植物群落的动态课件.ppt

1、 植物群落组成、结构在不同时间尺度上植物群落组成、结构在不同时间尺度上随着环境变化而不断改变随着环境变化而不断改变 植物群落随时间动态的基本特点：植物群落随时间动态的基本特点：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

2、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。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植物群落与世间万物一样处于不停的运动与变化之中。中。这一变化以时间长短而言、有短期、中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期、长期；对植物群落变化性质而言有变化，物候节律、波动；演替与演化之变化，物候节律、波动；演替与演化之分。分。就研究领域而言，有植物群落生理生态就研究领域而言，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。学、植物群落生态学与植物群落动

3、态学。时间类型时间类型持续时间持续时间 群落变化性质群落变化性质 事例事例 研究领域研究领域 短期短期天天 变化变化 蒸腾作用蒸腾作用 植物群落植物群落 光合作用光合作用 生理生态学生理生态学 营养与代谢营养与代谢年际间年际间 节律节律 季节动态季节动态 植物群落植物群落 生态学生态学年际间年际间 植物生产力变化植物生产力变化 植物群落植物群落 植物种群变化植物种群变化 动态学动态学 植物功能群变化植物功能群变化 中期中期数十年到数十年到 演替演替 群落演替群落演替 植物群落植物群落数百年数百年 动态学动态学 长期长期数百年到数百年到 演化演化 气候变化引起气候变化引起 植物群落植物群落数千年

4、数千年 群落界线移动群落界线移动 动态学动态学 植物群落变化类型植物群落变化类型 这是指植物群落在一天内的动态过程，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、群落的群落光合作用、群落蒸腾作用、群落的营养与代谢过程都表现这一特点；营养与代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。及由此而引起的温度、湿度的变化。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

5、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。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，达到最大呼吸入暗呼吸、光合为零时，达到最大呼吸强度。强度。其后呼吸强度随温度增高降低，几成直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，线，凌晨，光合作用开始，净呼吸减少，至补偿点时为零。至补偿点时为零。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

6、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吸自由释放的二氧化相等时的光合强度强度 蒸腾日变化特点：蒸腾日变化特点：午休，即午间降低。但水分充足不午休，即午间降低。但水分充足不明显；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。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，研究了热脉冲对胡的蒸腾液流、土壤水分动态因子，研究了热脉

7、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关系和其主要影响因子的关系 2.单位时间内液流量变化呈明显的昼夜节律，白天的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，白天的低值，白天10：00左右达到峰值，午后左右达到峰值，午后18：00左右左右又达到一个峰值。不同胸径的胡杨在一天中树干液流又达到一个峰值。不同胸径的胡杨在一天中树干液流动态变化规律基本一致，液流流速呈现双锋状态，但动态变化规律基本一致，液流流速呈现双锋状态，但

8、不同胸径的树干液流速度有很大差异，胸径大的要高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，增大，随着空气湿度的升高而减小，而风速比较特殊，当风速较小时，蒸腾是随着风速增大而增大，但到一当风速较小时，蒸腾是随着风速增大而增大，但到一定风速后，蒸腾量是随着风速的增大而减小定风速后，蒸腾量是随着风速的增大而减小 关于关于“午休午休”“午休午休”在陆生植物、水生植物都有表现在陆生植物、水生植物都有表现 1.陆生植物茶树净光合速率日进

9、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”主要由强光和高主要由强光和高温引起。温引起。强光下光抑制的发生是引起茶强光下光抑制的发生是引起茶树光合树光合“午休午休”的重要原因。的重要原因。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 2.水生植物湿地泽泻植物蒸腾特性

10、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。泽泻象是由于受气孔阻力的影响所致。泽泻在下午在下午14：00时气孔关闭较大，是影响时气孔关闭较大，是影响蒸腾速率的直接原因。蒸腾速率的直接原因。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

11、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。两阶段：两阶段：08.00-11.00 08.00-11.00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释放量到最释放量到最低低。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”气候季节变化条件气候季节变化条件下，出现的季相变化。下，出现的季相变化。后面有录像片介后面有录像片介绍森林的季节变化绍森林的季节变化 这一变化的内在动力

12、在于植物自生，而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、其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。湿度等气象条件的四季的变化。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。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）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水生高等植物群落季相交替对

13、富营养化水体净化效果表现不同特点化效果表现不同特点 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、藻类容易爆发生植物群落能在水质变化剧烈、藻类容易爆发的阶段的阶段(初春至夏末初春至夏末)持续有效的抑制浮游植物持续有效的抑制浮游植物生长繁殖，生长繁殖，对富营养化水体中的营养盐有较高对富营养化水体中的营养盐有较高的去除作用，的去除作用，并能有效缓解因前一种植物死亡并能有效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。给水质带来的不利影响，使水质保持相对稳定。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

14、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。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

15、3.4 3.4 不同种群单株生物量季节动态不同种群单株生物量季节动态结果结果 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。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月中以后又升高。月中以后又升高。这是植物群落的组成、生产力、结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。构及功能过程，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。够代表植物群落长期

16、过程的平均值。因为年际间的变化因为年际间的变化 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；这种变化一般不涉及新种的大量这种变化一般不涉及新种的大量侵入，从总体上看，其本上是围绕侵入，从总体上看，其本上是围绕平均值的波动；平均值的波动；这种变化不会导致决定植物群落这种变化不会导致决定植物群落类型的基本特征的改变。类型的基本特征的改变。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生态因子变化如气候因子中的多雨年，少雨年等。雨年，少雨年等。植物本身的活动周期，如种子结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。实率的大小年、羊草有这

17、种情况。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。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。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调查。调查重点围绕特大雪冻灾害受灾地区开展评估调查。调查重点围绕特大雪冻灾害对

18、区域生态系统、地带性植被、珍稀濒危植物、重要对区域生态系统、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原因，为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。学、准确的依据和对策。人类活动的影响、如放牧强度、利用程度年度间的不平衡。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。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。

19、广布种波动较小。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 .产产力及由此而引起的比例上的变化。是优力及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。势种变化造成的不同年份的可逆性交替。周期波动(cyclic fluctuation)：在植物群落中，某一种植物结实的在植物群落中，某一种

20、植物结实的大小年而导致的周期性大小年而导致的周期性.可逆性的变可逆性的变化。化。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。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。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 大针茅草原不同年份地下生物量大针茅草原不同年份地下生物量的波动的波动内蒙

21、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。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

22、落类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型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。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，最典型的如砍伐为突变的过程，最典型的如砍伐森林种植农作物，开垦草原种植森林种植农作物，开垦草原种植农作物。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.5.1 演替类型 由于划分依据不同，故有不同分类系统。划分依据划分依据 演替类型的划

23、分演替类型的划分 代表人物代表人物1 1、延续时间延续时间 世纪演替、长期演替世纪演替、长期演替 L L。G G。Ramensky Ramensky 快速演替快速演替 193819382 2、起始条件起始条件 原生演替原生演替次生演替次生演替 F.E.Clements F.E.Clements 1916 1916等等3 3、基质、基质 水生演替、旱生演替水生演替、旱生演替 C.F.Cooper,C.F.Cooper,1913 19134 4、主导因素、主导因素 内因性演替、外因性演替内因性演替、外因性演替 V.N.Sukachev,V.N.Sukachev,1942,1945 1942,194

24、5 5 5、代谢特征、代谢特征 自养性演替、异养性演替自养性演替、异养性演替6 6、演替趋向、演替趋向 进展演替、进展演替、逆行演替逆行演替7 7、演替形式、演替形式 线性演替、循环演替线性演替、循环演替8 8、空间范围、空间范围 小演替、地方演替、区域演替小演替、地方演替、区域演替 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

25、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。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

26、。，。，土壤氮含量也由土壤氮含量也由100kghm2 提高到提高到1200 kghm2.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-柽柳群柽柳群落落-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，随年生草本植物为主，随着演替的进行，着演替的进行，1年生草本植物的重要值逐渐年生草本植物的重要值逐渐降低，降低，多年生草本的重要值逐渐增加，出现了多年生草本的重要值逐渐增加，出现了半灌木，并在群落占

27、有一定的位置，使群落的半灌木，并在群落占有一定的位置，使群落的结构趋向复杂。结构趋向复杂。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。黄河三角洲新生盐碱沙地黄河三角洲新生盐碱沙地碱蓬群落碱蓬群落柽柳群落柽柳群落白茅群落白茅群落海滩湿地植物群落的演替海滩湿地植物

28、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，演替早期的代表物种海三棱蔗草的重要值逐渐减小，互花米草和芦苇的重要值逐渐减小，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种植物地种植物地上部分生物量在生长季节内上部分生物量在生长季节内(310月月)均呈单峰变化，均呈单峰变化，一般在夏季一般在夏季(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

29、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，互花米草为互花米草为393 t，海三棱蔗草为，海三棱蔗草为505 t 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，生产一般个体数量多，结构复杂，生产力提高。力提高。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，一般个体数量减少，结构简化，生产力降低，二者比较如下生产力降低，二者比较如下 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

30、念：概念：演替系列中最后的稳定的群落，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就是顶极群落，它是与物理环境取得平衡的自我维持系统平衡的自我维持系统（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 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。最终与当

31、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，不论最初条件如同一气候区，不论最初条件如何，先锋群落可能十分不同，最何，先锋群落可能十分不同，最终都趋向一致。终都趋向一致。而在同一气候区内，由于地形土壤、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，都属水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于前顶极，而这前顶极又可分为不同类型：型：亚顶极亚顶极(subclimax)(subclimax)：气候顶极前的一个相：气候顶极前的一个相当稳定的演替阶段。当稳定的演替阶段。偏途顶极偏途顶

32、极(deflected climax)(deflected climax)：长：长期、强烈干扰因素形成的相对稳定期、强烈干扰因素形成的相对稳定的群落。的群落。前顶极前顶极(preclimax)(preclimax)：在大的气候区：在大的气候区内，由于局部气候比较好而产生的内，由于局部气候比较好而产生的优于气候区的群落。优于气候区的群落。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。这一学说，争论颇多，有支持有反这一学说，争论颇多，有支持有反对。对。反对者认为，气候顶极只出现于地反对

33、者认为，气候顶极只出现于地带性生境条件下，带性生境条件下，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。带性栗钙土可出现典型草原。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。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

34、论点：他认为一个群落在某个生境中基本稳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，则定，可自行繁殖并结束演替、过程，则为顶极群落。为顶极群落。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。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

35、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。一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。局中心的顶极群落，叫优势顶极。植物群落之所以会发生演替，其动力来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自两方面，即来自群落内部的内在因素与来自外部的外在因素。与来自外部的外在因素。内在因素：如植物繁殖与迁入、植物种内在因素：如植物繁殖与迁入、植物种之间关系、群落内部环境变化之间关系、群落内部环境变化 外在因素：如外在因素：如外界

36、环境变化、人类外界环境变化、人类活动活动 植物繁殖与迁入：一个地段上植植物繁殖与迁入：一个地段上植物群落内新植物种的迁入与定居是物群落内新植物种的迁入与定居是植物群落演替的先决条件。植物群落演替的先决条件。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。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，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

37、条所导致的光照、温度、水分、土壤营养条件改变，为演替发生创造的条件。件改变，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，从而为演替过程产物的刺激与抑制作用，从而为演替过程产生的影响。生的影响。群落外部条件：如气候、地貌、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土壤以及火等条件的变化都可能导致植物群落的演替。致植物群落的演替。内蒙古典型草原长期过牧与九十年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，使许多代以来的干旱化、温暖化，使许多荒漠植物种如多根葱、小针茅等，荒漠植物种如多根葱、小针茅等，大量迁入，

38、如果长期下去，有可能大量迁入，如果长期下去，有可能变成荒漠草原。变成荒漠草原。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。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,对气候变化背对气候变化背景下景下大兴安岭大兴安岭森林的演替动态进行了模拟。模拟选择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

39、景、温度和降水都增加情景了目前气候情景、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,并考虑了气候变化引起的火干扰变化对森并考虑了气候变化引起的火干扰变化对森林演替的影响。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兴安落叶松将继续作为绝对优势树种种,樟子松、桦树、杨树伴生其中樟子松、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,大兴安岭将大兴安岭将可能以温带针阔混交林为主可能以温带针阔混交林为主,森林群落中出现红松、蒙森林群落中出现红松、蒙古栎、椴树等树种古栎、椴树等树种;火干扰影响森林生物量及森林的

40、物火干扰影响森林生物量及森林的物种组成和结构。种组成和结构。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种之间的关系等，依靠风力传播、对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强适应能力的物种更容易成为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，某些微生物在植物的定居具原生裸地的早期定居

41、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表面的形状有重要作用。非生物因素则包括裸地表面的形状(凹、凹、凸、平凸、平)、粗糙度、与岩石的距离等，一些特殊的微环、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，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。促进植物的定居。植被原生演替是生物驱动因素与环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。行的模式。2.植被原生演替过程并不完全遵循地衣一苔藓植被原生演替过程并不完全遵循地衣一苔藓草本

42、植物一木本植物的顺序，不同环境条件下草本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地环境条件的复杂性有关。杂性与原生裸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：早期定居该领域的研究人们关注两个方面：早期定居种的适生特征种的适生特征(包括解剖的和生理的包括解剖的和生理的)以及各种以及各种微生物对植物定居过程的影响；各种非生物环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居的影响。境因素对植物定居的影响。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

43、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植物群落，在演替中可发展成为不同或相异性大的群落，相异性大的群落，而趋同而趋同(convergence)(convergence)则相反，是由不同或相异性大的群落出则相反，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。发，向相同或相似的群落发展。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

44、草群落：放牧程度放牧程度 群落建群种群落建群种 无牧无牧 羊草建群种羊草建群种 适牧适牧 羊草羊草+大针茅大针茅 共建种共建种 重牧重牧 羊草羊草+冷蒿冷蒿 共建种共建种 过牧过牧 冷蒿、建群种、灌丛化冷蒿、建群种、灌丛化 放牧导致植物群落趋同放牧导致植物群落趋同 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，恢复的过程冷蒿的阶段，冷蒿冷蒿+冰草共冰草共建的阶段建的阶段米氏冰草占优势阶段米氏冰草占优势阶段羊草优

45、势的阶段。羊草优势的阶段。5.6 5.6 群落演替的研究群落演替的研究 5.6.15.6.1永久样地永久样地 5.6.2 5.6.2 利用同一地点不同时期植被历史利用同一地点不同时期植被历史资料进行对比研究资料进行对比研究 5.6.3 5.6.3 空间变化代替时间变化空间变化代替时间变化 5.7 5.7 群落演替过程中生理生态学特性及群落演替过程中生理生态学特性及其主要因子的变化其主要因子的变化关于演替的几个概念关于演替的几个概念 1 1。演替阶段。演替阶段(succession stage):(succession stage):演替系列中的任何一个时段演替系列中的任何一个时段 2 2。演替

46、取代（。演替取代（successional successional displacement):displacement):生态演替过程中早期物种被后期物生态演替过程中早期物种被后期物种替代的现象种替代的现象 3 3。演替系列（。演替系列（successional series):successional series):在特定的地点演替过程中，顺序发在特定的地点演替过程中，顺序发生的一系列群落生的一系列群落不同演替阶段植物生理生态特征的变化不同演替阶段植物生理生态特征的变化京西矿业废弃地生境特征及植被演替研究京西矿业废弃地生境特征及植被演替研究（2007，博士论文），博士论文）将不同群落类

47、型划分为不同的演替阶段将不同群落类型划分为不同的演替阶段.采石场废弃地在山前丘陵区为采石场废弃地在山前丘陵区为1个演替阶段个演替阶段,即草本群即草本群落阶段落阶段,群落类型为牵牛群落类型为牵牛.鬼针草群丛鬼针草群丛.浅山区为浅山区为3个演替阶段个演替阶段:第第1阶段为草本植物群落阶段阶段为草本植物群落阶段,群群落类型为山榆落类型为山榆-鬼针草群丛鬼针草群丛;第第2阶段为草本群落向灌丛阶段为草本群落向灌丛群落过渡阶段群落过渡阶段,群落类型为毛地黄群落类型为毛地黄.荆条群丛荆条群丛;第第3阶段为阶段为灌丛群落阶段灌丛群落阶段,群落类型分别为绣线菊群落类型分别为绣线菊-荆条群丛和杠柳荆条群丛和杠柳-

48、荆条群丛荆条群丛.煤矿废弃地在浅山区为煤矿废弃地在浅山区为2个演替阶段个演替阶段:第第1阶段阶段为灌丛群落阶段为灌丛群落阶段,群落类型为艾蒿群落类型为艾蒿-荆条群丛荆条群丛;第第2阶段为乔木群落阶段阶段为乔木群落阶段,群落类型为羊胡子群落类型为羊胡子.臭椿臭椿群丛群丛.在低山区为在低山区为2个演替阶段个演替阶段:第第1阶段为草本植物阶段为草本植物群落阶段群落阶段,群落类型为铁苋菜群落类型为铁苋菜-狗尾草群丛狗尾草群丛;第第2阶段为草本群落向灌丛群落过渡阶段阶段为草本群落向灌丛群落过渡阶段,群落类型群落类型为蒙古蒿为蒙古蒿.鬼针草群丛鬼针草群丛.中山区为中山区为1个演替阶段个演替阶段,即草本植物

49、群落阶段即草本植物群落阶段,群群落类型为黄花铁线莲落类型为黄花铁线莲-鬼针草群丛鬼针草群丛.黄土高原马栏林区植物群落演替的研究黄土高原马栏林区植物群落演替的研究（2006，硕士论文），硕士论文）通过通过DCA排序能够较好地反映植物草本群落排序能够较好地反映植物草本群落灌木群落灌木群落乔木群落的演替系列。乔木群落的演替系列。自然恢复演替以辽东栎林为演替顶极，而人工自然恢复演替以辽东栎林为演替顶极，而人工油松林可能是人为干扰下的一种相对较稳定的油松林可能是人为干扰下的一种相对较稳定的群落类型。群落类型。群落的物种多样性和复杂性在演替进程中都得群落的物种多样性和复杂性在演替进程中都得到了很好的恢复。

50、随着演替的进程，植物生活到了很好的恢复。随着演替的进程，植物生活型功能群组成逐渐复杂，物种丰富度逐步增加，型功能群组成逐渐复杂，物种丰富度逐步增加，其组成比例也随着恢复时间的延长趋于稳定。其组成比例也随着恢复时间的延长趋于稳定。群落枯落层和腐殖质层厚度均呈加速增长群落枯落层和腐殖质层厚度均呈加速增长关于植物入侵与演替关于植物入侵与演替 植物入侵也可能引起群落演替植物入侵也可能引起群落演替 如大米草，水葫芦等如大米草，水葫芦等 但是不是入侵种要进行长时间的观但是不是入侵种要进行长时间的观察，有人说植物要察，有人说植物要20年以上。年以上。关于植物入侵关于植物入侵 关于植物入侵基本科学问题关于植物