群落生态学3群落演替.ppt

,群落生态学,林学院 侯继华201109,第九章 群落的结构第十章 群落的演替,群落生态学10 群落的演替,林学院 侯继华201109,群落的动态,群落的动态应包括群落内部动态和群落的演替、地球上生物群落的进化1群落的季节动态2群落的波动年际动态3群落的演替长期动态，群落性质 变化，是群落的重要内容，亦多争议,群落的内部动态,群落的季节变化是指在环境的季节变化的前提下，群落内各种生物因进化过程中所形成的季节节律性而表现出的变化过程，如群落外貌的变化(季相)、物种的变化（动物的迁徙）、群落物种的生活周期的变化（如休眠、萌发等）、群落生产力的变化,群落年变化指在不发生本质变化的前提下群落逐年所表现的在群落生产量、物种成分数量比例、优势种重要值及群落物质、能量平衡方面所表现的各种波动 群落的波动多数是由群落所在地区气候条件的不规则变动引起的，其特点是群落区系成分的相对稳定性，群落数量特征变化的不定性以及变化的可逆性。,群落的演替,1 概念2 群落演替的一般过程3 群落演替的基本类型4 演替顶极学说5 群落演替的机制,群落演替(community succession）又称生态演替（Ecological succession）：是指在植物群落发展变化过程中，由低级到高级、由简单到复杂、一个阶段接着一个阶段，一个群落代替另一个群落的自然演变现象。演替系列(succession sere):生物群落的演替过程，从植物的定居开始，到形成稳定的植物群落为止，这个过程称演替系列。其中每一个明显的步骤称为演替阶段或演替时期。,一 群落演替的基本概念,先锋种(pioneer species)：演替过程中，最早定居下来的物种称先锋种先锋群落(pioneer community)：演替过程中最初形成具有一定结构和功能的群落称先锋群落演替顶极(climax)：演替过程中，当群落达到与周围环境取得平衡时（物种组合稳定），群落演替渐渐变得缓慢，最后的演替系列阶段称演替顶极顶极群落(climax community)：演替最后阶段的群落称顶极群落。,二 群落演替的一般过程,侵移（迁移）：繁殖体传播到新定居的地方的过程定居：植物繁殖体到达新地点后，开始发芽、生长和繁殖的过程 环境变化：群落演替的重要过程物种竞争：各物种成分的比例与优势度变化新群落的形成与稳定：“优胜劣汰，适者生存”，群落结构趋于完善，整个群落及其与环境之间保持相对的稳定性。,三 群落演替基本类型,1 原生演替和次生演替,原生演替原生演替：开始于原生裸地上的植物群落演替。原生裸地：指以前完全没有植物的地段，或原来存在过植被，但被彻底消灭，甚至植被下的土壤条件也不复存在。如：裸露的岩石、湖边或河岸沙丘、火山爆发后留下的火山灰等,旱生演替系列：原生演替中开始于裸露岩石、砂地等干旱基质上的演替。水生演替系列：从积水发生的原生演替。,原生演替的基本系列,旱生演替系列,时间（1000年）,先锋群落,中生群落,顶极群落,地衣、苔藓植物群落阶段,裸露的岩石,草本、灌木 树木幼苗植物群落阶段,针阔混交林白杨、黑云杉、Jack松,针叶林群落白云杉、冷衫、纸皮桦,木本植物阶段,湿生草本植物阶段,挺水植物阶段,浮叶根生植物阶段,沉水植物阶段,自由漂浮植物阶段,水生演替系列,旱生演替系列：原生演替中开始于裸露岩石、砂地等干旱基质上的演替。水生演替系列：从积水发生的原生演替。中生演替系列：起始于具有一定肥力土壤母质上的演替。如塌方的土石堆积地段或采矿弃土、河口冲积扇等 裸露矿质土阶段草本植物阶段木本植物阶段（从灌木群落变为乔木群落）,原生演替的基本系列,从极端条件开始，向水分适中方向，即中生化方向发展，经历的时间长，阶段多。不同的演替系列虽然起点不同，经历的阶段各异，但演替方向却趋于相同。演替的最后阶段在湿润气候区是稳定的森林群落，在半干旱地区，演替则只能停留在草本植物群落阶段。,原生演替特点：,次生演替次生演替：开始于次生裸地上的植物群落演替。次生裸地：指地面上植物现已被消灭，但土壤中仍保留原来群落中的植物繁殖体，如种子、植物的根系等的裸地。,次生演替(secondary succession),云杉林的次生演替,美国东南部农田弃耕地次生演替,一年生 杂草,紫菀,灌木,维吉尼亚松,栎树顶级群落,弃耕地,须芒草,时间（年）,次生演替的特点,次生演替是在外力作用下，使原有植物群落（草原或森林）解体或消失，直至形成次生裸地，再从次生裸地上逐渐建立新的植物群落，并进行群落演替；群落的复生：当外力干扰、破坏作用停止后，次生演替一般是趋向于恢复到受破坏前的原生群落类型；次生演替由于起始点较高（生境条件较好，又有种源），因而建成新的群落并进行演替时的速度都比较快。,华北地区次生林群落演替,21,作业：,请各选一例叙述水、旱生原生演替的主要过程及特点。试述北京地区撂荒地次生演替的主要过程及特点。举例试述某种森林（如云杉林、阔叶红松林等）采伐迹地次生演替的主要过程及特点。,进展演替植物群落由低级阶段向高级阶段发展的演替。逆行演替植物群落由高级阶段退向低级阶段的演替。例如在强烈放牧情况下，草原会向旱生化的方向发展，并随着放牧强度的加大，草原会逐渐发展到接近于荒漠带的一些植物群落。循环演替,2 按演替方向归类,滥牧,滥采,流沙固定,飞播、种草,10年,植被恢复与重建过程,20-30年,封育保护,草地沙化过程,进展演替和逆行演替的群落特征比较*,进展演替植物群落由低级阶段向高级阶段发展的演替。逆行演替植物群落由高级阶段退向低级阶段的演替。循环演替 非定向演替，发生在一些局部地区，如美国的北方硬阔叶林中。山毛榉 黄桦 糖槭,2 按演替方向归类,世纪演替：按地质时期计算的演替。长期演替：以几十年到几百年完成的演替。快速演替：几年或十几年内完成的演替。,3 演替过程的时间长短,4 按照引起演替的主导因素划分,内因生态演替或内因动态演替 演替发生的主要原因是群落内不同物种间的竞争、抑制或种类成分（主要是建群种）的生命活动，改变了群落的环境，不利于原来的成员，为其他植物的更新创造了有利的生态环境，如此相互作用，使演替不断向前发展。外因生态演替或外因动态演替 由于外界环境因素的作用所引起的群落演替。,5 群落的代谢特征,自养性演替（autotrophic succession）P/R1，群落中能量或有机物增加异养性演替（heterotrophic succession）P/R1，群落中能量或有机物减少,Game-目标,探讨干扰对群落演替过程的影响 Q：生态系统干扰如何驱动植物群落的演替变化？理解物种生活史特征与干扰响应的关系,问题：,How would you describe the diagram produced,is it more like a forest,a grassland or a shrubland?What happens during a fire?A 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 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 other 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?,问题：,How do early and late successional species differ from each other?Which life-history traits 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?,群落生态学10 群落的演替,林学院 侯继华201110,群落的演替,1 概念2 群落演替的一般过程3 群落演替的基本类型4 演替顶极学说5 群落演替的机制（略）,四 演替顶极学说,演替顶极和顶极群落 演替过程中，当群落达到与周围环境取得平衡时(物种组合稳定)，群落演替渐渐变得缓慢，最后的演替系列阶段称演替顶极；演替最后阶段的群落称顶极群落。,单元顶级学说多元顶级学说顶级格局学说,单元演替顶极学说,单元演替顶极学说（mono-climax theory）美 Cowles 和 Clements（1916）认为一个气候区中，植物群落演替朝向一个共同的终点，其终点取决于该地区的气候性质，主要表现在顶级群落的优势种能够很好地适应于该地区的气候条件，这样的群落称为气候顶极群落。即一个气候相当一致的区域，最终将有一种连续的和整齐一致的植被普遍的覆盖着。,对于各种特殊情况的解释亚顶极：到达气候顶极前的一个相当稳定的阶段。偏途顶极：由于强烈而频繁的干扰而引起的相对稳定的群落。前顶极：由于局部气候条件比较适宜而产生的较优越气候区的顶极。后顶极：特定气候区域内，因局部气候条件较差而产生的稳定群落。,单元演替顶极学说,多元演替顶极（Poly-climax theory）学说英国学者坦斯利（1954）提出如果一个群落在某种生境中基本稳定，能自行繁殖并结束它的演替过程，就可看作是顶极群落，而不必汇集于一个共同的气候顶极终点。因此除气候顶极之外，也有土壤顶极，地形顶极，火烧顶极等。,多元演替顶极学说,二种学说的异同 1)相同点 都承认顶极群落是经过单向变化后，已达到了稳定状态的群落，而顶极群落在时间上变化和空间上分布都是和生境相适应的；2)不同点 单元顶极学说认为在一个气候区内，所有群落都趋同终结于气候顶极；而多元顶级学说认为所有群落最后不都趋于一个顶极；单元顶极学说认为，气候是演替的决定因素，其它因素只是第二位的，可阻止群落发展为气候顶极；多元顶级学说则强调生态系统中各因素的综合影响，除气候外的因素亦可决定顶极的形成。,顶极格局假说,顶极格局假说(Climax pattern hypothesis)美国 Whittaker（1953）任何区域的环境因子都是不断变化的，随着环境梯度的变化，各种类型的顶极群落不是截然呈离散状态，而是连续变化的，因而形成连续的顶极类型，构成一个顶极群落连续变化的格局。在这个格局中，分布最广且通常位于格局中心的顶极群落叫优势顶极。优势顶极气候顶极,生物群落的基本特征,一定的种类组成各物种相互联系各物种群落学重要性不等群落具有自己的内部环境具有一定结构具有一定的动态特征具有一定的分布范围具有边界特征,43,演替理论在恢复实践中应用,人工群落的构建及调控本世纪60年代末德国植物社会学家蒂克逊提出用地带性的、潜在的植物种，按“顶级群落”原理建成生态绿地的理论要点。“恢复地带性植被”以生态学潜在自然植被和群落演替基本理论为依据，应用当地气候条件下的顶级群落类型，营建具有群落结构完整、物种多样性丰富、生物量高、趋于稳定状态后期完全遵循自然循环规律“少人工管理型”绿地。,日本横滨国立大学宫胁昭教授用20余年时间在全世界900个点实践该理论取得成功。“宫胁昭的环境保护林建造法”：将所选择的乡土树种幼苗按自然群落结构密植近似天然森林土壤的种植带上，利用种群间的自然竞争，保留优势种。这种种植方式管理粗放，形成的植物群落具有一定的稳定性。用这种方法建成的生态绿地具有“低成本、快速度、高效率”的优点(陈伟峰等，2004),44,45,第九、十章 复习题,一、名词解释 生物群落 建群种 优势种 相对密度 相对频度 相对盖度 重要值 生物多样性 层片 群落成层现象 季相 群落交错区 边缘效应 中度干扰假说群落波动 群落演替 演替阶段 演替系列 原生裸地 原生演替 次生裸地 次生演替 进展演替 逆行演替 循环演替 顶极群落 气候顶极 先锋种和先锋群落,二、思考题 试述生物群落的基本特征。指出群落垂直结构层次的构成。群落的数量特征有哪些？试分析群落演替的原因。比较旱生演替系列和水生演替系列的基本特点。评述群落演替“顶极”学说基本理论要点及异同点。中国植被分类的原则和单位,