包含的物种类型和数量可能非常不同。例如,一些北极群落只包含少数物种,而一些热带雨林群落在每立方米中包含大量物种。
描述这种差异的一种方法是,群落有不同的结构。群落结构本质上是一个群落的组成,包括该群落的物种数量及其相对数量start superscript, 1, end superscript。它也可以被更广泛地解释,包括所有这些不同物种之间的互动模式squared
在本文中,我们将研究一些可以量化(用数字来衡量)社区结构的方法。然后,我们将研究影响群落结构的因素,特别是基础和关键物种。

我们如何衡量群落结构?

生态学家用来描述群落组成的两个重要指标是物种丰富度和物种多样性

物种丰富度

物种丰富度是指特定群落中不同物种的数量。如果我们在一个群落中发现30个物种,在另一个群落中发现300个物种,那么第二个群落的物种丰富度将比第一个群落高得多。
物种丰富度最高的群落往往出现在赤道附近,那里有大量的太阳能(支持高初级生产力)、温暖的气候、大量的降雨和少量季节变化。物种丰富度最低的群落位于两极附近,那里的太阳能更少,更冷、更干燥,更不适合生命生存。下图显示了哺乳动物物种丰富度的模式(物种丰富度只计算哺乳动物物种,而不是所有物种)。除了纬度,许多其他因素也会影响一个群落的物种丰富度。
地图显示了北美和南美哺乳动物物种丰富度的空间分布。哺乳动物种类最多的地区是南美洲的亚马逊地区,每平方公里179-228种。物种丰富度一般以热带纬度最高,然后向北和向南递减,北极地区为零。
哺乳动物物种的全球物种丰富度。图片来自:“群落生态学:图14,” 作者 OpenStax College, Biology, CC BY 4.0. 改自 NASA, CIESIN, Columbia University.

物种多样性

物种多样性是衡量群落复杂性的一个指标。它包含了群落中不同物种数量(物种丰富度)及其相对丰度(物种均匀度)。物种的数量越多,物种的丰度越高,物种多样性就越高。例如:
  • 一个拥有 20 种不同种类树木的森林群落,将比一个只有 5 种树木的森林群落具有更大的物种多样性(假设在这两种情况下树木物种均匀分布)。
  • 一个拥有 20 种不同种类树木均匀分布的森林群落将比一个拥有相同物种数量但极不均匀分布的森林群落具有更大的物种多样性(例如,90, percent 的树属于同一个物种)。
一般来说,生态学家认为,多样性越强的生态群落比多样性较低的群落更稳定(也就是说,在受到干扰后更容易恢复)。你可以在生态网络的视频中探索为什么会出现这种情况。然而,多样性-稳定性关系并不是一个普遍规律,在某些情况下,其他因素(除了物种多样性)在决定群落和生态系统稳定性方面更为重要start superscript, 5, comma, 6, end superscript

什么因素影响群落结构?

群落的结构是许多相互作用因素的结果,包括非生物和生物因素。以下是影响社区结构的一些重要因素:
一个群落的结构也可以由其历史上偶然发生的事件来塑造。例如,假设一粒种子被吹到某个特定区域的泥土中。如果它恰好生根,该物种可能会建立自己,并在一段时间后,占据支配地位(不包括类似的物种)。如果种子不能发芽,另一个类似的物种可能是幸运的而占据支配地位。

基础和关键物种

有些物种对群落结构有着异常强烈的影响,维持着群落的平衡,甚至使群落的存在成为可能。这些“特殊”物种包括基础物种和关键物种。

基础物种

基础物种 在创建和定义一个群落中扮演着独特而重要的角色。通常情况下,基础物种会改变环境,这样就能支持其他形成群落的生物start superscript, 9, comma, 10, comma, 11, end superscript
海藻(褐藻)是加州海岸海带森林的基础物种。海藻创造的环境使其他组成海藻森林群落的生物得以生存start superscript, 9, end superscript。珊瑚礁中的珊瑚是另一个基础物种。活珊瑚和死珊瑚的外骨骼构成了珊瑚礁的大部分结构,保护其他物种免受海浪和洋流的伤害。海狸通过筑坝来改变环境,也可以被看作是基础物种start superscript, 9, comma, 11, end superscript
珊瑚礁的照片
珊瑚礁。图片来自:“群落生态学:图13,” 作者 OpenStax College, Biology, CC BY 4.0. 原作者Jim E. Maragos, USFWS.

关键物种

关键物种是相对于其生物量或丰度而言,对群落结构具有不成比例的巨大影响的物种。关键物种与基础物种的区别主要表现在两个方面:它们更有可能属于较高的营养水平(成为顶级捕食者),而且它们的行为方式比基础物种更为多样,且往往会改变它们的环境start superscript, 10, comma, 11, end superscript
在美国西北部发现的潮间海星 Pisaster ochraceus ,可能是关键物种中最著名的例子。在一个经典的群落生态学实验中,海星被实验性地从它们生活的潮间带移走。结果,它们的猎物(贻贝)数量增加,改变了群落的物种组成,并急剧减少了物种多样性。当海星出现时,在潮间带的较低部分发现了大约 25 种藤壶和藻类,但当它们消失时,贻贝种群向下扩张,几乎完全取代了这些其他物种start superscript, 12, end superscript
这种物种多样性的急剧减少或群落结构的崩溃通常发生在关键物种被移除的时候。在这种情况下,物种多样性的丧失是因为贻贝排挤了其他物种,而其他物种通常可以存活下来,是因为海星控制了贻贝的数量。
海星的照片
图像来自:群落生态学:图15,作者OpenStax College, Biology, CC BY 4.0,原作者Jerry Kirkhart。

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