群落的动态分类与排序精选PPT.ppt
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1、关于群落的动态分类与排序关于群落的动态分类与排序第1页,讲稿共78张,创作于星期三 生物群落生物群落动态动态(dynamics)(dynamics)一词包含的意义十分广一词包含的意义十分广泛,按我们的理解,生物群落的动态至少应包括三方泛,按我们的理解,生物群落的动态至少应包括三方的内容:的内容:群落的内部动态群落的内部动态(包括季节变化与年际间变化包括季节变化与年际间变化)群落的演替;群落的演替;地球上生物群落进化。地球上生物群落进化。第2页,讲稿共78张,创作于星期三不影响整个群不影响整个群落的性质落的性质季相季相一、一、生物群落内部动态生物群落内部动态n环境条件(特别是气候)周期性变化引起
2、生物群落的季节变化,并与生物种的生活周期关联。n在不同年度之间,生物群在不同年度之间,生物群落常有明显的变动。这种变落常有明显的变动。这种变动也限于群落内部的变化。动也限于群落内部的变化。不产生群落的不产生群落的更替现象更替现象波动波动fluctuation第3页,讲稿共78张,创作于星期三(一)波动的类型(一)波动的类型1.不明显波动:不明显波动:群落各成员的数量关系变化很小,群落外貌和结构基本保持不变。出现在气象、水文差不多一致的年份。2.摆动性波动:摆动性波动:群落成份在个体数量和生产量方面的短期变动(15年)。与群落优势种的逐年交替有关。n乌克兰草原 干旱年份:旱生植物+耐旱啮齿类n
3、降水丰富年份:中生植物+喜湿啮齿类3.偏途性波动:偏途性波动:气候和水份条件的长期偏离而引起1个或几个优势种明显变更的结果。经其自我调节,可回复到接近于原来的状态。波动的时期较长(510年)。看麦娘优势群落看麦娘优势群落匍枝毛根优势群落匍枝毛根优势群落草原缺水草原缺水第4页,讲稿共78张,创作于星期三(二)波动的特点n不同群落类型的波动性不同q木本占优势的群落稳定性草本植物占优势-;q常绿木本夏绿木本;q同一群落,定性特征(种类组成、种间关系、分层现象等)量特征(密度、盖度、生物量等)n不同气候带的波动性不同q环境条件越严酷,波动性越大n波动是可逆的,但不可能完全复原第5页,讲稿共78张,创作
4、于星期三群落波动后群落波动后向平衡状态靠近向平衡状态靠近生物生命活动的产物生物生命活动的产物主要积累于主要积累于土壤土壤群落波动具有可逆性,但群落波动具有可逆性,但可逆是不完全的可逆是不完全的量变量变质变质变群落的演替群落的演替(即群落基本性质的改变)(即群落基本性质的改变)二、生物群落的演替第6页,讲稿共78张,创作于星期三1.生物群落演替:生物群落演替:就是指某一地段上,一种生物群落被另一种生物群落所取代的过程。群落内部关系(包括种内和种间关系)与外界环境群落内部关系(包括种内和种间关系)与外界环境中各种生态因子综合作用的结果。中各种生态因子综合作用的结果。到目前为止,人们对于演替的机制了
5、解得还不够。到目前为止,人们对于演替的机制了解得还不够。要搞清演替过程中每一步发生的原因以及有效地预测演要搞清演替过程中每一步发生的原因以及有效地预测演替的方向和速度,还有大量的工作要做。替的方向和速度,还有大量的工作要做。因此,下面列出的仅是部分原因。因此,下面列出的仅是部分原因。演替原因:演替原因:第7页,讲稿共78张,创作于星期三 植物繁殖体植物繁殖体的迁移和散布普遍而经常地发生着。的迁移和散布普遍而经常地发生着。当植物繁殖体到达一个新环境时,植物的定居过程就开当植物繁殖体到达一个新环境时,植物的定居过程就开始了。始了。植物的定居包括植物的植物的定居包括植物的发芽、生长和繁殖发芽、生长和
6、繁殖三个方面。植物三个方面。植物繁繁殖体的迁移和散布殖体的迁移和散布是群落演替的先决条件。是群落演替的先决条件。对于对于动物动物来说,植物群落成为它们取食、营巢、繁殖的场来说,植物群落成为它们取食、营巢、繁殖的场所。所。当然,不同动物对这种场所的需求是不同的。当植物群落环境当然,不同动物对这种场所的需求是不同的。当植物群落环境变得不适宜它们生存的时候,它们便迁移出去另找新的合适生境,变得不适宜它们生存的时候,它们便迁移出去另找新的合适生境,与此同时,又会有一些动物从别的群落迁来找新栖居地。与此同时,又会有一些动物从别的群落迁来找新栖居地。1).植物繁殖体的植物繁殖体的迁移、散布和动物的活动性迁
7、移、散布和动物的活动性第8页,讲稿共78张,创作于星期三 有些情况下,是群落内物种生命活动的结果,为自己创造了不有些情况下,是群落内物种生命活动的结果,为自己创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。条件,从而引起演替。2).群落内部环境的变化群落内部环境的变化 这种变化是由群落本身的生命活动造成的,多与外界环境条件这种变化是由群落本身的生命活动造成的,多与外界环境条件的改变没有直接的关系。的改变没有直接的关系。喜光草本植物阶段喜光草本植物阶段阔叶树种阶段阔叶树种阶段云杉阶段云杉阶段云云杉杉林
8、林采采伐伐后后第9页,讲稿共78张,创作于星期三3).种内和种间关系的改变种内和种间关系的改变 组成一个群落的物种在其内部以及物种之间都存在特定组成一个群落的物种在其内部以及物种之间都存在特定的相互关系。这种关系随着外部环境条件和群落内环境的改的相互关系。这种关系随着外部环境条件和群落内环境的改变而不断地进行调整。变而不断地进行调整。当密度增加时,不但种群内部的关系紧张化了,而且竞当密度增加时,不但种群内部的关系紧张化了,而且竞争能力强的种群得以充分发展,而竞争能力弱的种群则逐步争能力强的种群得以充分发展,而竞争能力弱的种群则逐步缩小自己的地盘,甚至被排挤到群落之外,这种情形常见于缩小自己的地
9、盘,甚至被排挤到群落之外,这种情形常见于尚来发育成熟的群落。尚来发育成熟的群落。处于成熟、稳定状态的群落在接受外界条件刺激的情况处于成熟、稳定状态的群落在接受外界条件刺激的情况下也可能发生种间数量关系重新调整的现象,进而使群落特下也可能发生种间数量关系重新调整的现象,进而使群落特性或多或少地改变。性或多或少地改变。第10页,讲稿共78张,创作于星期三4).外界环境条件的变化外界环境条件的变化 火可以造成大面积的次生裸地,是一个重要的诱发演替的因子;火也可使耐火的种类更旺盛地发育,而使不耐火的种类受到抑制,是群落发育的一种刺激因素。决定群落演替的根本原因存在于群落内部,群落之外的环境因决定群落演
10、替的根本原因存在于群落内部,群落之外的环境因素是引起演替的重要条件。素是引起演替的重要条件。气候决定着群落的外貌和群落的分布,也影响到群落的结构和生产力,气候的变化是演替的诱发因素。地表形态(地貌)的改变会使水分、热量等生态因子重新分配,转过来又影响到群落本身。大规模的地壳运动(冰川、地震、火山活动等),可使地球表面的生物部分或完全毁灭,从而使演替从头开始。小范围的地表形态变化(如滑坡、洪水冲涮)也可以改造一个生物群落。土壤的理化性质的改变势必引起植物、土壤动物和微生物的生活,导致土壤群落内部物种关系的重新调整。第11页,讲稿共78张,创作于星期三(5)人类的活动人类的活动 人对生物群落演替的
11、影响远远超过其他所有的自然因子,因为人对生物群落演替的影响远远超过其他所有的自然因子,因为人类社会活动通常是有意识、有目的地进行的,可以对自然环境中人类社会活动通常是有意识、有目的地进行的,可以对自然环境中的生态关系起着促进,抑制,改造和建设的作用。的生态关系起着促进,抑制,改造和建设的作用。人可以放火烧山,砍伐森林、开垦土地等,使生物群落改变面人可以放火烧山,砍伐森林、开垦土地等,使生物群落改变面貌。貌。人可以经营,抚育森林,管理草原,治理沙漠,使群落演替按人可以经营,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。照不同于自然发展的道路进行。人甚至还可以建立人工群落,
12、将演替的方向和速度置于人为控人甚至还可以建立人工群落,将演替的方向和速度置于人为控制之下。制之下。第12页,讲稿共78张,创作于星期三1.按演替发生的按演替发生的时间进程时间进程(L.G.Ramensky,1938):1)世世纪纪演演替替 延续时间相当长久,一般以地质年代计算。常伴随气候的历史变迁或地貌的大规模改造而发生。2)长长期期演演替替 延续达几十年,有时达几百年,云杉林被采伐后的恢复演替。3)快快速速演演替替 延续几年或十几年。草原弃耕地的恢复演替。2.2 演替的基本类型演替的基本类型第13页,讲稿共78张,创作于星期三2.按演替发生的按演替发生的起始条件起始条件(F.E.Clemen
13、ts,1916;J.E.Weaver和和F.E.Clements,1938):1)原生演替)原生演替 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)上的群落演替。2)次生演替)次生演替 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。3.按按基质的性质基质的性质(C.F.Cooper,1913):1)水生演替:)水生演替:2)旱生演替:)旱生演替:第14页,讲稿共78张,创作于星期三 1.水生演替系列水生演替系列:自由漂浮植物阶段自由漂浮植物阶段:浮萍、满江红、藻类。:浮萍、满江红、藻类。沉水植物阶段沉水植物阶段:水深
14、水深57米,轮藻;米,轮藻;24米,金鱼藻、米,金鱼藻、眼子菜、黑藻等。眼子菜、黑藻等。浮叶根生植物阶段浮叶根生植物阶段:莲、睡莲。:莲、睡莲。直立水生阶段直立水生阶段(挺水植物阶段挺水植物阶段):芦苇、香蒲、泽泻。芦苇、香蒲、泽泻。湿生草本植物阶段湿生草本植物阶段:莎草科、禾本科。:莎草科、禾本科。木本植物阶段木本植物阶段:灌木、乔木。:灌木、乔木。(三三)演替系列演替系列第15页,讲稿共78张,创作于星期三2.旱生演替系列旱生演替系列地衣植物阶段:地衣植物阶段:岩石岩石岩粒、有机物岩粒、有机物,壳状地衣壳状地衣叶状地衣、枝状地衣。叶状地衣、枝状地衣。苔藓植物阶段:苔藓植物阶段:积累更多腐殖
15、质,对岩石作用更强积累更多腐殖质,对岩石作用更强 岩粒变小、软层更厚岩粒变小、软层更厚草本植物阶段:草本植物阶段:有耐旱植物开始入侵。种子植物对环有耐旱植物开始入侵。种子植物对环 境的改造作用更强。小气候土壤更有境的改造作用更强。小气候土壤更有 利于灌木生长。利于灌木生长。灌木植物阶段:灌木植物阶段:喜阳灌木初现、与高草混生、灌木优势喜阳灌木初现、与高草混生、灌木优势乔木植物阶段:乔木植物阶段:第16页,讲稿共78张,创作于星期三第17页,讲稿共78张,创作于星期三1.单元顶极论单元顶极论:无论水生型的生境,还是旱生型的无论水生型的生境,还是旱生型的生境,最终都趋向于中生型的生境,并均会发展成
16、为生境,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一个相对稳定的气候顶极气候顶极。亚顶极:亚顶极:达到气候顶极以前的一个相对稳定的演替阶达到气候顶极以前的一个相对稳定的演替阶段段偏途顶极:偏途顶极:由一种强烈而频繁的干扰因素所引起的相由一种强烈而频繁的干扰因素所引起的相对稳定的群落对稳定的群落羊草草原羊草草原大针茅草原大针茅草原蒙古栎林蒙古栎林(四)演替顶极学说(四)演替顶极学说第18页,讲稿共78张,创作于星期三 预顶极(先顶极):预顶极(先顶极):在一个特定的气候区域内,在一个特定的气候区域内,由由于局部气候条件于局部气候条件较较差(差(热热、干燥)而、干燥)而产产生的生的稳稳
17、定群落,定群落,如草原区内出如草原区内出现现的荒漠植被片段。的荒漠植被片段。超超顶顶极极(后后顶顶极极):):在一个特定气候区域内,在一个特定气候区域内,由由于局部气候比较适宜而产生的较优越气候区的顶极。于局部气候比较适宜而产生的较优越气候区的顶极。如草原区内,在较湿润的地方,出现森林群落。如草原区内,在较湿润的地方,出现森林群落。第19页,讲稿共78张,创作于星期三2.多元顶极论多元顶极论: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。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候顶极终点。除了气候顶极之外,还可有土壤顶极、地形顶极、火
18、烧顶极、动物顶极;同时还可存在一些复合型的顶极,如地形-土壤顶极。相同点相同点:顶极群落,右单向变化稳定状态且适应生境不同点不同点:演化决定因素:气候(单向);气候+其他顶级群落趋同性:单元顶级-气候顶级;多元顶级第20页,讲稿共78张,创作于星期三3.顶极顶极-格局假说:格局假说:在任何一个区域内,环境因在任何一个区域内,环境因子都是连续不断地变化的。子都是连续不断地变化的。随着环境梯度的变化,各种类型的顶极群落,随着环境梯度的变化,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,如气候顶极、土壤顶极、地形顶极、火烧顶极等,不是截然呈离散状态,而是连续变化的,因而形成不是截然
19、呈离散状态,而是连续变化的,因而形成连续的顶极类型连续的顶极类型,构成一个顶极群落连续变化的格局。构成一个顶极群落连续变化的格局。分布最广泛且通常位于格局中心的顶极群落,分布最广泛且通常位于格局中心的顶极群落,叫做叫做优势顶极优势顶极,它是最能反映该地区气候特征的顶极它是最能反映该地区气候特征的顶极群落,相当于单元顶极论的气候顶极。群落,相当于单元顶极论的气候顶极。第21页,讲稿共78张,创作于星期三09 群落的分类与排序群落的分类与排序第22页,讲稿共78张,创作于星期三 对生物群落的认识和分类方法,存在两条途径。早期的对生物群落的认识和分类方法,存在两条途径。早期的一批植物生态学家认为群落
20、类型是自然单位,它们和有机体一批植物生态学家认为群落类型是自然单位,它们和有机体一样具有明确的边界,而且与其他群落是一样具有明确的边界,而且与其他群落是间断的、可分的间断的、可分的,因,因此可以象物种那样进行分类。这一途径被称为此可以象物种那样进行分类。这一途径被称为群丛单位理论群丛单位理论(association unit theory)或)或机体论机体论。另外一种观点被称为另外一种观点被称为个体论个体论,认为群落是,认为群落是连续的连续的,没有明确的边,没有明确的边界,它不过是不同种群的组合,而种群是独立的。在通常情况下,界,它不过是不同种群的组合,而种群是独立的。在通常情况下,生境与群落
21、都是连续的。因此他们认为应采取生境生境与群落都是连续的。因此他们认为应采取生境梯度分析的方梯度分析的方法,即排序法,即排序(ordination)来研究连续群落变化,而不采取分类来研究连续群落变化,而不采取分类的方法。的方法。第23页,讲稿共78张,创作于星期三一、生物群落的分类一、生物群落的分类(一)中国植物群落分类原则、系统和单位(一)中国植物群落分类原则、系统和单位 我国采用了我国采用了“群落生态群落生态”原则,即以群落原则,即以群落本身的综合特征作为分类依据,群落的种类组本身的综合特征作为分类依据,群落的种类组成、外貌和结构、地理分布、动态演替等特征成、外貌和结构、地理分布、动态演替等
22、特征及其生态环境在不同的等级中均作了相应的反及其生态环境在不同的等级中均作了相应的反映。高级单位侧重于外貌、结构和生态地理特映。高级单位侧重于外貌、结构和生态地理特征,而中、低级单位则着重于种类组成和群落征,而中、低级单位则着重于种类组成和群落结构。结构。系统如下:系统如下:第24页,讲稿共78张,创作于星期三植被型组植被型组植被型植被型植被亚型植被亚型群系组群系组群系群系亚群系亚群系群丛组群丛组群丛群丛亚群丛亚群丛第25页,讲稿共78张,创作于星期三植被型组植被型组:凡建群种生活型相近而且群落外貌相似的凡建群种生活型相近而且群落外貌相似的植物群落联合为植被型组。这里的生活型是指较高级植物群落
23、联合为植被型组。这里的生活型是指较高级的生活型。如针叶林、阔叶林、草地、荒漠等。全国的生活型。如针叶林、阔叶林、草地、荒漠等。全国划分为划分为10个。个。植被型植被型:在植被型组内,把建群种生活型(一级或二级)在植被型组内,把建群种生活型(一级或二级)相同或相似,同时对水热条件的生态关系一致的植物群落相同或相似,同时对水热条件的生态关系一致的植物群落联合为植被型。如寒温性针叶林、夏绿阔叶林、温带草原、联合为植被型。如寒温性针叶林、夏绿阔叶林、温带草原、热带荒漠等。中国植被划分为热带荒漠等。中国植被划分为29个植被型。个植被型。第26页,讲稿共78张,创作于星期三群系群系:凡是建群种或共建种相同
24、的植物群落联合为群系。例凡是建群种或共建种相同的植物群落联合为群系。例如,兴安落叶松群系,羊草群系如,兴安落叶松群系,羊草群系。群丛群丛:是植物群落分类的基本单位。凡是层片结构相同,各是植物群落分类的基本单位。凡是层片结构相同,各层片的优势种或共优种相同的植物群落联合为群丛层片的优势种或共优种相同的植物群落联合为群丛。羊草羊草+大针茅大针茅+黄囊苔草(黄囊苔草(Carex korshinskyi);草原和羊草草原和羊草+大针茅大针茅+柴胡(柴胡(Bupleurum scorzoneri-folium)草原都是不同的群丛草原都是不同的群丛。第27页,讲稿共78张,创作于星期三群丛的命名:群丛的命
25、名:采用联名法,即将各个层中的建群种或优势采用联名法,即将各个层中的建群种或优势种和生态指示种的学名按顺序排列。在前面冠以种和生态指示种的学名按顺序排列。在前面冠以Ass.(Association的缩写),不同层之间的优势种以的缩写),不同层之间的优势种以“-”相联。如相联。如兴安落叶松杜鹃红花鹿蹄草群丛兴安落叶松杜鹃红花鹿蹄草群丛(即即Ass.Larix gmelini-Rhododendron dahurica-phyrola incarnata)。)。有时某一层具共优种,这时用有时某一层具共优种,这时用“+”相连。如相连。如兴安落叶松兴安杜鹃红花鹿蹄草苔草兴安落叶松兴安杜鹃红花鹿蹄草苔草
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