生物群落的動態(tài)

關于生物群落的動態(tài)第一節(jié)群落變化類型一、波動二、演替第2頁,共49頁，2024年2月25日，星期天一、波動1.波動：限于群落內部的短期可逆的變化，不產生群落的更替現(xiàn)象。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。2.波動類型（1）不明顯波動：群落成員的數(shù)量關系變化很小，群落外貌和結構基本保持不變。出現(xiàn)在不同年份氣象、水文狀況差不多。第3頁,共49頁，2024年2月25日，星期天（2）擺動性波動群落成分在個體數(shù)量和生產量方面的短期變動（1-5年），它與群落優(yōu)勢種的逐年交替有關。干旱時旱生植物如羊茅、針茅占優(yōu)勢，草原旅鼠、社會田鼠繁盛；氣溫高、降水多，以中性植物占優(yōu)勢，同時喜濕性動物普通田鼠增多。第4頁,共49頁，2024年2月25日，星期天（3）偏途性波動氣候、水分條件的長期偏離而引起一個或幾個優(yōu)勢種明顯變更的結果，通過群落自我調節(jié)，還可以回復到接近于原來狀態(tài)。時期長（5-10年）。草原看麥娘占優(yōu)勢群落在缺水時轉為葡枝毛茛群落占優(yōu)勢，以后又會回復到草原看麥娘群落占優(yōu)勢。第5頁,共49頁，2024年2月25日，星期天二、演替演替（succession）:是某一地段上一種生物群落被另一種生物群落所取代的過程。它是群落動態(tài)的一個最重要的特征。演替系列：指從生物侵入開始直至頂極群落的整個順序演變過程。

第6頁,共49頁，2024年2月25日，星期天Fig.Fivestages(a)beachandtheforedunevegetation第7頁,共49頁，2024年2月25日，星期天Fig.(b)stabilized-dunevegetation第8頁,共49頁，2024年2月25日，星期天Fig.(c)shrubzone第9頁,共49頁，2024年2月25日，星期天Fig.(d)pinezone第10頁,共49頁，2024年2月25日，星期天Fig.Fivestagesofdunesuccession(e)oakforest第11頁,共49頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)群落演替的類型一、按演替的時間：1.世紀演替：延續(xù)時間相當長久，一般以地質年代計算。2.長期演替：延續(xù)達幾十年，有時幾百年。3.快速演替：延續(xù)幾年或十幾年。第12頁,共49頁，2024年2月25日，星期天二、演替的起始條件1.原生演替（primarysuccession）2.次生演替（secondarysuccession）第13頁,共49頁，2024年2月25日，星期天1.原生演替（primarysuccession）：是開始于原生裸地或原生蕪原（完全沒有植被并且也沒有任何植物繁殖體存在的裸露地段）上的群落演替。原生演替系列包括從巖石開始的旱生演替和從湖底開始的水生演替。第14頁,共49頁，2024年2月25日，星期天PrimarysuccessiononbarerockinupperMichigan.PrimaryTerrestrialSuccession第15頁,共49頁，2024年2月25日，星期天PrimaryTerrestrialSuccession第16頁,共49頁，2024年2月25日，星期天第17頁,共49頁，2024年2月25日，星期天2.次生演替（secondarysuccession）：是指開始于次生裸地或次生蕪原（不存在植被，但在土壤或基質中保留有植物繁殖體的裸地）上的群落演替。第18頁,共49頁，2024年2月25日，星期天Secondarysuccessiononaplowed,abandonedsoutheasternfarmfield.SecondaryTerrestrialSuccession第19頁,共49頁，2024年2月25日，星期天SecondaryTerrestrialSuccession第20頁,共49頁，2024年2月25日，星期天第21頁,共49頁，2024年2月25日，星期天廢棄耕地的演替過程第22頁,共49頁，2024年2月25日，星期天三、演替的基質1.水生演替：演替開始于水生環(huán)境中，但一般都發(fā)展到陸地群落。如淡水湖或池塘中水生群落向中生群落的轉變過程。2.旱生演替：從干旱缺水的基質開始。如裸露巖石表面上生物群落的形成過程。第23頁,共49頁，2024年2月25日，星期天1.水生演替：（1）自由飄浮植物階段：有機質的聚集靠浮游有機體的死亡殘體，以及湖岸雨水沖刷所帶來的礦質微粒，導致湖底增高。（2）沉水植物階段：5-7米水深，首先出現(xiàn)輪藻屬植物，由于它的生長，湖底有機質積累較快而多，湖底進一步抬高；水深2-4米左右，有金魚藻、貍藻等出現(xiàn)，繁殖強，墊高湖底。（3）飄浮植物階段：水深1米左右，睡蓮等植物飄浮水面，導致水下的沉水植物得不到光照而被排擠，飄浮植物的莖部的阻礙，更多泥沙沉積下來，湖底抬高，有利于下一階段植物入侵。第24頁,共49頁，2024年2月25日，星期天（4）挺水植物階段：水變淺，蘆葦、香蒲等個體更大，突出水面，枝葉茂密，根常糾纏絞結，攔截泥沙能力更強，殘體也更多，水更淺，使湖底迅速升高。（5）濕生草本植物：水變成季節(jié)性積水，根莖發(fā)達的濕生的沼澤植物開始生長。如莎草科、禾本科等一些濕生種類。（6）疏林階段：耐水濕的灌木、喬木出現(xiàn)，如柳、赤楊。（7）中生森林：隨樹木的侵入，形成森林。地下水位降低，大量地被物改變了土壤條件。第25頁,共49頁，2024年2月25日，星期天2.旱生演替（1）地衣植物階段：殼狀地衣：分泌有機酸腐蝕巖石表面，加上巖石風化作用，逐漸形成一些極少量的土壤；葉狀地衣：可含蓄較多的水分，使土壤增加的更快些。葉狀地衣把巖石表面遮蓋部分，生長枝狀地衣。（2）苔蘚植物：在干旱時進入休眠，待到溫和多雨時，大量生長。能積累的土壤更多些，為以后生長的植物創(chuàng)造條件。（3）草本：蕨類、一年生、二年生植物，低小耐旱種，取代苔蘚植物，土壤增加，小氣候形成，多年生草本出現(xiàn)。使土壤增厚，遮蔭，減少蒸發(fā)，土壤中真菌、細菌和小動物增多。第26頁,共49頁，2024年2月25日，星期天（4）木本植物階段：喜光的陽性灌木出現(xiàn)，與高草混生形成“高草灌木群落”，以后灌木大量增加，形成優(yōu)勢灌木群落。陽性喬木樹種生長，逐漸形成森林，林下形成蔭蔽環(huán)境使耐蔭樹種定居，隨著耐蔭種的增加，陽性樹種在林內不能更新而逐漸從群落消失。林下生長耐蔭的灌木和草本植物復合的森林群落形成。第27頁,共49頁，2024年2月25日，星期天四、控制演替的主導因素1.內因性演替：群落中生物的生命活動結果首先使它的生境發(fā)生改變，然后被改造的生境又反作用于群落本身。如此相互促進，使演替不斷向前發(fā)展。2.外因性演替：由于外界環(huán)境因素的作用所引起的群落變化。如氣候、地貌、土壤、火和人為因素。第28頁,共49頁，2024年2月25日，星期天五、群落代謝特征1.自養(yǎng)性演替Autotrophicsuccession：光合作用所固定的生物量積累越來越多。P/R>1。2.異養(yǎng)性演替Hetrotrophicsuccession：在有機污染的水體，由于細菌、真菌分解作用強，有機物質是隨演替而減少的。P/R<1。第29頁,共49頁，2024年2月25日，星期天六、演替方向1.進展演替（progressivesuccession）：群落的演替顯示著群落是從先鋒群落經過一系列的階段，到達中生性頂極群落。這種沿著順序階段向著頂極群落的演替過程稱之為進展演替。2.逆行演替（retrogressivesuccession）：發(fā)生在人為破壞或自然災害干擾因素之后，原來穩(wěn)定性較大，結構較復雜的群落消失，代以結構簡單、穩(wěn)定性小的群落，利用環(huán)境和改造環(huán)境能力相對減弱，甚至倒退到裸地。第30頁,共49頁，2024年2月25日，星期天第31頁,共49頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)演替頂極學說一、單元頂極論（monoclimaxtheory）美國的Clements（1916）提出1.認為一個地區(qū)的全部演替都將會聚為一個單一、穩(wěn)定、成熟的植物群落（即頂極群落：和當?shù)貧夂驐l件保持協(xié)調和平衡的群落，這個演替的終點為頂極群落）。這種頂極群落的特征只取決于氣候。給以充分時間，演替過程和群落造成環(huán)境的改變將克服地形位置和母質差異的影響。至少在原則上，在一個氣候區(qū)域內的所有生境中，最后都將是同一的頂極群落。第32頁,共49頁，2024年2月25日，星期天2.前頂極（1）亞頂極：達到氣候頂極以前的一個相對穩(wěn)定的演替階段。（2）偏途頂極：是由一種強烈而頻繁的干擾因素所引起的相對穩(wěn)定的群落。（3）先頂極：在一個特定的氣候區(qū)域內，由于局部氣候條件適宜而產生的較優(yōu)越氣候區(qū)的頂極。（4）超頂極（后頂極）：在特定的氣候區(qū)域內，由于局部氣候條件差而產生的穩(wěn)定群落。第33頁,共49頁，2024年2月25日，星期天3.在自然狀態(tài)下，演替總是向前發(fā)展的，即為進展演替，而不能是逆行演替。第34頁,共49頁，2024年2月25日，星期天二、多元頂極論（polyclimaxtheory）由英國的A.G.Tansley（1954）提出,認為：1.如果一個植物群落在一種或幾種環(huán)境因子的作用下在較長時間內保持穩(wěn)定，可認為是頂極群落。2.在一個氣候區(qū)域內，群落演替的最終結果，不一定都要匯集于一個共同的氣候頂極終點。3.除了氣候頂極之外，還可有土壤頂極、地形頂極、動物頂極；同時還可存在一些復合型的頂極，如地形-土壤頂極等等。4.一般在地帶性生境上是氣候頂極，在別的生境上可能是其他類型的頂極。第35頁,共49頁，2024年2月25日，星期天三、頂極－格局假說（climaxpatternhypothesis）由美國Whittaker（1953）提出，1.在任何一個區(qū)域內，環(huán)境因子是連續(xù)不斷變化。2.隨著環(huán)境梯度的變化，各種類型的頂極群落，如氣候頂極、土壤頂極等，不是截然成離散狀態(tài)，而是連續(xù)變化的，因而形成連續(xù)的頂極類型，構成一個頂極連續(xù)變化的格局。3.格局中分布最廣泛的位于格局中心的頂極群落，稱為優(yōu)勢頂極，它是最能反映該地區(qū)氣候特征的頂極群落。第36頁,共49頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)控制演替的幾種主要因素一、植物繁殖體的遷移和動物的活動性遷移：植物繁殖體的遷移和散布是群落演替的先決條件。遷移由繁殖體的構造和數(shù)量決定的。定居：發(fā)芽、生長和繁殖第37頁,共49頁，2024年2月25日，星期天二、群落內部環(huán)境的變化群落內部環(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關系；有些情況下，使群落內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，從而引起演替。第38頁,共49頁，2024年2月25日，星期天三、種內和種間關系的改變組成一個群落的物種在其種群內部以及物種之間都存在特定的相互關系。這種關系隨著外界環(huán)境條件和群落內環(huán)境的改變而不斷進行調整。第39頁,共49頁，2024年2月25日，星期天Fig.13.24Tilman’smodelofsuccession第40頁,共49頁，2024年2月25日，星期天四、外界環(huán)境條件的變化群落之外的環(huán)境條件如氣候、地貌、土壤和火等成為引起演替的重要條件。第41頁,共49頁，2024年2月25日，星期天Fig.ThefourstagesoflodgepolepinesuccessioninYellowstoneNationalPark.InstageI(0-50years)afterthefire.第42頁,共49頁，2024年2月25日，星期天Fig.ThefourstagesoflodgepolepinesuccessioninYellowstoneNationalPark.InstageII,characterizedbythematurationofthetrees.(50-150years)第43頁,共49頁，2024年2月25日，星期天Fig.ThefourstagesoflodgepolepinesuccessioninYellowstoneNationalPark.InstageIII.AssomeofthetreesinStageIIbeg