普通生态学UNIT7公开课一等奖市优质课赛课获奖课件

2023/6/26第七章生物群落动态第一节群落变化类型第二节群落演替类型第三节演替顶极学说第四节群落演替与功能过程第五节控制演替的几种主要因素第六节两种不同的演替观参考文献思考题2023/6/26第一节群落变化类型按时间划分：持续时间变化类型举例天蒸腾、光合作用年植物生长的季节动态几年植物生产力的波动十到百年群落演替百年到千年气候变化引起的生物地带界线的移动万年到亿年群落演化2023/6/26第一节群落变化类型演替：一个群落代替另一个群落的过程。波动：短期的可逆变化，其逐年的变化方向常常不同，一般不发生新种的定向更替。波动的原因：（p.155）1、环境条件的变化（例如，多雨年，少雨年，突发性灾变）2、生物本身的活动周期（例如种子产量的波动，动物种群的周期性变化及病虫害爆发）；3、人为活动（例如放牧活动）。2023/6/26

经典的演替模式一年生杂草多年生杂草灌木早期演替树木晚期演替树木发生在弃耕地上的群落演替：2023/6/26群落演替(communitysuccession):自然群落中，一种群落被另一群落所取代的过程称群落演替。多数群落的演替有一定的方向性，但也有一些群落有周期性的变化，即由一个类型转变为另一个类型，然后又回到原有的类型，称周期性演替，如：石楠→石蕊→熊果→石楠。演替系列(successionsere):按顺序发生的一系列群落称演替系列。先锋种(pioneerspecies)和先锋群落(pioneercommunity):演替过程中，最早定居下来的物种称先锋种；演替过程中最初形成具在一定结构和功能的群落称先锋群落。演替顶极(climax)和顶极群落(climaxcommunity):任何一类演替都经过迁移、定居、群聚、竞争、反应、稳定6个阶段，当群落达到与周围环境取得平衡时(物种组合稳定)，群落演替渐渐变得缓慢，最后的演替系列阶段称演替顶极；演替最后阶段的群落称顶极群落。2023/6/26第二节群落演替的类型按照演替发生的时间进程，可以分为：世纪演替长期演替快速演替按演替发生的起始条件，可以分为：原生演替次生演替按基质性质，可以分为：水生演替旱生演替按控制演替的主导因素，可分为：内因性演替外因性演替按群落代谢特征，可分为：自养性演替异养性演替（书中例子p.158-159）2023/6/26群落演替的实例—从湖泊演替为森林

一个湖泊经历一系列演替后，可以演变为一个森林群落，大体要经历以下几个阶段：裸底阶段沉水植物阶段浮叶根生阶段挺水植物和沼泽植物阶段森林群落阶段2023/6/26群落演替的实例—湖泊沙丘的群落演替美国密执安湖沙丘上的群落演替（原生演替）裸露沙丘固沙草本植物（滨草Ammophilabreviligulata、沙拂子茅Calamovilfalongifolia）固沙灌木(沙李Prunuspumila、沙柳Salixspp.、三角杨Populusdeltoides)松柏林黑栎林栎－山核桃林山毛榉－槭树林2023/6/26群落演替的实例—从裸岩演替到森林在裸岩的演替基质上，如果当地的气候条件适合于森林生长，经过漫长艰难的演替，迟早会长出森林来。从裸岩到森林大致要经过以下几个演替阶段：地衣阶段苔藓阶段草本植物阶段灌木阶段森林阶段2023/6/26群落演替的实例—橡果上的异养演替橡树果提供了生物群落演替的基质象甲等昆虫侵入橡果，进入橡果胚，在其中产卵，孵化后的幼虫利用橡果胚作为营养；象甲侵入时，亦把真菌带入橡果；象甲幼虫离开橡果，在果壳上留下洞，食真菌者和食腐动物进入，橡胚组织被降解为粪便；捕食螨等进入，捕食食腐动物；真菌软化橡果外壳；较大的动物如毛虫、多足类等进入，橡果崩裂，成土壤腐殖质的一部分。2023/6/26第三节演替顶极学说顶极群落的特征演替顶极学说2023/6/26顶极群落的能量学特征群落能量学总生产量／群落呼吸(B/R)总生产量／生物量(P/B)单位能流维持的生物量(B/E)群落净生产量食物链≥１高低高线状，牧食为主＝１低高低网状、腐食群落特征演替中群落顶极群落2023/6/26顶极群落的结构和生活史特征群落结构有机质总量无机营养物种多样性生化多样性层次和空间异质性生活史生态位特化生物大小生活周期少生物外低低简单宽小短、简单多生物内高高复杂窄大长、复杂群落特征演替中群落顶极群落2023/6/26顶极群落的特征物质循环和内稳定性特征物质循环无机物质循环生物与环境的物质交换腐屑在营养物再生中的作用内稳定性内部共生营养保持抗干扰能力熵信息开放快不重要不发达差弱高少封闭慢重要发达好强低多群落特征演替中群落顶极群落2023/6/26演替顶极学说单元顶极学说(F.E.Clements,1916)多元顶极学说(A.G.Tansley,1954)顶极格局学说(R.H.Whittaker,1953)2023/6/26一、单元顶极学说(F.E.Clements,1916)在同一个气候区内，只能有一个顶极群落，而这个顶极群落的特征完全是由当地的气候决定的，因此又叫气候顶极。在任何一个特定的气候区内，所有的演替系列最终都将趋向一个顶极群落（只要给它们足够的时间），而这个区域最终也将被一种单一的植物群落所覆盖。亚顶极：达到气候顶极前的相当稳定的群落。偏途顶极（分顶极、干扰顶极）：由一种强烈而频繁的干扰因素所引起的相对稳定群落。前顶极（先顶极）：在一个特定的气候区域内，由于局部气候比较适宜而产生的较优越气候区的顶极。（p.160)超顶极（后顶极）：在一个特定的气候区内，由于局部气候条件较差而产生的稳定群落。2023/6/26二、多元顶极学说(A.G.Tansley,1954)任何一个区域的顶极群落都是多个的，都是由一定的环境条件所控制和决定的，如土壤的湿度、土壤的营养特性、地形和动物活动等。有人则分别将这些群落称为地形顶极、土壤顶极和动物顶极。单元顶极学说和多元顶极学说实质上的差异是在于对于测定相对稳定的时间标准的差异，即以地质时间还是以生态时间。2023/6/26三、顶极-格局学说(R.H.Whittaker,1953)自然群落是由许多环境因素决定的，除气候外，还包括土壤、生物、火、风等因素。在逐渐变化的环境梯度中，顶极群落类型也是连续地逐渐地变化的，它们彼此之间是难以彻底划分开。是多元顶极群落学说的一个变型。2023/6/26第四节群落演替与功能过程蒸腾作用的消失

使土壤增温(8℃，0～2.5cm;3℃,10～15cm)，地表径流增大生物地球化学循环变化使土壤中的养分流失大幅增加土壤可侵蚀性增加土壤的可侵蚀性比植被覆盖地区提高10.4倍一、去除植被的影响(H.Bormann的去除实验)2023/6/26第四节群落演替与功能过程二、植被的恢复过程(H.Bormann的去除实验)埋藏种子萌发形成大致同龄的不同种群上层树木的优势度由生长较快的阳性树种过渡到寿命较长、生长较慢的阴性树种三、生物调节的恢复

生物调节的恢复主要依赖于第一生产力的恢复。2023/6/26第四节群落演替与功能过程四、群落的发展与稳态平稳过渡积累更新总生物量渐进模型Bormann模型时间2023/6/26第四节群落演替与功能过程五、关于生态系统发展模型的讨论Brook的实验指出Odum(1971)在他出版的教科书中提出的模型存在几个问题：1、最大生物量2、P/R比率3、种的多样性4、生态对策5、生物地球化学循环6、抗干扰能力2023/6/26第五节控制演替的几种主要因素生物因素非生物因素人为因素2023/6/26生物因素群落内物种的生命活动(为其他竞争者提供了有利条件，例子：p.172，向日葵；云杉)植物繁殖体的迁移、散布和动物的活动性种内和种间的关系：动物顶极2023/6/26非生物因素气候因素：气候顶极土壤因素：土壤顶极地形地貌因素：地形顶极火烧:火烧顶极洪涝2023/6/26人为因素逆行演替:在不利的自然因素和人为因素（如污染和过牧）干扰下，生物群落的演替也可以向反方向进行，使群落逐渐退化，使群落的结构简单化和群落生产力下降。偏途演替：人为因素影响下，群落演替按照不同于自然发展的道路进行，这种演替称为偏途演替。2023/6/26第六节两种不同的演替观一、经典的演替观①每一演替阶段的群落明显不同于下一阶段的群落；②前一阶段群落中的物种活动促进了下一阶段物种的建立。二、个体论演替观:Egler(1952)提出初始物种组成决定群落演替系列中后来优势种的学说，Connell和Slatyer(1977)提出了3种可能的物种取代机制：促进模型(facilitationmodel)抑制模型(inhibitionmodel)忍受模型(tolerancemodel)演替机制总结2023/6/26促进模型(facilitationmodel)

物种替代是由于先来物种的活动改变了环境条件，使它不利于自身生存，面促进了后来物种的繁荣；因此物种替代有顺序性，可预测和具方向性。多出现在环境条件严酷的原生演替中。（A、B、C、D代表４个物种，箭头代表被替代）ＡＢＣＤ2023/6/26抑制模型(inhibitionmodel)

先来物种抑制后来物种，使后者难以入侵和发育，因而物种替代没有固定的顺序，各种可能都有，其结果在很大程度上取决于那一种先到。演替在更大程度上决定于个体的生活史对策，因而难以预测。在该模型中没有一个物种可以被认为是竞争的优胜者，而是决定于先到该地，所以演替往往是从短命种到长命种，而不是由规律、可预测的物种替代。（A、B、C、D代表４个物种，箭头代表被替代）ＡＢＣＤ2023/6/26忍受模型(tolerancemodel)

介于上述二者之间，认为物种替代决定于物种的竞争能力。先来的机会种在决定演替途径上并不重要，任何物种都可能开始演替，但有一些物种竞争能力优于其它种，因而它最后能在顶极群落中成为优势种。至于演替的推进是取决于后来入侵还是初始物种的逐渐减少，可能与开始的情形有关。（A、B、C、D代表４个物种，箭头代表被替代）ＡＢＣＤ2023/6/26演替机制可定居的空间只有演替初期物种能定居所有生长到成体的物种能定居定居的首批物种改变环境环境不适于早期物种但较适于后期物种，早期物种被淘汰环境较不适于早期物种，但对于后期物种，既非较适宜，又非较不适宜环境不适于所有物种最后存留的物种是不再使环境有利于其它物种最后存留的物种能够耐受早期物种产生的环境变化，而其它物种无法耐受最后存留的物种阻止其它物种侵入，直到受到干扰为止干扰破坏顶极阶段演替开始促进耐受抑制顶极顶极顶极2023/6/26第七章参考文献Burke,A.确定景观功能和生态系统动态：对纳米布沙漠南部生态恢复的贡献.AMBIO-人类环境杂志，2001，30（1）：29－36.2023/6/26第七章思考题名词