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种-面积关系模型下生态学教学方式研究

来源:学术堂 作者:姚老师
发布于:2014-05-14 共2152字
论文摘要
  

  种-面积关系(species-area relationships,SAR )描述的是物种数目随着取样面积的增加而增加的趋势,被称为是生态学最早观察到的生物多样性模式‘是最接近实际的生态学模式’也是最变化多端的生态学模式。种-面积关系研究对于确定群落最小取样面积、了解群落结构、估计物种数目、确定干扰对群落的影响以及自然保护区的建立和生物多样性保护方面具有非常重要的意义。种-面积关系隐含着复杂的生态过程,与物种的形成、灭绝和迁移扩散等生态过程密切相关“].在本科生生态学课程中的岛屿生物地理学部分中有所涉及,但是内容较少,在教学过程中应加以适当扩展,有助于更好地开展相关教学,以扩大学生的知识面,培养学生对生态学问题的综合分析能力,激发学生对生态学问题的思考,加强创新能力的培养。
  

  1种-面积关系模型和理论解释

  
  种-面积关系的模型描述了物种数目(幻与取样面积之间的关系,一般来说随着取样面积的增加而增加。《生态学》教材中仅介绍了幂函数模型,实际还有更多的模型,在实际教学中可以根据实际情况加以介绍。下面是最常用的的三种模型。
  
  (1) Arrhennius 的幕函数模型:S = cA2.
  
  (2)对数函数模型:对数函数模型为指数模型的半对数形式,S = 2lnA+ C.
  
  (3) Logistic 模型:S = c/(a + A 2).
  
 

   物种数目也会增加岛屿物种的迁人,迁入速率随隔离距离增加而降低,绝灭速率随面积减小而增加,岛屿物种数是物种迁入速率与物种绝灭速率平衡的结果,这就是岛屿生物地理学的平衡理论。根据平衡理论,相同面积的岛屿随隔离大陆或物种丰富度较高岛屿的距离不同,所拥有的物种数不同。岛屿物种数随距物种源的距离增加而减小。小岛不但物种较少,物种的绝灭速率也高。隔离岛屿(不存在物种迁人的岛屿)上的每个物种都有绝灭的可能。如果不发生再定居,所有的种都将绝灭,而最后一个物种的绝灭只是时间问题。如果物种在岛屿之间能迁移和定居,尽管某个岛某一物种会暂时绝灭,但很快会从其它岛屿迁人。这样整个群岛物种的绝灭概率很低,物种可以长期存活。
  
  

  2种-面积关系理论的教学
  
  

  目前我国高校普遍使用的《生态学》121教材中,在岛屿与群落结构中介绍了岛屿中物种数目与岛面积的关系。在教学中,可以根据教学时数将这一部分的内容加以扩展。在讲解群落取样时,群落最小面积的确定实际上就是种-面积关系的应用,通过找到种-面积曲线上的拐点,分析群落的最小取样面积。在这部分内容的教学中就可以为后续的教学作铺塾,指出种-面积曲线的形式及其形成原因可能有所差异,从而激发学生对生态学问题的思考。
  
  

  实际上在生态学中,大陆、某一生态系统甚至是某一群落都是广义的岛屿范畴。生境异质性、尺度和扩散等生态学过程是生态学研究中的关键问题,也是生态学教学的主要内容,这些因素都对种-面积关系的形式产生影响。随着取样面积的增加,栖息地异质性也在不断的增加,因而物种数量也逐步增加。随着取样面积的增加,物种的增加率并不是一成不变的,所以种-面积关系与空间取样尺度密切相关。在非常局域的尺度上,随着取样面积的增加,由于环境条件和物种分布的空间自相似性,新的物种增加非常缓慢,这时指数模型描述最合适。在中等尺度上由于生境异质性的增加,新物种增加的速率增大,这时可用幂函数曲线来描述。由于在自然界中生境异质性不是无限制的,所以随着取样面积的逐步增加,新的栖息地类型出现的机会减少,这时新物种的增加速率就会下降,这个过程可用Logistic曲线描述,在更大的尺度还有可能包含一些只发生在大尺度的进化或生态过程Wl.
  
  

  种-面积关系也是群落或区域的物种多样性估算、保护区设计以及生物多样性评价的重要基础。这部分内容是生态学课程中应用生态学的范畴。保护区也厉于广义的岛屿范畴,是所在区域的一个特殊岛屿。根据种-面积关系理论,保护区面积越大,其中所能生存的物种就越多,据此还可以推出保护区设计时需要尽可能地连成一个整体,或尽可能靠近,综上所述,种-面积关系的形成机制是多个生态过程在不同尺度上共同作用的结果。而这些生态过程在本科生生态学教学中都会有所涉及。因此,可以根据本科生教学的特点,采取参与性、互动式、研究型和创新型等多元化教学方法…”1,采用专题教学或将这部分内容分散贯穿于相关教学内容中,有助于更好地开展相关教学需要指出的是种-面积关系在学术界也存在一定的争议,如种-面积的最佳模型、理论机制,z值的生态学意义等。这些争议目前还没有统一的结论,但在教学中也应该指出,以扩大学生的知识面,培养学生对生态学问题的综合分析能力,激发学生对生态学问题的思考,加强创新能力的培养。
  
  

  参考文献: 
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