不同植物类群物种丰富度垂直格局分形特征的比较

植物生态学报2005,29(6)901~909

Acta Phytoecologica Sinica

不同植物类群物种丰富度垂直格局分形特征的比较

任海保1张林艳2马克平1*

(1中国科学院植物研究所植被数量生态学重点实验室,北京100093)(2南京大学国际地球系统科学研究所,南京210093)

摘要格局和过程一直是生态学的核心问题,该文应用/非布朗运动随机分形0模型,在北京东灵山远离人为干扰地区的阴坡设置了两条宽2m的样带,描述和比较了暖温带落叶阔叶林区乔木、灌木、草本以及总的植物物种丰富度在不同尺度上沿海拔梯度变异特征,以及相关的生态过程。研究结果表明:1)直接梯度法刻画了植物物种丰富度在海拔梯度上的总体变化趋势,并不能从中获得更多的信息。/非布朗运动随机分形0模型揭示了不同尺度上物种丰富度的空间变化并能和生态过程相联系,研究表明该模型适合对乔木、灌木和草本植物物种丰富度的垂直梯度格局特征进行描述,但对总的植物物种丰富度有一定的局限性。2)乔木物种丰富度在海拔梯度上的变化主要受两种生态过程的控制,小尺度上分形维数接近于2,主要受独立的不具有长程相关的生态过程控制,呈近随机分布;大尺度上分形维数接近于1,主要受自相关范围大、具有长程关联特性的生态过程控制,随海拔上升呈近似单调下降的趋势。灌木和草本物种丰富度在海拔梯度上的变化主要受3种生态过程的控制,小尺度和大尺度上的特征与乔木相似;但在中等尺度上,分形维数接近于1.5,它们以近似布朗运动的形式变化。虽然乔木和灌木物种丰富度在海拔梯度上变化的尺度范围相似,但决定它们的主要生态过程完全不同,或相同的生态过程以截然不同的方式作用于两种不同的植物类群。总的植物物种丰富度在整个尺度范围内呈现标度不变性,这可能是由于决定其变化的生态过程作用尺度紧密相关,也可能因为该文研究范围的局限性。

关键词生物多样性丰富度分形维数尺度垂直格局生态过程

COMPARISON OF FRACTAL CHARACTERISTICS OF SPECIES RICHNESS PATTERNS BETWEEN DIFFERENT PLANT TAXONOMIC GROUPS

ALONG AN ALTITUDINAL GRADIENT

REN Hai_Bao1Z HA NG Lin_Yan2and M A Ke_Ping1*

(1Labo ratory o f Quantitative V egetation Ecology,Ins titute o f B otany,C hine se A cadem y o f Sc ie nce s,B ei jing100093,Chi na)

(2Inte rnational Ins titute o f Earth Syste m Sc ie nce,Nanjing U niversity,Nanjing210093,C hina) Abstract Using non_brown fractal model,this study w as tailored to quantify and compare the variations of species richness of trees,shrubs,herbs and total plants along altitudinal gradients and characterize the domi2 nating ecological processes that determined the varia tions.

T w o transects w ere sampled far a way from any anthropogenic disturbances along the shady slopes of the Dongling M ountains,Beijing,China.B oth transects were continuous and2m wide,and every individual tree and shrub w as recorded in each transect.Discrete quadrats of1m@1m were located along transect A and B for estimation of herb species richness along the altitudinal gradients.The bevel interval between the quadrats w as10m and25m,respectively.In the present study,transect A and B w ere combined into one transec t AB,and40m was selected as optimal quadrat length along the altitudinal gradients for measuring plant species richness patterns.Species richness in each quadrat was calculated by a program w ritten in Matlab6.0.

Firstly,direct gradient analysis was used to describe the overall trends in species richness of trees, shrubs,herbs and total plants with changes in altitude,and the non_brown fractal model was used to more ac2 curately detect their variations at various scales along the gradient.The model assumed that each class of eco2 logical processes affecting the distribution of a variable could be represented by an independent spatial random function.Generally,ecological phenomena were determined not by a single ecological process but by multiple ones.These processes acted on ec ological patterns at their ow n spatial scales.In the non_brow n fractal model,收稿日期:2004212221接受日期:2005207207

基金项目:国家自然科学基金项目项目(39893360、39770131和39970136)

本研究得到北京森林生态系统定位站全体工作人员,特别是茅世森和宋凤山两位老师的大力支持,米湘成博士为本文编写了计算程序,

谨向他们致以诚挚的谢意

*通讯作者Author for correspondence E_mail:makp@bri m.ac.c n

the spatial random func tions w ere nested within a larger range of spatial scales.The relative contribution of spatial random f unctions to the spatial variation of a variable was indicated by a weighting parameter that had to be greater than or equal to z ero.

In this paper,w e reached the f ollowing results and c onclusions.Firstly,the direct gradient method de2 scribed the general trends of trees,shrubs,herbs and total plants along the altitudinal gradient but w as unable to provide more detail about altitudinal variations of species richness.The non_brow n fractal model uncovered altitudinal variations in species richness of trees,shrubs and herbs at various scales and related them to ecolog2 ical processes.The sharp changes in the double_log variograms suggested that the non_bro wn fractal model w as advisable f or charac teriz ing the altitudinal patterns in species richness of trees,shrubs and herbs at various scales but not appropriate for explaining the variation of total plant species richness,because there w as no ob2 vious sharp change in its double_log variogram.Sec ondly,for trees,the double_log variogram w as divided into two scale ranges(0-245m and245-570m),with a fractal dimension of1.83and1.10,respectively,im2 plying that changes in tree species richness was nearly random at small scales(0-245m)and nearly linear at large scales(245-570m)along the altitudinal gradients.This suggested that altitudinal variations in tree species richness w ere dominated by short_range processes at small scales and by long_range processes at large scales.Thirdly,for shrubs and herbs,the double_log variograms exhibited three sections(0-101m,125-298m and325-570m),and the fractal dimensions were1.78and1.97,1.56and1.43,and1.08and1. 25,respectively.The results indicated that,like trees,species richness of shrubs and herbs were distributed randomly at small scales and c hanged in a more linear fashion at large scales although variations in herb species richness was less heterogeneous than shrub species richness at large scales.These results also indicated that species richness of shrubs and herbs changed approximately like brown movement at middle scales.The results also suggested tha t altitudinal variations in species richness of shrubs and herbs w ere dominated by three eco2 logical processes,short_range ecological processes at small scales,long_rang ecological processes at large scales,and brow n f ractal processes at middle scales.Interestingly,comparisons of the variations in species richness of shrubs and herbs found that shrubs and herbs presented the same scale ranges in spatial variation in species richness buu displayed contrary trends in species richness along the altitudinal gradient,i.e.shrub species richness decreased with increasing elevation whereas herb species richness peaked at mid_high eleva2 tion.These patterns suggest that although the scales at w hich the main processes affected patterns in species richness were the same,the processes w ere c omple tely different,or the processes w ere similar but the respons2 es of shrubs and herbs to the ecological processes were different.Finally,total plant species richness did not show any obvious pattern along the altitude gradient and maintained a constant fractal dimension across all scales,perhaps because the processes defining the pa tterns of total plant species richness had similar weights and acted over closely related scales.

Key words Altitudinal patterns,Biodiversity,Ecological processes,Fractal dimension,Scale,Species rich2 ness

当今世界人类面临着严重的生态环境危机,现存于地球上的生物以前所未有的速度灭绝(Pimm et al.,2001)。因此,生物多样性已经吸引了科学家、政府和公众的目光,成为当代生态学研究的热点之一(陈昌笃,1996;董全和李晓军,1996)。过去,人们对生物多样性的研究兴趣主要集中在纬度梯度和生物地理区域等大尺度水平上(Gaston,2000;L yons &Willig,1999)。然而,由于山地在生态学、生物地理学和进化生物学发展中的重要作用,以及环境垂直梯度和纬度梯度变化之间复杂的关系,山地生物多样性的研究近年来渐趋活跃(Lomolino,2001)。Kêrner(2000)认为生物多样性在地球上的分布格局和形成机制可能会在山地多样性研究中找到答案。

目前,生物多样性沿海拔梯度变化的格局类型很多,解释这些格局形成机制的理论和假说也很多,还没有形成一般性的生物多样性理论(Rahbek, 1995;Rahbek&G raves,2001;Willig et al.,2003),主要原因在于生物多样性研究中的时空尺度不匹配(Whittaker e t al.,2001)。本质上讲,尺度是生态学现象内在的固有特性,生态学格局和过程作为生态学的核心问题,它们与时空尺度始终紧密相关(Meentemeyer,1989;Levin,1992;L egendre,1993)。在研究中能观察到什么样的生态格局依赖于我们的观察尺度,生态过程只在一定尺度上才和格局相联系(M arceau&Hay,1999;Nelson,2001)。因此,在生物多样性研究中,正确揭示生物多样性变化格局对

902植物生态学报29卷

尺度的依赖特性可以使我们认识生物多样性在空间的分布特征,比较不同研究结果,从而理解生物多样性形成机制的基础(Lyons&Willig,1999)。

传统的统计学方法以变量的随机分布为基础,没有考虑空间变量本质上的尺度依赖特性,因此在进行空间数据分析时常常无法得出正确的结论(Legendre&Fortin,1989)。近年来,许多空间统计的方法大量出现,为分析描述复杂的自然现象提供了有力的工具(Marceau&Hay,1999),但这些方法大多数只能描述变量空间格局的规模,并不能直接给出空间变量在相应尺度上的变异程度。20世纪70年代末美籍法国数学家Mandelbrot提出了分形(Frac tal)理论,突破了传统欧氏空间整数维数的局限性,将系统维数拓展到任意实数,应用这一分数维可以直接来度量系统的复杂性(李后强和汪富泉, 1997;王东生和曹磊,1995)。随机分形过程是用来研究自然现象时空变化特征的一种数学模型,它首先在水文学研究中,用于描述和模拟具有分形特征的噪声(李后强和汪富泉,1997;Burrough,1981)。Burrough(1981,1983a)将这种随机分形过程引入土壤学和景观科学的研究中,来描述土壤和景观的空间分布特征。分形理论对时空格局变化复杂性的刻画能力,逐渐受到生态学家的关注(Palmer,1988;马克明等,1997;祖元刚等,1997)。随机过程以过程的遍历性为基础的,它假设了事物、属性或研究对象的时空变化是在所有尺度以同等程度发生或起作用。事实上,这是一种理想状态,通常决定事物的时空变化是由多过程决定的,每一过程只在一定尺度、一定程度上作用,我们在自然界不可能观察到一种在所有尺度上连续变化的现象(M arceau&Hay,1999)。为了揭示这种复杂特征,Burrough(1983b)在土壤学研究中建立了一种/非布朗运动随机分形0模型,该模型考虑了土壤的多尺度空间变化特征,揭示在不同尺度范围内土壤的空间变异程度。同样,植物群落在空间的分布和尺度密切相关,具有明显的分形特征(Levin,1992;Palmer,1988;马克明等,1997;祖元刚等,1997)。因此,本文的研究目的是应用/非布朗运动随机分形0模型刻画和比较北京东灵山暖温带落叶阔叶林区乔木、灌木、草本以及总的物种丰富度在不同尺度上沿海拔梯度的变异特征以及相关的生态过程。

1研究地点

研究地点位于北京西郊门头沟区的东灵山(40b00c~40b03c N,115b26c~115b30c E),该地与河北省毗邻,最高海拔2303m,属暖温带半湿润季风气候,年平均气温为5~11e,年降水量600mm,主要集中在6~8月。土壤为褐色土,植被属暖温带落叶阔叶林区,土壤和植被都呈明显的垂直地带性。本区植物区系丰富,共计127科、476属、997种(包括亚种、变种和变型等种以下单位),其主要来源是第三纪植物区系后裔,温带性成分最为突出(马克平等,1997)。

2数据和方法

2.1数据收集和处理

在北京东灵山选择人为干扰少,地形相对不太复杂区域,如避开悬崖、大面积裸岩等,垂直于等高线设置了两条样带A和B,以防止强烈的人为干扰和剧烈的地形变化而影响由海拔引起的环境变化。样带的基本情况见表1。

表1两条垂直样带的基本状况

Table1C haracteri stics of tw o transects along

al ti tudinal gradient

样带号

Code of transects

海拔

Elevation(m)

宽度

Width(m)

坡向

Slope aspec t A1800~12802东北

B2300~19402北

以乔木、灌木和草本3个植物类群分别进行数据收集。乔木和灌木均为连续性样带,对样带内每株乔木、灌木定位并记录其物种名称。草本为离散性样带,间隔一定距离(斜面距离,样带A间隔25 m,样带B间隔10m)设置1m@1m,记录样方在样带的位置和样方内所有草本植物物种名称。样带A 和B都位于阴坡,样带之间间隔不大(表1)。为了探讨物种丰富度的垂直变化特征,本研究将样带A 和B合并成1条样带AB。本研究野外所得木本植物个体、草本样方的位置是指其在样带的斜面位置,但是在整个样带上坡度是变化的。因此,为了比较精确地描述物种丰富度的垂直格局变化,我们利用海拔和坡度数据将植物个体的斜面位置经水平投影转换成海拔上的位置数据,经垂直投影转换成水平面上的位置数据。本文数据转换由自编的M AT L AB 6.0程序完成。

已有研究证明在东灵山地区,如果阴坡样带宽为2m,研究乔木物种丰富度垂直梯度格局的最适

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取样单元长度为40m(水平距离)1)。因此,对乔木本研究将样带划为连续的长度为40m的小样方。为了方便乔木、灌木、草本及总的植物物种丰富度垂直格局分形特征之间的比较,对灌木和草本本研究也采用与乔木相同的取样单元。但是,对于草本样带是非连续性的,40m取样单元内实际的草本物种数与其所包含草本小样方所含的物种数会有所差别,不过由于草本样方在本研究中密度较高,我们假定二者之间是相同的。物种丰富度的计算由自编M AT LAB6.0程序完成。

2.2研究方法

首先,采用直接梯度法描述乔木、灌木、草本和总的植物物种丰富度沿海拔梯度变化;然后,应用/非布朗运动随机分形0模型对乔木、灌木、草本和总的植物物种丰富度在海拔梯度上变化的分形特征进行描述,并比较它们之间的异同。

/非布朗运动随机分形0模型认为变量在空间的变化有多个过程决定,每一过程本身都是一个空间随机过程函数(RF q),有自己的作用尺度或范围(r q)。Burrough(1983b)指出如果空间变量仅由一个随机过程函数决定,那么一次随机事件发生后,变量值将在空间该随机过程的作用尺度范围内保持恒定。事实上,在该过程的作用尺度范围内变量的值并不是恒定的,而是在较小尺度发生变化,这一变化被认为是相嵌在该尺度范围内较小尺度上的另一随机过程引起的,因此,变量在空间的变化反映了各种过程在不同尺度上相互作用的结果(Burrough, 1983b)。在某一尺度上,各种过程的重要性以赋予不同的权重来区分。该模型的数学表达式为: Z(x)=B0RF0+B1RF1+,+B q RF q(1)

Z(x)为变量Z在空间x处的取值;RF q和B q 分别为随机函数和其相应的对Z(x)贡献的权重,q 的取值范围为[0,1,2,,,n];从RF0到RF q,它们的作用尺度范围依次相嵌在上一级或较大一级尺度范围内。

同所有空间变量一样,我们建立变量Z的标准半方差函数,用变量的双对数标准半方差图来求变量Z在空间的分形维数D(B urrough,1983b)。

D=4-m

2

(2)

m为双对数标准半方差图的拟合直线斜率。这和布朗运动随机分形模型是一样的。当D =2时,则变量在空间的变化被认为是同质的或随机的;D值越小变量在空间的异质性越强;当D=1时,变量在空间单调变化,具有线性梯度变化的性质(祖元刚等,1997;Palmer,1988)。所不同的是/非布朗运动随机分形0模型具有下列重要性质(B urrough, 1983b):

1)空间变量在小于随机过程最大作用范围(或自相关范围)的所有尺度上都存在空间偏相关性。

2)每一随机过程对变量半方差函数值的贡献取决于在决定变量空间变化的所有随机过程中其所占权重,以及取样间隔和该过程的自相关范围之间的比例。3)该模型不需要空间变量满足严格的平稳假设。4)当取样间隔增大遇到新的具有较大的空间自相关范围的随机过程或函数时,会导致半方差函数值的增加,重要的随机过程会导致半方差图或双对数半方差图出现拐点,这一拐点可以被认为是变量在相应尺度上的格局规模。

由于/非布朗运动随机分形0模型的这些独特性质,本文应用最小二乘法对空间变量的双对数半方差图进行分段线性拟合,并利用每一拟合线段的斜率计算相应尺度范围内的分形维数;然后,比较乔木、灌木、草本和总的植物物种丰富度沿海拔梯度变化在不同尺度上的分形特征。在本研究中,物种丰富度的标准半方差函数计算由WinGslib1.3(演示版)完成。

3研究结果

本研究主要内容在于描述和比较乔木、灌木、草本及总的植物物种丰富度沿海拔梯度变化在不同尺度上的分形特征。结果表明总的植物物种丰富度沿海拔不存在明显的梯度变化(图1a),总的植物物种丰富度在整个尺度范围内呈现明显的自相似性(R2 =0.8264),分形维数D=1.7,其半方差函数双对数图没有出现拐点(图1b)。

总体而言,乔木物种丰富度随海拔上升而下降(图2a),我们不能从其中获取更多的信息。表明乔木物种丰富度的半方差函数双对数图可以分为0~ 245m和270~570m尺度范围,前者分形维数D1= 1.83,后者分形维数D2=1.10(图2b)。

对于灌木而言,物种丰富度随海拔升高而下降(图3a),物种丰富度的半方差函数双对数图可以分为0~101m、125~298m和325~570m3个尺度范

1)Ren HB,Ma KP,Mi XC,Niu SK.S peci es richness,al ti tude,and sam pling uni t:towards a general s ampli ng frame work.(submi t)

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围,其相应的分形维数分别为D1=1.78、D2=1.56和D3=1.08(图3b)。

对于草本而言,高海拔的物种丰富度明显大于低海拔,其最大峰值出现在中、高海拔(图4a);如灌

木物种丰富度,草本物种丰富度的半方差函数双对数图同样可分为0~101m 、125~298m 和325~

570m 3个尺度范围,其相应的分形维数分别为D1=1.97、D2=1.43和D3=1.25(图4b)

。

图1 a.总的植物丰富度沿海拔梯度的变化 b.总的植物物种丰富度沿海拔梯度变化的半方差函数双对数图

Fig.1 a.Patterns of total plant species richness along alti tudinal gradient b.Double _l og vari ogram for total plant s peci es richness along altitudinal

gradient

图2 a.乔木物种丰富度沿海拔梯度的变化 b.乔木物种丰富度沿海拔梯度变化的半方差函数双对数图

Fi g.2 a.Patterns of tree species richness along alti tudinal gradient b.Double _l og vari ogram for tree s pecies richness along altitudinal

gradient

图3 a.灌木物种丰富度沿海拔梯度的变化 b.灌木物种丰富度沿海拔梯度变化的半方差函数双对数图

Fi g.3 a.Patterns of s hrub species richness along alti tudinal gradient b.Double _l og vari ogram for shrub s pecies richness along altitudinal gradient

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图4 a.草本物种丰富度沿海拔梯度的变化 b.草本物种丰富度沿海拔梯度变化的半方差函数双对数图

Fig.4 a.Patterns of shrub species richness along altitudinal gradi ent b.D ouble_log variogram for herb species richnes s along alti tudinal gradient

4 讨论与结论

尺度是生态学中重要的概念之一,它与生态格局和过程紧密相连,是正确描述格局和揭示决定格局的生态过程的基础(Levin,1992;Marceau &Hay,1999;M eentemeyer,1989;O .Neill et al .,1996)。尺度主要包括取样单元的大小、取样单元之间的间隔距离以及取样或研究的范围等几个方面的内容(Perry et al .,2002;Nelson,2001;Jelinski &Wu,1996)。在植物生态学研究中,暖温带森林群落乔木层的取样面积大小通常为20m @20m,本研究乔木样带宽度为2m,样方长度为40m,这样的取样单元面积明显很小。但是,有研究表明评价物种丰富度沿海拔梯度的格局变化最佳的取样单元大小由物种替代速率在空间的变化的各向异性决定,其面积大小远小于用种_面积曲线确定的最小取样面积大小,而且2~40m 样方(长边沿海拔梯度垂直等高线)能够正确描述东灵山地区森林群落的乔木层物种丰富度沿海拔梯度的格局变化1)。为了便于乔木、灌木、草本和总的植物物种丰富度格局的比较,本研究灌木和草本植物类群采用了与乔木相同的取样单元,但是草本层为非连续样带。

现象本质上是以等级结构存在的,这种等级结构的显现与观察尺度紧密相关(O .Neill e t al .,1996;Jelinski &Wu,1996)。因此,变量在空间的增量变化一般并不呈正态分布;变量在空间的变化有时是渐变的,但通常是有边界存在的,布朗运动随机分形模型不适于用来描述变量的这种空间变化,而/非布朗运动随机分形0模型适用于这种空间特征的

描述(Burrough,1983b)。在本研究中,乔木、灌木和草本植物物种丰富度的半方差双对数图都有拐点的出现,这表明乔木、灌木和草本3种植物类群的物种丰富度沿海拔梯度呈明显的嵌套或等级结构,/非布朗运动随机分形0模型适合这些植物类群空间变异特征的描述和分析。对于总的植物物种丰富度,其半方差双对数图没有拐点的出现,这可能有两种原因,一是总的植物物种丰富度在本研究范围内不表现为等级结构,总的物种丰富度沿海拔梯度的增量变化服从或近似服从正态分布,当研究范围扩大或在更大的空间尺度上可能表现为等级结构;二是总的植物物种丰富度在海拔梯度上的变化主要是由一系列作用尺度紧密相关、对总物种丰富度垂直变化贡献权重相似的过程决定的。

目前,生物多样性沿海拔梯度变化的格局及其形成的机制还没有形成一般性的生物多样性理论很重要的原因在于混淆了不同尺度上格局和过程之间的关系,也就是没有将一定尺度上的格局和其相应的生态过程对应起来,定量描述不同尺度上变量的时空特征以及与生态过程的关系(Whittaker e t al .,2001)。生物多样性垂直格局研究中经常采用的直接梯度法或回归分析的方法均无法揭示生物多样性在不同尺度上的变化情况。随着考虑了尺度效应的空间统计方法的不断出现和在生态学中的大量应用,生态学变量在空间的尺度依赖特征逐渐被揭示出来,深化了我们对生态学的认识(Dale et al .,2002),但是许多方法对变量在大尺度上存在的趋势效应敏感(Dale,1999;Rossi e t al .,1992),而且也不能直接给出变量在不同尺度上的变异程度。本研究

1)Ren HB,Ma KP,Mi XC,Niu SK.S peci es richness,al ti tude,and sam pling uni t:towards a general s ampli ng frame work.(submi t)

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中,我们应用/非布朗运动随机分形0模型探讨物种丰富度在不同尺度上的空间变异特征。研究表明直接梯度的分析方法只能给出植物物种丰富度沿海拔梯度变化的总体特征,不能给出更多的信息(图1a,图2a,图3a,图4a)。乔木物种丰富度的半方差函数双对数图在取样尺度约245m处出现拐点,在较小尺度0~245m范围内乔木物种丰富度的分形维数D1= 1.83,而在较大尺度上其分形维数D2=1.10 (图2b)。这一结果表明乔木物种丰富度沿海拔梯度的变化在较小尺度上呈近随机分布,而在较大尺度上呈近单调的线性变化,物种丰富度沿海拔梯度的变化剧烈。对灌木和草本物种丰富度,其半方差函数双对数图被分为3个尺度范围,小尺度时其分形维数分别为D1=1.78和D1=1.97,中尺度时其分形维数分别为D2=1.56和D2=1.43,大尺度时其分形维数分别为D3=1.08和D3=1.2(图3,图4)。这表明灌木和草本植物物种丰富度沿海拔梯度的变化在较小尺度上(0~101m)呈近随机分布;在中尺度上(125~298m)分形维数接近于1.5,在此尺度范围内灌木和草本物种丰富度在海拔梯度上的增量的变化近随机分布,不存在长程关联作用,也即一个增量的变化不会影响物种丰富度下一个增量的变化;在大尺度上(325~570m),分形维数接近于1,物种丰富度沿海拔梯度的变异性很强,呈近单调线性变化,特别对于灌木物种丰富度。

比较乔木、灌木、草本和总的植物物种丰富度沿海拔梯度变化的分形特征,乔木物种丰富度的双对数半方差图只有一个拐点,灌木和草本物种丰富度均有两个位置相似的拐点,而且乔木物种丰富度第一个拐点出现的位置远大于灌木和草本物种丰富度(图2b,图3b,图4b)。这表明在北京东灵山地区乔木物种丰富度沿海拔梯度的变化主要受两种生态过程的影响,小尺度范围主要受随机过程影响,大尺度主要受具有长程关联特性的生态过程的控制,长程关联特性是指变量过去增量和未来增量的相关性,具有长程关联特性的生态学过程是指在某一时空内生态过程的改变不是独立发生的,而会在较大范围内影响其它时空该过程的改变;而灌木和草本物种丰富度沿海拔梯度的变化主要受3种生态过程的控制,小尺度主要受独立的不存在长程关联的随机过程作用,中等尺度主要受近似布朗运动的生态过程控制,在大尺度上如乔木层主要受具有长程关联特性的生态过程影响。比较乔木、灌木和草本物种丰富度沿海拔梯度变化的分形特征,在大尺度上乔木和灌木的分形维数相近,而草本植物物种丰富度分形维数较大(图2b,图3b,图4b),这说明草本植物物种丰富度在海拔梯度上的变异程度要小于乔木和灌木物种。虽然草本和灌木植物物种丰富度的半方差函数双对数图所显示的尺度范围十分相似(图3b,图4b),但是它们在海拔梯度上的分布格局完全不同,总体上灌木物种丰富度随海拔升高而下降,而草本物种丰富度的最大峰值则出现在中上海拔(图3a,图4a)。因此,决定灌木和草本植物物种丰富度在海拔梯度上变化特征的主要生态过程虽然作用尺度紧密相关,但它们是完全不同的生态过程,或同样的生态过程以不同的方式作用于两个不同的植物类群,因为草本和灌木作为两个不同的生活型植物具有对外界环境不同的适应方式。乔木和灌木物种丰富度沿海拔梯度变化的格局类型一致,它们的分形特征在小尺度和大尺度相似,但是灌木物种丰富度在中等尺度范围内表现出区别于同尺度范围的乔木物种丰富度的分形特征,这说明可能有一种中等尺度作用范围的生态过程对灌木物种丰富度在海拔梯度上的分布起主要作用,而这一过程对乔木物种丰富度的变化作用较小。总的植物物种丰富度的半方差函数双对数图没有象乔木、灌木和草本物种丰富度那样出现拐点,在整个尺度范围内分形维数为1.7,保持不变,即呈现标度不变性(图1b)。这表明总的植物物种丰富度沿海拔梯度具有明显的分形或自相似结构,但并不具有等级结构和明显的梯度格局。这可能由于决定乔木、灌木和草本物种丰富度沿海拔梯度变化的生态过程的作用的尺度范围紧密相关引起的(Burrough,1983b),从这一角度而言,以生活型为依据将植物分成不同的类群进行生物多样性研究可能会促进我们对生物多样性变化的理解。

通过上述分析讨论,我们得出如下的结论:

1)/非布朗运动随机分形0模型因为考虑了生物变量在空间变化的非渐变性和其通常有多个生态过程共同决定,通过本研究认为该模型适合描述乔木、灌木和草本植物物种丰富度沿海拔梯度的变化,而不适合总的植物物种丰富度的垂直梯度的描述,总的植物物种丰富度在整个尺度范围内都呈现标度不变性。这种不适合可能有两种原因造成,一是由于本研究范围的局限性,当研究范围扩大后总的植物物种丰富度在海拔梯度上可能会表现出等级结构;二是由于总的植物物种丰富度的变化有几个作用尺度紧密相关的生态过程决定。

2)乔木物种丰富度在海拔梯度上的变化主要受

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两种生态过程的控制,小尺度上受独立不具有长程相关的生态过程控制,呈近随机分布,在大尺度上主要受自相关范围大具有长程关联特性的生态过程控制,随海拔梯度呈近似单调下降的趋势。

3)灌木和草本物种丰富度在海拔梯度上的变化主要受3种生态过程的控制,在小尺度和大尺度上与乔木物种丰富度相似分别主要受独立的不具长程相关的生态过程和具有长程关联特性的生态过程控制,而在中尺度上主要受近似布朗运动的生态过程控制。虽然决定灌木和草本植物物种丰富度的生态过程作用尺度范围相似,但它们可能是完全不同的生态过程或者以不同的方式作用于两个不同的植物类群。

本研究结果为东灵山或暖温带地区山地生物多样性垂直格局研究的取样提供了依据,也促进了我们对本地区生物多样性垂直格局变化以及其形成机制的理解。通过本研究我们认为物种丰富度在海拔梯度上的变化是一系列独立随机生态过程相互作用的结果,/非布朗运动随机分形0模型可以分析各个过程在不同尺度上对变量空间变化的作用权重(Burrough,1983b),本文没有对这一问题进行探讨,有待进一步深入研究。另外,本文仅对一条阴坡样带进行了研究,还需在本地区或其它地区开展更广泛的研究。

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责任编委:傅伯杰责任编辑:姜联合

6期任海保等:不同植物类群物种丰富度垂直格局分形特征的比较909

11植物各大类群重点复习资料

植物各大类群复习重点 一、掌握植物各大类群的主要特征和常见代表植物 （一）藻类植物的主要特征： 1、藻类绝大多数生活在水中； 2、是没有根、茎、叶的分化的原植体植物； 3、含有光合色素能进行光合作用，为自养植物； 4、以孢子进行繁殖； 5、合子不发育成胚，为无胚植物。 6、藻类植物起源古老原始，分布广泛。 藻类不是一个自然的分类类群。现已知藻类共有三万多种。 根据藻类植物的藻体形态、细胞核的构造和细胞壁的成分、载色体的结构及所含色素的种类、贮藏营养物质的类别、鞭毛的有无、数目、着生位置和类型、生殖方式及生活史类型等可分为十个不同的门。（各门的主要特征见教材194页表5-1） 记住下列常见种类： 蓝藻门Cyanophyta 常见种类有：色球藻、颤藻、念珠藻、鱼腥藻、螺旋藻 甲藻门Pyrrophuta 金藻门Chrysophyta 黄藻门Xanthophyta 硅藻门Bacillariophyta 常见种类有：舟形硅藻、圆筛硅藻、羽纹硅藻、桥弯藻 裸藻门phaeophyta 绿藻门Chlorophyta 常见种类有：衣藻、小球藻、水绵、丝藻、石莼 轮藻门Charaophyta 常见种类有：轮藻 红藻门Rhodophyta 常见种类有：紫菜、石花菜 褐藻门Phaeophyta 常见种类有：海带、裙带菜 （二）地衣植物门： 地衣是真菌与绿藻或蓝藻的共生的复合体。 （三）苔藓植物门主要特征： 1、生境：多生长于阴湿的环境里，常见长于石面、泥土表面、树干或枝条上。 2、常见植物体为配子体，其植物体有茎、叶的分化，但没有真正的根，也没有维管束那样的真正输导组织，所以植物体长不高大。 3、生活史中具有明显的世代交替。配子体占优势，孢子植物体必须寄生在配子体上。 4、生殖器官为多细胞的精子器和颈卵器。 5、受精卵（合子）发育形成胚，胚发育成为孢子体，经减数分裂形成孢子。 6、孢子萌发经原丝体阶段，再发育出配子体，产生精子和卵，精子具鞭毛，受精离不开水。 苔藓植物门全世界种类约23000种，我国有2800种。可分为苔纲、藓纲、角苔纲三个纲。 记住常见代表植物：地钱、葫芦藓、角苔

分形分析的几个重要原理

分形分析的几个重要原理 金融市场的分形分析方法依据分形的基本原理和市场 的分形特性，其方法最大的优点是可以准确完整地界定市场的主流趋势性质，也就是市场变化的稳定方向；并且可以较准确地界定市场的趋势边界以找到最好的进场位置，从而融入并顺应趋势交易。它的可信度以及客观全面的分析方法源自几个重要的原理。 其一是市场的极端最大化原理。这主要指的是市场的自激励、自扩张、自强化作用。这是众多的交易者可以直接从市场中经验到的作用。作为开放系统的金融交易市场，只要有机会，只要出现明确的趋势，就会吸引交易者并活跃成交。一个盈利者会带动3—5个交易者入市，而3—5个交易者同样会成倍数地吸引更多的交易者，使趋势不断被强化。最后，所有对趋势有推动作用的题材和资金全部被发掘完毕，市场走到自己的反面，也就是极端最大化的地方。在这个地方，市场对立的交易双方会进行性质截然相反的交换（交易就是交换），而迅速改变市场性质。这就是物极必反。但是相反的交换一旦开始，就会立即扭转为相反的趋势。相反的交换又会产生新的自激励作用，新的趋势又开始运行了。市场就是以这种形式寻求价值发现的。分形是有主体和层次的。在极端最大化的地方，分形的主体和层次会发生极其强烈的分

形矛盾，市场会用分形来预示市场到了极端最大化的地方。分形结构、分形边界、分形空间等都可以明确预示市场的极端。但在趋势未到极端最大化之前，任何对趋势的主观臆断都是违背市场真相的。市场是不受控制的，没有谁可以改变市场的极端最大化的作用机制。有了这样的原理机制，就可以运用分形对市场的趋势做完整的界定，找到市场的主流趋势分形，而避免发生根本的市场错误。 其二，偏差与反偏差的必然交替原理。趋势绝不是一条直线，市场更不是通常的线性事物。对于主流趋势而言，市场由偏差和反偏差组成。与趋势同方向的偏差会不断出现，也就是趋势在运行中短时间向前走得太远的偏差，或者叫正偏差。反偏差就是向趋势相反方向出现的偏差。反偏差相对于趋势而言是一种错误。市场总会诱惑许多交易者向反偏差方向交易而犯这样的错误。对于交易者而言，交易的根本目标就是市场的错误，也是其他交易者的错误。在对手交易错了的地方，自己才会有机会。而反偏差就是市场的错误。市场由一连串的反偏差所组成。反偏差总会发生的，其根源在与人性和人性所组成的市场本性。它的出现是必然的。所以一个趋势总是给交易者许多机会，并附带许多陷阱。有了这样的原理，交易者就有许多机会可以加入趋势的行列，并且有许多机会可以纠正自己的错误。所以人人有机会，时时有机会。

《植物的主要类群》教案

《植物的主要类群》教案 教学目标 1、初识植物系统进化树，了解不同植物类群之间的亲缘关系；认识不同植物类群的形态结构特征、生活方式、与人类的关系 2、通过“观察比较不同的植物”活动，提高观察能力、比较思维能力、分析问题能力和语言表达能力 3、通过对不同类群植物的学习，进一步体会植物种类的多样性；强化生物进化的观点 4、通过对不同类群植物与人类关系的学习，增强生物科学的价值观，强化热爱植物、保护植物的情感。 教学重难点 1、认识植物系统进化树；组织“观察比较不同的植物”的活动 2、藻类植物、苔藓植物、蕨类植物、种子植物的形态结构特征，认识种子植物是植物界最高等的类群 3、各个植物类群与人类的关系 教学流程： 第一课时 《一》创设情景，引入新课 播放一段植物类群的录像，向同学展现丰富多彩的植物世界。 【引入】：据植物科学家估计，自然界中已知的植物约有33万种，遍布地球上的各种生态环境。那不同植物类群之间的差异有多大，它们之间有没有亲缘关系呢？这节课就让我们一起来认识生物圈中有哪些绿色植物，它们都有哪些特点。首先我们来讨论植物的主要类群到底有哪些呢？ 【学生活动】：藻类植物、苔藓植物、蕨类植物、种子植物 《二》植物系统进化树 【提问】：我们知道地球上的动物和植物都是由原始生命进化来的，动植物的进化有什么共同的规律呢？ 请同学们观察植物进化树（出示植物进化树的挂图），从植物进化树图片中你获取哪些信息？请同学分组讨论并思考，注意如下两个问题： （1）观察植物系统进化树，分析不同植物类群的进化关系。 （2）辨别各种植物类群的特征，“观察比较不同的植物”活动 【学生活动】：学生仔细观察植物进化树图片，辨别课桌上所摆放的各种植物，并经过讨论将结果填写在书上的空格里面。

分形理论

分形理论及其在水处理工程中的应用 凝聚和絮凝是混凝过程的两个重要阶段, 絮凝过程的完善程度直接影响后续处理(沉淀和过滤)的处理效果。但絮凝体结构具有复杂、易碎和不规则的特性，以往对絮凝的研究中由于缺乏适用的研究方法，通常只考虑混凝剂的投入和出水的混凝效果, 而把混凝体系当作一个―黑箱‖, 不做深入研究。即使考虑微观过程, 也只是将所有的胶粒抽象为球形, 用已有的胶体化学理论及化学动力学理论去加以解释[1]，得出的结论与实验中实际观察到的胶体和絮凝体的特性有较大的差别。尽管有的研究者在理论推导和形成最终的数学表达式时引入了颗粒系数加以修正, 但理论与实验结果仍难以一致。而分形理论的提出，填补了絮凝体研究方法的空白。作为一种新兴的絮凝研究手段, ,分形理论启发了研究人员对絮凝体结构、混凝机理和动力学模型作进一步的认识。 1 分形理论的概述 1.1 分形理论的产生 1975年[2],美籍法国数学家曼德布罗特（B. B. Mandelbrot）提出了一种可以用于描绘和计算粗糙、破碎或不规则客体性质的新方法，并创造了分形(fractal) 一词来描述。 分形是指一类无规则、混乱而复杂, 但其局部与整体有相似性的体系, 自相似性和标度不变性是其重要特征。体系的形成过程具有随机性,体系的维数可以不是整数而是分数[3]。它的外表特征一般是极易破碎、无规则和复杂的,而其内部特征则是具有自相似性和自仿射性。自相似性是分形理论的核心，指局部的形态和整体的形态相似，即把考察对象的部分沿各个方向以相同比例放大后,其形态与整体相同或相似。自仿射性是指分形的局部与整体虽然不同, 但经过拉伸、压缩等操作后, 两者不仅相似, 而且可以重叠。 分形理论给部分与整体、无序与有序、有限与无限、简单与复杂、确定性与随机性等概念注入了新的内容，使人们能够以新的观念和手段探索这些复杂现象背后的本质联系。 1.2 絮凝体的分形特性 絮凝体的成长是一个随机过程, 具有非线性的特征。若不考虑絮凝体的破碎, 常规的絮凝过程是由初始颗粒通过线形随机运动叠加形成小的集团, 小集团又碰撞聚集成较大集团, 再 进一步聚集，一步一步成长为大的絮凝体。这一过程决定了絮凝体在一定范围内具有自相似性和标度不变性, 这正是分形的两个重要特征[4], 即絮凝体的形成具有分形的特点。 2 絮凝体的模拟模型 2.1 絮凝体的分形结构模型 为了更好地了解絮凝体的形成过程并尽可能地加以预测, 经过大量的研究提出了众多的絮

2植物的类群(练习)

植物的类群 第二章植物的类群 二、竞赛训练题 （一）选择题 1．在下列藻类植物中具原核细胞的植物是 A 发菜 B 海带 C 水绵 D 原绿藻 2．下列藻类植物的生活史中，具核相交替的是 A 颤藻 B 团藻 C 硅藻 D 紫菜 3．下列藻类植物中，植物体（营养体）为二倍体的是 A 水绵 B 硅藻 C 鹿角菜 D 轮藻 4．下列藻类生活史中，具异形世代交替孢子体占优势的是 A 水云 B 多管藻 C 海带 D 石莼 5．在紫菜生活史中，产生的孢子为 A 外生孢子 B 单孢子 C 中性孢子 D 果孢子 E 壳孢子 F 似亲孢子 G 复大孢子 6．绿藻门植物游动细胞的鞭毛特点是 A 项生等长茸鞭型 B 侧生不等长尾鞭型 C 项生等长尾鞭型 D 侧生等长茸鞭型 7．藻类植物的减数分裂由于发生的时间不同，基本上可分为 A 合子减数分裂和配子减数分裂 B 配子减数分裂和居间减数分裂 C 合子减数分裂和居间减数分裂 D 合子减数分裂、配子减数分裂和居间减数分裂 8．裸藻门既具有植物性特征又具有动物性特征，具植物性特征的是，具动物性特征的是 A 具载色体 B 不具细胞壁 C 具感光性眼点 D 具光合色素 E 能进行光合自养 F 无色种类营异养生活 9．在下列特征中，蓝藻门和红藻门相似的特征是 A 光合色素具藻胆素等 B 生活史中无带鞭毛的细胞 C 具载色体和蛋白质 D 光合作用产物为裸藻淀粉 10．蓝藻是地球上最原始、最古老的植物，细胞构造的原始性状表现在 A 原核 B 鞭毛类型为茸鞭型 C 叶绿素中仅含叶绿素a D 没有载色体及其他细胞器 E 细胞分裂为直接分裂，没有有性生殖 F 无细胞壁 11．匍枝根霉的接合孢子为 A 单核双倍体 B 多核双倍体 C 多核单倍体 D 单核单倍体 12．下列菌类植物中，营养菌丝无隔膜的为 A 水霉 B 麦角菌 C 青霉 D 木耳 植物的类群- 1 -

2016年中考生物题汇编(含答案)7植物类群

5. (16锦州市) “日出江花红胜火，春来江水绿如蓝”，江水变绿主要是由以下哪种植物引起的？ A.藻类植物 B.苔藓植物 C.蕨类植物 D.种子植物 21. (16葫芦岛市)很多植物都是珍贵的药材，下列植物中可以药用并能产生孢子的是： A.贯中 B.水绵 C.葫芦藓 D.红豆杉 11．（16江西省）下列各项依次对应如图的甲、乙、丙、丁，说法正确的 是（） A．激素、生长激素、抗生素、胰岛素 B．孢子植物、葫芦藓、紫菜、铁线蕨 C．原始大气、氧气、二氧化碳、甲烷 D．植物叶片中能进行光合作用的细胞、表皮细胞、保卫细胞、叶肉细胞 13、(16成都市)下图是花生果实的部分结构，据此可判断花生属于 A、苔藓植物 B、蕨类植物 C、裸子植物 D、被子植物 1. (16南通市)下列能适应水中生活的生物是 A.绿藻 B.月季 C.壁虎 D.蝗虫 9. (16南通市)与被子植物相比，松杉柏等裸子植物不．具有 A.根 B.茎 C.果皮 D.种子 27．(16无锡宜兴)裸子植物的主要特征是（） A．植株矮小，没有根、茎、叶的分化 B．有茎和叶的分化，没有真正的根 C．种子裸露，没有果皮包被 D．种子外面有果皮包被 18．(16宁德市)下列叙述属于种子植物特征的是 A．没有根、茎、叶等器官的分化 B．具有根、茎、叶，体内有输导组织 C．植株矮小，茎和叶内没有输导组织 D．有明显的根、茎、叶的分化，用种子繁殖后代 6．(16青岛市)下列关于植物类群的叙述，正确的是 A．紫菜是藻类植物，依靠它的根固着在浅海岩石上 B．银杏是裸子植物，其果实是“银杏”，又称白果 C．墙藓的茎、叶内没有输导组织，所以不适于陆地生活 D．种子比孢子的生命力强，是种子植物更适于陆地生活的重要原因 5．(16临沂市) 芸豆、黄瓜、西红柿、海带、花生等都是餐桌上常吃的菜品，小明同学想获取它们的种子来种植，你认为他不可能得到的是 A．黄瓜 B．西红柿 C．海带 D．芸豆 2. ( 16淄博市)下列关于集中绿色植物的叙述，正确的是 A.海带依靠叶片吸收水分和无机盐 B.墙藓的茎、叶内有输导组织，适于生活在潮湿的环境

PIM粉末颗粒的分形特征及其分形维数

文章编号:1004-132(2003)05-0436-04 P I M 粉末颗粒的分形特征及其分形维数 郑洲顺　副教授 郑洲顺　曲选辉 摘要:分析了粉末注射成形几种常用粉末颗粒形状、投影边界、表面的分形特征。介绍了一种适用于粉末颗粒的分维测量方法。根据扫描电镜图 片,用“数盒子”法测算了羰基铁和羰基镍粉投影边界图形的分形维数,它们分别在1.068～1.080、1.225～1.235之间,说明羰基镍粉末颗粒的形状特征有可能用Koch 曲线分形性质来进行描述和分析。分形理论的引入可为研究粉末注射成形提供更准确的定量描述原料特征的方法,为粉末注射成形过程的控制提供了更精确的工艺参数。 关键词:粉末注射成形;粉末颗粒;分形;分维测量方法中图分类号:T F 12 文献标识码:A 收稿日期:2002—06—20 基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(G 2000067203);国家杰出青年科学基金资助项目(50025412);高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(99053310) 粉末注射成形(pow der in jecti on m o lding ,P I M )是传统粉末冶金技术与现代塑料注射成形技术相结合而产生的一门零部件近净形成形新技术。由于其在制作几何形状复杂、组织结构均匀、高性能的近净形产品方面具有独特的技术和经济优势而倍受瞩目,被誉为“当今最热门的零部件成 形技术”[1] 。粉末特性和粉末颗粒形状对P I M 工艺有很大的影响。当颗粒形状不规则时,成形坯在脱脂后能较好地保持其形状,但配位数和成形坯密度都因颗粒不规则而降低[2]。实际粉末粒度和形状都有一定的分布,还经常存在着模型堆积中有没有团聚或粘结效应的问题,因此精确描述粉末特性是相当困难的。目前对粉末特性的描述大都是定性分析,定量分析采用的是经典Euclid 几何学概念和测度。然而,粉末颗粒边界、颗粒的表面、颗粒形状等特性并不是经典Euclid 几何学的光滑线、面、体,其边界复杂、表面粗糙,具有相当精细的结构。 1　粉末颗粒形状的分形特性 P I M 粉末的粒径一般在20L m 以下,相对散 装密度为理论密度的0.3～0.8,一般在0.6左 右。粒度分布宽有助于堆积,因为不同粒度的颗粒混合使得颗粒更好地填充。注射成形所需的最佳固体粉末含量与粉末特性、粒度分布、颗粒形状、 颗粒间摩擦和团聚有关[2]。扫描电镜是观察粉末颗粒分散特征的最好工具之一。图1所示是用不同方法制成的4种不同金属粉末的扫描电子显微镜照片。可以看出粉末颗粒的边界复杂、 表面粗 (a )羰基镍粉 (b ) 氧化物还原钼粉 (c )气体雾化钢粉　(d )等离子法制得的钨合金粉 图1　用于粉末注射成形工艺中的几种典型粉末的扫描电镜照片 糙,具有相当精细的结构,各种粉末的颗粒形状具 有明显的自相似性。用传统欧氏测度来描述粉末颗粒的特性,实际上忽略了许多重要的细节,从而也就抹掉了许多重要的信息。M andelb ro t [3]从20世纪60年代起就注意到像海岸线这样复杂的曲线,提出分形几何学来描述和研究这些形态极不规则或极为破碎的几何对象。近20多年来,分形理论及其应用的发展十分迅速,覆盖的学科十分 ? 634?中国机械工程第14卷第5期2003年3月上半月

人教高中生物必修三4.3《群落的结构》知识点总结

1 / 7 第4章 第3节《群落的结构》 一、群落的概念 1.概念：一定区域内，所有的种群（或所有的生物）（准确记忆） 2.正确理解群落的概念：（理解） ①“同一时间”：随时间迁移，群落内种群的种类和数量会发生改变 ②“一定区域”：群落有一定的分布范围 ③“各种生物”：包括这个区域内的各种植物、动物和微生物 ④“集合”：群落不是生物的简单聚集，而是通过生物间的相互影响、相互制约而形成的有机整体 3.一定区域内：同种生物个体??→ ?全部种群???→?所有种群 群落 4.种群和群落的比较

二、群落的物种组成 1.群落的物种组成是区别不同群落的重要特征 2．丰富度 ①概念：群落中物种数目的多少 ②地位：丰富度是群落的首要特征 ③不同群落的物种丰富度不同，一般来说，环境条件越优越，群落发育时间越长，物种越多，群 落结构也越复杂 三、种间关系 2 / 7

相互依存， 减少，呈现“ 一种生物以另一种生物为食， 减少，后增加者后减少” 数量上呈现出 ①两种生物生存能力不同，最终 败，如图 ②两种生物生存能力相近， 随环境等外界因素发生周期性变化，如图 对寄生种群有利，对寄主种群有害。 【规律总结】 1.几种种间关系曲线的判断 (1)同步性变化(同生共死)——互利共生 (2)不同步变化(此消彼长)——捕食 (3)看起点，有共同的空间或食物；最终结果，一种数量增加，另一种下降甚至为0——竞争2. 关于捕食坐标曲线中捕食者与被捕食者的判定 a．从最高点判断，捕食者数量少，被捕食者数量多； b．从变化趋势看，先到波峰的为被捕食者，后达到波峰的为捕食者，即被捕食者变化在先，捕食者变化在后． 3 / 7

植物的主要类群教案资料

第六章第2节植物的主要类群 教案 一、教材分析 1.知识内容结构： 1.1科学知识、技能要素： 知识要素： （1）自然界的植物根据繁殖方式被分为种子植物和孢子生物。 （2）根据种子有无果皮包被，又可将种子植物分为被子植物和裸子植物。 （3）根据种子里子叶的数目，可将被子植物分为双子叶植物和单子叶植物及两者之间的特征、区别和代表植物。 技能要素： 通过观察各种植物之间的区别，增强观察、分析的能力。 1.2科学过程方法要素 通过对一些常见植物形态特征、生活习性的分析能正确判断其所属类群，增强实践能力与知识迁移能力。 1.3态度、情感、价值观要素

通过学习各种植物对人类健康、生态环境、自然景观等方面的价值与作用来提升保护植物的意识，促进积极参与保护植物的公益性活动，理解保持生物的多样性对地球与人类发展的意义。 1.4STS关系要素 地球上生物的存在与繁衍对人类，对环境、对社会都具有特殊的意义与巨大的贡献，它们维护了地球的生态平衡，许多植物具有食用价值、药用价值，观赏价值等，植物的多样性构成了地球的生机盎然。 2.前后章节联系： 本课时“植物的主要类群”选自教材华师大版初一科学第六章“生物的类群”中的第二节，第一节“动物的主要类群”阐述了动物的分类及几种代表特征。第三节则阐述了除动物与植物以外生物，细菌和真菌。第四节“生物的分类”阐述了科学进行生物分类的方法。内容联系上看，第一、二、三节对动物、植物、细菌真菌的分别阐述构成了生物的总和，第四节则是在前三节基础之上的扩充与深化，阐述了面对眼花缭乱的诸多生物将其进行科学归类的方法，达到由感性至理性的转变。知识结构上看，第一、二、三节呈并列关系，第四节呈递进关系，四节内容共同构成了生物的一个较全面的体系，本课时内容同时起到了衔接前后章节的作用。 3.教学活动结构： 为了让学生“理解”双子叶植物的单子叶植物的区别，教材安排了“与蔬菜交朋友”的活动。 为了“了解”裸子植物，教材安排了“科学技术社会：银杏”的阅读活动。 二、教学目标 1、科学知识、技能目标： （1）知道被子植物和裸子植物的概念，并能分别举例。 （2）知道出单子叶植物和双子叶植物的概念和主要区别，并能分别举例。 2、过程方法目标 根据单、双子叶植物的主要特征，学会区别常见的被子植物； 3、态度情感价值观目标 （1）学生珍稀植物，保护植物的意识增强。

群落的结构与物种多样性

群落的结构与物种多样性 群落结构物种多样性 标题:群落的结构与物种多样性 摘要:一．群落的结构（一）群落的外貌和生活型1 群落外貌群落外貌（physiognomy）是指生物群落的外部形态或表相而言。它是群落中生物与生物间，生物与环境相互作用的综合反映。陆地生物群落的外貌主要取决于植被的特征，水生生物群落的外貌主要取决于水的深度和水流特征。陆地生物群落…… 关键词:群落结构物种多样性 一．群落的结构 （一）群落的外貌和生活型 1.群落外貌 群落外貌（physiognomy）是指生物群落的外部形态或表相而言。它是群落中生物与生物间，生物与环境相互作用的综合反映。陆地生物群落的外貌主要取决于植被的特征，水生生物群落的外貌主要取决于水的深度和水流特征。陆地生物群落的外貌是由组成群落的植物种类形态及其生活型（life form）所决定的。 2.生活型类型 目前广泛采用的是丹麦植物学家Raunkiaer提出的系统，他是按休眠芽或复苏芽所处的位置高低和保护方式，把高等植物划分为五个生活型，在各类群之下，根据植物体的高度，芽有无芽鳞保护，落叶或常绿，茎的特点等特征，再细分为若干较小的类型。下面就Raunkiaer的生活型分类系统加以简介： ①高位芽植物（Phanerophytes）休眠芽位于距地面25㎝以上，又可根据高

取决于水中的透光情况、水温和溶解氧的含量等。水生群落按垂直方向，一般可分为： 漂浮动物（neuston） 1.浮游动物（plankton）； 2.水生生物群落游泳动物（nekton）； 3.底栖动物（benthos）； 4.附底动物（epifauna）； 5.底内动物（infauna）(三) 水平结构 群落的水平格局，其形成主要与构成群落的成员的分布状况有关。大多数群落,各物种常形成相当高密度集团的斑块状(patch)镶嵌。导致这种水平方向上的复杂的镶嵌性（mosaicism）主要原因有以下几方面： 图陆地生物群落中水平格局的主要决定因素（Smith，1980）（四）群落的时间格局 光、温度和湿度等许多环境因子有明显的时间节律（如昼夜节律、季节节律），受这些因子

植物组织的类型及特征

根据组织的发育程度、形态结构及其生理功能的不同，通常将植物组织分为分生组织和成熟组织两大类。分生组织具有产生新细胞的特性，是产生和分化其他组织的基础。成熟组织由分生组织产生的细胞经生长、分化而形成。 分生组织 简介 分生组织存在于高等植物体内的特定部位，是一类可连续性或周期性分裂产生新细胞的组织。分生组织的细胞经过分裂、生长、分化而形成其他各类组织，直接关系到植物的生长和发育。 分生组织的细胞排列紧密、一般无细胞间隙；细胞壁薄、主要由果胶和纤维素构成；细胞核相对较大，细胞质浓、细胞器丰富，但—般没有液泡和质体的分化。 根据分生组织的发育来源和在植物体中的分布位置，可将分生组织分为不同类型。 1．根据分生组织的来源、发育程度和性质，将其分为原生分生组织、初生分生组织和次生分生组织。 原分生组织 原分生组织包括胚和成熟植株的茎尖或根尖的分生组织先端的原始细胞。原分生组织的细胞体积较小、近于正方体、细胞核相对较大、细胞质浓、细胞器丰富，有很强的持续分裂或潜在分裂能力。是产生其它组织的最初来源。 初生分生组织 初生分生组织位于根端和茎端的原分生组织的后方，是原分生组织细胞分裂后经有限生长或衍生而来的组织。初生分生组织的细胞分裂能力仍较强，部分细胞初步分化为原表皮、基本分生组织和原形成层。原表皮位于最外周，主要进行径向分裂；基本分生组织位于原表皮之内，所占比例最大，可进行各个方向的分裂，以增加分生组织的体积；原形成层位于基本分生组织中的特定部位，其细胞扁而长，是分化产生成熟组织的基础。 次生分生组织 次生分生组织是由某些成熟组织经脱分化、重新恢复分裂能力而来的组织。次生分生组织的细胞或扁长或短轴型的扁多角形，细胞呈不同程度的液泡化。次生分生组织包括木栓形成层和维管形成层（尤其是束间形成层），主要分布于根茎器官的内侧，并与其长轴相平行，与根茎的逐年增粗直接相关）。 2．根据分生组织在植物体中的存在位置，将其分为顶端分生组织、侧生分生组织和居间分生组织。 顶端分生组织 顶端分生组织位于根和茎顶端的分生区部位(图2-2)，其细胞小、排列紧密、近于方形，能较长期地保持旺盛的分裂能力。顶端分生组织分裂产生的细胞，一部分继续保持分裂能力，一部分逐渐分化、形成各种有关的成熟组织。顶端分生组织是根、茎、腋芽和幼叶生长的基础。当有花植物发育到一定阶段，茎的顶端分生组织可转化为产生花或花序的分生组织。 侧生分生组织

植物的四大类群

植物的四大类群 【学习目标】 1．说出植物有哪四大类群 2．能简单描述各类群植物的基本特征 3．能说出各类群植物的主要差异 【学习重点】 描述各类群植物的基本特征 【学习难点】 说出各类群植物的主要差异 【问题探究】 1．藻类植物 A分类：有细胞的，也有细胞的 B生活环境：有的生活在中，有的生活在中，还有的生活 在的地方 C结构特点：没有的分化（也就是有种器官） D与人类关系：释放氧气、制造有机物给鱼类提供饵料、食用、化工医药类等 2．苔藓植物 A生活环境：大多生活在环境中 B结构特点：茎中没有，叶中没有，根非常简单，称为 （也就是有种器官） C与人类关系：可以当作的指示植物 3．蕨类植物 A生活环境：在森林和山野的处 B结构特点：有专门的组织 有的分化（也就是有种器官） C生殖：通过细胞进行生殖 D与人类关系：食用、药用、绿肥、饲料，2亿年前的蕨类现在变成了可以供我们作燃料4．种子植物：生殖：通过进行生殖 ①裸子植物：A种子是着的 B裸子植物的都很发达，里面有组织 （也就是有种器官） ②被子植物：A种子外面有包被着 B果实= + （也就是有种器官）

【目标检测】 1、藻类植物的生活环境是（） A、都生活在水中 B、大都生活在水中 C、都生活在陆地上 D、大都生活在陆地上 2、下列植物中，不属于藻类的是（） A、海带 B、紫菜 C、白菜 D、石莼 3、下列属于淡水中生活的多细胞藻类植物的是（） A、紫菜 B、水绵 C、石花菜 D、鹿角菜 4、藻类植物是一类低等植物，理由是（） A、主要生活在水中 B、可以食用、药用 C、植物体都很微小 D、无根、茎、叶的分化，靠孢子繁殖后代 5、葫芦藓适于生活的环境是（） A、池塘溪流中 B、阴湿的地表面 C、干燥的土壤中 D、黑暗的地窖中 6、苔藓植物假根的主要功能是（） A、吸收水分 B、固定植物体 C、吸收有机物 D、制造有机物 7、地层中的煤是由什么形成的（） A、古代的苔藓植物 B、古代的蕨类植物 C、古代的藻类植物 D、古代的被子植物 8、肾蕨的地上部分是（） A、茎和叶 B、叶 C、茎 D、根、茎、叶 9、下列各类植物中，不具有输导组织的是（） A蕨类植物B苔藓植物C裸子植物D被子植物 10、下列哪一种植物能生活在干旱贫瘠的土壤中（） A葫芦藓 B松树 C地钱 D蕨 11、下列不产生种子的是（） A卷柏 B桃 C侧柏 D松 12、与桃树相比，松树最主要的不同之处是（） A果皮内有种子 B没有种子，果皮裸露在外 C终年常绿，永不落叶 D松果是有果皮包着种子的果实 【课后反思】

分形理论

分形理论 在多年大量实践与探索的基础上，我于96年年底完成了论文<<大系统随机波动理论>>, 随后又在近一年的运作实践中不断进行了修正与完善，自信已经形成一个比较合乎现实逻辑的理论体系。该论文结合当今数学与物理学界最热门的研究领域之一--- 以变化多姿杂乱无章的自然现象为研究对象的分形理论，从最基本的概念与逻辑出发阐明了波动是基本的自然法则, 价格走势的波浪形态实属必然；阐明了黄金分割率的数学基础及价值基础, 价格波动的分形、基本形态及价量关系, 并总结了应用分析的方法与要点等等；文中也多次引用我个人对分形问题的研究成果；另外也指明了市场中流行的R.N. 埃劳特的波浪理论的基本点的不足之处。在国内基金业即将进入规范的市场化的大发展时期之际，就资金运作交易理论进行广泛的交流与探讨，肯定与进行有关基金的成立、组织、规范管理等方面的交流与探讨同样有意义。我尽力用比较通俗的语言描述并结合图表实例分析向读者介绍有关价格波动理论研究的基本内容与使用要点，供读者朋友参考。 一、分形理论与自然界的随机系统 大千世界存在很多奇形怪状的物体及扑溯迷离的自然景观, 人们很难用一般的物质运动规律来解释它们, 象变换多姿的空中行云, 崎岖的山岳地貌, 纵横交错的江河流域, 蜿蜒曲折的海岸线, 夜空中繁星的分布, 各种矿藏的分布, 生物体的发育生长及形状, 分子和原子的无规运动轨迹, 以至于社会及经济生活中的人口、噪声、物价、股票指数变化等等。欧氏几何与普通的物理规律不能描述它们的形状及运动规律, 这些客观现象的基本特征是在众 多复杂因素影响下的大系统(指包括无穷多个元素)的无规运动。通俗一点讲, 这是一个复杂的统计理论问题, 用一般的思维逻辑去解决肯定是很困难的或者说是行不通的。70年代曼德尔布罗特(Mandelbrot,B.B.)通过对这些大系统的随机运动现象的大量研究,提出了让学术界为之震惊的“分形理论”, 以企图揭示和了解深藏在杂乱无规现象内部的规律性及其物理本质，从而开辟了一个全新的物理与数学研究领域，引起了众多物理学家和数学家的极大兴趣。 所谓分形, 简单的讲就是指系统具有“自相似性”和“分数维度”。所谓自相似性即是指物体的（内禀）形似,不论采用什么样大小的测量“尺度”，物体的形状不变。如树木不管大小形状长得都差不多, 即使有些树木从来也没见过, 也会认得它是树木；不管树枝的大小如何，其形状都具有一定的相似性。所谓分形的分数维, 是相对于欧氏几何中的直线、平面、立方而言的, 它们分别对应整数一、二、三维，当然分数维度“空间”不同于人们已经习惯的整数维度空间，其固有的逻辑关系不同于整数维空间中的逻辑关系。说起来一般人可能不相信，科学家发现海岸线的长度是不可能（准确）测量的，对一个足够大的海岸线无论采用多么小的标尺去测量其长度发现该海岸长度不趋于一个确定值！用数学语言来描述即是海岸线长度与测量标尺不是一维空间的正比关系，而是指数关系，其分形维是1.52；有理由相信海岸线的形状与这个分数维有内在关系。 一个全新的概念与逻辑的诞生，人们总是有一个适应过程，但是无数事实已经证明，合理的（或者说不能推翻的）逻辑在客观现实中总能找到其存在或应用的地方的。本世纪初, 爱因斯坦将物质运动从三维空间引到四维空间去描述, 从而产生了一场科学与认识上的革命, 爱因斯坦的相对论不仅让人类“发现”了原子能，而且更重要的是其极大地推动了人们对太空与原子（和微观粒子）的认识层次与能力的提高，但愿分形理论的诞生也具有同样意义，也许在生命（生物）科学与环境科学领域将发现分形理论的重大价值。 下面结合三分法科赫曲线（KOCH）来进一步说明自相似性的意义。如附图一所示, 将一条1个单位长度的线段, 分三等份, 去掉中间的一份并用同等长度的等边三角形的两条边取代之, 随后用同样的方法不断循环地操作五次, 即得这些图形。由科赫曲线明显可以看出,

植物类群及其环境

植物类群及其环境 一．知识要点 藻类植物 特征：①结构简单，无根茎叶②细胞内有叶绿素等色素，进行光合作用。 ③多数生活在水中。 3万多种：蓝藻（地木耳发菜念珠藻）裸藻（眼虫）绿藻（衣藻水绵轮藻）金藻硅藻甲藻褐藻（紫菜石花菜）红藻（海带鹿角菜裙带菜）地衣植物 孢子植物特征：①真菌和藻类的共生体②结构简单，无根茎叶③形态壳状、叶状和枝状2千多种：地衣松萝石蕊 苔藓植物 特征：①有茎叶，无根，无维管束②生殖过程出现胚③受精不离水 ④配子体发达，孢子体生活在配子体上。 2万多种：地钱葫芦藓 蕨类植物 特征：①有根茎叶的分化②体内有维管束③受精不离水 1万多种：石松卷柏水韭木贼瓶尔小草槐叶苹满江红桫椤蕨裸子植物 特征：①根茎叶发达，输导多用管胞②种子裸露，无果皮包着 ③受精离开了水。 种子植物 7百多种：苏铁（）银杏（）松柏（松、杉、柏）红豆杉（罗汉松） 买麻藤（麻黄百岁兰） 被子植物: 特征：①有根茎叶花果实种子②种子有包被③受精离开了水 ④多有导管 (60多个目，300多个科，1万多个属，20多万种。) 双子叶植物 特征：①2子叶②直根系③网状脉④开放维管束，有形成层 ⑤花基数4-5或4-5的倍数 常见类群： 十字花科①十字花冠②四强雄蕊③角果（白菜萝卜花椰菜紫罗兰）豆科①多蝶形花冠②多二体雄蕊③荚果（大豆槐树花生合欢干草含羞草） 蔷薇科①花基数5，花萼花瓣分离②雄蕊多数，雌蕊1或多 ③核果、梨果、瘦果、蓇葖果（月季玫瑰苹果桃梅杏梨绣线菊） 菊科①头状花序，下有总苞②雄蕊5，花药合生③瘦果 （向日葵蒲公英莴笋菊芋雪莲小蓟菊花） 单子叶植物 特征：①1子叶②须根系③平行、弧形脉④散生维管束，无形成层 ⑤花基数3或3的倍数 常见类群： 禾本科①花有内外稃各1②雄蕊3-6，雌蕊1③颖果 （小麦水稻甘蔗毛竹芦苇）

分形理论及岩石破碎的分形特征

第22卷第1期武汉冶金科技大学学报(自然科学版) Vol.22,No.11999年3月J.of Wuhan Y ejin Uni.of Sci.&T ech.(Natural Science Edition ) Mar.,1999 收稿日期:1998-11-17 作者简介:盛建龙(1964-),武汉冶金科技大学资源工程系,副教授. 文章编号:1007-5445(1999)01-0006-03分形理论及岩石破碎的分形特征 盛建龙1　刘新波1　朱瑞赓2 (1.武汉冶金科技大学资源工程系,武汉,430081;2.武汉工业大学建筑学院,武汉,430070) 摘要:介绍了分形的基本概念,分析了4种分维数的确定方法,进而探讨了岩石破碎过程中的分形特征。关键词:分形;分维;岩石破碎 中图分类号:O18;P616.3 文献标识码:A 分形几何(fractal geometry )创立于本世纪70年代,是由法国数学家曼德尔布罗特(B.B.Man 2delbrot )提出的。分形(fractal )一词是B.B.Mandel 2brot 从拉丁文fractus (断裂)创造的新词[1],意思是破碎、细片、分数、分级,等等。分形几何学主要研究一些具有自相似性(self 2similar )的不规则曲线和形状,具有自反演性(self 2reverse )的不规则图形以及具有自平方性(self 2squaring )的分形变换和自仿射(self 2affine )分形集,等等。而自相似性的不规则曲线和形状是分形几何研究的主体内容[2]。因此,分形几何学的出现,为更准确地研究自然现象的内在机理提供了一种新方法。 近年来,分形几何被广泛地应用于物理学、生物学、地理学、冶金学、材料学、计算机图形学等领域。从几何学的角度来研究不可积系统即耗散结构图形或浑沌吸引子图形的自相似性,并把复杂多变的自然现象看作是无限嵌套层次的精细结构[3],使分形理论与耗散结构理论、协同论、混沌理论、渗透理论等这些与非线形复杂现象有关的理论成为新的思想和理论模型。 1　分形与分维 分维(fractal dimension )是分形几何学定量描 述分形集合特征和几何复杂程度的参数。经典的欧几里德几何的研究对象是极规则的几何图形,是拓扑学意义下的整数维(记为D T )。它反映的是确定一个点在空间的位置所需独立坐标的数目或独立方向的数目。在经典几何学中,一个点是 零维的,一条(光滑)曲线是一维的,一个曲面是二维的。豪斯道夫(Hausdorff )于1919年引入维数概念,以Hausdoff 度为基础,提出了维数可以是分数,即分数维。下面简要介绍4种常见的分维定义。1.1　相似性维首先以Von K och 曲线为例,通过曲线的构造过程来分析相似维数。如图1所示,起始于n =0的单位长度线段称为Von K och 曲线的零阶生成;将直线段中间的1/3用边长为1/3直线段长的等边三角形的另外两段取代,得到n =1的Von K och 曲线生成元,称为第一阶生成;把第一阶生成的4个直线段类似于第一阶生成进行变形,就得到Von K och 曲线的第二阶生成;类似地无穷变形下 去,最后得到的曲线(n →∞)就是Von K och 曲线 。 图1　V on K och 曲线的构造过程 由Von K och 曲线可以看出,每一折线与整

高中生物第5章植物的生长型和群落结构物种在群落中的生态位群落的主要类型群落演替学业分层测评

第5章群落第1-5节群落的物种组成和优势种(略)、植物的生长型和群落结构、物种在群落中的生态位、群落的主要类型、群落 演替学业分层测评 (建议用时：45分钟) [学业达标] 1．下列概括性结论中，阐述生物群落定义的是( ) A．一定区域内同种生物个体的总和 B．一定空间内所有种群的集合 C．每个个体成为一定区域中各种生物集合的组分 D．地球上全部生物及其相互作用的整体 【解析】群落是一定空间内所有生物种群的集合体。群落是指生物群落，它同时含有多个种群，不包括非生物因素。每个群落的组分包括该群落所有种群，而不是个体。 【答案】 B 2．(2016·杭州高二期末)森林中的植物群落由上到下分布的植物类型是( ) ①树冠层②灌木层③草本层④地表层 A．①②③④B．②①③④ C．③④①② D．④③②① 【解析】陆生植物有六种生长型：乔木、灌木、藤木植物、草本植物、附生植物、地表植物。森林中植物类型从上到下分布为①②③④ 【答案】 A 3．(2016·杭州高二期末)下图为某生态系统中黄杉的三个种群龄级(以胸径的大小表示)的取样调查图。其中种群A为自然状态，种群B、C受到了不同强度的人为干扰。据图得出的结论正确的是( ) A．人为干扰对B、C种群各龄级的数量没有显著影响 B．种群A中低龄级黄杉个体数量大于种群B

C．种群B中高龄级的黄杉被采伐有利于低龄级黄杉的生长 D．种群C中高龄级黄杉数量锐减，导致其垂直结构的层次简单 【解析】人工干扰下的B种群各龄级黄杉较种群A多，C种群各龄级黄杉较种群A少，A、B项错误；垂直结构是群落的特征，而非种群的特征，D项错误。 【答案】 C 4．牛头山森林公园里的很多生物群落在空间上有垂直分层现象。引起此森林群落中的动物和植物垂直分层的主要非生物因素分别是( ) 【导学号：24890041】A．食物、温度B．光照、温度 C．食物、光照D．温度、湿度 【解析】 即光照影响植物的垂直分层，食物影响动物的垂直分层。 【答案】 C 5．生物群落空间结构的分布有利于( ) A．生存竞争B．占据空间 C．资源利用D．生物进化 【解析】生物群落空间结构的分布可避免过多的种间竞争，有利于充分利用资源。 【答案】 C 6．(2016·温州期末)在北半球陆地，随海拔高度增加，由南向北群落依次是 ( ) A．热带雨林、落叶阔叶林、针叶林、苔原 B．苔原、针叶林、落叶阔叶林、常绿阔叶林 C．热带雨林、针叶林、落叶阔叶林、苔原 D．苔原、热带雨林、针叶林、落叶阔叶林 【解析】群落随海拔高度增加即由平原到高原，主要表现为温度下降；群落由南向北(即纬度变化)依次经过热带、温带和寒带气候，主要表现也为温度的下降。结合陆地生物群落的特点，可判断出最南端为热带雨林，依次为落叶阔叶林、针叶林，最北端为苔原。 【答案】 A 7．关于亚热带常绿阔叶林的特征表述，正确的是( ) A．夏季降水多，冬季降水少，故干湿季明显 B．我国东部分布着全球面积最大的亚热带常绿阔叶林 C．乔木、灌木、草本、地表层均具备，乔木仅有一层

植物的主要类群 教学设计

《植物的主要类群》教学设计 顿坊店乡第二中学秦付永 一、教学内容： 本节内容在教科书第39--45页。内容包括：植物系统进化树，苔藓植物、蕨类植物和种子植物的形态、结构特征、生活方式以及他们对生物圈中的作用和与人类的关系。 二、教学目标： 1、知识与能力： 初步认识植物系统进化树，了解不同植物类型之间的亲缘关系，通过“观察比较不同的植物”的活动，以及对植物类群的各种学习活动，认识不同的植物类群的形态、结构特征、生活方式，与人类的关系，并通过对不同植物类群的比较，进一步理解植物进化树。 通过“观察比较不同的植物”的活动，提高观察能力、比较分析能力；通过对不同植物类群的学习，增强分析问题及语言表达的能力。 2、过程与方法： 实验观察、比较、讨论和讲述苔藓、蕨类和种子植物。 3、情感、态度与价值观： 体会植物种类的多样性，强化生物进化的观点，增强生物科学价值观，培养学生关注和保护生物圈中多种多样的绿色植物情感。 三、教学重、难点： （一）重点： 1、通过“观察比较不同的植物”的活动，了解在不同的环境中分布着不同的生物类群（苔藓植物、蕨类植物、种子植物），以及这些植物类群的形态、结构特征。 2、各个植物类群与人类的关系。 （二）难点：

认识植物系统进化树，组织“观察比较不同的植物”的活动，认识苔藓、蕨类植物的形态特征，认识种子植物是植物界最高等的植物类群。 四、教法与学法导航 观察法比较法归纳法 五、教学过程： 第三节植物的主要类群 一、创设情景，引入新课 教师活动学生活动： 1、引导：在生物圈中最重要的生物恐怕要算绿色植物了，绿色植物是生物圈中的生产者，他们为生物圈中的消费者提供了食物等。绿色植物的种类繁多形态千差万别，你知道生物圈中绿色植物大约有多少种？他们都有那些类群？你能说出他们的生活环境吗？ 2、揭示课题：这节课我们来一起认识生物圈中有那些绿色植物，他们都那些特点。首先我们来讨论植物的主要类群，关于苔藓、蕨类和种子植物这三类植物你想了解些什么呢？聆听老师谈话，进入情景，回答问题：生物圈中的绿色植物大约有33万种，根据植物的形态、结构等特征的不同可将他们分为苔藓、蕨类和种子植物三大类群。苔藓植物一般生活在潮湿的陆地上；蕨类植物生活在阴暗且比较湿润的陆地上；种子植物分布非常广泛，陆地、水中都有其分布。 思考、回答问题： 二、植物系统进化树 教师活动学生活动： 1、提问：我们知道地球上的植物和动物都是由原始生命进化来的，动植物的进化有什么共同的规律呢？

植物的主要类群

教学内容 本节内容在教科书第37——46页。内容包括：植物系统进化树，藻类植物、苔藓植物、蕨类植物和种子植物的形态、结构特征、生活方式以及他们对生物圈中的作用和与人类的关系。知识与能力： 初步认识植物系统进化树，了解不同植物类型之间的亲缘关系，通过“观察比较不同的植物”的活动，以及对植物类群的各种学习活动，认识不同的植物类群的形态、结构特征、生活方式，与人类的关系，并通过对不同植物类群的比较，进一步理解植物进化树。 通过“观察比较不同的植物”的活动，提高观察能力、比较分析能力；通过对不同植物类群的学习，增强分析问题及语言表达的能力。 过程与方法 实验观察、比较、讨论和讲述藻类、苔藓、蕨类和种子植物。 情感、态度与价值观 体会植物种类的多样性，强化生物进化的观点，增强生物科学价值观，培养学生关注和保护生物圈中多种多样的绿色植物情感。 教学重、难点 重点： 1、“观察比较不同的植物”的活动，了解在不同的环境中分布着不同的生物类群（藻类、苔藓、蕨类），以及这些植物类群的形态、结构特征。 2、各个植物类群与人类的关系。 难点： 认识植物系统进化树，组织“观察比较不同的植物”的活动，认识苔藓、蕨类植物的形态特征，认识种子植物是植物界最高等的植物类群。 教学步骤： 第一课时 教学准备： 1、准备植物系统进化树图片，藻类、苔藓、蕨类和种子植物的实物、标本、挂图、投影片、模型、实物投影仪。 2、实物材料及用具：新鲜的水绵、海带、紫菜（带根状物）、葫芦藓或墙藓、肾蕨、铁钱蕨、带球果的松枝、蚕豆花及果实、放大镜、镊子。 一、创设情景，引入新课 教师活动学生活动 1、引导：在生物圈中最重要的生物恐怕要算绿色植物了，绿色植物是生物圈中的生产者，他们为生物圈中的消费者提供了食物等。绿色植物的种类繁多形态千差万别。你知道生物圈中绿色植物大约有多少种？他们都有那些类群？你能说出他们的生活环境吗？ 2、揭示课题：这节课我们来一起认识生物圈中有那些绿色植物，他们都那些特点。首先我们来讨论植物的主要类群，关于藻类、苔藓、蕨类和种子植物这四类植物你想了解些什么呢？1、聆听老师谈话，进入情景，回答问题：生物圈中的绿色植物大约有33万种，根据植物的形态、结构等特征的不同可将他们分为藻类、苔藓、蕨类和种子植物四大类群。藻类植物一般生活在水中，苔藓植物一般生活在潮湿的陆地上；蕨类植物生活在阴暗且比较湿润的陆地上；种子植物分布非常广泛，陆地、水中都有其分布。 2、思考、回答问题。 二、植物系统进化树 教师活动学生活动