3-典型实验三 种群空间分布格局调查

种群的空间分布格局研究摘要以样地调查数据为基础,应用方差均值比率分析方法,对样地中草本层的建群种扁竹根进行分布格局分析和成因分析。

以及种群的分布格局研究的意义。

关键词: 种群扁竹根空间分布格局成因分析种群是在同一时期内占有一定空间的同种生物个体的有机集合。

种群的空间分布格局一般简称为分布格局或内分布型，是指一个种群在一个地区的分布方式，即个体如何在空间配置的，或种群在一定空间中的个体扩散分布形式。

由于种群内各个个体间以及个体与其生存环境之间存在着相互作用,这就使得种群内个体在其生存环境内有一定的分布方式.分布格局有三种类型：随机型、集群（集聚）型、均匀型。

下面，以扁竹根为例，进行扁竹根空间分布格局分析.及其分布格局成因分析。

1.研究地自然概况青城山景区地处四川盆地西部边缘山地著名的“华西雨屏带”的中北段，约30°54′N和103°35′E。

全山有36座山峰，诸峰环绕状如城廓，山上树木茂盛，终年青翠，故名青城。

全境周围120km，保护面积1522hm2．区内气候温和湿润，属亚热带温湿型气候，年平均温度15.2℃，最热月极端温度34.2℃，最冷月极端温度一7.1℃；平均相对湿度81％；年降水量1225.1mm；无霜期271d(数据由成都市气象局提供)青城山地质地貌上以“丹岩沟谷，赤壁陡崖”为特征，土壤类型主要为山地黄壤，母岩为侏罗纪紫色砂岩、泥岩和砾岩的坡积物。

青城山风景区主要植被类型有亚热带常绿阔叶林、常绿落叶阔叶混交林和暖性针叶林。

根据青城山样地调查资料、野外路线踏勘记录的植物种类及《中国都江堰市植物名录》中所记载的青城山植物，初步估计植物346种，其中蕨类植物51种，隶属于26属l6科，种子植物295种，隶属于192属90科。

其中裸子植物7种6计青城山约有维管属5科；双子叶植物252种169属77科；单子叶植物36种22属8科。

植物区系有明显从亚热带向温带过渡的。

2研究对象及方法2. 1研究对象研究对象是样地内草本层中的扁竹根，因为扁竹根的数量是最多的，并且它的数量与其他种群的数量相比差距很大。

实验一种群密度与空间分布格局调查植物和固着型动物，底栖动物等的种群密度通常采用样方法和样线法进行估测。

在进行种群分析时，仅给出种群密度指标往往不够，还要给出种群的空间分布状况(dispersion or population distribution)。

如在用样方法取样时，可应用Poission数学模型，以样本方差与平均值的比值判断种群的分布型，比值为1时为随机分布，比值显著大于1时为集群分布，比值显著小于1时为均匀分布。

一实验原理在测定大面积范围内的植物种群数量时，由于难以对所有生物个体一一计数，必须进行抽样估测的办法。

最简单且常用的方法是用一定面积的方框在研究样地范围内随机采样，采样的范围要尽量覆盖整个样地，然后对每个方框（样方）内出现的个体进行计数，再应用统计学方法求样本平均值，即可估测整个样地的平均种群密度。

这样的方法即取样法。

对于一些密集丛生的植物（如杂草），计数困难，也可以用该植物样方内所覆盖面积的比例来表示种群密度。

如上所述，样方取样数据要符合Poission分布，用该方法还可以判断植物的空间分布型。

二实验目的通过实验操作，掌握种群野外调查和采样的基本方法；学会利用样方法估测种群密度和估测种群的分布型。

三实验材料皮尺、记录表格，长绳、卷尺等。

四方法与步骤1 样方法估测种群密度（1）选择某一优势种为主的森林群落作为样地，以乔木为目标，确定其范围；（2）将学生分成几个大组，每一大组负责一条边，各个组分工合作，完成整块样地的观测；（3）采用五点法，找出5个点，划出小样方（5m×5m），记录小样方内该优势种的存在与否和株数，各小组完成一个条带，各大组完成森林群落样地的观测。

（4）重新再找2块分布类型类似的区域作为观测样地做重复试验，求平均值。

（本实验由于长绳不够，没有充足的时间，只做了一次，没有重复试验，因此试验讨论时应该对数据做一定的解释。

）2 样方法判断种群个体的分布型（1）选择一片灌木林，确定所观测林地的范围（4m×4m）。

《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，以与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2χ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，!22m 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22χ 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 =xs 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。

生态学试验报告 种群的空间格局分析原理：测定大面积范围内的植物种群数量，采取抽样估测的办法。

用一定面积的方框在研究样地范围内随机采样，采样的范围要尽量覆盖整个样地，然后对每个方框（样方）内出现的个体进行计数，然后采用方差/平均数比率判断植物的空间分布型。

目的：通过本实验，认识群落中不同种群个体在空间分布上表现出的不同类型，即随机分布、集群分布。

均匀分布。

学会用空间分布检验法判断种群空间格局类型。

方法与过程：1. 确定样地面积，采用1X1的样地2. 计数。

统计每一种植物出现的株数，记录在表。

3.数据处理。

对野外数据进行整理，采用检验指标方差/平均数比率，即S 2 /m 有30个样方，x i 为第i 个样方的种群个体数（i=1,2,3,……n ），m 为n 个样方的种群个体平均数，则种群的分散度S 2可以表达为：1-n m)-(x Si22∑=当S 2/m 显著小于1时，则种群分布格局为均匀分布；如果S 2/m ＝1则为随机分布；如果S 2/m 显著大小1，则为集群分布。

结果：经计算，S 2 =28.39556，m=3.7333, S 2 /m>1,属于成群分布出现成群分布的原因：1.环境资源分布不均匀，富饶与贫乏相嵌 2.植物传播种子方式使其以母株为扩散中心眉豆 样方号 1 2 3 4 5 6 7 8 个体数 5 0 2 10 2 3 2 4 样方号 9 10 11 12 13 14 15 16 个体数 3 2 3 3 4 1 1 2 样方号 17 18 19 20 21 22 23 24 个体数 12 1 1 3 5 10 6 1 样方号 25 26 27 28 29 30 个体数 2 5 8 5 2 4群落多样性分析目的及意义：通过常用的物种性指数及其测度方法的分析比较，了解各类指数的特点和生态意义；熟悉和掌握最常用的物种多样性指数—香农指数的计算方法；了解物种多样性指数在比较群落性质时存在的问题，认识在使用物种多样性指数分析群落时，如何解决可比性问题。

生态学实验实习指导手册浙江林学院生态学科二○○七年一月目录实验一植物群落内生态因子的测定 (2)实验二不同树种的比叶面积测定 (4)实验三种群空间分布格局的调查分析 (6)实习一森林群落调查实习之一——样方法 (8)实习二森林群落调查方法之二点一象限法 (18)实习三森林群落调查方法之三——样线接触法 (22)实验一植物群落内生态因子的测定植物群落与环境是不可分的。

任何一个植物群落在形成的过程中，植物不仅对环境具有适应能力，而且对环境也有巨大的改造作用。

随着植物群落发育到成熟阶段，群落的内部环境也发育成熟。

植物群落内的环境因子如温度、湿度、光照强度等都不同于群落外部。

植物群落内的各生物物种在它们自己创造的环境中，井然有序地生活着。

不同的植物群落，其群落环境因子存在明显的差异。

【实验目的】（1）在掌握光照强度、温湿度测量仪器的使用和测定方法的基础上，对不同类型植物群落内的光照强度、湿度和大气湿度等生态因子进行测定。

（2）认识不同植物群落内部生态因子以及植物群落与裸地间生态因子的差异。

【实验器材】便携式光照度计，温湿度记录仪，风速测定仪，钢卷尺。

【方法与步骤】（一）植物群落内光照强度的测定（1）选取针叶林、阔叶林与竹林三种不同类型的群落。

（2）分别在针叶林、阔叶林与竹林下，从林缘向林地中心均匀选取5个测定点，用照度计测定每一点的光照强度，并记录每次测定的数值（见表1-1）。

（3）选择一空旷无林地（最好地面无植被覆盖）作为对照，随机测定5个点，用照度计测定裸地的光照强度，并记录每次测定的数值。

（二）植物群落内温湿度的测定在上述同样针叶林、阔叶林与竹林三种不同类型的群落以及对照地中，实施大气温湿度的测定：（1）从林缘向林地中心在1.5m高处，均匀选取5个点，测定每一点的温度和湿度，并记录每次的数值（见表1-2）。

（2）同时在空旷无林地的1.5m高处，随机选取5个点，测定空气温度和湿度，并记录每次测定的数值。

实验一 种群空间分布格局的调查分析【目的和意义】 通过本实验，使学生认识群落中不同种群个体在空间分布上表现出的不同类型（即随机分布型、集群分布型、均匀分布型）了解检验种群空间分布类型的方法，并学会运用1～2种判断种群空间格局类型的方法。

【仪器、设备及材料】皮尺，铅笔，野外记录表格，计算器。

【方法与步骤】 （一）野外调查（1）准备工作：每两个学生为一组，选择所需研究的植物种群，并确定合适的样地位置。

出发前先画好野外记录表格（见例子附表一），并带齐调查所需物品。

（2）确定样地面积：应根据最小面积法确定，一般草本植物可用1×1m 样地，灌木可用5×5m 样地，乔木则根据具体情况，可适当加大尺度，如可考虑20×20m 样地。

（3）采用领接格子法在所选样地中划分小样方：一般草本可考虑0.1×0.1m 或0.2×0.2m ，灌木可用1×1m ，乔木可用4×4m 或5×5m 。

也可根据具体情况确定合适的样方大小。

（4）计数：将一小样方中待测植物的株数，记录在野外记录表格中。

（二）数据处理将所得野外数据带回实验室，进行整理和进一步数据处理。

常见数据处理方法如下： (1) 扩散系数C 法：x S C /2= 式中S 2为方差， x 为平均数．若C<1为规则分布，C=1为随机分布，C>1为聚集分布．(2) David and Moore （1954）丛生指标法:1/2-=x S I式中：x －均值；S 2－方差。

若I=0，属于随机分布：I ＜0，属于均匀分布；I ＞0，属于集群分布。

(3)格局指数法：Morisita(1959)提出的格局指数（δI ）的计算式为：∑=--=ni i i N N x x n I 1)1()1(δ其中，n 为样方数；N 为总株数；x i 为第i 个样方中的株数。

格局指数δI ，不受均值（x ）和样方中个体总数（∑x ）的影响，而是决定于取样单位的最多和最少个体数目。

第1篇一、实验目的通过本次实验，了解植物在不同环境条件下的分布规律，掌握植物种群空间分布格局的测定方法，分析植物种群分布与生态环境的关系，为植物资源保护和生态环境建设提供理论依据。

二、实验原理植物种群的空间分布格局是指植物个体在空间上的排列方式。

根据植物个体在空间上的排列特征，可以将植物种群的空间分布格局分为均匀分布、随机分布和集群分布三种类型。

本实验主要研究植物种群的集群分布。

三、实验材料与方法1. 实验材料：选取校园内具有代表性的植物群落，如乔木、灌木和草本植物。

2. 实验方法：（1）样地设置：在每个植物群落中设置若干个样地，样地大小为10m×10m。

（2）样地调查：在样地内，采用样方法进行植物个体调查。

具体操作如下：a. 在样地内随机选取一个起点，以1m为间隔，沿对角线方向设置样线。

b. 在样线上，每隔5m标记一个点，作为调查点。

c. 在每个调查点，调查植物个体的种类、数量、胸径、高度等特征。

d. 记录样地内所有植物个体的信息。

（3）数据分析：根据调查数据，采用以下方法分析植物种群的空间分布格局：a. 集群指数：采用Moran's I指数和Getis-Ord Gi指数，分别对样地内植物个体进行空间自相关分析。

b. 集群分布图：利用空间自相关分析结果，绘制植物种群的空间分布图。

四、实验结果与分析1. 集群指数分析通过Moran's I指数和Getis-Ord Gi指数分析，得出以下结论：（1）乔木层植物种群的空间分布格局以集群分布为主，且存在显著的空间自相关性。

（2）灌木层植物种群的空间分布格局以随机分布为主，空间自相关性不显著。

（3）草本层植物种群的空间分布格局以集群分布为主，且存在显著的空间自相关性。

2. 集群分布图分析根据空间自相关分析结果，绘制植物种群的空间分布图，如下：（1）乔木层植物种群的空间分布图显示，植物个体在空间上呈现明显的集群分布特征，且分布范围较广。

实验二种群密度与空间分布格局调查一、实验目的1．掌握植物种群的密度与频度的计算方法2．了解种群的生态学野外调查方法二、实验原理种群特征指标很多，如植物的密度、频度、空间分布格局等。

1．密度是指单位面积的生物个体数D= x（样地内某物种个体数）/ s（样地面积）2．频度是指某物种在样本总体中的出现率F= n（某物种出现的样方数）/ N（样方总数）×100%3．样方法估测种群个体分布格局判断种群分布格局的原理是：假设有n个样方，x i为第i个样方的种群个体数（i=1,2,3,……n），m为n个样方的种群个体平均数，则种群的分散度S2可以表达为：当S2/m显著小于1时，则种群分布格局为均匀分布；如果S2/m＝1则为随机分布；如果S2/m显著大小1，则为集群分布。

在理论上，物种的密度和频度反映的是该物种在一定环境内空间分布特征，是种群生物学特征对环境条件长期适应或选择的结果。

其数值的大小影响种间或种内关系，进而影响种群生存竞争。

三、仪器设备1．实验器材：样方测绳（100M）、皮尺（50M）等2．调查统计表四、实验步骤1．样地的选择（1）确定样地：样地是指能够反映植物群落基本特征的一定地段。

根据具体情况在室外就近选择乔木、灌木或草地样地。

（2）确定样方大小：乔木样方面积为20×20 m2；灌木面积为5×5 m2；草本面积为1×1 m2。

（3）取样方法：随机设置样方10~30个（根据具体情况确定）。

2．确定研究物种对在样地内选择2~10种植物、识别物种名称并编号（如果不认识植物，用物种1、2、3….等来代替）。

3．数据的调查（1）在一个样方内调查选定物种的数量，并做记录。

（2）在随机设置的n个样方内调查选定物种出现情况，并做记录。

4．数据计算密度、频度及种群个体分布格局的计算见实验原理部分。

五、实验要求（1）样地选择典型、精确样方面积；（2）植物个体数量准确，一般样方数量不少于10个；（3）将数据认真填入表格。

实验三种群密度与空间分布格局调查植物和固着型动物，底栖动物等的种群密度通常采用样方法和样线法进行估测。

在进行种群分析时，仅给出种群密度指标往往不够，还要给出种群的空间分布状况(dispersion or population distribution)。

如在用样方法取样时，可应用Poission数学模型，以样本方差与平均值的比值判断种群的分布型，比值为1时为随机分布，比值显著大于1时为集群分布，比值显著小于1时为均匀分布。

此外还有一些方法如Clark－Evans最近距离法（Clark－Evans nearest neighbor distance(NND) method），在估测种群的空间分布时不需要样方和Poission分布，应用到野外工作中，往往更容易一些。

一实验原理在测定大面积范围内的植物种群数量时，由于难以对所有生物个体一一计数，必须进行抽样估测的办法。

最简单且常用的方法是用一定面积的方框在研究样地范围内随机采样，采样的范围要尽量覆盖整个样地，然后对每个方框（样方）内出现的个体进行计数，再应用统计学方法求样本平均值，即可估测整个样地的平均种群密度。

这样的方法即取样法。

对于一些密集丛生的植物（如杂草），计数困难，也可以用该植物样方内所覆盖面积的比例来表示种群密度。

如上所述，样方取样数据要符合Poission分布，用该方法还可以判断植物的空间分布型。

Clark－Evans最近距离法通过量测随机选取的生物与其距离最近的个体之间的距离来描述该种生物的空间分布型。

均匀分布的种群，其最邻近的平均距离比较大，而集群分布的种群该距离较小，随机分布的种群最邻近的平均距离介于上述两种分布型之间。

Clark－Evans最近距离法的原理是观测随机抽取的生物个体与其周围距离最近的个体之间比值，以此作为观测值（Observed NND），将该值与同样密度下预测的随机分布种群的NND（Expected NND）进行比较，如果观测NND与预期NND值相等，种群为随机分布；观测NND大于预期NND，为均匀分布；观测NND小于预期NND，为集群分布。

实习3种群密度的取样调查【实习目的】初步学会种群密度取样调查的方法【实习原理】种群密度是指_____________________________。

在一般情况下，要逐一计数某个种群的个体数量是困难的。

研究者常常只计数种群的一小总分，用来估计整个种群的种群密度，这种方法称为__________法。

在对植物种群密度的调查中，常常采用______法，也就是在被调查种群的生存环境内，随机选取若干个样方（样方是在一定面积或空间的区域，如进行草本植物种群调查时，样方面积为1cm2），通过计数每个样方内的个体数，求得每个样方的种群密度，以所有样方种群密度的平均值作为该种群的种群密度。

【实习步骤】1、以双子叶草本植物种群密度的取样调查为例，来说明种群密度取样调查的常用方法步骤：⑴________________________。

⑵______________：选择一个________________________地块，将该地块按长度划成10等份，在每份的中央划一个样方。

样方为长和宽各________的_________。

⑶___________。

⑷________________________：__________________________________________即为该种群的种群密度的估计值。

【实验要点点拨】1．调查时，要选熟悉的又容易计数的植物。

这样不容易认错植物，计数才是准确的。

如果要调查大家都不熟悉的对象，应先对着挂图或标本，记清该植物的特点，调查时再具体一下实体。

2．选取样方时，要按要求选取。

不能随意更换位置和面积，否则调查结果将与实际有较大偏差，使调查失去意义。

3．选取样方的个数要依总面积的大小而定。

总面积大的选取样方要多些。

4．计数时，若有正好长在边界线上的，只计样方相邻两条边上的个体。

同种植物无论大小都应计数。

各小组计数都要如实，不能多报或少报。

6．种群密度的调查方法还有多种，对不同生物应先选择适宜的方法。

实验二种群密度与空间分布格局调查一、实验目的1．掌握植物种群的密度与频度的计算方法2．了解种群的生态学野外调查方法二、实验原理种群特征指标很多，如植物的密度、频度、空间分布格局等。

1．密度是指单位面积的生物个体数D= x（样地内某物种个体数）/ s（样地面积）2．频度是指某物种在样本总体中的出现率F= n（某物种出现的样方数）/ N（样方总数）×100%3．样方法估测种群个体分布格局判断种群分布格局的原理是：假设有n个样方，x i为第i个样方的种群个体数（i=1,2,3,……n），m为n个样方的种群个体平均数，则种群的分散度S2可以表达为：当S2/m显著小于1时，则种群分布格局为均匀分布；如果S2/m＝1则为随机分布；如果S2/m显著大小1，则为集群分布。

在理论上，物种的密度和频度反映的是该物种在一定环境内空间分布特征，是种群生物学特征对环境条件长期适应或选择的结果。

其数值的大小影响种间或种内关系，进而影响种群生存竞争。

三、仪器设备1．实验器材：样方测绳（100M）、皮尺（50M）等2．调查统计表四、实验步骤1．样地的选择（1）确定样地：样地是指能够反映植物群落基本特征的一定地段。

根据具体情况在室外就近选择乔木、灌木或草地样地。

（2）确定样方大小：乔木样方面积为20×20 m2；灌木面积为5×5 m2；草本面积为1×1 m2。

（3）取样方法：随机设置样方10~30个（根据具体情况确定）。

2．确定研究物种对在样地内选择2~10种植物、识别物种名称并编号（如果不认识植物，用物种1、2、3….等来代替）。

3．数据的调查（1）在一个样方内调查选定物种的数量，并做记录。

（2）在随机设置的n个样方内调查选定物种出现情况，并做记录。

4．数据计算密度、频度及种群个体分布格局的计算见实验原理部分。

五、实验要求（1）样地选择典型、精确样方面积；（2）植物个体数量准确，一般样方数量不少于10个；（3）将数据认真填入表格。