植物群落的動態(tài)

1、 時(shí)間有長有短，短則以時(shí)、天計(jì)，而長可到年、十年、百時(shí)間有長有短，短則以時(shí)、天計(jì)，而長可到年、十年、百年、千年到數(shù)千年，在從天到數(shù)千年的不同時(shí)間段中，植物群年、千年到數(shù)千年，在從天到數(shù)千年的不同時(shí)間段中，植物群落組成、結(jié)構(gòu)、功能過程，不同類型植物群落植物組成、結(jié)構(gòu)落組成、結(jié)構(gòu)、功能過程，不同類型植物群落植物組成、結(jié)構(gòu)與功能過程表現(xiàn)出不同的特點(diǎn)與規(guī)律。與功能過程表現(xiàn)出不同的特點(diǎn)與規(guī)律。 植物群落組成、結(jié)構(gòu)植物群落組成、結(jié)構(gòu)、功能、功能在不同時(shí)間尺度上隨著環(huán)境在不同時(shí)間尺度上隨著環(huán)境變化而不斷改變變化而不斷改變的過程與規(guī)律。的過程與規(guī)律。 植物群落動態(tài)的類型植物群落動態(tài)的類型： 這一變化以時(shí)間長短

2、而言、有短期、中期、長期；這一變化以時(shí)間長短而言、有短期、中期、長期；對植物群落變化性質(zhì)而言有變化，物候節(jié)律、波動；對植物群落變化性質(zhì)而言有變化，物候節(jié)律、波動；演替與演化之分。演替與演化之分。時(shí)間類型時(shí)間類型持續(xù)時(shí)間持續(xù)時(shí)間 群落變化性質(zhì)群落變化性質(zhì) 事例事例 研究領(lǐng)域研究領(lǐng)域 短期短期天天 變化變化 蒸騰作用蒸騰作用 植物群落植物群落 光合作用光合作用 生理生態(tài)學(xué)生理生態(tài)學(xué) 營養(yǎng)與代謝營養(yǎng)與代謝年際間年際間 節(jié)律節(jié)律 季節(jié)動態(tài)季節(jié)動態(tài) 植物群落植物群落 生態(tài)學(xué)生態(tài)學(xué)年際間年際間 植物生產(chǎn)力變化植物生產(chǎn)力變化 植物群落植物群落 波動波動 植物種群變化植物種群變化 動態(tài)學(xué)動態(tài)學(xué) 植物功能群變化

3、植物功能群變化 中期中期數(shù)十年到數(shù)十年到 演替演替 群落演替群落演替 植物群落植物群落數(shù)百年數(shù)百年 動態(tài)學(xué)動態(tài)學(xué) 長期長期數(shù)百年到數(shù)百年到 演化演化 氣候變化引起氣候變化引起 植物群落植物群落數(shù)千年數(shù)千年 群落界線移動群落界線移動 動態(tài)學(xué)動態(tài)學(xué) 植物群落變化類型植物群落變化類型1 植物群落的形成和發(fā)育植物群落的形成和發(fā)育1.1 植物的遷移、定居和競爭植物的遷移、定居和競爭 裸地：沒有植物生長的地面12裸地類型 原生裸地： 不存在植被、任何植物繁殖體的裸露地段，原有植被的土壤也被消滅了。 沖擊地、侵蝕地、礁石、黃土、沙漠、石漠 次生裸地： 具備一定土壤條件、甚至存在一定植物種子或其他繁殖體 森林

4、砍伐地、過度放牧地、棄耕地。 共性 環(huán)境極端， 成因和環(huán)境特點(diǎn)將指導(dǎo)治理環(huán)境提供依據(jù)15第1步 植物繁殖體的傳播 數(shù)量 延續(xù)性 可動性（重量、大小、面積、有無特殊結(jié)構(gòu)） 傳播因子（風(fēng)、水、動物等）、地形條件 傳播的距離：過度地點(diǎn)16第2步 物種定居群聚17第3步 物種競爭穩(wěn)定 群聚的必然結(jié)果是競爭 個(gè)體對光照、空間、營養(yǎng)等生態(tài)資源競爭 優(yōu)勢種 生長發(fā)育快、抵抗力強(qiáng) 競爭成功：在群落中立足、發(fā)展 競爭平衡：各自分?jǐn)偵鷳B(tài)位，相對穩(wěn)定 競爭失?。荷L受抑制，個(gè)體減少，滅種多年生草本多年生草本相對密閉相對密閉、種類組成穩(wěn)定、種類組成穩(wěn)定植物稀疏，競爭能力不強(qiáng)，要求的環(huán)境條件不高，植物稀疏，競爭能力不強(qiáng)

5、，要求的環(huán)境條件不高，不郁閉，只形成單層植株，群落結(jié)構(gòu)只一層。不郁閉，只形成單層植株，群落結(jié)構(gòu)只一層。早進(jìn)入的已被更具競爭力的植物所代替，演替逐漸穩(wěn)定，早進(jìn)入的已被更具競爭力的植物所代替，演替逐漸穩(wěn)定，速度逐漸緩慢。速度逐漸緩慢。（過渡階段）（過渡階段）（初期階段）（初期階段）（相對穩(wěn)定階段）（相對穩(wěn)定階段）形成適于當(dāng)?shù)丨h(huán)境的頂極群落，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，層次多，形成不形成適于當(dāng)?shù)丨h(huán)境的頂極群落，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，層次多，形成不同的小群落和具有嚴(yán)格的種屬組成及一定的數(shù)量關(guān)系，群落同的小群落和具有嚴(yán)格的種屬組成及一定的數(shù)量關(guān)系，群落中各種植物擴(kuò)散均勻地分布。中各種植物擴(kuò)散均勻地分布。21第一階段：群落發(fā)育初期 基

6、本表現(xiàn)為： 優(yōu)勢種顯現(xiàn)，群落特有的環(huán)境特點(diǎn)不突出 群落物種組成結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定 個(gè)體數(shù)量變化大，建群種在發(fā)育變化之中 植物層次分化不明顯，層結(jié)構(gòu)尚未形成。植物群落的發(fā)育進(jìn)程。分植物群落的發(fā)育進(jìn)程。分3階段階段:初期、盛期和末期。初期、盛期和末期。3 植物群落的發(fā)育 群落特有環(huán)境不穩(wěn)定22第二階段：群落發(fā)育盛期 基本表現(xiàn)為： 建群種建立優(yōu)勢地位，具有植物群落典型特點(diǎn) 群落物種組成基本穩(wěn)定 物種的各組分，均能良好生長發(fā)育 群落結(jié)構(gòu)已經(jīng)定型，層次分化良好 每層都有一定植物以及依附的動物種類 植物群落生活型、群落季相穩(wěn)定。 特有的內(nèi)環(huán)境。23第三階段：群落發(fā)育末期 基本表現(xiàn)為： 群落內(nèi)部環(huán)境發(fā)生改變，逐漸不

7、利于自身發(fā)育 孕育著下一個(gè)新群落發(fā)展的初期 通透性減弱、腐殖質(zhì)增加、地溫增高 群落物種成分又開始發(fā)生變化 原有的群落結(jié)構(gòu)、環(huán)境特點(diǎn)也逐漸減弱。 為新物種新物種遷入、定居創(chuàng)造了新的有利條件 主要是指植物群落的生長發(fā)育，生產(chǎn)力、外貌等。在主要是指植物群落的生長發(fā)育，生產(chǎn)力、外貌等。在“正常正?！睔夂蚣竟?jié)變化條件下，出現(xiàn)的季相變化。氣候季節(jié)變化條件下，出現(xiàn)的季相變化。 標(biāo)志：主要層片中植物的物候變化。引起群落層片結(jié)構(gòu)在時(shí)標(biāo)志：主要層片中植物的物候變化。引起群落層片結(jié)構(gòu)在時(shí)間上的變化。間上的變化。 研究方法：主要種類物候記載，包括休眠期、營養(yǎng)期和開花研究方法：主要種類物候記載，包括休眠期、營養(yǎng)期和開花

8、期、結(jié)實(shí)期。期、結(jié)實(shí)期。群落發(fā)育過程中，群落會有一些變化，主要有季節(jié)性變化、年際變化。4 植物群落的周期性和年際變化一個(gè)石灰?guī)r歐洲水青岡林群落中部分有花植物的物候期（引自：一個(gè)石灰?guī)r歐洲水青岡林群落中部分有花植物的物候期（引自：Dierschke,1994Dierschke,1994）2 2 植物群落波動植物群落波動（一）波動概念及特點(diǎn)（一）波動概念及特點(diǎn)1 1、波動概念波動概念：在短期或周期性氣候或水分變動的影響：在短期或周期性氣候或水分變動的影響下，植物群落出現(xiàn)逐年或年際的變化。主要是個(gè)體下，植物群落出現(xiàn)逐年或年際的變化。主要是個(gè)體數(shù)目和干物質(zhì)的量變化。數(shù)目和干物質(zhì)的量變化。2 2、波動特

9、點(diǎn)波動特點(diǎn)：1 1）群落逐年或年際變化方向的不定性）群落逐年或年際變化方向的不定性2 2）變化的可逆性）變化的可逆性3 3）區(qū)系成分的相對穩(wěn)定性）區(qū)系成分的相對穩(wěn)定性 群落波動沒有發(fā)生根本性變化。但群落在生產(chǎn)群落波動沒有發(fā)生根本性變化。但群落在生產(chǎn)量、各種成分?jǐn)?shù)量比例、優(yōu)勢種重要值及物質(zhì)和能量、各種成分?jǐn)?shù)量比例、優(yōu)勢種重要值及物質(zhì)和能量的平衡方面，都會發(fā)生相應(yīng)變化。波動在荒漠、量的平衡方面，都會發(fā)生相應(yīng)變化。波動在荒漠、草原、草甸群落中最多見。草原、草甸群落中最多見。 （二）波動引起的原因（二）波動引起的原因 1 1、氣候變化、氣候變化 2 2、水文變化、水文變化 3 3、人類活動、人類活動

10、4 4、或許是某些植物生活周期的特性因逐年的、或許是某些植物生活周期的特性因逐年的環(huán)境變化而引起波動。環(huán)境變化而引起波動。 群落發(fā)展總是從初期到盛期再到末期，最終被另一群落代替。群落發(fā)展過程是一個(gè)從是變到質(zhì)變的過程。二、植物群落原生演替模式二、植物群落原生演替模式二、植物群落原生演替模式二、植物群落原生演替模式 （一）演替概念及與波動關(guān)系（一）演替概念及與波動關(guān)系1 1、演替演替：指在某個(gè)地段上一個(gè)植物群落被另一個(gè)植物群落代替的過程。：指在某個(gè)地段上一個(gè)植物群落被另一個(gè)植物群落代替的過程。2 2、波動與演替的關(guān)系：一般認(rèn)為，短期的可逆變化為波動；長期的變化為演、波動與演替的關(guān)系：一般認(rèn)為，短期

11、的可逆變化為波動；長期的變化為演替，以替，以1111年為準(zhǔn)。年為準(zhǔn)。 植物群落之所以會發(fā)生演替，其動力來自兩方面，即來自群植物群落之所以會發(fā)生演替，其動力來自兩方面，即來自群落內(nèi)部的內(nèi)在因素與來自外部的外在因素。落內(nèi)部的內(nèi)在因素與來自外部的外在因素。 內(nèi)在因素：如植物繁殖與遷入、植物種之間關(guān)系、群落內(nèi)部內(nèi)在因素：如植物繁殖與遷入、植物種之間關(guān)系、群落內(nèi)部環(huán)境變化環(huán)境變化外在因素：如外在因素：如外界環(huán)境變化、人類活動外界環(huán)境變化、人類活動 植物繁殖與遷入：一個(gè)地段上植物群落內(nèi)新植物種的遷入與定居是植物群落演替的先決條件。 植物種之間關(guān)系的調(diào)整是新植物種遷入之后必然發(fā)生的過程。這種調(diào)整過程就是競爭

12、過程，其結(jié)果使競爭力弱的種群縮小自己的棲息之地，及至被排擠到群落之外，而競爭能力強(qiáng)的種得以充分發(fā)展。 群落內(nèi)部環(huán)境的變化，主要表現(xiàn)為兩個(gè)群落內(nèi)部環(huán)境的變化，主要表現(xiàn)為兩個(gè)過程，過程，物理過程與化學(xué)過程物理過程與化學(xué)過程。 物理過程物理過程優(yōu)勢種與優(yōu)勢層片不斷發(fā)育，優(yōu)勢種與優(yōu)勢層片不斷發(fā)育，所導(dǎo)致的光照、溫度、水分、土壤營養(yǎng)條所導(dǎo)致的光照、溫度、水分、土壤營養(yǎng)條件改變，為演替發(fā)生創(chuàng)造的條件。件改變，為演替發(fā)生創(chuàng)造的條件。 化學(xué)過程則主要表現(xiàn)為根系分泌物對植物的刺激與抑制作用，從而為演替過程產(chǎn)生的影響。 群落外部條件：如氣候、地貌、群落外部條件：如氣候、地貌、土壤以及火等條件的變化都可能導(dǎo)土壤以及

13、火等條件的變化都可能導(dǎo)致植物群落的演替。致植物群落的演替。 內(nèi)蒙古典型草原長期過牧與九十年內(nèi)蒙古典型草原長期過牧與九十年代以來的干旱化、溫暖化，使許多代以來的干旱化、溫暖化，使許多荒漠植物種如多根蔥、小針茅等，荒漠植物種如多根蔥、小針茅等，大量遷入，如果長期下去，有可能大量遷入，如果長期下去，有可能變成荒漠草原。變成荒漠草原。 人類活動：人類活動： 砍伐森林、開墾土地、放火燒山、撩荒以及人工種草、飛播、補(bǔ)播等人類活動都可能使一種植物群落變成另一種植物群落，從而導(dǎo)致群落演替的發(fā)生。這一過程十分普遍，而且隨著人類活動的增強(qiáng)而越來越顯著。按基質(zhì)性質(zhì)和變化趨勢按基質(zhì)性質(zhì)和變化趨勢二、植物群落原生演替模

14、式二、植物群落原生演替模式 原生演替的研究主要集中于以下幾種類原生演替的研究主要集中于以下幾種類型的原生裸地上：冰川消退后所形成的型的原生裸地上：冰川消退后所形成的原生裸地，火山爆發(fā)形成的原生裸地，原生裸地，火山爆發(fā)形成的原生裸地，因風(fēng)或水流的作用形成的沙丘，因采礦因風(fēng)或水流的作用形成的沙丘，因采礦或其他的工業(yè)活動形成的原生裸地?；蚱渌墓I(yè)活動形成的原生裸地。原生演替38原生演替 旱生演替： 干旱缺水基質(zhì)，逐漸向有水群落發(fā)展 裸露巖石表面上，生物群落的形成過程 水生演替： 水生環(huán)境基質(zhì)，一般最后都發(fā)展到陸地群落 淡水、池塘水生群落，向中生群落轉(zhuǎn)變過程。39旱生演替 裸巖生態(tài)環(huán)境異常惡劣 沒有

15、土壤、光照強(qiáng)、溫差大、十分干燥 從裸巖開始的群落演替，分五個(gè)階段： 地衣植物階段（殼狀地衣、腐蝕巖面、蓄水） 苔蘚植物階段（雨季生長、積累土壤、昆蟲） 草本植物階段（蕨類、被子、積土、嚙齒） 灌木階段（優(yōu)勢種、群落、鳥類、小哺乳） 喬木階段（森林、大哺乳、群落完整穩(wěn)定）。 放牧導(dǎo)致植物群落的分異：由于放牧強(qiáng)度不同，形成不同的植物群落類型，如羊草群落： 放牧程度放牧程度 群落建群種群落建群種 無牧無牧 羊草建群種羊草建群種 適牧適牧 羊草羊草+ +大針茅大針茅 共建種共建種 重牧重牧 羊草羊草+ +冷蒿冷蒿 共建種共建種 過牧過牧 冷蒿、建群種、灌叢化冷蒿、建群種、灌叢化5.5.1 5.5.1

16、草原放牧演替的實(shí)例，實(shí)驗(yàn)表明，放牧導(dǎo)致植物草原放牧演替的實(shí)例，實(shí)驗(yàn)表明，放牧導(dǎo)致植物群落的演替群落的演替5.5 5.5 植物群落演替的實(shí)例植物群落演替的實(shí)例 5.5.2 5.5.2 退化草原恢復(fù)演替的實(shí)例退化草原恢復(fù)演替的實(shí)例 冷蒿退化草地經(jīng)過圍封，經(jīng)過不同階段、冷蒿退化草地經(jīng)過圍封，經(jīng)過不同階段、可恢復(fù)到羊草為建群種的頂極群落，其可恢復(fù)到羊草為建群種的頂極群落，其恢復(fù)的過程恢復(fù)的過程冷蒿的階段，冷蒿冷蒿的階段，冷蒿+ +冰草共冰草共建的階段建的階段米氏冰草占優(yōu)勢階段米氏冰草占優(yōu)勢階段羊草優(yōu)勢的階段。羊草優(yōu)勢的階段。概念：概念：演替系列中最后的穩(wěn)定的群落，就是頂極群落，它是演替系列中最后的穩(wěn)定

17、的群落，就是頂極群落，它是與物理環(huán)境取得平衡的自我維持系統(tǒng)與物理環(huán)境取得平衡的自我維持系統(tǒng)（E.P.E.P.奧德姆，奧德姆，19711971）1 1、克列門茨的單頂極學(xué)說、克列門茨的單頂極學(xué)說 認(rèn)為無任起始于哪一種基質(zhì)的植物群落，都向更中生化認(rèn)為無任起始于哪一種基質(zhì)的植物群落，都向更中生化的方向發(fā)展變化，最終與大氣候背景相協(xié)調(diào)。如果沒有外來的方向發(fā)展變化，最終與大氣候背景相協(xié)調(diào)。如果沒有外來干擾，即使原始群落性質(zhì)完全不同，也會達(dá)到同一種穩(wěn)定的干擾，即使原始群落性質(zhì)完全不同，也會達(dá)到同一種穩(wěn)定的植物群落，稱植物群落，稱頂極群落頂極群落（climaxclimax）。）。 亞頂極亞頂極_群落達(dá)到頂極

18、之前，就保持一定狀態(tài)很久。群落達(dá)到頂極之前，就保持一定狀態(tài)很久?？赡苁苣撤N干擾或群落在此時(shí)進(jìn)展很慢原故。可能受某種干擾或群落在此時(shí)進(jìn)展很慢原故。 干擾頂極干擾頂極_由于受干擾使群落演替方向轉(zhuǎn)移，形由于受干擾使群落演替方向轉(zhuǎn)移，形成與頂極群落差異很大卻又穩(wěn)定的狀態(tài)。如火災(zāi)和成與頂極群落差異很大卻又穩(wěn)定的狀態(tài)。如火災(zāi)和放牧導(dǎo)致火燒偏途頂極、動物偏途頂極。放牧導(dǎo)致火燒偏途頂極、動物偏途頂極。優(yōu)勢種決定其穩(wěn)定性，允許其他組成結(jié)構(gòu)的改變和波動。優(yōu)勢種決定其穩(wěn)定性，允許其他組成結(jié)構(gòu)的改變和波動。不同的聲音不同的聲音氣候頂極只出現(xiàn)于氣候頂極只出現(xiàn)于地帶性生境地帶性生境條件下。條件下。但同在內(nèi)蒙古半干旱氣候條

19、件下，在非地帶性草甸土條件下，但同在內(nèi)蒙古半干旱氣候條件下，在非地帶性草甸土條件下，可出現(xiàn)草甸，而在沙地基質(zhì)條件下，可出現(xiàn)灌叢草地等?？沙霈F(xiàn)草甸，而在沙地基質(zhì)條件下，可出現(xiàn)灌叢草地等。在內(nèi)蒙古半干旱氣候條件下，在地帶性栗鈣土可出現(xiàn)典型草原。 2、坦斯利的多頂極學(xué)說（英生態(tài)學(xué)家）、坦斯利的多頂極學(xué)說（英生態(tài)學(xué)家） 同一氣候條件下，不同土壤、地形和動物活動同一氣候條件下，不同土壤、地形和動物活動等產(chǎn)生的重要影響。各種生境中，植物群落各自形等產(chǎn)生的重要影響。各種生境中，植物群落各自形成性質(zhì)有別卻同樣保持穩(wěn)定的頂極，這些土壤頂極成性質(zhì)有別卻同樣保持穩(wěn)定的頂極，這些土壤頂極、地形頂極與氣候頂極呈鑲嵌體狀

20、，雖有時(shí)氣候頂、地形頂極與氣候頂極呈鑲嵌體狀，雖有時(shí)氣候頂極占地面的比重較大。極占地面的比重較大。群落和生境的協(xié)調(diào)。群落和生境的協(xié)調(diào)。生態(tài)系統(tǒng)，復(fù)雜系統(tǒng)的整體化思路生態(tài)系統(tǒng)，復(fù)雜系統(tǒng)的整體化思路3 頂級群落配置說頂級群落配置說種群的分布決定于環(huán)境的變化，由于環(huán)境條件在時(shí)間和空間上種群的分布決定于環(huán)境的變化，由于環(huán)境條件在時(shí)間和空間上的不斷變化，不同種群構(gòu)成的群落具有連續(xù)性，無清晰界限。的不斷變化，不同種群構(gòu)成的群落具有連續(xù)性，無清晰界限。單元和多元理論：群落的獨(dú)立和不連續(xù)單元和多元理論：群落的獨(dú)立和不連續(xù)頂級配置說：相反觀點(diǎn)。頂級配置說：相反觀點(diǎn)。3種：種：次生演替的規(guī)律和應(yīng)用次生演替的規(guī)律和

21、應(yīng)用次生演替的一般特點(diǎn)次生演替的一般特點(diǎn)1、演替趨向：、演替趨向：類型同，但質(zhì)量不同。類型同，但質(zhì)量不同。2、演替速度：、演替速度：最初階段較快。最初階段較快。3、演替階段：、演替階段：完全決定于外界因素作用的方式和持續(xù)時(shí)間。完全決定于外界因素作用的方式和持續(xù)時(shí)間。次生演替的規(guī)律和應(yīng)用次生演替的規(guī)律和應(yīng)用次生群落的利用和改造次生群落的利用和改造植被的恢復(fù)與重建植被的恢復(fù)與重建目標(biāo)：恢復(fù)功能目標(biāo)：恢復(fù)功能摸清情況：摸清情況：形成原因、環(huán)境特點(diǎn)；氣候、土壤及地形；外界因素作用的性質(zhì)、方式，作用的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間；待恢復(fù)區(qū)受破壞的程度和面積區(qū)別對待區(qū)別對待1、環(huán)境好，破壞輕 停止干擾2、破壞嚴(yán)重植被重

22、建，關(guān)鍵是 樹種選擇。先期，喜陽耐寒；后期，提高群落質(zhì)量。61城市植被恢復(fù)重建的生態(tài)學(xué)原理 從數(shù)量上恢復(fù)重建，提高城市植物的覆蓋率 建城市森林、隔離帶、綠化帶、綠地廣場 僅有數(shù)量是不夠的 還必須有生態(tài)學(xué)的要求、原則、方式、方法 最終目的： 形成與自然生態(tài)相近似的城市植物生態(tài)環(huán)境。62原則1：以群落為基本單位 自然植被存在的形式 植物群落 城市植被建設(shè)應(yīng)以群落為單位 把喬、灌、草、藤植物，因地制宜配置群落 1、考慮物種生態(tài)位特征，合理選配植物種類 2、避免種間直接競爭，形成結(jié)構(gòu)合理、功能健全、種群穩(wěn)定的復(fù)層群落結(jié)構(gòu) 3、利于種間相互補(bǔ)充，充分利用環(huán)境資源，形成優(yōu)美的生態(tài)景觀。63原則2：地帶性 一個(gè)群落存在