第七章 生物群落的动态ppt课件.ppt

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1、群落生态学,第六章 生物群落的组成与结构 第七章 生物群落的动态,第七章 生物群落的动态,第一节 群落变化类型第二节 群落演替类型第三节 演替顶极学说第四节 群落演替与功能过程第五节 控制演替的几种主要因素第六节 两种不同的演替观,第一节 群落变化类型,群落变化（动态）包括三方面内容： 群落的内部动态 群落的演替 群落的进化（演化） 群落的演化属古生物学与古气候学的范畴。,第一节 群落变化类型,一、群落的内部动态 包括季节变化与年际间变化 波动短期变化，变化方向不同，不发生新种的定向代替。原因,顶级群落和演替过程中的群落均有这种现象！,第一节 群落变化类型,环境条件波动变化 如，气候生物本身的

2、活动周期 如，动物种群的周期性变化及病虫害暴发等。人为活动影响 如，放牧强度的改变,第一节 群落变化类型,波动的类型 不明显波动 摆动性波动 偏途性波动,第一节 群落变化类型,（1）不明显波动 群落成员的数量关系变化很小 群落外貌和结构基本保持不变。（年尺度） 出现在不同年份之间的气象、水文状况差不多一致的情况下。,云冷杉林-轮伐期为80年,第一节 群落变化类型,波动的类型 不明显波动 摆动性波动 偏途性波动,第一节 群落变化类型,（2）摆动性波动 群落成分在个体数量和生产量方面发生短期变动（1-5年）。 与群落优势种的逐年交替有关。如，,与植物的寿命长短有关,东北森林少见！生命周期长，时间尺

3、度大！,第一节 群落变化类型,草原低湿地的无芒雀麦、冰草草甸湿润年份由其伴生成分看麦娘占优势，成为看麦娘草甸湿润年份过后又恢复到无芒雀麦与冰草占优势。,与植物的寿命长短有关,第一节 群落变化类型,波动的类型 不明显波动 摆动性波动 偏途性波动,第一节 群落变化类型,偏途性波动 气候和水分条件等环境因子的长期偏离而引起一个或几个优势种明显变更的结果。 通过群落的自我调节作用，群落还可回复到接近于原来的状态。 这种波动的时期可能较长(510年)。,第一节 群落变化类型,波动的类型 不明显波动 摆动性波动 偏途性波动,第一节 群落变化类型,规律： 木本植物占优势的群落较草本植物稳定； 常绿木本群落要

4、比夏绿木本群落稳定。 群落内部， 定性特征（如种类组成、种间关系、分层现象等）较定量特征（如密度、盖度、生物量等）稳定； 成熟的群落较之发育中的群落稳定。,衡量波动的指标,第一节 群落变化类型,虽然群落波动具有可逆性，但这种可逆是不完全的。 生物群落经过波动之后的复原，通常不是完全地恢复到原来的状态，而只是向平衡状态（顶极）靠近。 如，群落中各种生物生命活动的产物是一个积累过程，如，土壤。 这种量上的积累，到一定程度就会发生质的变化，从而引起群落的演替，即群落基本性质的改变。,第一节 群落变化类型,群落变化（动态）包括三方面内容： 群落的内部动态 群落的演替 群落的进化（演化） 群落的演化属古

5、生物学与古气候学的范畴。,第一节 群落变化类型,群落演替 某一地段上一种生物群落被另一种生物群落所取代的过程。,沙丘演替的5阶段 (a) 海滩和水边低沙丘植被,沙丘演替的5阶段 (b)稳定的沙丘植被,沙丘演替的5阶段 (c) 灌丛,沙丘演替的5阶段 (d) 松树,沙丘演替的5阶段 (e) 橡树林,第一节 群落变化类型,演替系列：从生物侵入开始直至顶极群落的整个顺序演变过程。,演替系列中的每一个明显的步骤，称其为演替阶段或演替时期。,第三节 演替顶极学说,演替顶极是指每一个演替系列都是由先锋阶段开始，经过不同的演替阶段，到达中生状态的最终演替阶段。 演替顶极(climax),第一节 群落变化类型

6、,目的：预测、经营管理！研究方法定位观测，时空互代,演替系列：从生物侵入开始直至顶极群落的整个顺序演变过程。,群落的演替样带法,第一节 群落变化类型,群落变化（动态）包括三方面内容： 群落的内部动态 群落的演替 群落的进化（演化） 群落的演化属古生物学与古气候学的范畴。,第七章 生物群落的动态,第一节 群落变化类型第二节 群落演替的类型第三节 演替顶极学说第四节 群落演替与功能过程（自学）第五节 控制演替的几种主要因素第六节 两种不同的演替观（自学）,第二节 群落演替的类型,群落演替的类型可以按照不同的原则进行划分：演替的延续时间演替发生的起始条件演替基质的性质控制演替的主导因素演替方向,第二

7、节 群落演替的类型,一、演替的延续时间1.世纪演替 延续时间相当长久，以地质年代计算。 常伴随气候的历史变迁或地貌的大规模改造而发生（冰川），即群落的演化。2.长期演替 延续达几十年-几百年。 森林被采伐后的恢复演替（恢复到原样）可作为长期演替的实例。,第二节 群落演替的类型,3.快速演替 延续几年或十几年。 草原弃耕地的恢复演替可以作为快速演替的例子，但要以撂荒面积不大和种子传播来源就近为条件； 不然，弃耕地的恢复过程可能延续达几十年。,取决于所研究的演替阶段间相隔多少演替阶段森林-采伐-草地-森林草原森林世纪演替,沙丘演替的5阶段,取决于所研究的演替阶段间相隔多少演替阶段森林-采伐-草地-

8、森林草原森林世纪演替,第二节 群落演替的类型,群落演替的类型可以按照不同的原则进行划分：演替的延续时间演替发生的起始条件演替基质的性质控制演替的主导因素演替方向,第二节 群落演替的类型,二、演替发生的起始条件 (1) 原生演替(primary succession) 开始于原生裸地或原生芜原（完全没有植被并且也没有任何植物繁殖体存在的裸露地段）的群落演替。 例如，火山喷发、熔岩破坏植被，形成的裸地、湖泊等。,第二节 群落演替的类型,原生演替特点 从极端条件开始，向水分适中方向，即向中生化方向发展，经历的时间长，阶段多。,中生植物生长在水分条件适中生境中的植物。,稳定的群落类型是同当地气候类型相

9、一致的群落类型,Primary succession on bare rock in upper Michigan.,(2)次生演替(secondary succession) 开始于次生裸地或次生芜原（不存在植被，但在土壤或基质中保留有植物繁殖体的裸地）上的群落演替。 例如，森林采伐后的皆伐迹地、开垦草原、火灾和毁灭性的病虫害，都能造成次生裸地。,第二节 群落演替的类型,次生演替特点：由外部干扰所引起，演替速度往往较快。,Secondary succession on a plowed, abandoned southeastern farm field.,耕地之前是森林或草原,第二节 群落

10、演替的类型,森林群落的形成过程，可分为三个阶段：先锋群落阶段 生态幅较大的物种侵入、定居并获得成功。郁闭未稳定的阶段 随着群落的发展，生长条件逐渐得到改善。 资源的利用逐渐由不完善到充分利用。 物种之间竞争激烈，通过竞争，各物种之间达到相对平衡郁闭稳定的阶段物种由竞争转入协调进化，使资源的利用更为充分、有效； 发展成为与当地气候相一致的顶极群落； 群落有比较固定的物种组成和数量比例，群落结构也较为复杂,第二节 群落演替的类型,群落演替的类型可以按照不同的原则进行划分：演替的延续时间演替发生的起始条件演替基质的性质控制演替的主导因素演替方向,第二节 群落演替的类型,中生植物生长在水分条件适中生境

11、中的植物。,三、演替基质的性质 1.水生演替 演替开始于水生环境中，一般都发展到陆地群落。 如淡水湖或池塘中水生群落向中生群落的转变过程。,水生水基质指的不是气候潮湿,第二节 群落演替的类型,自由漂浮植物阶段 沉水植物阶段浮叶根生植物阶段挺水植物阶段湿生草本植物疏林阶段中生森林,森林湿地,第二节 群落演替的类型,2.旱生演替 演替从干旱缺水的基质上开始； 如，裸露的岩石表面上生物群落的形成过程。,旱生石头上基质指的不是气候干旱,第二节 群落演替的类型,地衣植物群落阶段 苔藓植物群落阶段草本植物群落阶段灌木群落阶段乔木群落阶段,二、群落演替的类型,3.中生演替 开始于土壤水分含量适中、土壤母质具

12、有一定肥力地段上的演替。裸露矿质土阶段 草本植物阶段 木本植物阶段,林中的大岩石土壤的形成五大成土因素,第二节 群落演替的类型,群落演替的类型可以按照不同的原则进行划分：演替的延续时间演替发生的起始条件演替基质的性质控制演替的主导因素演替方向,第二节 群落演替的类型,四、控制演替的主导因素1.外因性演替 由外界环境因素的作用所引起的群落变化。 如气候、地貌、火和人为因素。,油田、煤区，干旱半干旱地区,第二节 群落演替的类型,2.内因性演替 群落中生物的生命活动结果，首先，使它的生境发生改变，然后被改造的生境又反作用于群落本身，如此相互促进，使演替不断向前发展。 一切源于外因的演替最终都是通过内

13、因性演替来实现。 内因性演替是群落演替的最基本和最普遍的形式。,第二节 群落演替的类型,群落演替的类型可以按照不同的原则进行划分：演替的延续时间演替发生的起始条件演替基质的性质控制演替的主导因素演替方向,第二节 群落演替的类型,1.逆行演替 发生在人为破坏或自然灾害干扰因素之后，原来稳定性较大、结构较复杂的群落消失，代以结构简单、稳定性小的群落。 利用环境和改造环境能力相对减弱，甚至倒退到裸地。,稳定的群落类型是同当地气候类型相一致的群落类型,人为干扰影响下的演替,第二节 群落演替的类型,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

14、物群落。,第二节 群落演替的类型,2.进展演替 群落的演替是从先锋群落经过一系列的阶段，到达中生性顶极群落。 沿着顺序阶段向顶极群落的演替过程称为进展演替。,稳定的群落类型是同当地气候类型相一致的群落类型,第二节 群落演替的类型,、循环演替,第二节 群落演替的类型,第二节 群落演替的类型,第二节 群落演替的类型,群落演替的类型可以按照不同的原则进行划分：演替的延续时间演替发生的起始条件演替基质的性质控制演替的主导因素演替方向,第七章 生物群落的动态,第一节 群落变化类型第二节 群落演替的类型第三节 演替顶极学说第四节 群落演替与功能过程（自学）第五节 控制演替的几种主要因素第六节 两种不同的演

15、替观（自学）,第三节 演替顶极学说,演替顶极学说是英美学派提出的。现已得到不断修正，补充和发展。 演替顶极是指每一个演替系列都是由先锋阶段开始，经过不同的演替阶段，到达中生状态的最终演替阶段。 演替顶极(climax),第三节 演替顶极学说,演替顶极理论有3种： 单元顶极论 多元顶极论 顶极格局假说,第三节 演替顶极学说,一、单元顶极论1.任何一个地区的演替都将会聚为一个单一、稳定、成熟的顶极群落。2.顶极群落决定于该地区的气候，是与当地气候条件保持协调和平衡的群落。 顶极群落的优势种，能很好适应该地区的气候条件，称为气候顶极群落。,第三节 演替顶极学说,在一个气候区内，除了气候顶极之外，还会

16、出现一些由于地形、土壤或人为等因素所决定的稳定群落。 为了和气候顶极相区别，F. E. C1ements将后者统称为前顶极，并划分了若干前顶极类型：,第三节 演替顶极学说,C1ements的前顶极类型（1）亚顶极（2）偏途顶极（3）前顶级（4）超顶极,第三节 演替顶极学说,C1ements的前顶极类型（1）亚顶极 气候顶极以前的一个相对稳定的演替阶段。 如，内蒙古高原典型草原气候顶极是大针茅草原，但松厚土壤上的羊草草原是在大针茅草原之前出现的一个比较稳定的阶段，为亚顶极。,硬阔叶林,第三节 演替顶极学说,C1ements的前顶极类型（1）亚顶极（2）偏途顶极（3）前顶级（4）超顶极,第三节 演

17、替顶极学说,（2）偏途顶极 由强烈而频繁的干扰因素所引起的相对稳定的群落。如， 美国东部的气候顶极是夏绿阔叶林，但因常受火烧而长期保留在松林阶段。 内蒙古高原典型草原气候顶极是大针茅草原，由于过牧的结果，使其长期停留在冷篙阶段。,白桦,第三节 演替顶极学说,C1ements的前顶极类型（1）亚顶极（2）偏途顶极（3）前顶级（4）超顶极,（3）前顶级（preclimax，也称先顶极，预顶级） 在一个特定的气候区域内，由于局部气候条件适宜而产生的较优越气候区的顶极。如， 草原气候区域内，在较湿润的地方，出现森林群落就是一个预顶极。,第三节 演替顶极学说,第三节 演替顶极学说,C1ements的前顶

18、极类型（1）亚顶极（2）偏途顶极（3）前顶级（4）超顶极,（4）超顶极（postclimax，也称后顶极） 在一个特定的气候区域内，由于局部气候条件差（热、干燥）而产生的稳定群落。如： 草原区内出现的荒漠植被片段。,第三节 演替顶极学说,阔叶红松林区域中的蒙古栎,第三节 演替顶极学说,C1ements的前顶极类型（1）亚顶极（2）偏途顶极（3）前顶级（4）超顶极,无论哪种形式的前顶级,如果给予时间的话, 都能发展为气候顶级。 在同一气候区内，无论演替初期的条件如何，植被总是趋向于减轻极端情况而朝向顶极方向发展，从而使得生境适合于更多的生物生长。 旱生的生境逐渐变得中生一些，而水生的生境逐渐变得

19、干燥一些。,第三节 演替顶极学说,旱生石头上基质指的不是气候干旱,生境间,在同一气候区内，无论演替初期的条件如何，在演替过程中植物群落间的差异会逐渐缩小，逐渐趋向一致。 水生型和旱生型的生境，最终都趋向于中生型的生境，并均会发展成为一个相对稳定的气候顶极,第三节 演替顶极学说,群落间,第三节 演替顶极学说,自然状态下，演替总是向前发展，为进展演替，不是后退的逆行演替。,第三节 演替顶极学说,演替顶极理论有3种： 单元顶极论 多元顶极论 顶极格局假说,第三节 演替顶极学说,二、多元顶极论 多元顶极论由英国的Tansley提出。 1.在一个气候区域内，群落演替的最终结果，不一定都汇集于一个共同的气

20、候顶极终点。 2.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，就可看作顶极群落。,强调生境,1个事情，两种看法。,第三节 演替顶极学说,3.除气候顶极外，还可有土壤顶极、地形顶极等。 4. 在地带性生境上是气候顶极，在其他生境上可能是其他类型的顶极。,第三节 演替顶极学说,单元顶极论和多元顶极论的共同点： a. 顶极群落是经过单向变化而达到稳定状态的群落； b.顶极群落在时间上的变化和空间上的分布，都是与生境相适应的。,第三节 演替顶极学说,单元顶极论和多元顶极论的不同点：顶级群落的决定因素 单元顶极论认为，只有气候才是演替的决定因素，其他因素都是第二位的，但可以阻止群落向

21、气候顶极发展； 多元顶极论认为，除气候以外的其他因素，也可以决定顶极的形成。,第三节 演替顶极学说,一个气候区域内的顶极群落数 单元顶极论认为，在一个气候区域内，所有群落都有趋同性的发展，最终形成气候顶极； 多元顶极论不认为所有群落最后都会趋于一个顶极。,第三节 演替顶极学说,演替顶极理论有3种： 单元顶极论 多元顶极论 顶极格局假说,第三节 演替顶极学说,三、顶极格局假说 由Whittaker提出，是多元顶极的变型： 各种类型的顶极群落（如气候顶极、土壤顶极、地形顶极、火烧顶极等），在空间当中不是呈截然的离散状态，而是随着环境梯度的变化呈连续变化，构成一个顶极连续变化的格局。 这是由于任何一

22、个区域内，环境因子都是连续不断的变化。,顶级群落无限多强调群落的无边界性,第七章 生物群落的动态,第一节 群落变化类型第二节 群落演替的类型第三节 演替顶极学说第四节 群落演替与功能过程（自学）第五节 控制演替的几种主要因素第六节 两种不同的演替观,第五节 控制演替的几种主要因素,群落演替是生物因子与外界环境中各种生态因子综合作用的结果。 对于演替机制的了解还不够。 仅列出部分原因：,第五节 控制演替的几种主要因素,一、植物繁殖体的迁移、散布二、群落内部环境的变化三、种内和种间关系的改变四、外界环境条件的变化五、人类的活动,第五节 控制演替的几种主要因素,一、植物繁殖体的迁移、散布 当植物繁殖

23、体到达一个新环境时，植物的定居过程就开始了。 植物的定居包括植物的 发芽 生长 繁殖 只有当种的个体在新的地点上能繁殖时，种的定居才算成功。,第五节 控制演替的几种主要因素,任何一块裸地上生物群落的形成和发展，或是任何一个旧的群落被新的群落所取代，都必然有植物的定居过程。 植物繁殖体的迁移和散布是群落演替的先决条件。,第五节 控制演替的几种主要因素,一、植物繁殖体的迁移、散布二、群落内部环境的变化三、种内和种间关系的改变四、外界环境条件的变化五、人类的活动,第五节 控制演替的几种主要因素,二、群落内部环境的变化 群落内部环境的变化是由群落本身生命活动造成的。 群落内物种生命活动的结果，为自己创

24、造了不良的居住环境，使原来的群落解体，为其他植物的生存提供了有利条件，从而引起演替。如,第五节 控制演替的几种主要因素,美国草原弃耕地恢复的第一阶段中，向日葵的分泌物对自身的幼苗具有很强的抑制作用，但对第二阶段的优势种Aristida oligantha的幼苗却不产生任何抑制作用。 于是向日葵占优势的先锋群落很快被Aristida oligantha 群落所取代。,第五节 控制演替的几种主要因素,群落中植物种群，特别是优势种的发育而导致群落内光照、温度、水分等环境因子的改变，也可为演替创造条件。如，,第五节 控制演替的几种主要因素,云杉林采伐后的林间空旷地段，首先出现的是喜光草本植物，当喜光的

25、阔叶树种定居下来并在草本层以上形成郁闭树冠时，喜光草本便被耐阴草本所取代； 当云杉伸于群落上层并郁闭时，原来发育很好的喜光阔叶树种便不能更新。 即，随着群落内光照由强到弱，依次发生了喜光草本植物阶段、阔叶树种阶段和云杉阶段的更替过程。,第五节 控制演替的几种主要因素,一、植物繁殖体的迁移、散布二、群落内部环境的变化三、种内和种间关系的改变四、外界环境条件的变化五、人类的活动,第五节 控制演替的几种主要因素,四、外界环境条件的变化 群落演替的根本原因存在于群落内部，但群落之外的环境条件，如气候地貌土壤火等 常可成为引起演替的重要条件。,黄石国家公园黑松演替的四个阶段,I 火灾后(0-50 yea

26、rs),黄石国家公园黑松演替的四个阶段,II, 成熟林 (50-150 years),III.林中开始出现死树此时，树木成熟和抵抗病虫害的能力减弱，由树皮甲虫引起死亡的林木数增多，林中出现林隙，光照可以直达地被物曾，林中出现更新苗。,黄石国家公园黑松演替的四个阶段,黄石国家公园黑松演替的四个阶段,IV黑松 达到了生理寿命，死亡变得很常见（ 250 years）这个阶段对火特别敏感。,第五节 控制演替的几种主要因素,一、植物繁殖体的迁移、散布二、群落内部环境的变化三、种内和种间关系的改变四、外界环境条件的变化五、人类的活动,第五节 控制演替的几种主要因素,五、人类的活动 放火烧山，砍伐森林、开垦

27、土地等，都可使生物群落改变面貌。 经营、抚育森林，管理草原，治理沙漠，使群落演替按照不同于自然发展的道路进行。 建立人工群落，将演替的方向和速度置于人为控制之下。,第五节 控制演替的几种主要因素,一、植物繁殖体的迁移、散布二、群落内部环境的变化三、种内和种间关系的改变四、外界环境条件的变化五、人类的活动,第七章 生物群落的动态,第一节 群落变化类型第二节 群落演替的类型第三节 演替顶极学说第四节 群落演替与功能过程（自学）第五节 控制演替的几种主要因素第六节 两种不同的演替观（自学）,演替的调查分析,1.永久样地重复观测法 调查各物种株数（含更新）、树高、胸径、年龄结构等。 一定时间间隔内重复

28、调查项目，总结变化规律，预测演替趋向。,演替的调查分析,2.采用空间代替时间的方法，选择样地进行调查 调查各物种株数（含更新）、树高、胸径、年龄结构等。 例:Horn（1975）曾对Priceton附近的森林演替进行研究，调查了各种森林林冠下的各种幼树出现的概率，编制了替代概率表，根据马尔可夫的概率转移矩阵估计出不同演替时期的树种组成，其结果与实际森林相符。,景观生态学中有应用,演替的调查分析,0.050.01,演替的调查分析,3.分层频度调查法（1）外业调查 设置样地，打样方,在每个样方中按分层标准统计各树种各层的频度： F=m/nF分层频度m某种在某层出现的样方数n样方总数,层次 更新层：

29、1米以下，或根据当地灌木、下木的高度而定； 演替层：1米以上至主林层下限； 主林层：森林优势种的林冠层,演替的调查分析,在每个样方中，依高度分层标准，调查各树种在各层出现的频度,演替的调查分析,进展种 演替层、更新层中频度高，主林层中很低，生态学特性与该立地条件相适应的树种。衰退种 更新层、演替层频度低，主林层频度高的树种巩固种 演替层频度很高，更新层、主林层很低的树种。,演替的调查分析,同一树种不同层之间比较不同树种同层之间比较,红松,分层重要值代替频度 调查分层密度、频度、显著度，计算不同层次树种的重要值。 重要值=相对密度相对频度相对优势度 森林群落： 重要值=相对密度相对频度相对基盖度草原群落： 重要值=相对密度+相对频度+相对盖度,演替的调查分析,演替的调查分析,演替的调查分析,阔叶红松林区域中的蒙古栎超顶级,同一树种不同层之间比较不同树种同层之间比较,硬阔叶林亚顶级,？,