第4章 森林群落結(jié)構(gòu)和演替ppt課件

1、q群落的垂直結(jié)構(gòu)群落的垂直結(jié)構(gòu)q主要指群落的分層現(xiàn)象。陸地群落的分層與主要指群落的分層現(xiàn)象。陸地群落的分層與光的利用有關(guān)。光的利用有關(guān)。q典型森林植物群落層次：從上往下，依次可典型森林植物群落層次：從上往下，依次可劃分為喬木層、灌木層、草本層和地被層等劃分為喬木層、灌木層、草本層和地被層等層次。層次。4.1 森林植物群落的結(jié)構(gòu)層間植物：群落中，有一層間植物：群落中，有一些植物，如藤本植物和附、些植物，如藤本植物和附、寄生植物，它們并不形成獨(dú)寄生植物，它們并不形成獨(dú)立的層次，而是分別依附于立的層次，而是分別依附于各層次直立的植物體上。各層次直立的植物體上。群落分層的意義群落分層的意義顯著提高了植

2、物利用環(huán)境資源的能力顯著提高了植物利用環(huán)境資源的能力減緩了競爭減緩了競爭動(dòng)物分層現(xiàn)象動(dòng)物分層現(xiàn)象 主要與食物有關(guān)。如森林中的鳥類，往往主要與食物有關(guān)。如森林中的鳥類，往往有不同的棲息空間，如森林的中層棲息著山雀、有不同的棲息空間，如森林的中層棲息著山雀、啄木鳥等，而林冠層則棲息著柳鶯、交嘴和戴菊啄木鳥等，而林冠層則棲息著柳鶯、交嘴和戴菊等。等。q生長型結(jié)構(gòu)生長型結(jié)構(gòu)q常用的生活型系統(tǒng)常用的生活型系統(tǒng)丹麥植物學(xué)家丹麥植物學(xué)家Raunkiaer提出的分類系統(tǒng)。提出的分類系統(tǒng)。 選擇以休眠芽選擇以休眠芽或枝梢在不良季節(jié)寒溫帶的冬季、熱帶的或枝梢在不良季節(jié)寒溫帶的冬季、熱帶的旱季所處的位置，把高等植物

3、劃分為五個(gè)旱季所處的位置，把高等植物劃分為五個(gè)生活型生活型 高位芽植物高位芽植物Phanerophytes） 休眠芽位于距地面較休眠芽位于距地面較高的位置，一般高的位置，一般25以上。以上。 地上芽植物地上芽植物Chamaephytes） 休眠芽位于土壤表面休眠芽位于土壤表面之上，之上，25之下，多為半灌木或草本植物。之下，多為半灌木或草本植物。 地面芽植物地面芽植物Hemicryptophytes） 休眠芽位于近地面休眠芽位于近地面土層內(nèi)，冬季地上部分全部枯死，多為多年生草本植土層內(nèi)，冬季地上部分全部枯死，多為多年生草本植物。物。 隱芽植物隱芽植物Cryptophytes） 休眠芽位于較深土

4、層中或休眠芽位于較深土層中或水中，多為鱗莖類、塊莖類和根莖類多年生草本植物水中，多為鱗莖類、塊莖類和根莖類多年生草本植物或水生植物?；蛩参?。 一年生植物一年生植物Therophytes） 以種子形式渡過不利季以種子形式渡過不利季節(jié)。節(jié)。 生活型譜生活型譜 每一類植物群落都是由幾種生活型的植物所組成每一類植物群落都是由幾種生活型的植物所組成,但但其中有一類生活型占優(yōu)勢(shì)，生活型與環(huán)境關(guān)系密切其中有一類生活型占優(yōu)勢(shì)，生活型與環(huán)境關(guān)系密切. 高位芽植物占優(yōu)勢(shì)是溫暖、潮濕氣候地區(qū)群落的特征，高位芽植物占優(yōu)勢(shì)是溫暖、潮濕氣候地區(qū)群落的特征，如熱帶雨林群落。如熱帶雨林群落。 地面芽植物占優(yōu)勢(shì)的群落，反映

5、了該地區(qū)具有較長的地面芽植物占優(yōu)勢(shì)的群落，反映了該地區(qū)具有較長的嚴(yán)寒季節(jié)，如溫帶針葉林、落葉林群落。嚴(yán)寒季節(jié)，如溫帶針葉林、落葉林群落。 地上芽植物占優(yōu)勢(shì)，反映了該地區(qū)環(huán)境比較濕冷，如地上芽植物占優(yōu)勢(shì)，反映了該地區(qū)環(huán)境比較濕冷，如長白山寒溫帶暗針葉林。長白山寒溫帶暗針葉林。 一年生植物占優(yōu)勢(shì)則是干旱氣候的荒漠和草原地區(qū)群一年生植物占優(yōu)勢(shì)則是干旱氣候的荒漠和草原地區(qū)群落的特征，如東北溫帶草原。落的特征，如東北溫帶草原。q群落的水平結(jié)構(gòu)群落的水平結(jié)構(gòu)q 群落在水平方向上的空間分布格群落在水平方向上的空間分布格局。局。q 鑲嵌性是植物群落水平結(jié)構(gòu)的主鑲嵌性是植物群落水平結(jié)構(gòu)的主要特征。要特征。q群落

6、的時(shí)間格局群落的時(shí)間格局q 群落的組成與結(jié)構(gòu)隨時(shí)間發(fā)生有規(guī)律的變?nèi)郝涞慕M成與結(jié)構(gòu)隨時(shí)間發(fā)生有規(guī)律的變化?； 隨著氣候季節(jié)性交替，群落呈現(xiàn)不同的外隨著氣候季節(jié)性交替，群落呈現(xiàn)不同的外貌，稱為季相。貌，稱為季相。q 群落在時(shí)間上的成層現(xiàn)象群落在時(shí)間上的成層現(xiàn)象 在自然環(huán)境條件下，植物群落的復(fù)雜程度和在自然環(huán)境條件下，植物群落的復(fù)雜程度和生態(tài)條件與每個(gè)群落中植物種類多少及其數(shù)生態(tài)條件與每個(gè)群落中植物種類多少及其數(shù)量有密切關(guān)系。量有密切關(guān)系。 重要值的概念重要值的概念 相對(duì)密度相對(duì)基面積相對(duì)頻度相對(duì)密度相對(duì)基面積相對(duì)頻度 關(guān)于植被的兩種基本對(duì)立的觀點(diǎn)：關(guān)于植被的兩種基本對(duì)立的觀點(diǎn)： 離散的和連續(xù)的

7、。離散的和連續(xù)的。4.2 森林植物群落種類組成q離散的觀點(diǎn)：離散的觀點(diǎn)：q 歐洲植物群落學(xué)的傳統(tǒng)觀點(diǎn)：在一定地歐洲植物群落學(xué)的傳統(tǒng)觀點(diǎn)：在一定地區(qū)，一定立地條件下會(huì)出現(xiàn)由相互結(jié)合的各區(qū)，一定立地條件下會(huì)出現(xiàn)由相互結(jié)合的各種植物組成的一種聚組。種植物組成的一種聚組。q連續(xù)的觀點(diǎn)：連續(xù)的觀點(diǎn)：q 植物沿環(huán)境梯度的多度變化是逐漸的。各植物沿環(huán)境梯度的多度變化是逐漸的。各個(gè)種沿著環(huán)境梯度的分布是互相過渡，彼此個(gè)種沿著環(huán)境梯度的分布是互相過渡，彼此重疊，共同構(gòu)成一個(gè)連續(xù)體。重疊，共同構(gòu)成一個(gè)連續(xù)體。 群落交錯(cuò)區(qū)群落交錯(cuò)區(qū)ecotone）：又稱生態(tài)交錯(cuò)區(qū)或生態(tài)）：又稱生態(tài)交錯(cuò)區(qū)或生態(tài)過渡帶，是兩個(gè)或多個(gè)群

8、落之間或生態(tài)地帶之間過渡帶，是兩個(gè)或多個(gè)群落之間或生態(tài)地帶之間的過渡區(qū)域。如森林和草原之間的森林草原過渡帶，的過渡區(qū)域。如森林和草原之間的森林草原過渡帶，水生群落和陸地群落之間的濕地過渡帶。水生群落和陸地群落之間的濕地過渡帶。 邊緣效應(yīng)：群落交錯(cuò)區(qū)是一個(gè)交叉地帶或種群競邊緣效應(yīng)：群落交錯(cuò)區(qū)是一個(gè)交叉地帶或種群競爭的緊張地帶，發(fā)育完好的群落交錯(cuò)區(qū)，可包含相鄰爭的緊張地帶，發(fā)育完好的群落交錯(cuò)區(qū)，可包含相鄰兩個(gè)群落共有的物種以及群落交錯(cuò)區(qū)特有的物種，在兩個(gè)群落共有的物種以及群落交錯(cuò)區(qū)特有的物種，在這里，群落中物種的數(shù)目及一些種群的密度往往比相這里，群落中物種的數(shù)目及一些種群的密度往往比相鄰的群落大。

9、群落交錯(cuò)區(qū)種的數(shù)目及一些種的密度有鄰的群落大。群落交錯(cuò)區(qū)種的數(shù)目及一些種的密度有增大的趨勢(shì)。增大的趨勢(shì)。4.3 群落交錯(cuò)區(qū)與邊緣效應(yīng)種間關(guān)系從總的效果來說，可分為三種情況：種間關(guān)系從總的效果來說，可分為三種情況：有利的作用有利的作用有害的作用有害的作用沒有明顯效果的作用。沒有明顯效果的作用。根據(jù)相互作用方式，種間關(guān)系可分為共生和對(duì)抗根據(jù)相互作用方式，種間關(guān)系可分為共生和對(duì)抗4.4 群落中的種間關(guān)系 種間關(guān)系類型種間關(guān)系類型互利共生互利共生 兩個(gè)物種之間，均從對(duì)方受益。例如：菌根和根瘤兩個(gè)物種之間，均從對(duì)方受益。例如：菌根和根瘤 昆蟲與植物之間的關(guān)系往往也屬于互利共生，特別在昆蟲與植物之間的關(guān)系

10、往往也屬于互利共生，特別在溫帶地區(qū)，昆蟲對(duì)授粉最重要。溫帶地區(qū)，昆蟲對(duì)授粉最重要。偏利共生偏利共生 對(duì)一種有機(jī)體有利而對(duì)另一種有機(jī)體無害。對(duì)一種有機(jī)體有利而對(duì)另一種有機(jī)體無害。 例如：例如： 附生植物，落葉松與水曲柳，樹蔭下的動(dòng)附生植物，落葉松與水曲柳，樹蔭下的動(dòng)植物植物 種間關(guān)系類型種間關(guān)系類型非消費(fèi)性的物理掠奪非消費(fèi)性的物理掠奪 如藤本或攀緣植物如藤本或攀緣植物消費(fèi)性的物理掠奪消費(fèi)性的物理掠奪寄生寄生 是指某一物種的個(gè)體依靠在另一物種體內(nèi)或體表是指某一物種的個(gè)體依靠在另一物種體內(nèi)或體表生活的現(xiàn)象生活的現(xiàn)象如如 槲寄生、桑寄生科、菟絲子科、列當(dāng)科植物槲寄生、桑寄生科、菟絲子科、列當(dāng)科植物捕食

11、捕食 捕食者一般清除掉的是有病的弱小的個(gè)體，實(shí)際捕食者一般清除掉的是有病的弱小的個(gè)體，實(shí)際上起著維持被捕食者種群健康和繁榮的作用。上起著維持被捕食者種群健康和繁榮的作用。草食草食 草食動(dòng)物一般來說是稀少的，但有時(shí)也會(huì)造成較草食動(dòng)物一般來說是稀少的，但有時(shí)也會(huì)造成較大的危害。大的危害。 種間關(guān)系類型種間關(guān)系類型 抗生作用抗生作用 很多有機(jī)體彼此之間在化學(xué)上都可能起著相互很多有機(jī)體彼此之間在化學(xué)上都可能起著相互作用。作用。 例如微生物之間由真菌產(chǎn)生的青霉素。例如微生物之間由真菌產(chǎn)生的青霉素。很多植物含有的化學(xué)物質(zhì)，使其對(duì)草食動(dòng)物不很多植物含有的化學(xué)物質(zhì)，使其對(duì)草食動(dòng)物不適口。適口。異株克生：例如黑

12、胡桃樹對(duì)其它植物生長的抑異株克生：例如黑胡桃樹對(duì)其它植物生長的抑制作用。制作用。 競爭競爭 兩個(gè)不同的種對(duì)有限的相同資源的爭奪。兩個(gè)不同的種對(duì)有限的相同資源的爭奪。實(shí)驗(yàn)室中草履蟲種群的競爭4.5 競爭排斥原理和生態(tài)位的概念q 競爭排斥原理競爭排斥原理 (Competitive exclusion) q 兩個(gè)對(duì)同一資源產(chǎn)生競爭的種，不能長期在一起共存。兩個(gè)對(duì)同一資源產(chǎn)生競爭的種，不能長期在一起共存。q 但是在自然界中，共存現(xiàn)象很普遍，說明在同一群落但是在自然界中，共存現(xiàn)象很普遍，說明在同一群落中的種，具有不同的生態(tài)要求、適應(yīng)性和行為等，即具中的種，具有不同的生態(tài)要求、適應(yīng)性和行為等，即具有不同的

13、生態(tài)位。有不同的生態(tài)位。q 生態(tài)位生態(tài)位 (niche)q 指每個(gè)物種的功能、適應(yīng)和分化的特征。指每個(gè)物種的功能、適應(yīng)和分化的特征。q 在群落中的空間和時(shí)間位置及其機(jī)能關(guān)系。在群落中的空間和時(shí)間位置及其機(jī)能關(guān)系。q 生態(tài)位寬度：被一個(gè)有機(jī)體單位所利用的各種資源的總生態(tài)位寬度：被一個(gè)有機(jī)體單位所利用的各種資源的總和。和。 種間關(guān)系種間關(guān)系 即使表面看來有害的生物對(duì)維持目的樹種的生存也即使表面看來有害的生物對(duì)維持目的樹種的生存也有著一定積極的作用的一面。有著一定積極的作用的一面。 群落中物種的多樣性與森林群落的穩(wěn)定性群落中物種的多樣性與森林群落的穩(wěn)定性 在采伐更新、撫育采伐、森林保護(hù)等方面都應(yīng)注意

14、在采伐更新、撫育采伐、森林保護(hù)等方面都應(yīng)注意維護(hù)森林的生物多樣性。維護(hù)森林的生物多樣性。 4.6 4.6 群落生態(tài)學(xué)和森林經(jīng)營群落生態(tài)學(xué)和森林經(jīng)營4.7.1森林演替Succession） 隨時(shí)間推移，優(yōu)勢(shì)樹種發(fā)生明顯改變引起整個(gè)森林組成的變化過程 為什么要研究森林演替？ 揭示森林生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展變化過程、原因等等，由生態(tài)系統(tǒng)的現(xiàn)狀推測(cè)過去，預(yù)見未來。使森林經(jīng)營符合自然發(fā)展規(guī)律。4.74.7森林群落的形成過程森林群落的形成過程4.7.2 森林植物群落的形成過程森林植物群落的形成過程 (1) 森林群落發(fā)生的進(jìn)程森林群落發(fā)生的進(jìn)程包括：遷移、定居、競爭、反響包括：遷移、定居、競爭、反響遷移遷移 從繁殖體

15、開始傳播到新定居的地方為止，這個(gè)從繁殖體開始傳播到新定居的地方為止，這個(gè)過程。繁殖體包括種子、孢子及其他又繁殖功能的器過程。繁殖體包括種子、孢子及其他又繁殖功能的器官。繁殖體的形態(tài)特征、遷移能力和數(shù)量特征影響著官。繁殖體的形態(tài)特征、遷移能力和數(shù)量特征影響著遷移效果。遷移效果。定居定居 包括發(fā)芽、生長和繁殖三個(gè)環(huán)節(jié)。生物學(xué)特性、包括發(fā)芽、生長和繁殖三個(gè)環(huán)節(jié)。生物學(xué)特性、生態(tài)學(xué)特性和生境特征決定定居的成敗。生態(tài)學(xué)特性和生境特征決定定居的成敗。競爭競爭 適者生存。個(gè)體大小、適應(yīng)性和生長速度影響適者生存。個(gè)體大小、適應(yīng)性和生長速度影響著生存地位。著生存地位。反響反響 原來的生境條件發(fā)生改變，新的遷移開

16、始。原來的生境條件發(fā)生改變，新的遷移開始。(2)森林群落的發(fā)育時(shí)期： 先鋒群落階段發(fā)育初期） 這一階段的特征是一些生態(tài)幅度較大的物種侵入定居并獲得成功，u 郁閉未穩(wěn)定的階段發(fā)育盛期）郁閉未穩(wěn)定的階段發(fā)育盛期） u 隨著群落的發(fā)展，生長條件逐漸得到改善。資隨著群落的發(fā)展，生長條件逐漸得到改善。資源的利用逐漸由不完善到充分利用。物種之間競爭激源的利用逐漸由不完善到充分利用。物種之間競爭激烈，通過競爭，各物種之間逐漸達(dá)到相對(duì)平衡。烈，通過競爭，各物種之間逐漸達(dá)到相對(duì)平衡。u 郁閉穩(wěn)定的階段郁閉穩(wěn)定的階段 （發(fā)育末期）（發(fā)育末期）u 物種由競爭轉(zhuǎn)入?yún)f(xié)調(diào)進(jìn)化，使資源的利用更為充物種由競爭轉(zhuǎn)入?yún)f(xié)調(diào)進(jìn)化，使

17、資源的利用更為充分、有效。發(fā)展成為與當(dāng)?shù)貧夂蛳嘁恢碌捻敇O群落，分、有效。發(fā)展成為與當(dāng)?shù)貧夂蛳嘁恢碌捻敇O群落，這時(shí)群落有比較固定的物種組成和數(shù)量比例，群落結(jié)這時(shí)群落有比較固定的物種組成和數(shù)量比例，群落結(jié)構(gòu)也較為復(fù)雜。構(gòu)也較為復(fù)雜。NoImageNoImage4.7.3 演替原因與分類q 物種特性在演替中的作用 q 樹種特性間的差異是引起森林演替的內(nèi)在原因。 q 先鋒種屬于r對(duì)策種，演替后期種屬于K對(duì)策種 q 生境是演替發(fā)生的條件.q 外界生境條件發(fā)生變化，將引起樹種適應(yīng)和競爭能力的改變，從而引起演替。 q生境條件在漸變中的演替 q生境條件的突然改變：干擾作用 NoImageNoImage(1)

18、按演替初始生境水分條件歸類的演替系列模式 旱生演替系列： 原生演替中開始于裸露巖石、山地等干旱基質(zhì)上的演替。 地衣階段 苔蘚階段 旱生草本階段 木本植物階段 水生演替階段： 從積水發(fā)生的原生演替。 沉水植物階段 浮水植物階段 挺水植物階段 濕生草本植物階段 中生演替系列：原生演替中開始于具有一定肥力土壤母質(zhì)上的演替。 裸露礦質(zhì)土階段 草本植物階段 木本植物階段 NoImage野風(fēng)信子 西洋蓍草越橘刺柏屬Jack 松黑云杉白楊香冷杉紙樺白云杉頂極森林水生演替水生演替系列示意系列示意新成湖泊新成湖泊 老年湖泊老年湖泊 草甸與沼澤階段草甸與沼澤階段 干燥平地上的群干燥平地上的群落演替階段落演替階段(

19、頂極頂極植被為常綠針葉植被為常綠針葉林林)NoImageNoImage 次生演替次生演替secondary succession）: 開始于開始于次生裸地上的植物群落演替。次生裸地上的植物群落演替。 次生裸地：是植物現(xiàn)已被消滅，土壤中仍保留原來次生裸地：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)和毀滅性的病蟲害，都能造地、開墾草原、火災(zāi)和毀滅性的病蟲害，都能造成次生裸地。成次生裸地。 次生演替特點(diǎn)：由外部干擾所引起，演替速度往往次生演替特點(diǎn)：由外部干擾所引起，演替速度往往較快。較快。 紫苑豚草屬秋麒麟

20、草屬雜草耕地黑莓維吉尼亞松橡樹山胡桃樹NoImageNoImageq 逆行演替逆行演替 q植物群落由高級(jí)階段退向低級(jí)階段的演替。植物群落由高級(jí)階段退向低級(jí)階段的演替。 q識(shí)別特征：識(shí)別特征： q例如在強(qiáng)烈放牧情況下，草原會(huì)向旱生化的方向例如在強(qiáng)烈放牧情況下，草原會(huì)向旱生化的方向發(fā)展，并隨著放牧強(qiáng)度的加大，草原會(huì)逐漸發(fā)展到發(fā)展，并隨著放牧強(qiáng)度的加大，草原會(huì)逐漸發(fā)展到接近于荒漠帶的一些植物群落。接近于荒漠帶的一些植物群落。 q 循環(huán)演替循環(huán)演替（2按演替方向歸類的演替模式 進(jìn)展演替 植物群落演替由低級(jí)階段向高級(jí)階段發(fā)展的演替。 識(shí)別特征： NoImageNoImage（3） 按演替速度分類 世紀(jì)演

21、替：按地質(zhì)時(shí)期計(jì)算的演替。 長期演替：以幾十年到幾百年完成的演替。 快速演替：幾年內(nèi)完成的演替。影響演替速度的因素：影響演替速度的因素： 生境條件的嚴(yán)酷程度生境條件的嚴(yán)酷程度 組成群落的物種特性組成群落的物種特性4.8 演替頂極的概念及理論演替頂極的概念及理論 4.8.1 單元頂極論單元頂極論 （mono climax theory） 由美國的由美國的Clements1916提出提出 認(rèn)為一個(gè)氣候區(qū)中，植物群落演替朝向認(rèn)為一個(gè)氣候區(qū)中，植物群落演替朝向一個(gè)共同的終點(diǎn)，其終點(diǎn)的植物群落是一個(gè)共同的終點(diǎn)，其終點(diǎn)的植物群落是該氣候作用下的最中生型的穩(wěn)定群落，該氣候作用下的最中生型的穩(wěn)定群落，稱為氣候

22、頂極群落。稱為氣候頂極群落。 即一個(gè)氣候相當(dāng)一致的區(qū)域，最終將有即一個(gè)氣候相當(dāng)一致的區(qū)域，最終將有一種連續(xù)的和整齊一致的植被普遍的覆一種連續(xù)的和整齊一致的植被普遍的覆蓋著。蓋著。 對(duì)于各種特殊情況的解釋對(duì)于各種特殊情況的解釋 亞頂極亞頂極subclimax） 后頂極后頂極 (postclimax)前頂極前頂極 (preclimax)偏途頂極偏途頂極(disclimax) 4.8.2 多元頂極論多元頂極論 由英國學(xué)者由英國學(xué)者Tansley1954提提出。以為：如果一個(gè)群落在某種生出。以為：如果一個(gè)群落在某種生境中基本穩(wěn)定，能自行繁殖并結(jié)束境中基本穩(wěn)定，能自行繁殖并結(jié)束它的演替過程，就可看作頂極群落。它的演替過程，就可看作頂極群落