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Community Ecology

# Definition

群落是一定时间内聚集在一定区域内所有生物个体的集合. 群落由不同的种群所构成, 一个群落中物种数目的多少称为物种丰富度(species richness), 这是区别不同群落的重要特征. 一般来说越靠近热带地区, 丰富度越高.

测定群落的丰富度有记名计算法目测估计法两类, 记名计算法是指在一定面积的样地中直接数出各种群的个体数目, 一般适用于个体较大, 种群数量有限的群落; 而目测估计法则是按照预先确定的多度等级来估计单位面积上个体数量的多少, 等级的划分和表示方法一般有“非常多、多、较多、较少、少、非常少”等等.

# Interspecies Relation

种间关系主要有捕食、竞争、寄生和互利共生四类.

捕食(predation)就是一种生物以另一种生物为食, 将其个体的全部或一部分消灭以供给自身的能量需求, 无论是以动物为食还是以植物为食都是捕食关系, 其中以植物为食一般都是吃掉植物的一部分器官, 如叶、果实等.

种间竞争(interspecific competition)关系是两种或两种以上生物相互争夺资源和空间, 竞争的结果有三类: 相互抑制、某一方占优势另一方处于劣势、一方完全灭亡. Lotka-Volterra种间竞争模型建立了种间竞争过程的数学描述. 一般来说如果两种生物以同一种生物为食, 那么它们就构成竞争关系, 但如果取食的是同一种植物的不同部位, 则不构成取食关系; 另一个例子是取食同一种动物的不同年龄段的个体, 例如A取食幼年个体而B取食成年个体, 这是否构成竞争关系呢? 答案是肯定的, 因为对幼年个体的捕食必然导致成年个体数目的减少, 而对成年个体捕食导致种群生育能力的下降同样会导致幼年个体的减少, 因此A和B之间构成竞争关系, 这就进一步提醒我们: 上面所说的对于同一种植物不同部位的捕食, 也必须是在不影响(或几乎不影响)植物的生存能力的前提下讨论的.

寄生(parasitism)关系中, 一种生物(称为寄生者)寄居于另一种生物(称为寄主)的体内体表, 摄取寄主的养分以维持自己的生命活动. 互利共生(mutualism)同样也是两种生物共同生活在一起, 但却是对彼此都有利.

# Community Structure

群落中各个种群常常占据着不同的空间, 使得群落形成一定的空间结构, 包括垂直结构和水平结构两个方面.

大多数群落在垂直方向上都有明显的分层现象, 例如森林中自下而上分别有草本植物、灌木和乔木三层, 这一分层结构的形成的决定因素是光, 不同植物适合于在不同的光照强度下生长, 因此对光需求量较小的植物分布在下层, 对光需求量大的植物则分布在上层, 这一垂直结构客观上使得群落利用光能资源的能力提高了(请注意这并不是什么“规划”, 而是自然选择的必然结果). 植物分布的垂直结构导致的动物分布的垂直结构, 例如森林中的每一种都有一个自己经常活动的层次.

在水平方向上, 由于各种条件的差异, 不同的地段分布着不同的种群, 常常呈现出镶嵌分布.

# Community Succession

随着时间的推移, 一个群落被另一个群落代替的过程称为群落的演替(succession). 群落的演替有初生演替(primary succession)次生演替(secondary succession)两类. 初生演替是指在一个从来没有植物覆盖过的地面, 或者是原来存在过植被但是被彻底消灭了的地方(总之在演替开始时必须是完全没有生命的条件)发生的演替, 例如在沙丘、火山爆发后的火山岩、冰川泥上进行的演替; 而次生演替则是指原有的植被虽然已经不存在, 但原有的土壤条件基本保留, 甚至还保留了植物的种子或其他繁殖体(例如能够发芽的地下茎)的地方发生的演替, 如火灾过后的草原、过量砍伐的森林, 以及弃耕的农田上进行的演替.

裸岩上发生的初生演替大致需要经历以下六个阶段: 裸岩阶段、地衣阶段、苔藓阶段、草本植物阶段、灌木阶段和森林阶段.

  1. 首先在裸岩上定居的是孢子植物地衣, 地衣能够分泌地衣酸, 从而加速岩石风化形成土壤, 使得土壤颗粒和有机物逐渐增多.
  2. 在地衣工作的基础上, 苔藓得以在薄薄的土壤层上生长起来, 由于苔藓比地衣高, 因此在光能竞争中处于优势地位, 逐渐扩展开来, 苔藓的生长将会进一步使岩石分解, 土壤层加厚.
  3. 在土壤能够保持一定水分时, 草本植物的种子就可以萌发生长, 由于草本植物比苔藓更高, 因此逐渐占据优势, 在这一阶段各种昆虫和小动物也开始进入到这个地区, 在动物植物的共同作用下土壤中的有机物越来越丰富, 通气性也越来越好.
  4. 于是灌木开始生长(长得更高).
  5. 接着乔木开始生长(长得更高).

由此我们容易注意到初生演替过程的总体趋势: 土壤的质量逐渐提高, 植物的高度逐渐增加, 对光的利用能力逐渐增强.

弃耕的农田上发生的次生演替过程大致如下: 首先生长出的是一年生的杂草, 在杂草的覆盖下, 土壤条件会得到改善, 继而生长出多年生的杂草, 接着是灌木和高大的乔木, 最终形成森林群落.

值得注意的是, 并不是所有的群落都可以发展到最终的森林阶段, 在降水量不足的地方, 如荒漠地区, 群落就只能演变到草本植物阶段或灌木阶段.