《基礎(chǔ)生態(tài)學(xué)（第3版）》課件第七章 群落的動態(tài)

1、第七章 群落的動態(tài)7.1 植物群落發(fā)生、發(fā)育的一般過程7.2 植物群落演替的主要類型7.3 演替頂級學(xué)說7.4 恢復(fù)生態(tài)學(xué)原理對群落的“動態(tài)發(fā)展觀”群落是一個動態(tài)的開放的生命系統(tǒng)。由于氣候變遷、洪水、火燒、山崩、地殼運動、動物的活動和植物繁殖體的遷移散布，以及因群落本身的活動改變了內(nèi)部環(huán)境等自然原因，或者由于人類活動的結(jié)果，使群落結(jié)構(gòu)受到干擾或破壞，一些生物的種群消失了，就會有其他一些生物的種群來占據(jù)它們的空間，再過一段時間，就會有另一些生物的種群興起，達到一個相對穩(wěn)定的階段。群落演替的基本概念群落演替(community succession):自然群落中，一種群落被另一群落所取代的過程稱群

2、落演替。演替系列(succession sere):按順序發(fā)生的一系列群落稱演替系列。先鋒種 (pi(pioneer species)和先鋒群落(pioneer community):演替過程中，最早定居下來的物種稱先鋒種；演替過程中最初形成具在一定結(jié)構(gòu)和功能的群落稱先鋒群落。演替頂極(climax)和頂極群落(climax community):任何一類演替都經(jīng)過遷移、定居、競爭、反應(yīng)等階段，當(dāng)群落達到與周圍環(huán)境取得平衡時(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。7.1 植物群落發(fā)生、發(fā)育的一般過程7.1.1 植物群落發(fā)生的進程6.1

3、.1.1 遷移 遷移能力 繁殖體的構(gòu)造特征：風(fēng)力、水力、動物傳播、 自力傳播、地下莖或匍匐莖向新地段伸延等 繁殖體的數(shù)量：反映遷移能力從繁殖體開始傳播到新定居的地方為止7.1.1.2 定居 發(fā)芽、生長、繁殖種子的發(fā)芽力和發(fā)芽的條件幼苗的生長狀況定居地的生境7.1.1.3 競爭競爭者的能力決定于個體或種的適應(yīng)性和生長 速度林木分化自然稀疏7.1.1.4 反應(yīng) 通過定居過程，群落內(nèi)生物與非生物環(huán)境間的能量轉(zhuǎn)換和物質(zhì)循環(huán)不斷進行，原來的生境條件逐漸發(fā)生相應(yīng)的變化，這就是“反應(yīng)”。定居競爭反應(yīng)遷移7.1.2 植物群落發(fā)育時期發(fā)育盛期 發(fā)育末期發(fā)育初期 7.2 植物群落演替的主要類型7.2.1 按初始生

4、境水分條件劃分巖石地衣苔蘚草本植物木本植物積水地沉水植物漂浮植物挺水植物濕生草本草原森林裸露礦質(zhì)土草本植物木本植物中生演替系列旱生演替系列水生演替系列群落的演替類型思考討論1、光裸的巖地上首先定居的生物為什么不是苔蘚和草本植物，而地衣？2、地衣階段為苔蘚的生長提供了怎樣的基礎(chǔ)？為什么苔蘚能夠取代地衣？3、在森林階段，群落中還能找到地衣、苔蘚、草本植物和灌木嗎？裸巖上的演替水生演替系列實際上是一個植物填平湖沼的過程。每一階段的群落都以抬高湖底 而為下一個階段的群落出現(xiàn)創(chuàng)造條件。這種演替系列，經(jīng)?？梢栽谝话愕暮又車?到，在不同深度的水生生境中，演替系列中各階段的植物群落成環(huán)帶狀的分布（見上圖）

5、。 隨著湖底抬高，它們逐個地向前推進。 7.2.2 按演替起始裸地性質(zhì)劃分原生演替（ primary succession ）：從原生裸地（極端條件）開始的演替。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。例如：火山噴發(fā)熔巖破壞植被形成的裸地、湖泊等。原生演替特點：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)歷的時間長，階段多。次生演替（secondary succession） ：從次生裸地（中生條件）開始的演替。 次生裸地：是植物現(xiàn)已被消滅，土壤中仍保留原來群落中的植物繁殖體。例如森林采伐后的皆伐跡地、開墾草原、火災(zāi)和毀滅性的

6、病蟲害，都能造成次生裸地。 次生演替特點：由外部干擾所引起，演替速度往往較快。群落的演替類型棄耕農(nóng)田上的演替，與裸巖上演替過程的完全相同嗎？一年生雜草 多年生雜草小灌木灌木林喬木所有棄耕的農(nóng)田都能演替能樹林嗎?個體論演替觀: Egler(1952)提出初始物種組成決定群落演替系列中后來優(yōu)勢種的學(xué)說，Connell和 Slatyer(1977)提出了3種可能的物種取代機制：促進模型(facilitation model)抑制模型(inhibition model) 忍受模型(tolerance model)經(jīng)典的演替觀：每一演替階段的群落明顯不同于下一階段的群落；前一階段群落中的物種活動促進了下

7、一階段物種的建立。演替機制可定居的空間只有演替初期物種能定居所有生長到成體的物種能定居定居的首批物種改變環(huán)境環(huán)境不適于早期物種但較適于后期物種，早期物種被淘汰環(huán)境較不適于早期物種，但對于后期物種，既非較適宜，又非較不適宜環(huán)境不適于所有物種最后存留的物種是不再使環(huán)境有利于其它物種最后存留的物種能夠耐受早期物種產(chǎn)生的環(huán)境變化，而其它物種無法耐受最后存留的物種阻止其它物種侵入，直到受到干擾為止干擾破壞頂極階段演替開始促進耐受抑制頂極頂極頂極7.2.3 按演替延續(xù)的時間劃分世紀(jì)演替：一個區(qū)域的植被類型的發(fā)展過程長期演替：森林采伐后的恢復(fù)演替快速演替：7.2.4 按控制演替的主導(dǎo)因素劃分內(nèi)因性演替：一切

8、源于外因的演替最終都是 通過內(nèi)因演替賴實現(xiàn)；外因性演替：氣候發(fā)生演替、地貌發(fā)生演替、土壤發(fā)生演替、火成演替、動物發(fā)生演替和認(rèn)為發(fā)生演替導(dǎo)致演替的主要原因?qū)е轮脖蛔兓闹饕騼?nèi)源發(fā)生演替土壤發(fā)育：有機質(zhì)含量 泥炭的積累 枯落物和分解 pH值變化 養(yǎng)分變化植被結(jié)構(gòu)：遮蔭條件 競爭 種子庫 天然更新 外來種入侵 人類影響生境變化：皆伐 排水 灌溉農(nóng) 業(yè)：物種引進 物種滅絕 草食動物 作物生長污 染：殺蟲劑 化肥 工業(yè)污染物外因發(fā)生演替氣候變化：降水和干旱 極端溫度土壤發(fā)育：沉積物積累 湖泊填充 侵蝕 滲漏 排水動物影響：放牧 傳粉作用 踐踏 增加營養(yǎng) 帶來病毒災(zāi)變冰川：火山噴發(fā) 地震 雪崩和滑坡

9、流星雨和隕石雨 海平面變化氣候：洪水 林火 大風(fēng)季節(jié)性 干旱 高溫或低溫 低光照人類活動對群落演替的影響1、解釋小路周圍雜草的分布與人類活動的關(guān)系？2、如小路廢棄后，會出現(xiàn)“遠(yuǎn)芳侵古道，晴翠接荒城”的景象嗎？人類活動對群落演替的影響過度放牧、導(dǎo)致草原退化過度砍伐、導(dǎo)致森林破壞污水排放，破壞水域生物群落人類活動對群落演替的影響 人類可以砍伐森林、填湖造地、捕殺動物，也可以封山育林、治理沙漠、管理草原，甚至可以建立人工群落。人類活動往往會使群落演替按照不同于自然演替的速度和方向進行。 長期以來，我國農(nóng)業(yè)發(fā)展史，實際上是一部邊際土地開墾史。20世紀(jì)50年代以來，先后在黑龍江三江平原、新疆和華南地區(qū)有

10、計劃地組織大規(guī)模墾荒，在其他江河、荒原、沼澤和丘陵地區(qū)也開展了規(guī)模不等的墾殖活動。19521990年，全國累計開墾荒地3.58107 hm2，其中80%是1970年以前開墾的。 大量開墾直接導(dǎo)致農(nóng)牧漁業(yè)生產(chǎn)能力和環(huán)境質(zhì)量下降。開墾的結(jié)果是：水土流失，江河蓄洪能力下降，以及土地嚴(yán)重退化。這些問題已引起各方面廣泛關(guān)注。 我國已實施大規(guī)模退耕還林、退田還湖、退牧還草等重要政策，并從2003年1月起開始實施退耕還林條例。 退耕還林、退牧還草、退田還湖 為什么大面積圍湖造田是洪災(zāi)頻繁發(fā)生的原因之一？生物入侵 人類活動有時會有意或無意地將一種新的物種引入到某一群落中。在適宜的條件下，這些脫離了原有生物之間

11、相互作用關(guān)系的新物種 往往會大肆擴散和蔓延，迅速成為優(yōu)勢種，打破原有群落的穩(wěn)定性，危及已有物種的生存，造成生物多樣性的喪失，對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟、社會造成巨大危害。生物入侵美國白蛾 生物入侵學(xué)名褐云瑪瑙螺，也就是人們常說和常食用的東風(fēng)螺、菜螺、花螺、法國螺。 生物入侵水葫蘆（鳳眼蓮） 當(dāng)人類停止對某一環(huán)境的污染后，該環(huán)境一般會逐漸恢復(fù)，而當(dāng)一種外來物種停止傳人一個生態(tài)系統(tǒng)時，已傳人的該物種個體并不會自動消失。由外來物種入侵導(dǎo)致的本地物種的滅絕往往是不可恢復(fù)的。生物入侵的危害7.2.5 按演替方向歸類進展演替（progressive succession）：群落由低級階段向高級階段發(fā)展的演替。逆行演替（r

12、etrogressive succession）：群落由高級階段退回低級階段發(fā)展的演替。循環(huán)演替（cyclic succession）：局部的非定向演替。1）土壤的肥力水平提高；2）土地利用面積增加；3） 對環(huán)境的修飾作用加強；4）結(jié)構(gòu)復(fù)雜化；5）生產(chǎn)力提高；6）演替速度變慢；7）物種多樣性增加；8）群落中生化。山毛櫸黃樺糖槭7.3 演替頂極學(xué)說演替有無終點？終點由什么決定？7.3.1 單元頂極(monoclimax)學(xué)說Clements（1916）: 一個氣候區(qū)中植物群落演替朝向一個共同的終點，其終點的植物群落是該氣候作用下的最中生型的穩(wěn)定群落，為氣候頂極。前頂極（Preclimax）、后頂

13、極（Postclimax）、亞頂極（Subclimax）及偏途演替頂極（Disclimax）等。7.3.2 多元頂極（polyclimax)學(xué)說（Tansley,1954）頂極：一個群落在某種生境中基本穩(wěn)定，能自行繁殖。氣候、土壤、地形、火燒等不同頂極。(一個植物群落只要在某一種或幾種環(huán)境因子的作用下在較長時間內(nèi)保持穩(wěn)定狀態(tài)，都可認(rèn)為是頂級群落。)7.3.3 頂極格式(climax pattern)假說Whittaker（1953）：頂極群落的組成、結(jié)構(gòu)由生態(tài)系統(tǒng)總環(huán)境所決定，只要有多種因子的組合就會有多種頂極群落的存在。它們相互結(jié)合形成生態(tài)差型，格式中心或分布最廣、未受干擾的群落類型就是氣候頂極。7.4 恢復(fù)生態(tài)學(xué)原理退化生態(tài)系統(tǒng)或受害生態(tài)系統(tǒng)：生物種類及其生長介質(zhì)的喪失或改變。關(guān)鍵：系統(tǒng)功能的恢復(fù)和合理結(jié)構(gòu)的構(gòu)建恢復(fù)生態(tài)學(xué)是研究生態(tài)系統(tǒng)退化的原因、退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建的技術(shù)和方法及其生態(tài)學(xué)過程和機理的學(xué)科。一般泛指改良和重建退化的自然生態(tài)系統(tǒng)，使