植物群落的动态幻灯片.ppt

植物群落的动态第1页，共129页，编辑于2022年，星期一三。植物群落动态三。植物群落动态1 1。植物群落动态的类型。植物群落动态的类型2 2。植物群落的变化。植物群落的变化3 3。植物群落的节律。植物群落的节律4 4。植物群落的波动。植物群落的波动5 5。植物群落的演替。植物群落的演替6 6。植物群落的演化。植物群落的演化第2页，共129页，编辑于2022年，星期一 植物群落的动态，即指植物群落的种类组成、植物群落的动态，即指植物群落的种类组成、结构、功能过程、随时间变化的过程与规律。结构、功能过程、随时间变化的过程与规律。时间有长有短，短则以时、天计，而长可时间有长有短，短则以时、天计，而长可到年、十年、百年、千年到数千年，在从到年、十年、百年、千年到数千年，在从天到数千年的不同时间段中，植物群落组天到数千年的不同时间段中，植物群落组成、结构、功能过程，不同类型植物群落成、结构、功能过程，不同类型植物群落植物组成、结构与功能过程表现出不同的植物组成、结构与功能过程表现出不同的特点与规律。特点与规律。第3页，共129页，编辑于2022年，星期一 植物群落动态的类型植物群落动态的类型：植物群落与世间万物一样处于不停的运动与变化之中。植物群落与世间万物一样处于不停的运动与变化之中。这一变化以时间长短而言、有短期、中期、这一变化以时间长短而言、有短期、中期、长期；对植物群落变化性质而言有变化，长期；对植物群落变化性质而言有变化，物候节律、波动；演替与演化之分。物候节律、波动；演替与演化之分。就研究领域而言，有植物群落生理生态学、就研究领域而言，有植物群落生理生态学、植物群落生态学与植物群落动态学。植物群落生态学与植物群落动态学。第4页，共129页，编辑于2022年，星期一时间类型持续时间 群落变化性质 事例 研究领域 短期天 变化 蒸腾作用 植物群落 光合作用 生理生态学 营养与代谢年际间 节律 季节动态 植物群落 生态学年际间 植物生产力变化 植物群落 植物种群变化 动态学 植物功能群变化 中期数十年到 演替 群落演替 植物群落数百年 动态学 长期数百年到 演化 气候变化引起 植物群落数千年 群落界线移动 动态学 植物群落变化类型植物群落变化类型第5页，共129页，编辑于2022年，星期一 2 2、植物群落的变化：、植物群落的变化：这是指植物群落在一天内的动态过程，群落这是指植物群落在一天内的动态过程，群落光合作用、群落蒸腾作用、群落的营养与代光合作用、群落蒸腾作用、群落的营养与代谢过程都表现这一特点；谢过程都表现这一特点；而变化的动力，则是太阳的辐射、日照及由而变化的动力，则是太阳的辐射、日照及由此而引起的温度、湿度的变化。此而引起的温度、湿度的变化。第6页，共129页，编辑于2022年，星期一2.1 2.1 植物群落光合作用的日变化植物群落光合作用的日变化 研究表明：草原植物群落光合日变化特研究表明：草原植物群落光合日变化特点：点：双峰曲线双峰曲线 午间降低午间降低 上午高于下午上午高于下午 土壤干旱与土壤水分充足日进程表土壤干旱与土壤水分充足日进程表现不同特征。现不同特征。第7页，共129页，编辑于2022年，星期一第8页，共129页，编辑于2022年，星期一第9页，共129页，编辑于2022年，星期一 2.2 植物群落暗呼吸的变化当光照强度低于群落补偿点后，群落进入当光照强度低于群落补偿点后，群落进入暗呼吸、光合为零时，达到最大呼吸强度。暗呼吸、光合为零时，达到最大呼吸强度。其后呼吸强度随温度增高降低，几成直线，其后呼吸强度随温度增高降低，几成直线，凌晨，光合作用开始，净呼吸减少，至补凌晨，光合作用开始，净呼吸减少，至补偿点时为零。偿点时为零。第10页，共129页，编辑于2022年，星期一光补偿点光补偿点（light compensation light compensation point):point):植物光合作用吸收的二氧化碳与呼吸植物光合作用吸收的二氧化碳与呼吸自由释放的二氧化相等时的光合强度自由释放的二氧化相等时的光合强度第11页，共129页，编辑于2022年，星期一第12页，共129页，编辑于2022年，星期一 2.3 2.3 草原植物蒸腾的日变化草原植物蒸腾的日变化 蒸腾日变化特点：蒸腾日变化特点：午休，即午间降低。但水分充足不明显；午休，即午间降低。但水分充足不明显；沙地植物不明显；沙地植物不明显；沙地中灌木西北利亚杏不明显。沙地中灌木西北利亚杏不明显。第13页，共129页，编辑于2022年，星期一第14页，共129页，编辑于2022年，星期一热脉冲法对塔里木盆地阿拉尔灌区胡杨耗水特性的研究热脉冲法对塔里木盆地阿拉尔灌区胡杨耗水特性的研究（2005，硕士论文），硕士论文）利用热脉冲技术、中子仪水分测定系统同步监测胡杨的蒸腾利用热脉冲技术、中子仪水分测定系统同步监测胡杨的蒸腾液流、土壤水分动态因子，研究了热脉冲对胡杨树干液流的液流、土壤水分动态因子，研究了热脉冲对胡杨树干液流的响应规律，分析了胡杨液流的变化规律和其主要影响因子的响应规律，分析了胡杨液流的变化规律和其主要影响因子的关系关系 2.单位时间内液流量变化呈明显的昼夜节律，白天的流速单位时间内液流量变化呈明显的昼夜节律，白天的流速变化曲线呈双峰型，夜间树千液流速度处于平稳的低值，变化曲线呈双峰型，夜间树千液流速度处于平稳的低值，白天白天10：00左右达到峰值，午后左右达到峰值，午后18：00左右又达到一个峰左右又达到一个峰值。不同胸径的胡杨在一天中树干液流动态变化规律基值。不同胸径的胡杨在一天中树干液流动态变化规律基本一致，液流流速呈现双锋状态，但不同胸径的树干液本一致，液流流速呈现双锋状态，但不同胸径的树干液流速度有很大差异，胸径大的要高于胸径小的树干流速度有很大差异，胸径大的要高于胸径小的树干 3.胡杨蒸腾随着气温、水汽压、土壤含水量的增大而增大，胡杨蒸腾随着气温、水汽压、土壤含水量的增大而增大，随着空气湿度的升高而减小，而风速比较特殊，当风速较随着空气湿度的升高而减小，而风速比较特殊，当风速较小时，蒸腾是随着风速增大而增大，但到一定风速后，蒸小时，蒸腾是随着风速增大而增大，但到一定风速后，蒸腾量是随着风速的增大而减小腾量是随着风速的增大而减小 第15页，共129页，编辑于2022年，星期一关于关于“午休午休”“午休午休”在陆生植物、水生植物都有表在陆生植物、水生植物都有表现现1.陆生植物茶树净光合速率日进程曲线为陆生植物茶树净光合速率日进程曲线为双峰型，有明显的光合双峰型，有明显的光合“午休午休”现象。现象。两峰分别出现在两峰分别出现在9：00和和14：00左右，峰左右，峰值比较接近，波谷出现在值比较接近，波谷出现在12：00l3：00。说明光合说明光合“午休午休”主要由强光和高温引主要由强光和高温引起。起。强光下光抑制的发生是引起茶树光强光下光抑制的发生是引起茶树光合合“午休午休”的重要原因。的重要原因。第16页，共129页，编辑于2022年，星期一2.陆地生植物梭梭是西北干旱地区重要的表征类群。其净光合速率、蒸腾速率的日变化呈双峰型，具光合、蒸腾午休现象。12：00 和16：O0为峰；14：O0峰谷第17页，共129页，编辑于2022年，星期一2.水生植物湿地泽泻植物蒸腾特性的日变水生植物湿地泽泻植物蒸腾特性的日变化。在晴朗的天气，泽泻叶片的蒸腾速化。在晴朗的天气，泽泻叶片的蒸腾速率日进程呈双峰曲线变化。出现率日进程呈双峰曲线变化。出现“午休午休”现象，上午的峰值要高于下午。这种现象，上午的峰值要高于下午。这种现象是由于受气孔阻力的影响所致。泽现象是由于受气孔阻力的影响所致。泽泻在下午泻在下午14：00时气孔关闭较大，是影时气孔关闭较大，是影响蒸腾速率的直接原因。响蒸腾速率的直接原因。第18页，共129页，编辑于2022年，星期一陆生植物的午休现象主要是有水分的亏陆生植物的午休现象主要是有水分的亏缺、缺、CO2CO2浓度的降低、光合产物的积累及浓度的降低、光合产物的积累及较高的温度等。较高的温度等。水生植物泽泻的蒸腾日变化双峰曲线是水生植物泽泻的蒸腾日变化双峰曲线是由于自身的特性所致。由于自身的特性所致。第19页，共129页，编辑于2022年，星期一 2.4 2.4 凋落物分解过程的日变化凋落物分解过程的日变化 两阶段：两阶段：08.00-11.0008.00-11.00增强，增强，CO2CO2释放量增加；释放量增加；11.00-19.0011.00-19.00减弱，减弱，CO2CO2释放量到最低释放量到最低。第20页，共129页，编辑于2022年，星期一第21页，共129页，编辑于2022年，星期一 3 3、植物群落变化的节律：、植物群落变化的节律：是指植物群落季节动态是指植物群落季节动态主要是指植物群落的生长发育，生产力、主要是指植物群落的生长发育，生产力、外貌等。在外貌等。在“正常正常”气候季节变化条件下，气候季节变化条件下，出现的季相变化。出现的季相变化。后面有录像片介绍森林后面有录像片介绍森林的季节变化的季节变化这一变化的内在动力在于植物自生，而其这一变化的内在动力在于植物自生，而其外在原因则是气候的太阳辐射、温度、湿外在原因则是气候的太阳辐射、温度、湿度等气象条件的四季的变化。度等气象条件的四季的变化。第22页，共129页，编辑于2022年，星期一3.1 不同植物群落的变化，物候节律的特点差异很大。3.2 3.2 同一植物群落不同植物种的特点也十分同一植物群落不同植物种的特点也十分不同。不同。第23页，共129页，编辑于2022年，星期一一个石灰岩欧洲水青冈林群落中部分有花植物的物候期（引自：一个石灰岩欧洲水青冈林群落中部分有花植物的物候期（引自：Dierschke,1994Dierschke,1994）第24页，共129页，编辑于2022年，星期一群落季相变化与功能群落季相变化与功能水生高等植物群落季相交替对富营养化水体净化水生高等植物群落季相交替对富营养化水体净化效果表现不同特点效果表现不同特点由伊乐藻、野菱、水鳖所构建的季相交替的水生植由伊乐藻、野菱、水鳖所构建的季相交替的水生植物群落能在水质变化剧烈、藻类容易爆发的阶段物群落能在水质变化剧烈、藻类容易爆发的阶段(初初春至夏末春至夏末)持续有效的抑制浮游植物生长繁殖，持续有效的抑制浮游植物生长繁殖，对富营对富营养化水体中的营养盐有较高的去除作用，养化水体中的营养盐有较高的去除作用，并能有效并能有效缓解因前一种植物死亡给水质带来的不利影响，缓解因前一种植物死亡给水质带来的不利影响，使水质保持相对稳定。使水质保持相对稳定。第25页，共129页，编辑于2022年，星期一季相变化的遥感监测季相变化的遥感监测可使用可使用ASD便携式地物光谱仪测定群落便携式地物光谱仪测定群落的春、夏、秋各季冠层反射光谱的春、夏、秋各季冠层反射光谱，并计，并计算生成算生成3501000nm的反射率曲线的一的反射率曲线的一阶导数曲线，在此基础上分析反射率与阶导数曲线，在此基础上分析反射率与一阶导数曲线在可见光与近红外波段以一阶导数曲线在可见光与近红外波段以及物候特征的及物候特征的“绿峰绿峰”和和“红边红边”等波等波段的差异。不同群落在各生长季都有较段的差异。不同群落在各生长季都有较独特的光谱特征，在季相上表现各异。独特的光谱特征，在季相上表现各异。第26页，共129页，编辑于2022年，星期一3.3 3.3 地上生物量与主要种群生物量也呈现季节动态地上生物量与主要种群生物量也呈现季节动态第27页，共129页，编辑于2022年，星期一 3.4 3.4 不同种群单株生物量季节动态结不同种群单株生物量季节动态结果果增长快，高峰期明显；增长快，高峰期明显；增长慢，高峰期不明显。增长慢，高峰期不明显。第28页，共129页，编辑于2022年，星期一 3.5 3.5 草原植物群落凋落物生产季节动态：草原植物群落凋落物生产季节动态：5 5月初月初5 5月中最高，而后渐低，月中最高，而后渐低，7 7月中最低，而后月中最低，而后9 9月中以月中以后又升高。后又升高。第29页，共129页，编辑于2022年，星期一 4 4、植物群落的波动：、植物群落的波动：这是植物群落的组成、生产力、结构这是植物群落的组成、生产力、结构及功能过程，年际间的变化。及功能过程，年际间的变化。植物群落一年中得到的结果很少能够植物群落一年中得到的结果很少能够代表植物群落长期过程的平均值。因代表植物群落长期过程的平均值。因为年际间的变化为年际间的变化年际间变化特点：年际间变化特点：这是一种可逆的变化；这是一种可逆的变化；第30页，共129页，编辑于2022年，星期一这种变化一般不涉及新种的大量侵这种变化一般不涉及新种的大量侵入，从总体上看，其本上是围绕平均入，从总体上看，其本上是围绕平均值的波动；值的波动；这种变化不会导致决定植物群落类型这种变化不会导致决定植物群落类型的基本特征的改变。的基本特征的改变。第31页，共129页，编辑于2022年，星期一 4.1 4.1 波动的原因：波动的原因：生态因子变化如气候因子中的多雨生态因子变化如气候因子中的多雨年，少雨年等。年，少雨年等。植物本身的活动周期，如种子结实植物本身的活动周期，如种子结实率的大小年、羊草有这种情况。率的大小年、羊草有这种情况。第32页，共129页，编辑于2022年，星期一 突发事件对植物群落的影响，如病虫害爆发、啮齿动物年度间不平衡等。今年南方的冰冻和雪灾，就是突发事件。第33页，共129页，编辑于2022年，星期一其影响如何？其影响如何？武汉植物园研究和部署了特大雪冻灾害对我国华中地区生物武汉植物园研究和部署了特大雪冻灾害对我国华中地区生物多样性和生态系统影响的调查和灾后重建对策工作。多样性和生态系统影响的调查和灾后重建对策工作。近日，近日，5个调查小组、近个调查小组、近20名科研人员已分赴三峡库区、名科研人员已分赴三峡库区、神农架、大别山、九宫山及武陵山等华中重点受灾地区开展评估神农架、大别山、九宫山及武陵山等华中重点受灾地区开展评估调查。调查重点围绕特大雪冻灾害对区域生态系统、地带性植被、调查。调查重点围绕特大雪冻灾害对区域生态系统、地带性植被、珍稀濒危植物、重要资源植物和生物多样性等方面的影响及成灾珍稀濒危植物、重要资源植物和生物多样性等方面的影响及成灾原因，为国家和各级政府开展防灾减灾和灾后重建工作提供科学、原因，为国家和各级政府开展防灾减灾和灾后重建工作提供科学、准确的依据和对策。准确的依据和对策。第34页，共129页，编辑于2022年，星期一人类活动的影响、如放牧强度、利用程度年度间的不平衡。第35页，共129页，编辑于2022年，星期一 4.2 4.2 波动规律的若干特点：波动规律的若干特点：植物群落类型与波动；木本植物群落较草本群落较稳定；常绿木本植物群落夏绿木本植物群落稳定。第36页，共129页，编辑于2022年，星期一环境与波动：环境越严酷，其波动性越大。植物种类与波动：植物种类与波动：广布种波动较小。广布种波动较小。第37页，共129页，编辑于2022年，星期一 4.3 4.3 波动类型划分波动类型划分Rabotnov,1974Rabotnov,1974）：）：隐匿波动（隐匿波动（obscure fluctuation)obscure fluctuation)：植物种类组成比例的微小变化。植物种类组成比例的微小变化。振荡波动振荡波动(oscillatory fluctuation)(oscillatory fluctuation)：由于气候条件变化导致植物组成生由于气候条件变化导致植物组成生 .产力及产力及由此而引起的比例上的变化。是优势种变化由此而引起的比例上的变化。是优势种变化造成的不同年份的可逆性交替。造成的不同年份的可逆性交替。第38页，共129页，编辑于2022年，星期一周期波动(cyclic fluctuation)：在植物群落中，某一种植物结实的大在植物群落中，某一种植物结实的大小年而导致的周期性小年而导致的周期性.可逆性的变化。可逆性的变化。第39页，共129页，编辑于2022年，星期一偏离波动（偏离波动（digressive digressive fluctuation)fluctuation)：由于某种突发原因，使构成植物群落的优势种大量死亡或生长衰退。但这是暂时的。而当这突发原因消失后，群落又回复在原来的状态。第40页，共129页，编辑于2022年，星期一 4.4 4.4 波动的实例：波动的实例：羊草草原羊草草原 不同年份主要植物种群密度不同年份主要植物种群密度 及地上生物量的波动。及地上生物量的波动。第41页，共129页，编辑于2022年，星期一第42页，共129页，编辑于2022年，星期一 羊草草原不同年份地下生物量的波动羊草草原不同年份地下生物量的波动第43页，共129页，编辑于2022年，星期一 大针茅草原不同年份地下生物量的波大针茅草原不同年份地下生物量的波动动第44页，共129页，编辑于2022年，星期一内蒙古典型草原植物群落动态研究（硕士论文，内蒙古典型草原植物群落动态研究（硕士论文，2006）研究区研究区44年来温度明显上升年来温度明显上升(降水量变化降水量变化不明显不明显)，但是通过围栏内外地上生物量，但是通过围栏内外地上生物量的对比可以看出，研究区植物群落变化的对比可以看出，研究区植物群落变化主要是人为因素，而气候因素只是起到主要是人为因素，而气候因素只是起到促进作用。在人为因素中放牧起着重要促进作用。在人为因素中放牧起着重要作用，放牧使得草原土壤容重增大。作用，放牧使得草原土壤容重增大。第45页，共129页，编辑于2022年，星期一 5 5、植物群落的演替、植物群落的演替(succession)(succession)：这是植物群落动态中期变化的一种类型，这是植物群落动态中期变化的一种类型，他表现为在一个地段上一个植物群落类型他表现为在一个地段上一个植物群落类型代替另一个植物群落类型的过程代替另一个植物群落类型的过程。这是向着一个方向连续变化的过程。这是向着一个方向连续变化的过程。第46页，共129页，编辑于2022年，星期一演替过程一般表现为渐变的过程。演替过程一般表现为渐变的过程。但在某些特殊条件下又可能呈现为但在某些特殊条件下又可能呈现为突变的过程，最典型的如砍伐森林突变的过程，最典型的如砍伐森林种植农作物，开垦草原种植农作物。种植农作物，开垦草原种植农作物。演替现代概念的提出，要归功于演替现代概念的提出，要归功于F.E.Clements.F.E.Clements.第47页，共129页，编辑于2022年，星期一 5.1 演替类型由于划分依据不同，故有不同分类系统。第48页，共129页，编辑于2022年，星期一 划分依据 演替类型的划分 代表人物1、延续时间 世纪演替、长期演替 L。G。Ramensky 快速演替 19382、起始条件 原生演替次生演替 F.E.Clements 1916等3、基质 水生演替、旱生演替 C.F.Cooper,19134、主导因素 内因性演替、外因性演替 V.N.Sukachev,1942,1945 5、代谢特征 自养性演替、异养性演替6、演替趋向 进展演替、逆行演替7、演替形式 线性演替、循环演替8、空间范围 小演替、地方演替、区域演替 第49页，共129页，编辑于2022年，星期一原生演替的研究主要集中于以下几种类原生演替的研究主要集中于以下几种类型的原生裸地上：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，火山爆发形成的原生裸地，原生裸地，火山爆发形成的原生裸地，因风或水流的作用形成的沙丘，因采矿因风或水流的作用形成的沙丘，因采矿或其他的工业活动形成的原生裸地。或其他的工业活动形成的原生裸地。极地或高山冰川消退所形成的冰川裸地极地或高山冰川消退所形成的冰川裸地是研究植被原生演替的理想场所。是研究植被原生演替的理想场所。第50页，共129页，编辑于2022年，星期一最著名的研究是最著名的研究是Crocker和和Major在在Alaska所做的工作，他们发现在冰川裸所做的工作，他们发现在冰川裸地上植被发展非常迅速。在地上植被发展非常迅速。在Glacier Bay冰川消退不到冰川消退不到100a的时间里，形成了与的时间里，形成了与周围植被非常相似的混交针叶林。同时，周围植被非常相似的混交针叶林。同时，土壤也发生了明显的变化，土壤容重由土壤也发生了明显的变化，土壤容重由15 gcm3。降低到。降低到07 gcm3。，土。，土壤氮含量也由壤氮含量也由100kghm2 提高到提高到1200 kghm2.第51页，共129页，编辑于2022年，星期一黄河三角洲新生盐碱沙地的演替黄河三角洲新生盐碱沙地的演替1.群落演替：群落演替：光板地光板地-盐地碱蓬群落盐地碱蓬群落-柽柳群落柽柳群落-白茅群落白茅群落2.土壤含盐量：光板地土壤含盐量：光板地盐地碱蓬群落盐地碱蓬群落柽柳群落柽柳群落白茅群落白茅群落3.演替初期，群落以演替初期，群落以1年生草本植物为主，随着演替年生草本植物为主，随着演替的进行，的进行，1年生草本植物的重要值逐渐降低，年生草本植物的重要值逐渐降低，多年生多年生草本的重要值逐渐增加，出现了半灌木，并在群草本的重要值逐渐增加，出现了半灌木，并在群落占有一定的位置，使群落的结构趋向复杂。落占有一定的位置，使群落的结构趋向复杂。第52页，共129页，编辑于2022年，星期一4.随着演替进行，植物种数量逐渐增加，随着演替进行，植物种数量逐渐增加，群落结构趋于复杂化。在演替的初始阶群落结构趋于复杂化。在演替的初始阶段，光板地基本无植被，只有零星的盐段，光板地基本无植被，只有零星的盐地碱蓬。盐地碱蓬群落，主要是耐盐碱地碱蓬。盐地碱蓬群落，主要是耐盐碱的盐地碱蓬，随后种类增多，发展为有的盐地碱蓬，随后种类增多，发展为有较多物种的灌木群落。较多物种的灌木群落。第53页，共129页，编辑于2022年，星期一黄河三角洲新生盐碱沙地黄河三角洲新生盐碱沙地第54页，共129页，编辑于2022年，星期一碱蓬群落碱蓬群落第55页，共129页，编辑于2022年，星期一柽柳群落柽柳群落第56页，共129页，编辑于2022年，星期一白茅群落白茅群落第57页，共129页，编辑于2022年，星期一海滩湿地植物群落的演替海滩湿地植物群落的演替1.随着高程的升高随着高程的升高，演替早期的代表物种海三棱蔗草的重，演替早期的代表物种海三棱蔗草的重要值逐渐减小，互花米草和芦苇要值逐渐减小，互花米草和芦苇)的重要值增大的重要值增大2.演替过程中植物的生物多样性逐渐增加演替过程中植物的生物多样性逐渐增加3种植物地上部分种植物地上部分生物量在生长季节内生物量在生长季节内(310月月)均呈单峰变化，一般在夏季均呈单峰变化，一般在夏季(7、8月月)生物量最大生物量最大3.3种植物地上部分氮含量在生长季节内均呈降低趋势，种植物地上部分氮含量在生长季节内均呈降低趋势，氮容量在生长季节内呈单峰变化估算每年氮容量在生长季节内呈单峰变化估算每年崇明东滩保护区内芦苇地上部分蓄积的氮为崇明东滩保护区内芦苇地上部分蓄积的氮为3834 t，互花米，互花米草为草为393 t，海三棱蔗草为，海三棱蔗草为505 t第58页，共129页，编辑于2022年，星期一 5.2 5.2 关于进展演替与逆行演替关于进展演替与逆行演替进展演替：进展演替：先锋群落先锋群落顶极群落，顶极群落，一般个体数量多，结构复杂，生产力一般个体数量多，结构复杂，生产力提高。提高。第59页，共129页，编辑于2022年，星期一逆行演替：逆行演替：顶极群落顶极群落前期群落演变，前期群落演变，一般个体数量减少，结构简化，生一般个体数量减少，结构简化，生产力降低，二者比较如下产力降低，二者比较如下第60页，共129页，编辑于2022年，星期一第61页，共129页，编辑于2022年，星期一 5.3 5.3 群落演替的归宿群落演替的归宿演替顶极群落演替顶极群落概念：概念：演替系列中最后的稳定的群落，就演替系列中最后的稳定的群落，就是顶极群落，它是与物理环境取得平衡是顶极群落，它是与物理环境取得平衡的自我维持系统的自我维持系统（E.P.E.P.奥德姆，奥德姆，19711971）三种学说：三种学说：单元顶极单元顶极 多元顶极多元顶极 顶极顶极格局格局第62页，共129页，编辑于2022年，星期一 5.3.1 5.3.1 单元顶极单元顶极(monoclimax)(monoclimax)代表人物代表人物F.E.Clements,F.E.Clements,主要论点主要论点：任何一类演替都经过任何一类演替都经过迁移、定居、迁移、定居、群聚、竞争、反应、稳定群聚、竞争、反应、稳定6 6个阶段。个阶段。第63页，共129页，编辑于2022年，星期一 最终与当地气候条件保持协调最终与当地气候条件保持协调平衡的群落，即达演替终点平衡的群落，即达演替终点演演替顶极替顶极。同一气候区，不论最初条件如何，同一气候区，不论最初条件如何，先锋群落可能十分不同，最终都趋先锋群落可能十分不同，最终都趋向一致。向一致。第64页，共129页，编辑于2022年，星期一而在同一气候区内，由于地形土壤、水而在同一气候区内，由于地形土壤、水温等因素不同形成的稳定群落，都属于前温等因素不同形成的稳定群落，都属于前顶极，而这前顶极又可分为不同类型：顶极，而这前顶极又可分为不同类型：亚顶极、偏途顶极、前顶极、超顶极。亚顶极、偏途顶极、前顶极、超顶极。亚顶极亚顶极(subclimax)(subclimax)：气候顶极前的一个相当：气候顶极前的一个相当稳定的演替阶段。稳定的演替阶段。第65页，共129页，编辑于2022年，星期一偏途顶极偏途顶极(deflected climax)(deflected climax)：长期、：长期、强烈干扰因素形成的相对稳定的群落。强烈干扰因素形成的相对稳定的群落。前顶极前顶极(preclimax)(preclimax)：在大的气候区内，：在大的气候区内，由于局部气候比较好而产生的优于气候由于局部气候比较好而产生的优于气候区的群落。区的群落。第66页，共129页，编辑于2022年，星期一超顶极超顶极：与前顶极相反，在大的：与前顶极相反，在大的气候区内，由于局部气候较差而气候区内，由于局部气候较差而产生的次于气候区的群落。产生的次于气候区的群落。第67页，共129页，编辑于2022年，星期一这一学说，争论颇多，有支持有反对。这一学说，争论颇多，有支持有反对。反对者认为，气候顶极只出现于地带性反对者认为，气候顶极只出现于地带性生境条件下，生境条件下，我赞同这一观点我赞同这一观点。在内蒙古半干旱气候条件下，在地带在内蒙古半干旱气候条件下，在地带性栗钙土可出现典型草原。性栗钙土可出现典型草原。第68页，共129页，编辑于2022年，星期一但同在内蒙古半干旱气候条件下，但同在内蒙古半干旱气候条件下，在非地带性草甸土条件下，可出在非地带性草甸土条件下，可出现草甸，而在沙地基质条件下，现草甸，而在沙地基质条件下，可出现灌丛草地等。可出现灌丛草地等。第69页，共129页，编辑于2022年，星期一 5.3.2 5.3.2 多元顶极多元顶极(polyclimax)(polyclimax)代表人物代表人物A.G.Tansley(1954)A.G.Tansley(1954)，其主要论点：其主要论点：他认为一个群落在某个生境中基本稳定，他认为一个群落在某个生境中基本稳定，可自行繁殖并结束演替、过程，则为顶极群可自行繁殖并结束演替、过程，则为顶极群落。落。一个气候区，除气候顶极，还有土壤一个气候区，除气候顶极，还有土壤顶极、地形顶极、火烧顶极等。顶极、地形顶极、火烧顶极等。第70页，共129页，编辑于2022年，星期一 5.3.3 5.3.3 顶极顶极格局格局(climax pattern)(climax pattern)代表人物代表人物 R.H.Whittaker(1953)R.H.Whittaker(1953)，实际是多元顶极的一个变型，实际是多元顶极的一个变型，其主要论点：其主要论点：在一个区域内，环境因子连续不断变在一个区域内，环境因子连续不断变化，会有各种类型顶极群落，从而构成一化，会有各种类型顶极群落，从而构成一个顶极群落连续变化的格局。个顶极群落连续变化的格局。在这个格局中，分布广泛，且位于格局中在这个格局中，分布广泛，且位于格局中心的顶极群落，叫优势顶极。心的顶极群落，叫优势顶极。第71页，共129页，编辑于2022年，星期一 5.4 5.4 群落演替的动力群落演替的动力植物群落之所以会发生演替，其动力来自两植物群落之所以会发生演替，其动力来自两方面，即来自群落内部的内在因素与来自外方面，即来自群落内部的内在因素与来自外部的外在因素。部的外在因素。内在因素：如植物繁殖与迁入、植物种之内在因素：如植物繁殖与迁入、植物种之间关系、群落内部环境变化间关系、群落内部环境变化 第72页，共129页，编辑于2022年，星期一外在因素：如外在因素：如外界环境变化、人类活动外界环境变化、人类活动 植物繁殖与迁入：一个地段上植物群植物繁殖与迁入：一个地段上植物群落内新植物种的迁入与定居是植物群落落内新植物种的迁入与定居是植物群落演替的先决条件。演替的先决条件。第73页，共129页，编辑于2022年，星期一植物种之间关系的调整是新植物种迁入之后必然发生的过程。这种调整过程就是竞争过程，其结果使竞争力弱的种群缩小自己的栖息之地，及至被排挤到群落之外，而竞争能力强的种得以充分发展。第74页，共129页，编辑于2022年，星期一 群落内部环境的变化，主要表现为两个群落内部环境的变化，主要表现为两个过程，过程，物理过程与化学过程物理过程与化学过程。物理过程物理过程优势种与优势层片不断发育，所导优势种与优势层片不断发育，所导致的光照、温度、水分、土壤营养条件改变，致的光照、温度、水分、土壤营养条件改变，为演替发生创造的条件。为演替发生创造的条件。化学过程化学过程则主要表现为根系分泌物对植物则主要表现为根系分泌物对植物的刺激与抑制作用，从而为演替过程产生的的刺激与抑制作用，从而为演替过程产生的影响。影响。第75页，共129页，编辑于2022年，星期一 群落外部条件：如气候、地貌、土群落外部条件：如气候、地貌、土壤以及火等条件的变化都可能导致植壤以及火等条件的变化都可能导致植物群落的演替。物群落的演替。内蒙古典型草原长期过牧与九十年代以内蒙古典型草原长期过牧与九十年代以来的干旱化、温暖化，使许多荒漠植物来的干旱化、温暖化，使许多荒漠植物种如多根葱、小针茅等，大量迁入，如种如多根葱、小针茅等，大量迁入，如果长期下去，有可能变成荒漠草原。果长期下去，有可能变成荒漠草原。第76页，共129页，编辑于2022年，星期一 人类活动：人类活动：砍伐森林、开垦土地、放火烧山、撩荒以及人工种草、飞播、补播等人类活动都可能使一种植物群落变成另一种植物群落，从而导致群落演替的发生。这一过程十分普遍，而且随着人类活动的增强而越来越显著。第77页，共129页，编辑于2022年，星期一演替动态模拟演替动态模拟气候变化对中国大兴安岭森林演替动态影响模拟气候变化对中国大兴安岭森林演替动态影响模拟应用森林生长演替动态模型应用森林生长演替动态模型-FAREAST,对气候变化背景下对气候变化背景下大兴大兴安岭安岭森林的演替动态进行了模拟。模拟选择了目前气候情森林的演替动态进行了模拟。模拟选择了目前气候情景、增暖情景、温度和降水都增加情景景、增暖情景、温度和降水都增加情景3种气候情景种气候情景,并考虑并考虑了气候变化引起的火干扰变化对森林演替的影响。了气候变化引起的火干扰变化对森林演替的影响。维持目前气候不变维持目前气候不变,兴安落叶松将继续作为绝对优势树种兴安落叶松将继续作为绝对优势树种,樟樟子松、桦树、杨树伴生其中子松、桦树、杨树伴生其中;气候发生变化气候发生变化,东北森林带将有北移的趋势东北森林带将有北移的趋势,大兴安岭将可能以大兴安岭将可能以温带针阔混交林为主温带针阔混交林为主,森林群落中出现红松、蒙古栎、椴树森林群落中出现红松、蒙古栎、椴树等树种等树种;火干扰影响森林生物量及森林的物种组成和结构。火干扰影响森林生物量及森林的物种组成和结构。第78页，共129页，编辑于2022年，星期一植被原生演替研究进展植被原生演替研究进展许中旗许中旗，李文华，李文华，等（生态学报，等（生态学报，2005）1.植被原生演替过程受到生物因素和非生物因素的共同影响。植被原生演替过程受到生物因素和非生物因素的共同影响。生物因素包括种子的传播方式、对原生环境的适应能力及物生物因素包括种子的传播方式、对原生环境的适应能力及物种之间的关系等，依靠风力传播、对裸地的极端环境具有较种之间的关系等，依靠风力传播、对裸地的极端环境具有较强适应能力的物种更容易成为原生裸地的早期定居者，某些强适应能力的物种更容易成为原生裸地的早期定居者，某些微生物在植物的定居具有重要作用。非生物因素则包括裸地微生物在植物的定居具有重要作用。非生物因素则包括裸地表面的形状表面的形状(凹、凸、平凹、凸、平)、粗糙度、与岩石的距离等，一些特殊、粗糙度、与岩石的距离等，一些特殊的微环境能够为植物的定居创造更为优越的水分、养分条件，促的微环境能够为植物的定居创造更为优越的水分、养分条件，促进植物的定居。进植物的定居。植被原生演替是生物驱动因素与环境阻力相互植被原生演替是生物驱动因素与环境阻力相互作用的结果，二者的消长决定原生演替进行的模式。作用的结果，二者的消长决定原生演替进行的模式。第79页，共129页，编辑于2022年，星期一2.植被原生演替过程并不完全遵循地衣一苔藓草本植被原生演替过程并不完全遵循地衣一苔藓草本植物一木本植物的顺序，不同环境条件下的植被原植物一木本植物的顺序，不同环境条件下的植被原生演替过程表现出十分复杂，这种复杂性与原生裸生演替过程表现出十分复杂，这种复杂性与原生裸地环境条件的复杂性有关。地环境条件的复杂性有关。3.该领域的研究人们关注两个方面：早期定居种的该领域的研究人们关注两个方面：早期定居种的适生特征适生特征(包括解剖的和生理的包括解剖的和生理的)以及各种微生物对以及各种微生物对植物定居过程的影响；各种非生物环境因素对植物定植物定居过程的影响；各种非生物环境因素对植物定居的影响。居的影响。第80页，共129页，编辑于2022年，星期一 5.5 5.5 植物群落演替的实例植物群落演替的实例 5.5.1 5.5.1 草原放牧演替的实例，实验表明，草原放牧演替的实例，实验表明，放牧导致植物群落的演替，有两种前景，放牧导致植物群落的演替，有两种前景，趋异与趋同。趋异与趋同。趋异趋异(divergence)(divergence)是本来相同或相似的植是本来相同或相似的植物群落，在演替中可发展成为不同或相异物群落，在演替中可发展成为不同或相异性大的群落，性大的群落，而趋同而趋同(convergence)(convergence)则相反，则相反，是由不同或相异性大的群落出发，向相同是由不同或相异性大的群落出发，向相同或相似的群落发展。或相似的群落发展。第81页，共129页，编辑于2022年，星期一 放牧导致植物群落的分异：由于放牧强度不同，形成不同的植物群落类型，如羊草群落：放牧程度 群落建群种 无牧 羊草建群种 适牧 羊草+大针茅 共建种 重牧 羊草+冷蒿 共建种 过牧 冷蒿、建群种、灌丛化第82页，共129页，编辑于2022年，星期一放牧导致植物群落趋同放牧导致植物群落趋同第83页，共129页，编辑于2022年，星期一 5.5.2 5.5.2 退化草原恢复演替的实例退化草原恢复演替的实例 冷蒿退化草地经过围封，经过不同阶段、冷蒿退化草地经过围封，经过不同阶段、可恢复到羊草为建群种的顶极群落，其恢可恢复到羊草为建群种的顶极群落，其恢复的过程冷蒿的阶段，复的过程冷蒿的阶段，冷蒿冷蒿+冰草共建的阶冰草共建的阶段段米氏冰草占优势阶