環(huán)境生態(tài)學課件 群落的動態(tài) - 副本

環(huán)境生態(tài)學

第七章

群落的動態(tài)南京信息工程大學環(huán)境科學與工程學院講課人：楊孟Email:yangmeng@群落的動態(tài)1群落變化類型2群落演替的類型3控制群落演替的幾種主要因素4演替頂級學說1群落變化類型1群落變化類型群落波動(fluctuation)群落組成、結構和生產(chǎn)力在短期內(nèi)的可逆變化，其逐年的變化方向常常不同，一般不發(fā)生新種的定向代替。群落演替(succession)在一定地段上，群落由一個類型轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪粋€類型的有順序的演變過程被稱為群落演替。群落波動與演替的關系波動不是完全可逆的，生物生命活動產(chǎn)物的累積（土壤就是重要的累積場所）達到一定程度引起質(zhì)變，也就是演替。處于演替過程中的群落，波動可促進或阻礙一個群落被另一個群落所替代。群落動態(tài)研究的意義群落動態(tài)影響人類生活例如，研究滇池水生植被演替及其與水環(huán)境變化的關系，可以揭示富營養(yǎng)化淺水湖泊植被演替規(guī)律及其與環(huán)境質(zhì)量變化的關系,從而為富營養(yǎng)化淺水湖泊的植被恢復及其整治提供科學依據(jù)。群落演替的表征群落演替是一個復雜的動態(tài)過程優(yōu)勢種的變更；群落結構與功能（生產(chǎn)力）的定向性變化；在頂級群落形成之前其演替過程持續(xù)進行。2群落演替的類型閱讀課本相關內(nèi)容，了解各種演替類型的定義。演替發(fā)生的時間進程：世紀演替長期演替快速演替演替發(fā)生的起始條件：原生演替次生演替按基質(zhì)性質(zhì)：水生演替旱生演替控制演替的主導因素：內(nèi)因性演替外因性演替群落代謝特征：自養(yǎng)性演替異養(yǎng)性演替經(jīng)典的演替類型發(fā)生在棄耕地上的群落演替一年生雜草多年生雜草灌木早期演替樹木晚期演替樹木先鋒群落：演替開始最先建立起來的植物群落。演替終點頂級群落人類活動是群落演替的促發(fā)因素進展性演替逆行演替經(jīng)典的演替類型裸巖地衣→苔蘚草→灌木→樹苗先鋒群落早期演替樹木晚期演替樹木頂級群落10000Time(year)裸巖上的群落演替改善土壤、水分等群落內(nèi)部環(huán)境3

控制群落演替的幾種主要因素生物群落的演替是群落內(nèi)部關系(包括種內(nèi)和種間關系)與外界環(huán)境中各種生態(tài)因子綜合作用的結果群落內(nèi)部環(huán)境的變化外界環(huán)境條件的變化植物繁殖體的遷移、散布和動物的活動性種內(nèi)和種間關系的改變?nèi)祟惖幕顒?.1群落內(nèi)部環(huán)境的變化群落內(nèi)部環(huán)境的變化是由群落本身的生命活動造成的，與外界環(huán)境條件的改變沒有直接的關系。有些情況下，是群落內(nèi)物種生命活動的結果，為自己創(chuàng)造了不良的居住環(huán)境，使原來的群落解體，為其他植物的生存提供了有利條件，從而引起該替。由于群落中植物種群，特別是優(yōu)勢種的發(fā)育而導致群落內(nèi)光照、溫度、水分狀況的改變，也可為演替創(chuàng)造條件。3.2外界環(huán)境條件的變化氣候：決定群落的外貌和分布，影響群落的結構和生產(chǎn)力，氣候的變化，是演替的誘發(fā)因素。地表形態(tài)(地貌)：使水分、熱量等生態(tài)因子重新分配，轉(zhuǎn)過來又影響到群落本身。地殼運動(冰川、地震、火山活動等)、地表形態(tài)變化(如滑坡、洪水沖刷)。土壤：土壤性質(zhì)的改變勢必導致群落內(nèi)部物種關系的重新調(diào)整?；穑菏且粋€重要的誘發(fā)演替的因子，火燒可以造成大面積的次生裸地；火也是群落發(fā)育的一種刺激因素，它可使耐火的種類更旺盛地發(fā)育，而使不耐火的種類受到抑制。3.3植物繁殖體的遷移、散布和動物的活動性植物繁殖體的遷移和散布是群落演替的先決條件植物的定居包括植物的發(fā)芽、生長和繁殖三個方面。只有當一個種的個體在新的地點上能繁殖時，定居才算成功。植物群落成為動物取食、營巢、繁殖的場所每當植物群落的性質(zhì)發(fā)生變化的時候，居住在其中的動物區(qū)系實際上也在作適當?shù)恼{(diào)整，使得整個生物群落內(nèi)部的動物和植物又以新的聯(lián)系方式統(tǒng)一起來。3.4種內(nèi)和種間關系的改變種內(nèi)和種間關系隨著外部環(huán)境條件和群落內(nèi)環(huán)境的改變而不斷地進行調(diào)整。尚未發(fā)育成熟的群落競爭→排擠成熟、穩(wěn)定狀態(tài)的群落在接受外界條件刺激的情況下也可能發(fā)生種間數(shù)量關系重新調(diào)整的現(xiàn)象，進而使群落特性或多或少地改變。3.5人類的活動有意識、有目的人類的活動可以對自然環(huán)境中的生態(tài)關系起著促進、抑制，改造和建設的作用。例如，放火燒山、砍伐森林、開墾土地；撫育森林，管理草原，治理沙漠；建立人工群落。ThefourstagesoflodgepolepinesuccessioninYellowstoneNationalPark.InstageI(0-50years)afterthefire.ThefourstagesoflodgepolepinesuccessioninYellowstoneNationalPark.InstageII,characterizedbythematurationofthetrees(50-150years)ThefourstagesoflodgepolepinesuccessioninYellowstoneNationalPark.InstageIII.AssomeofthetreesinStageIIbegintodie,StageIIIbegins.Treesmatureandweaken,andmanyarekilledbybarkbeetles.Lightreachestheforestfloor,andseedlingsgerminateandgrow.ThefourstagesoflodgepolepinesuccessioninYellowstoneNationalPark.StageIVbeginsafterapproximately250years.Lodgepolesarereachingtheirmaximumlifespananddeatharecommon.Thisstageisveryvulnerabletofire.4演替頂級學說演替的頂級群落是群落演替的最終階段頂級群落是一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)；群落的種群在綜合彼此之間發(fā)展起來的環(huán)境中很好地互相適合；種群能夠在群落內(nèi)繁殖而且能排除新的種類，特別是可能成為優(yōu)勢種的種類在群落內(nèi)的定居。哪些群落可以成為頂級群落？——演替頂級基本理論單元頂極論、多元頂極論、頂極—格局假說4.1單元頂極學說(Clements,1916)在同一個氣候區(qū)內(nèi)，只能有一個頂極群落，這個頂極群落的特征完全是由當?shù)氐臍夂驔Q定的，因此又叫氣候頂極。在任何一個特定的氣候區(qū)內(nèi)，所有的演替系列最終都將趨向一個頂極群落（只要給它們足夠的時間），而這個區(qū)域最終也將被一種單一的植物群落所覆蓋。4.2多元頂極學說(Tansley,1954)如果一個群落在某種生境中基本穩(wěn)定，能自行繁殖并結束它的演替過程，就可看作頂極群落。在一個氣候區(qū)域內(nèi)，群落演替的最終結果不一定都匯集于一個共同的氣候頂極終點。除了氣候項極之外，還可有土壤頂極、地形頂極、火燒頂極、動物頂極；同時還可存在一些復合型的頂極，如地形—土坡頂極和火燒—動物頂極等等。單元和多元頂級論的區(qū)別與聯(lián)系對單元頂級學說的補充亞頂級、偏途頂級、前頂級、超頂級“單元頂極論”與“多元頂極論”并無本質(zhì)區(qū)別，二者均認為植被的自然發(fā)展是趨向于穩(wěn)定化與多樣化，即是群落結構水平的增加，優(yōu)勢種的穩(wěn)定，這些優(yōu)勢種能很好的調(diào)節(jié)生境、占有生境，維持群落的穩(wěn)定?！岸嘣敇O論”完善和發(fā)展了“單元頂極論”，

二者共同形成了傳統(tǒng)演替理論的體系。

單元頂級論多元頂級論決定因素氣候多因素演替趨勢氣候頂級并非趨同于一個頂級4.3現(xiàn)代演替理論的發(fā)展新Clements

學派，強調(diào)演替過程中群落本身的作用，

認為群落的發(fā)展是有序的過程，

可以排序研究，也就是頂極-格局學說(Whittaker,1953)Lindeman的《生態(tài)學的營養(yǎng)動態(tài)方法》將植被演替提高到生態(tài)系統(tǒng)水平,強調(diào)生態(tài)演替發(fā)展的主要功能指標是生產(chǎn)力的變化。20世紀60年代系統(tǒng)生態(tài)學促進植被演替的定量研究和預測。20世紀70年代以來更多的關于演替的專著問世Bormann和Likens

《森林生態(tài)系統(tǒng)的格局和演進》West等合著的《森林演替》頂極-格局學說(Whittaker,1953)在逐漸變化的環(huán)境梯度(氣、土壤、生物、火、風)中，頂極群落類型也是連續(xù)地逐漸地變化的，它們彼此之間是難以徹底劃分開。頂極-格局學說是多元頂極群落學說的一個變型。在這個格局中，分布最廣泛且通常位于格局中心的頂極群落，叫做優(yōu)勢頂極，它是最能反映該地區(qū)氣候特征的頂極群落，相當于單元頂極論的氣候頂極?，F(xiàn)代演替理論的發(fā)展新Clements

學派，強調(diào)演替過程中群落本身的作用，

認為群落的發(fā)展是有序的過程，

可以排序研究，也就是頂極-格局學說(Whittaker,1953)Lindeman的《生態(tài)學的營養(yǎng)動態(tài)方法》將植被演替提高到生態(tài)系統(tǒng)水平,強調(diào)生態(tài)演替發(fā)展的主要功能指標是生產(chǎn)力的變化。20世紀60年代系統(tǒng)生態(tài)學促進植被演替的定量研究和預測。20世紀70年代以來更多的關于演替的專著問世Bormann和Likens

《森林生態(tài)系統(tǒng)的格局和演進》West等合著的《森林演替》本章主要概念演替、原生裸地、次生裸地、原生演替、次生演替、進展演替、逆行演替、演替頂極、亞頂極、偏途頂極、先頂極、超頂極(后頂極)思考題研究群落演替對環(huán)境管理有什么意義？什么是演替頂級？你的看法如何？為什么說群落演替是一個復雜的動態(tài)過程，在這一過程中群落發(fā)生哪些方面的變化？燒荒后的演替是哪種演替方式？為什么？單元頂極論、多元頂極論和頂極格局說之間有哪些區(qū)別和聯(lián)系？影響群落演替的因素有哪些？推薦閱讀孫儒泳,李慶芬