基本介紹
- 中文名:功能群
- 外文名:Functional group
- 又稱:適應性症候群
- 基礎劃分類型:生產者、消費者和分解者
- 定義:在群落中功能相似所有物種的集合
- 劃分原理:物種生理、形態、生活史等
概念,特點,劃分類型,研究意義,
概念
功能群是用以描述在群落中功能相似的所有物種的集合,它是基於生理、形態、生活史或其他對某一生態系統過程相關以及與物種行為相聯繫的一些生物學特性來劃分的,其生物學特性的選擇應該基於野外調查。利用這種方法有助於在群落生態學研究中簡化群落內部物種間的關係,而不是純粹地以物種分類標準為基礎,使得生態系統的複雜性在研究中減小。功能群概念的引入,為研究生態系統功能和維持機制注入了新的活力。
特點
把群落劃分成具有共同功能特徵的功能群是生態學研究中簡化群落結構和功能的較好分析方法,這些功能類群對環境變化的反應是各生物類群反應的綜合表征。在反映生態系統變化的生物指標體系中,功能群能夠提供群落對干擾反應的廣泛和預測性的理解。這些類群對環境變化的反應比個體及種群的反應更為重要、綜合性更強,因此,功能群反應可以作為推測生態系統健康受損時種群壓力指標的基礎。由於功能群的劃分是以生態功能為基礎,因此生態系統的任何變化,尤其是功能的損害,都會明顯地反映在功能群的類型及其組成上。在決定生態過程方面,功能群組成及其多樣性常常表現出更明顯的作用。
功能群組成以及功能群間的相互作用對群落生產力及其穩定性具有更重要的影響。功能群的劃分在實際的研究中是很必要的。因為,儘管每個物種對生態系統過程都具有作用,但這種作用的性質和大小有著相當大的差別,人們通常不能很準確地知道每個物種對生態系統過程的相對貢獻。因此,在生態系統結構與功能的研究中,這種非系統發育(進化)的功能分類法被許多的生態學家所採用。
在底棲動物的研究中,功能群是指具有相同生態功能的一組底棲動物物種。但當前底棲動物功能群的劃分標準還不是很清晰,有的按照底棲動物在生態系統中的功能,把它們分為次級生產者、粉碎者、分解促進者、生物擾動者等功能群來進行研究;有的以食性為基礎進行功能群的劃分。
食性功能群方法的發展,為生態系統中生物多樣性動態研究中生物指標的遴選提供了可能,功能群數量及功能群內物種數的變化,與其所棲息的生境質量緊密相關。
劃分類型
根據生態系統中的生物組成成分,功能群可劃分為目標功能群、維持功能群和從屬功能群這三類功能群,詳細介紹如下:
①目標功能群是(target functional group,TFG)是指那些種群動態能夠被用於監視保護區管理的物種群。在管理過程中目標功能群的動態需要更多的研究和監視。
②維持功能群(supporting functional group,SFG)是指那些提供和維持整個生態系統基本資源和生境的物種群。
③從屬功能群(subordinate functional group,SOFG)是指那些在保護目標功能群的過程中能夠被從屬保護的物種群。
在三類功能群的劃分中,植物作為生產者和基礎營養級,可以被看作維持功能群。高級營養級的物種,在陸地生態系統中為鳥類、哺乳類和大型的爬行類,在水生生態系統中為魚類、腕足類和水生哺乳類,能夠被作為目標功能群。作為中間營養級的小型動物和作為分解者的微生物,一般被考慮作為從屬功能群。此外,如果有地方種和珍稀瀕危種存在,不管它屬於植物還是動物,都應被看作目標功能群。
對於維持功能群的細分,植被群叢通常被作為維持功能群的最小單位,因為它是研究野生動物生境的基本單位。維持功能群的分類步驟如下。第一,水生植被和陸地植都應當被考慮。第二,對於陸地植被,不同的生境類型應當被區分,如地形和土壤理化因素。第三,所有陸上植被都應根據植被的外貌分為林地、灌叢和草地。第四,在林地、灌叢或草地中,植被的群叢被歸類。
植物功能群的劃分一般有以下3個方面的標準:質量特徵、空間和時間上的變化。質量特徵主要包括生活型、形態結構、乾物質在不同器官中的分配比例、生理特點(如C3、C4和CAM等光合途徑)和外貌特點(生理和形態特徵相結合的途徑)等。空間變化包括物種或其器官,如葉片和根系等的水平和垂直分布格局;時間變化主要指物種的生長發育節律,即物候學特徵。植物功能群的劃分,對於認識生物多樣性的生態系統功能具有重要意義。
對於從屬功能群的細分,分類的參考標準僅依據物種的分類學基礎即可,例如浮遊動物,腔腸動物,環節動物,軟體動物,腕足動物,甲殼動物,棘皮動物,昆蟲,魚類,爬行動物和兩棲類。總之,除了大型的真菌,大部分的微生物可能被忽略,這足因為它們微小的個體和在保護區中的地位。
底棲動物絕大多數是消費者,為異養型生物,按食性將其劃分為5種類型:浮游生物食性類群,依靠各種過濾器官濾取水體中的微小浮游生物,如許多雙殼類,甲殼類等;植食性類群,主要以維管束植物和海藻為餌料,如某些腹足綱、雙殼綱和蟹類等;肉食性類群,捕食小型動物和動物幼體,如某些環節動物、十足類動物等;雜食性類群,依靠皮膚或鰓的表皮,直接吸收溶解在水中的有機物,也可取食植物腐葉和小型雙殼類、甲殼類,如某些腹足綱、雙殼綱和蟹類等;碎屑食性類群,它們能攝食底表的有機碎屑,吞食沉積物,在消化道內攝取其中的有機物質,如某些線蟲、雙殼類等。
功能群的分類等級並沒有任何特殊的含義,而是完全根據研究的需要確定劃分的原則,分為不同的功能群,因而具有隨意性。生態學家之所以提出功能群的概念,主要是因為他們並不滿足分類學家們所提出的那種系統分類,由於它們沒有完全反映出植物朋顯的生態學功能。事實上,任何一級組織水平,只要組成成分具有一系列共有的結構或過程特徵,都可以作為一個功能群來處理。因而在理論上,這些功能群可以是無限的,物種數目沒有明確的限制。對於一個複雜的生態系統,最簡單、最形象的可以分成三個功能群,即初級生產者(植物和某些微生物)、消費者(動物和某些微生物)和分解者。它們分別在全球生態系統和生物圈的功能和維護中起重要的作用。
研究意義
以往的研究方法主要側重群落生物多樣性、生物量、生活型及生態位的定量分析,很少有涉及群落功能結構的劃分和研究。功能群組成及功能群問的相互作用對群落生產力及其穩定性具有很重要的作用,功能群的研究能更好地認識生物多樣性與生物群落結構和功能的關係。將生物群落中的物種分成不同的功能群來進行研究的優點在於:①使複雜的生物群落簡化,有利於認識系統的結構和功能;②弱化了物種的個別作用,從而強調了物種功能群的集體作用。
功能群的劃分使得研究群落內部能量物質流動能簡單化,因此採用功能群劃分在研究生態系統物質能量流動方面廣泛套用,特別是在植物群落生態領域。但是動物群落生態學中套用功能群手段相對植物生態學的研究報導較少,由於無脊椎動物群落相對比較複雜,特別是昆蟲、海洋無脊椎動物群落領域的研究中,功能群的研究具有很好的可操作性。套用功能群方法的基礎在於對底棲動物生物學知識的深入了解,並與功能生物多樣性聯繫起來。Lamont(1995)強調指出,為了達到對生物群落及其多樣性的深入認識,需要了解結構(如物種組成)和功能之間的聯繫。