1、生态学实习指导书2实习一 森林群落的组成与结构调查一、目的：通过调查，初步掌握植物群落的调查方法及各统计指标的含义。二、工具备品：皮尺、钢卷尺、测绳、枝剪、粉笔、铅笔、标签、方格纸、调查表格、植物检索表等。计算器（带角度测算）三、调查方法：全面踏查和样方法相结合。其基本步骤是：1全面踏查：对所要进行调查的植被地全面踏查一遍，选定若干个具有代表性的区域作为（固定或）临时样地。2样地调查：（1）样地面积：森林：20*30平米，其中：灌木样方四个，2*2平米，草本样方四个，1*1平米。（2）每木调查（附表1）：具体按测树学方法进行。平均胸径大于8厘米者，2厘米一个径阶；小于8厘米者，1厘米一个径阶。
2、（3）植被及灌木调查：见附表2。植被调查在1*1平米小样方中进行，下木调查在2*2平米小样方中进行，乔木调查在实习中绘制树冠投影图。A植物名称：记录植物中名或学名，并采集有关植物标本（实习中只采集野外不能识别的标本。经鉴定后再将植物名称填入，但在鉴定前要填入代号）。由于标本不完整，鉴定有困难时可暂填入*科或*属的一种。如苔草属的一种。B层次：可根据植物高度划分为几个层次。若一种植物分布在几个层次中，按其分布情况记入分布最多的层次中。C层次盖度：即该层次植物投影面积占该样方面积的%比。D高度：按植物自然情况进行测定。范围指最低高度到最高高度。如果植物最低为0.3米，最高为1.5米，则记为0.3-
3、1.5米。E多度（表3）：指该植物投影面积占该样地面积的%比。用德鲁提的多度等级进行分级。F分布：指丛生、片状、稀疏、单株等。G物候相：种子植物分为：“” 营养期；“”花蕾期；“（”花前期； “”花盛期；“）”花后期；“”幼果期；“”果熟期；“=”果落期。蕨类植物用文字记载，分为营养期、孢囊期、孢囊成熟期和孢子散落期。H生活力：分三级： 生长发育良好，能开花结实，或进行正常的营养繁殖，叶的大小正常，色泽鲜艳。 生长中等，不能开花结实，或进行正常的营养繁殖。 生长衰弱，植株矮小，或弯曲，叶变小，色泽黄绿。（4）统计及报告：A按测树学统计林木组成和平均胸径。B植被统计频度和多度。C描述群落的组成结
4、构特征。表1 森林群落类型调查表一、样地基本概况标准地号： 标准地面积： 地（名）点： 调查日期： 经纬度 海 拔： 林 班 小 班 坡 向： 坡 度： 坡 位： 坡 形： 森林类型： 起 源： 生态系统类型： 林分郁闭度： 二、地质、土壤调查土壤类型： 母岩类型： 土壤厚度（cm）： 岩石露头（%）： 土壤A层厚度（cm）: 枯落物层厚度： 土壤颜色： 土壤质地： 土壤侵蚀状况： 排水状况： 三、经营历史与人为活动状况：表2. 样 地 每 木 调 查 表序号树种名称胸径cm树高m冠 幅 m*m(左右*上下)调查小组： 小组成员：表3 灌木/下木小样方调查表样地号： 小样方号： 样方面积： 平
5、米 总盖度： 样方No.物种名称盖度（%）平均高m多度(株）样方No.物种名称盖度(%)平均高m多度(株）No.1No.4No.2No.5No.3备注调查者： 日期： 年 月 日表4 草本小样方调查表样地号： 小样方号： 样方面积： 平米 总盖度： 样方No.物种名称盖度(%)平均高m分布状况样方No.物种名称盖度(%)平均高m分布状况No.1No.4No.2No.5No.3备注调查者： 日期： 年 月 日表5 植物频度和多度统计表样地号： 样方面积： * 平米植物名称小样方号频度平均多度1 2 3 4 5计算者： 日期： 年 月 日 实习二 物种多样性指数的测定一、实习目的：1了解各类物种多
6、样性指数的特点、测度方法及其生态学意义。2熟悉并掌握常用物种多样性指数，如香农指数(Shannonindex)的计算方法。二、基本原理：物种多样性是群落生物组成结构的重要指标，它不仅可以反映群落组织化水平，而且可以通过结构与功能的关系间接反映群落功能的特征。从目前来看，生物群落的物种多样性指数可分为a多样性指数、多样性指数和多样性指数三类。其中，a多样性指数是反映群落中(群落内部)物种丰富度和个体在各物种中均匀程度的指标，J3多样性指数是反映随群落内环境异质性变化或随群落间环境变化而导致的物种丰富度和均匀程度变化的指标，多样性指数可以用来在更大的生态学尺度上如景观水平上测量物种多样性变化或差异
7、。在比较不同群落的物种多样性时，可以按照研究者的不同需要采用不同指数。1a多样性指数它包括两方面的含义：群落所含物种的多寡，即物种丰富度；群落中各个种的相对密度，即物种均匀度。 (1)物种丰富度指数(species richness index)a Gleason(1922) 指数 式中，A为单位面积，S为群落中的物种数目。b Margalef(1951，1957，1958)指数D=（S-1）/InN 式中，S为群落中物种的总数目，N为观察到的所有个体总数。 (2)Simpson指数(又称Yule指数)D=1- 式中，Pi种的个体数占群落中总个体数的比例。 (3)种间相遇机率(PIE)指数(又
8、称Gini指数，Simpson相遇指数)D=N(N-1)/ 式中，Ni为种i的个体数，N为所在群落的所有物种的个体数之和。 (4)Shannon指数(又称Shannon-Wiener指数) 式中，PiNiN， (5)Shannon均匀度(均衡度)指数 式中，s为群落中的总物种数。 (6)Pielou均匀度指数式中，H为实际观察的物种多样性指数，为最大的物种多样性指数，S为群落中的总物种数。此外，还有Berger-Parker指数、Brillouin指数、Brillouin均匀度(均衡度)指 数、Fisher a指数、McIntosh指数、McIntosh均匀度(均衡度)指数、Menhinick
9、指 数、Q统计指数、倒数Simpson指数等等。 应用实例： 例如，设有A，B，C三个群落，各有两个物种组成，其中各种个体数组成如下： 物种甲 物种乙 群落A 群落B 群落C 100(1.O) 50(0.5) 99(0.99) O(O) 50(0.5) 1(0.01)请计算它的物种多样性指数。Shannon指数： Simpson指数：Pielou均匀度指数： 从上面的计算可以看出，群落的物种多样性指数与以下两个因素有关：种类数目，即丰富度；种类中个体分配上的均匀性。 2多样性指数 多样性可以定义为，沿着环境梯度的变化，物种替代的程度。不同群落或某环境梯度上不同点之间的共有种越少，多样性越大。所
10、以，利用多样性指数可以对两群落的相似性程度进行估计。 精确地测定多样性具有重要的意义。这是因为：它可以指示生境被物种隔离的程度；多样性的测定值可以用来比较不同地段的生境多样性；多样性与a多样性一起构成了总体多样性或一定地段的生物异质性。(1) Whittaker指数()式中，s为所研究群落中记录的物种总数；ma为各样方或样本的平均物种数。(2) Cody指数()式中，g(H)是沿生境梯度H增加的物种数目； (H)是沿生境梯度H失去的物种数目，即在上一个梯度中存在而在下一个梯度中没有的物种数目。(3) Wilson Shmida指数()该式是将Cody指数与Whittaker指数结合形成的。式中
11、变量含义与上述两式相同。(4) Jaccard指数Cj=j/(a+b-j)式中，j是两环境共有种数；以是环境A的物种数；b是环境B的物种数。三、实习器材：样地 选取自然生物群落(森林、灌丛、草地、河流、池塘等)进行野外实地调查。 仪器设备（同实习一） 计算机、计算器。四、实习步骤： 1野外调查，与实习一的方法相同。 2数据统计整理。 3多样性指数计算。4计算结果的分析比较。五、实习报告1 物种多样性在生物群落中有哪些功能和作用?哪些因素影响群落的物种多样性?2以自然界任何2个或3个环境中的任何一类生物的调查资料计算Simpson指数、Shannon指数、Pielou均匀度指数，并进行不同环境中
12、的物种多样性指数的差异显著性检验。实习五 土壤动物群落研究【实习目的】 l. 通过实验了解土壤动物的多样性、重要性。 2学会土壤动物学研究的课题设计。 3掌握各类土壤动物标本收集技术。 4学会土壤动物高级阶元的分类。5掌握土壤动物生态学基本分析方法。【基本原理】 土壤是自然界一个特殊的生物环境，是生物、气候与地质相互作用的产物。土壤是一切陆生生物的载体，也是人类生存与发展的物质基础。土壤中生活着许多生物，它们对土壤的形成、发育、物理结构、化学性质、有机质分解及其保温、持水等性能起着重要的作用。在土壤生态系统中，土壤动物是不可缺少的重要组成部分。 土壤动物是指其生活史中的某一发育阶段在土壤中渡过
13、，对土壤的形成、发育、肥力有一定影响的动物。研究土壤动物的目的在于了解土壤动物在自然界物质循环中的作用，了解土壤动物在土壤形成中的作用，了解土壤动物在环境污染检测中的指示作用。 土壤动物涉及的门类非常广泛，常可包括七八个动物门、数十个纲。由于各类动物体形大小相差悬殊，活动方式也各有差异，因而采集调查方法也有所不同。为了研究工作方便起见，可将土壤动物按体形和习性分为以下4类：微小土壤动物，小型湿生土壤动物，中、小型节肢动物，大型土壤动物。 微小土壤动物 如原生动物、轮虫、熊虫等。体长一般在0.2 mm以下，须借助显微镜观察。 小型湿生土壤动物 如线虫、线蚓、涡虫、桡虫等。此类动物生活在湿润环境中
14、，肉眼采集比较困难，用Baermann湿漏斗法收集。 中、小型节肢动物 如小型昆虫、蛛形类、多足类。此类动物生活在土壤的隙缝中，体形较小，其中螨和跳虫的数量极多，可占本类型动物总数的80%以上，肉眼采集比较困难，用Tullgren干漏斗法收集。 大型土壤动物 如蚯蚓、蜈蚣、马陆、甲虫、等足类等。此类动物大多生活在浅层土壤或地表，野外采集时使用筛网和手拣的方法收集标本。【实习器材】 1野外采集工具 土壤环刀(100ml、25m1)、大型土壤动物采样框、地温计、土壤采样铝盒、小铲子、卷尺、大小布袋、尼龙扫网、塑料布、白瓷盘、大小镊子、吸虫管、标本收集瓶、笔、记录本、标签纸、背包等。 2动物标本分离
15、装置 干漏斗法烘虫箱 干漏斗法是根据土壤动物避光避热的特点而设计。烘虫装置可有不同的外形，但其核心部分都是由3部分组成：上部是热源，可用40w灯泡，灯泡的上方要加一罩；中部是金属网筛，供装料(土壤或枯枝落叶)，网眼大小视要求而定；下部是收集漏斗，将通过网筛的动物收集到一个盛有75%乙醇溶液的器皿内。图31是常见的一种装置结构。箱内一次可放入直径10cm、高17cm的铁皮漏斗6个，漏斗内金属网为1020目。图51干漏斗法烘虫箱结构图(仿尹文英，1992)湿漏斗法烘虫箱 湿漏斗法是根据小型湿生动物不耐干、活动能力差的特点而设计。湿漏斗的核心部分类似于干漏斗，由3部分组成：上部是热源和罩；中部装料部
16、分一般用60目的尼龙纱代替金属网；下部的漏斗要装水，漏斗下端连接一橡胶管，并用止水夹夹住。土壤动物受热下移，最后下沉到胶管的下端。放开止水夹，即可将动物注入到另外的器皿中。图32是常见的一种装置结构。箱内一次可放入直径9cm的玻璃漏斗25个。【实验步骤】 一、实验设计 在实验设计之前，必须明确研究的目的，掌握问题的性质和有关理论的基本知识，提出初步假说。“在研究领域里，运气只光顾有准备的思想”，这里所指的有准备的思想就是假说。图52湿漏斗法烘虫箱结构图(仿尹文英，1992) 实验设计必须遵循的原则有： 对照原则 理想的实验是能控制与实验有关的全部变量，而只改变其中一种变量，并使其他所有变量都保
17、持一致，但实际上这几乎是不可能做到的。因此需要想一种办法，修正其他变量在实验过程中发生变化所带来的影响，这种办法就是设置对照。对照在生物学实验中十分必要。对照本身是一种标准，没有对照就会失去标准。当然这并不是说有了对照之后，就能保证结果的正确，还应选择正确的对照。 重复原则 在实验中，同一处理设置的试验单位数称为重复。重复的主要作用是估计和降低试验误差。试验误差是客观存在的，只能通过同一处理内不同试验单位之间的差异来估计，若不设置重复，即只有一个观察值，则不能求得差异，也就无法估计误差。试验误差的大小与重复次数的平方根成反比，故重复多，误差就小。一般说来，观察值大小均匀时，重复数可少些，否则应
18、多些。随机原则 随机是指一个重复中的某一处理被安排在哪一个试验单位，或在样本的收集过程中，不要有主观成见，即试验中的每一处理都有同等的机会设置在任何一个试验单位上，或采集样地中的每一个个体都有相同的被捕机会。只有坚持随机的原则，才能满足这个要求。随机化与重复相结合，试验就能提供无偏的试验误差估计值。因此，进行土壤动物学研究，采集土壤动物标本时，要注意遵循以上原则。根据采集地区地形、植被等条件，设置不同的采样点以作对照。在每一个采样点，按实验要求，随机采取多个样本。二、土壤动物标本收集1大型土壤动物收集手捡法手捡法主要是采集蚯蚓、蜈蚣、马陆、鼠妇、蜘蛛及某些昆虫。采集方法如下。(1)在取样区内随
19、机选取一地点。(2)利用大型土壤动物采集框收集土壤动物，挖出框内5 cm深的土壤，拣出其中的土壤动物。(3)拣出的土壤动物装人玻璃瓶内，放人标签，除蚯蚓外，其他动物用75%乙醇溶液保存。(4)带回实验室分类鉴定并计数。2中小型土壤动物收集Tullgren干漏斗法干漏斗法主要采集螨类、跳虫、原尾虫、双尾虫、蚂蚁、昆虫幼虫、小型蜘蛛、小型多足类、小型等足类等。采集方法如下。(1)在取样区内随机选取采样点。(2)捡去采样点上面的枯叶，并收集部分落叶和土壤装入布袋，样品用于定性调查。(3)挖土壤垂直剖面。(4)在垂直剖面上打入容量为100cm3的圆形土壤取样器。(5)从最下层开始，逐个挖出取样器，将每
20、个取样器内的土壤分别装入采集袋内，带回实验室，用于定量调查。(6)将采回的样品置于Tullgren漏斗，下接装有乙醇溶液的玻璃瓶，进行土壤动物分离。(7)在盛有土壤动物标本的玻璃瓶中加入乙醇溶液，使乙醇溶液浓度达到70，以备进行土壤动物的分拣、计数和鉴定。若有土壤动物标本漂浮在液面上，则可先进行水浴，漂浮的标本下沉后，再加入酒精。3小型湿生土壤动物收集Baermann湿漏斗法湿漏斗法主要采集线虫、线蚓、涡虫、蛭类和桡足类等。采集方法如下。 (1)土壤样品的采集步骤与干漏斗法相同，但采样器的容量为25ml。 (2)将土壤样品用绢纱包好，分别放入小布袋内，带回实验室。 (3)在Baermann漏斗
21、盼下端套上乳胶管，其上部和下部各夹上一个试管弹簧夹。 (4)在漏斗内加入清水，将包在绢纱内的土壤样品置入漏斗，使样品全部浸入水中。 (5)烘虫48h后，把上部夹子打开，让下沉的土壤动物标本随水进入乳胶管，再夹上上部的夹子。 (6)打开下部的夹子，把标本注入带有标签的玻璃瓶内。 (7)往玻璃瓶内慢慢加入95的乙醇溶液，边加边摇，以利于动物标本缓慢固定，使最终浓度为75 96左右。(8)土壤动物标本的分拣、计数和鉴定。4土壤原生动物收集培养分析法 (1)土壤样品的采集步骤与干漏斗法相同，但采样器的容量为25 ml。 (2)将土壤样品分别放人铝盒内，带回实验室。 (3)将土壤样品用纱布盖着晾干，等土
22、样干燥后，放入纸袋内保存。 (4)在室内做定性和定量培养分析。 (5)定性方法采用Bamforth(1973)和Page(1976)的方法，详见中国亚热带土壤动物(尹文英等，1992)。 (6)定量方法采用Singh(1955)和Stout(1962)的“3级10倍”环式稀释法，详见中国亚热带土壤动物(尹文英等，1992)。三、土壤动物分类土壤动物的分类研究已有上百年的历史，但由于涉及的动物门类繁多，至今没有完整的研究成果。应用漏斗法采集到的土壤动物，首先要参照图33和图34，进行粗略的分拣，然后分送各门类的专家作进一步的分类鉴定。在欧洲、日本等地，由于土壤动物分类学的基础雄厚，有不少的土壤动
23、物分类学工具书已出版，除某些门类(如土壤线虫等)之外，工作中所遇到分类上的困难容易解决。中国土壤动物分类学的研究除个别门类外，仍处于落后状态，专门的土壤动物分类学工具书不多，较高阶元的分类可参照中国土壤动物检索图鉴(尹文英，1998)。由于土壤动物数量巨大，种类众多，我们不可能将每一个动物标本都定名到种，仅能根据动物体的形态特征分类到纲、目或科及属。若能分类到科或属，就能够满足土壤动物生态学分析的需要。四、土壤动物生态学分析1群落动物组成和数量分布2群落的垂直分布大多数土壤动物都具有表聚性。一般说来，土壤动物垂直分布的规律是随着土壤深度的增加，土壤动物的类群和数量减少，但不同季节、不同生境有很
24、大变化。3群落多样性各群落的优势类群、群落的异质性、多样性指数等分析。4群落相似性采用Jaccard相似性系数和百分比相似性系数，对不同采样点土壤动物群落相似性进行测定，根据组平均法进行聚类分析，绘制枝状谱系图。图53土壤动物分类检索图(仿尹文英，1992) 图54各类土壤动物的外形特征(仿尹文英，1992)1.轮虫；2.有壳变形虫；3.腹足类；4.蚯蚓卵；5.纤毛虫；6.肉鞭毛虫；7.变形虫；8.线虫；9.蚓类；10.蛭形轮虫；11,12.涡虫；13.双翅类幼虫；14.摇蚊幼虫；15.3942.鞘翅类幼虫；16，17.倍足类；18.甲壳类；19.蝎贱类；20.结合类；21.石蜈蚣；22.大蜈蚣；23.地蜈蚣；24.原尾虫；25.石蛹类；26，30.双尾类；27，50.蜚蠊；28，29，31，32.弹尾类；33.蚧虫；34.蝉幼虫；35，46.缨翅类；36.蚜虫；37，45.膜翅类；38.等翅类；43.革翅类；44.蝼蛄；47，52.直翅类；48，49.鞘翅类；51.蝽类；53.尾蝎类；54，58.盲蛛类；55.拟蝎类；56.蜘蛛类；57.缓步类；5961.蜱螨类；62.等足类；63.端足类；64.鳞翅类幼虫
