群落生態(tài)學(xué)3群落演替-PPT課件

1、,群落生態(tài)學(xué),林學(xué)院 侯繼華 201109,第九章 群落的結(jié)構(gòu) 第十章 群落的演替,2,群落生態(tài)學(xué)10 群落的演替,林學(xué)院 侯繼華 201109,1,群落的動態(tài),群落的動態(tài)應(yīng)包括群落內(nèi)部動態(tài)和群落的演替、地球上生物群落的進(jìn)化 1群落的季節(jié)動態(tài) 2群落的波動年際動態(tài) 3群落的演替長期動態(tài)，群落性質(zhì) 變化，是群落的重要內(nèi)容，亦多爭議,群落的內(nèi)部動態(tài),群落的季節(jié)變化是指在環(huán)境的季節(jié)變化的前提下，群落內(nèi)各種生物因進(jìn)化過程中所形成的季節(jié)節(jié)律性而表現(xiàn)出的變化過程，如 群落外貌的變化(季相)、物種的變化（動物的遷徙）、群落物種的生活周期的變化（如休眠、萌發(fā)等）、群落生產(chǎn)力的變化,群落年變化指在不發(fā)生本質(zhì)變化

2、的前提下群落逐年所表現(xiàn)的在群落生產(chǎn)量、物種成分?jǐn)?shù)量比例、優(yōu)勢種重要值及群落物質(zhì)、能量平衡方面所表現(xiàn)的各種波動 群落的波動多數(shù)是由群落所在地區(qū)氣候條件的不規(guī)則變動引起的，其特點(diǎn)是群落區(qū)系成分的相對穩(wěn)定性，群落數(shù)量特征變化的不定性以及變化的可逆性。,1,群落的演替,1 概念 2 群落演替的一般過程 3 群落演替的基本類型 4 演替頂極學(xué)說 5 群落演替的機(jī)制,1,群落演替 (community succession）又稱生態(tài)演替（Ecological succession）：是指在植物群落發(fā)展變化過程中，由低級到高級、由簡單到復(fù)雜、一個(gè)階段接著一個(gè)階段，一個(gè)群落代替另一個(gè)群落的自然演變現(xiàn)象。 演替

3、系列 (succession sere): 生物群落的演替過程，從植物的定居開始，到形成穩(wěn)定的植物群落為止，這個(gè)過程稱演替系列。其中每一個(gè)明顯的步驟稱為演替階段或演替時(shí)期。,一 群落演替的基本概念,1,先鋒種(pioneer species)：演替過程中，最早定居下來的物種稱先鋒種 先鋒群落(pioneer community)：演替過程中最初形成具有一定結(jié)構(gòu)和功能的群落稱先鋒群落 演替頂極(climax)：演替過程中，當(dāng)群落達(dá)到與周圍環(huán)境取得平衡時(shí)（物種組合穩(wěn)定），群落演替漸漸變得緩慢，最后的演替系列階段稱演替頂極 頂極群落(climax community)：演替最后階段的群落稱頂極群落。

4、,1,二 群落演替的一般過程,侵移（遷移）：繁殖體傳播到新定居的地方的過程 定居：植物繁殖體到達(dá)新地點(diǎn)后，開始發(fā)芽、生長和繁殖的過程 環(huán)境變化：群落演替的重要過程 物種競爭：各物種成分的比例與優(yōu)勢度變化 新群落的形成與穩(wěn)定：“優(yōu)勝劣汰，適者生存”，群落結(jié)構(gòu)趨于完善，整個(gè)群落及其與環(huán)境之間保持相對的穩(wěn)定性。,1,三 群落演替基本類型,1,1 原生演替和次生演替,原生演替 原生演替：開始于原生裸地上的植物群落演替。 原生裸地：指以前完全沒有植物的地段，或原來存在過植被，但被徹底消滅，甚至植被下的土壤條件也不復(fù)存在。 如：裸露的巖石、湖邊或河岸沙丘、火山爆發(fā)后留下的火山灰等,1,旱生演替系列：原生演

5、替中開始于裸露巖石、砂地等干旱基質(zhì)上的演替。 水生演替系列：從積水發(fā)生的原生演替。,原生演替的基本系列,1,1,旱生演替系列,時(shí)間（1000年）,先鋒群落,中生群落,頂極群落,地衣、苔蘚植物群落階段,裸露的巖石,草本、灌木 樹木幼苗植物群落階段,針闊混交林白楊、黑云杉、Jack松,針葉林群落白云杉、冷衫 、紙皮樺,1,木本植物階段,濕生草本植物階段,挺水植物階段,浮葉根生植物階段,沉水植物階段,自由漂浮植物階段,水生演替系列,1,旱生演替系列：原生演替中開始于裸露巖石、砂地等干旱基質(zhì)上的演替。 水生演替系列：從積水發(fā)生的原生演替。 中生演替系列：起始于具有一定肥力土壤母質(zhì)上的演替。如塌方的土石

6、堆積地段或采礦棄土、河口沖積扇等 裸露礦質(zhì)土階段草本植物階段木本植物階段（從灌木群落變?yōu)閱棠救郝?）,原生演替的基本系列,1,從極端條件開始，向水分適中方向，即中生化方向發(fā)展，經(jīng)歷的時(shí)間長，階段多。 不同的演替系列雖然起點(diǎn)不同，經(jīng)歷的階段各異，但演替方向卻趨于相同。演替的最后階段在濕潤氣候區(qū)是穩(wěn)定的森林群落，在半干旱地區(qū)，演替則只能停留在草本植物群落階段。,原生演替特點(diǎn)：,1,次生演替 次生演替：開始于次生裸地上的植物群落演替。 次生裸地：指地面上植物現(xiàn)已被消滅，但土壤中仍保留原來群落中的植物繁殖體，如種子、植物的根系等的裸地。,次生演替(secondary succession),1,1,云

7、杉林的次生演替,1,美國東南部農(nóng)田棄耕地次生演替,一年生 雜草,紫菀,灌木,維吉尼 亞松,櫟樹頂級群落,棄耕地,須芒草,時(shí)間 （年）,1,次生演替的特點(diǎn),次生演替是在外力作用下，使原有植物群落（草原或森林）解體或消失，直至形成次生裸地，再從次生裸地上逐漸建立新的植物群落，并進(jìn)行群落演替； 群落的復(fù)生：當(dāng)外力干擾、破壞作用停止后，次生演替一般是趨向于恢復(fù)到受破壞前的原生群落類型； 次生演替由于起始點(diǎn)較高（生境條件較好，又有種源），因而建成新的群落并進(jìn)行演替時(shí)的速度都比較快。,華北地區(qū)次生林群落演替,21,1,作業(yè)：,請各選一例敘述水、旱生原生演替的主要過程及特點(diǎn)。 試述北京地區(qū)撂荒地次生演替的主

8、要過程及特點(diǎn)。 舉例試述某種森林（如云杉林、闊葉紅松林等）采伐跡地次生演替的主要過程及特點(diǎn)。,1,進(jìn)展演替 植物群落由低級階段向高級階段發(fā)展的演替。 逆行演替 植物群落由高級階段退向低級階段的演替。 例如在強(qiáng)烈放牧情況下，草原會向旱生化的方向發(fā)展，并隨著放牧強(qiáng)度的加大，草原會逐漸發(fā)展到接近于荒漠帶的一些植物群落。 循環(huán)演替,2 按演替方向歸類,1,濫牧,濫采,流沙固定,飛播、種草,10年,植被恢復(fù)與重建過程,20-30年,封育保護(hù),草地沙化過程,1,進(jìn)展演替和逆行演替的群落特征比較 *,1,進(jìn)展演替 植物群落由低級階段向高級階段發(fā)展的演替。 逆行演替 植物群落由高級階段退向低級階段的演替。 循

9、環(huán)演替 非定向演替，發(fā)生在一些局部地區(qū)，如美國的北方硬闊葉林中。 山毛櫸 黃樺 糖槭,2 按演替方向歸類,1,世紀(jì)演替：按地質(zhì)時(shí)期計(jì)算的演替。 長期演替：以幾十年到幾百年完成的演替。 快速演替：幾年或十幾年內(nèi)完成的演替。,3 演替過程的時(shí)間長短,1,4 按照引起演替的主導(dǎo)因素劃分,內(nèi)因生態(tài)演替或內(nèi)因動態(tài)演替 演替發(fā)生的主要原因是群落內(nèi)不同物種間的競爭、抑制或種類成分（主要是建群種）的生命活動，改變了群落的環(huán)境，不利于原來的成員，為其他植物的更新創(chuàng)造了有利的生態(tài)環(huán)境，如此相互作用，使演替不斷向前發(fā)展。 外因生態(tài)演替或外因動態(tài)演替 由于外界環(huán)境因素的作用所引起的群落演替。,1,5 群落的代謝特征,

10、自養(yǎng)性演替（autotrophic succession） P/R1，群落中能量或有機(jī)物增加 異養(yǎng)性演替（heterotrophic succession） P/R1，群落中能量或有機(jī)物減少,1,Game- 目標(biāo),探討干擾對群落演替過程的影響 Q：生態(tài)系統(tǒng)干擾如何驅(qū)動植物群落的演替變化？ 理解物種生活史特征與干擾響應(yīng)的關(guān)系,1,1,問題：,How would you describe the diagram produced, is it more like a forest, a grassland or a shrubland? What happens during a fire? A

11、landslide? Grazing? What about during no disturbance periods? Which species tend to increase in abundance during times of no disturbance? What traits do they have in common? How do early and late successional species differ from each other? Which life-history traits might allow a species to respond

12、well to a fire event. Which traits might make a species a better competitor? What would happen if we stacked the deck to reduce the number of Disturbance Cards? Try it, was your prediction correct? Will the winner always be the same? Why or why not? How might changes in the plant community affect ot

13、her properties of the ecosystem? How does this imaginary system compare to real ecosystems in the number of species? How would you change the deck to ensure that your species wins? Try it, did it work?,1,問題：,How do early and late successional species differ from each other? Which life-history traits

14、 might allow a species to respond well to a fire event. Which traits might make a species a better competitor? What would happen if we stacked the deck to reduce the number of Disturbance Cards? Try it, was your prediction correct?,34,群落生態(tài)學(xué)10 群落的演替,林學(xué)院 侯繼華 201110,1,群落的演替,1 概念 2 群落演替的一般過程 3 群落演替的基本類型

15、 4 演替頂極學(xué)說 5 群落演替的機(jī)制（略）,1,四 演替頂極學(xué)說,演替頂極和頂極群落 演替過程中，當(dāng)群落達(dá)到與周圍環(huán)境取得平衡時(shí)(物種組合穩(wěn)定)，群落演替漸漸變得緩慢，最后的演替系列階段稱演替頂極；演替最后階段的群落稱頂極群落。,單元頂級學(xué)說 多元頂級學(xué)說 頂級格局學(xué)說,1,單元演替頂極學(xué)說,單元演替頂極學(xué)說（mono-climax theory） 美 Cowles 和 Clements（1916） 認(rèn)為一個(gè)氣候區(qū)中，植物群落演替朝向一個(gè)共同的終點(diǎn)，其終點(diǎn)取決于該地區(qū)的氣候性質(zhì)，主要表現(xiàn)在頂級群落的優(yōu)勢種能夠很好地適應(yīng)于該地區(qū)的氣候條件，這樣的群落稱為氣候頂極群落。 即一個(gè)氣候相當(dāng)一致的區(qū)域

16、，最終將有一種連續(xù)的和整齊一致的植被普遍的覆蓋著。,1,對于各種特殊情況的解釋 亞頂極：到達(dá)氣候頂極前的一個(gè)相當(dāng)穩(wěn)定的階段。 偏途頂極：由于強(qiáng)烈而頻繁的干擾而引起的相對穩(wěn)定的群落。 前頂極：由于局部氣候條件比較適宜而產(chǎn)生的較優(yōu)越氣候區(qū)的頂極。 后頂極：特定氣候區(qū)域內(nèi)，因局部氣候條件較差而產(chǎn)生的穩(wěn)定群落。,單元演替頂極學(xué)說,1,多元演替頂極（Poly-climax theory）學(xué)說 英國學(xué)者坦斯利（1954）提出 如果一個(gè)群落在某種生境中基本穩(wěn)定，能自行繁殖并結(jié)束它的演替過程，就可看作是頂極群落，而不必匯集于一個(gè)共同的氣候頂極終點(diǎn)。 因此除氣候頂極之外，也有土壤頂極， 地形頂極，火燒頂極等。,

17、多元演替頂極學(xué)說,1,二種學(xué)說的異同 1)相同點(diǎn) 都承認(rèn)頂極群落是經(jīng)過單向變化后，已達(dá)到了穩(wěn)定狀態(tài)的群落，而頂極群落在時(shí)間上變化和空間上分布都是和生境相適應(yīng)的； 2)不同點(diǎn) 單元頂極學(xué)說認(rèn)為在一個(gè)氣候區(qū)內(nèi)，所有群落都趨同終結(jié)于氣候頂極；而多元頂級學(xué)說認(rèn)為所有群落最后不都趨于一個(gè)頂極； 單元頂極學(xué)說認(rèn)為，氣候是演替的決定因素，其它因素只是第二位的，可阻止群落發(fā)展為氣候頂極；多元頂級學(xué)說則強(qiáng)調(diào)生態(tài)系統(tǒng)中各因素的綜合影響，除氣候外的因素亦可決定頂極的形成。,1,頂極格局假說,頂極格局假說(Climax pattern hypothesis) 美國 Whittaker（1953） 任何區(qū)域的環(huán)境因子都

18、是不斷變化的，隨著環(huán)境梯度的變化，各種類型的頂極群落不是截然呈離散狀態(tài)，而是連續(xù)變化的，因而形成連續(xù)的頂極類型，構(gòu)成一個(gè)頂極群落連續(xù)變化的格局。在這個(gè)格局中，分布最廣且通常位于格局中心的頂極群落叫優(yōu)勢頂極。 優(yōu)勢頂極氣候頂極,1,生物群落的基本特征,一定的種類組成 各物種相互聯(lián)系 各物種群落學(xué)重要性不等 群落具有自己的內(nèi)部環(huán)境 具有一定結(jié)構(gòu) 具有一定的動態(tài)特征 具有一定的分布范圍 具有邊界特征,1,43,演替理論在恢復(fù)實(shí)踐中應(yīng)用,人工群落的構(gòu)建及調(diào)控 本世紀(jì)60年代末德國植物社會學(xué)家蒂克遜提出用地帶性的、潛在的植物種，按“頂級群落”原理建成生態(tài)綠地的理論要點(diǎn)。 “恢復(fù)地帶性植被”以生態(tài)學(xué)潛在自然植被和群落演替基本理論為依據(jù)，應(yīng)用當(dāng)?shù)貧夂驐l件下的頂級群落類型，營建具有群落結(jié)構(gòu)完整、物種多樣性豐富、生物量高、趨于穩(wěn)定狀態(tài)后期完全遵循自然循環(huán)規(guī)律“少人工管理型”綠地。,1,日本橫濱國立大學(xué)宮脅昭教授用20余年時(shí)間在全世界900個(gè)點(diǎn)實(shí)踐該理論取得成功。 “宮脅昭的環(huán)境保護(hù)林建造法”：將所選擇的鄉(xiāng)土樹種幼苗按自然群落結(jié)構(gòu)密植近似天然森林土壤的種植帶上，利用種群間的自然競爭，保留優(yōu)勢種。這種種植方式管理粗放，形成的植物群落具有一定的穩(wěn)定性。用這種方法建成的生態(tài)綠地具有“低成本、快速度、高效率”的優(yōu)點(diǎn) (陳偉峰