群落的演替—精华版

第4节群落的演替群落是一个动态的开放的生命系统。由于气候变迁、洪水、火烧、山崩、地壳运动、动物的活动和植物繁殖体的迁移散布，以及因群落本身的活动改变了内部环境等自然原因，或者由于人类活动的结果，使群落结构受到干扰或破坏，一些生物的种群消失了，就会有其他一些生物的种群来占据它们的空间，再过一段时间，就会有另一些生物的种群兴起，达到一个相对稳定的阶段。群落的动态发展喀拉喀托火山时间：1883年8月7日地点：印度尼西亚事件：喀拉喀托火山大爆发蜘蛛202种动物621种动物880种动物小草小树林几年后1909年1919年1934年1883年火山爆发群落群落随着时间的推移，一个另一个代替的过程。被群落的演替群落的演替随着时间的推移，一个群落被另一个群落代替的过程，就叫做演替。特点：1.向着一定方向，具有一定规律，随时间而变化的有序过程。往往是能预见的或可预测的。2.生物与环境反复相互作用，发生在时间和空间上的不可逆变化。3.顶级群落是演替达到的最终阶段，但并不绝对稳定，而是处于不断变化的相对稳定状态。发生在裸岩上的演替(自主阅读P79)裸岩(旱生)上的演替二、群落演替的类型裸岩阶段地衣阶段苔藓阶段草本植物阶段灌木阶段森林阶段（乔木阶段）裸岩阶段地衣阶段上皮层下皮层粉芽菌丝藻类地衣地衣由真菌与蓝菌或绿藻所组成,其中真菌扮演着决定性的角色.首先是真菌提供一个保护层,这样藻类不至被晒或干死,藻类以其光合作用所获糖分除自用外还提供给真菌.开路先锋：地衣•分泌有机酸，可加速岩石风化形成土壤地衣是六亿年前地球陆地的首批客人苔藓阶段草本植物阶段草本植物阶段：土壤能保持一定水分时，草本植物的种子能够萌发生长。结果较高的草本植物逐渐占据了优势……草本植物阶段：这时，各种昆虫和其他小动物开始进入到这个地区。在动植物的共同作用下，土壤中有机物越来越丰富，通气性越来越好……灌木阶段灌木阶段：灌木比草本植物更加高大，逐渐取代了部分草本植物，并成为许多鸟类的栖息地，群落中物种更加多样化在森林阶段，群落中还能找到地衣、苔藓、草本植物和灌木吗？思考群落演替中，一些种群取代另一些种群常是“优势取代”，而非“取而代之”。特别提醒森林阶段森林阶段乔木比灌木在获取阳光上更具有优势，最终形成了森林。树林的形成进一步改善了生物生存的环境，物种进一步多样化，这个阶段相对稳定。水生演替系列：①自由漂浮植物阶段（浮游生物残体、湖岸雨水带来的泥沙，湖底抬高）②沉水植物阶段（轮藻属首先在湖底裸地上生长，加快有机物的积累）③浮叶根生植物阶段（湖底变浅，出现浮叶根生植物，如莲。）④挺水植物阶段（水体继续变浅，出现挺水植物，如芦苇。）⑤湿生草本植物阶段（湖底露出地面，挺水植物被草本植物替代）⑥木本植物阶段（水分继续蒸发，出现木本植物）裸底阶段沉水植物阶段浮叶根生植物阶段挺水植物和沼泽植物阶段森林群落阶段湖泊湿地森林草原沼泽1、光裸的岩地上首先定居的生物为什么不是苔藓和草本植物，而是地衣？☆因为苔藓和草本植物无法直接从裸岩中获取养分，而地衣可以通过分泌有机酸而从裸岩中获取养分。2、地衣阶段为苔藓的生长提供了怎样的基础？为什么苔藓能够取代地衣？☆通过地衣分泌有机酸加速岩石风化形成土壤，并积累起了有机物，这为苔藓的生长提供了条件。而苔藓生长后，由于其植株高于地衣能获得更多的阳光，处于优势地位，其结果是逐渐取代了地衣。3、在森林阶段，群落中还能找到地衣、苔藓、草本植物和灌木吗？☆能找到这些植物。在群落演替过程中，一些种群取代另一些种群是指优势取代，而不是“取而代之”。形成森林后，乔木占据了优势，取代了灌木的优势，但在森林中各种类型的植物都是存在的。如果一块农田弃耕了，演替会如何进行？讨论农田弃耕一年生杂草多年生杂草小灌木灌木林乔木（树林）所有弃耕的农田都能演替成树林吗?比较弃耕农田上的演替与裸岩上的演替过程弃耕农田上的演替1.演替能否一直延续下去？不能当群落演替与当地的气候和土壤等条件处于平衡状态，演替就不再进行，达到平衡点。顶极群落就是群落演替的最终平衡状态阶段，是最复杂也是最稳定的群落阶段。如果没有外力干扰，它将永远基本保持原状（动态平衡）。因此，自然演替具有一定的方向性。思考：发生在裸岩上的演替过程森林阶段裸岩阶段地衣阶段苔藓阶段草本植物阶段灌木阶段弃耕农田上的演替过程乔木蔚然成林荒芜一年生杂草多年生杂草小灌木丛比较弃耕农田上的演替与裸岩上的演替过程在一个从来没有被植物覆盖的地面，或者是原来存在过植被、但被彻底消灭了的地方发生的演替。如：在沙丘、火山岩、冰川泥上进行的演替等。指原有的植被虽已不存在，但原有土壤条件基本保留，甚至还保留了植物的种子或其他的繁殖体（如能发芽的地下茎）的地方发生的演替。如：火烧演替、弃耕演替、放牧演替等。演替的类型初生演替次生演替初生演替沙丘火山岩冰川泥次生演替火灾过后的草原过度砍伐的森林弃耕的农田两种演替类型的比较初生演替次生演替起点主要原因原先从没有过植被或是原来存在过植被但被彻底消灭了的环境原来有群落环境，只是失去了原有植被时间经历的时间长经历的时间短速度缓慢较快影响因素自然因素人类活动较为关键实例裸岩、沙丘、火山岩、冰川泥等上的演替弃耕农田林上的演替、火烧演替、放牧演替等类型内容群落演替的过程——3个阶段一些物种入侵裸地定居成功后改良土壤，为以后其他生物入侵创造条件。通过种内和种间斗争，优势物种定居并繁殖，劣势物种被排斥，生存下来的物种达到一种新的平衡。物种相互竞争，协同进化，资源有效利用，群落结构复杂，层次多，相对稳定。侵入定居竞争平衡相对稳定车前草狼尾草狗尾草演替的类型人类活动对群落演替的影响图4-16践踏对草地群落的影响1.耐践踏程度：2.获取阳光的能力（相反）1、解释小路周围杂草的分布与人类活动的关系？2、如小路废弃后，会出现“远芳侵古道，晴翠接荒城”的景象吗？1.至少有两种因素在小路周围的杂草分布中起作用：一是人的践踏，从耐践踏而言，车前草最强，狼尾草次之，狗尾草最弱；二是植物之间的竞争，在远离人践踏的地方，茎秆较高的狗尾草优先获得阳光，车前草等处于劣势。2.如果小路被废弃后，人的践踏活动停止了，在路周围会慢慢长出茎秆较高的植物，逐渐成为优势植物。于是，就会出现“远芳侵古道，晴翠接荒城”的景象。人类活动对群落演替的影响（1）人类活动往往是有目的、有意识地进行的，可以对生物之间、人类与其他生物之间以及生物与环境之间的相互关系加以控制，甚至可以改造或重建起新的关系；（2）人类可以砍伐森林、填湖造地、捕杀动物，也可以封山育林、治理沙漠、管理草原。人类活动往往会使群落演替按照不同于自然演替的速度和方向进行。人类活动对群落演替的影响远芳侵古道晴翠接荒城人类活动对群落演替的影响过度放牧导致草原退化人类活动对群落演替的影响过度砍伐导致森林破坏人类活动对群落演替的影响污水排放破坏水域生物群落人类活动对群落演替的影响砍伐森林填湖造田捕杀动物我们可以封山育林治理沙漠管理草原建立人工群落我们也可以or人类活动往往使群落演替按照不同于自然演替的速度和方向进行。2010年甘肃舟曲特大泥石流人类活动对群落演替的影响人类活动对群落演替的影响2010年洪灾退耕还林、还草、还湖长期以来，我国农业发展史，实际上是一部边际土地开垦史。20世纪50年代以来，先后在黑龙江三江平原、新疆和华南地区有计划地组织大规模垦荒，在其他江河、荒原、沼泽和丘陵地区也开展了规模不等的垦殖活动。1952～1990年，全国累计开垦荒地3.58×107hm2，其中80%是1970年以前开垦的。大量开垦直接导致农牧渔业生产能力和环境质量下降。开垦的结果是：水土流失，江河蓄洪能力下降，以及土地严重退化。这些问题已引起各方面广泛关注。——走可持续发展道路我国已实施大规模退耕还林、退田还湖、退牧还草等重要政策，并从2003年1月20日起开始实施《退耕还林条例》。退耕还林、还草、还湖后，调节气候和洪水流量的功能将大大增强了。退耕还林、还草、还湖退耕还林、还草、还湖退耕还林、还草、还湖处理好经济发展同人口、资源、环境的关系，走可持续发展道路。退牧还草退耕还林退田还湖退耕还林、还草、还湖大量开垦，直接导致农牧渔业生产能力和环境质量下降。开垦的结果是：水土流失，江河蓄洪能力下降，土地严重退化，生态系统发生逆向演替等等，给人类生存带来严重威胁。比如：大面积围湖造田，使湖面大大缩小，减小了蓄洪容积，降低了蓄洪能力，导致洪灾频繁发生。这些问题已引起各方面广泛关注。问题探究：为什么要退耕还林、还草、还湖？我国已实施大规模退耕还林、退田还湖、退牧还草等重要政策，并从2003年1月起开始实施《退耕还林条例》。这些重要举措的最终目的，就是从根本上遏制环境的恶化，还自然以本来面目，保护生物多样性，促进社会、经济的可持续发展。五、生物入侵的危害（1）破坏景观的自然性和完整性外来物种入侵后，就会乘机扎根、繁殖，不断扩张，逐渐形成优势种，使得原有的天然植被景观遭到破坏，并阻碍植被的自然恢复。例如，凤眼莲原产南美，1901年作为花卉引入中国，20世纪五六十年代曾作为猪饲料推广，此后大量逸生。在昆明滇池内，1994年该种的覆盖面积约达10km2，不但破坏当地的水生植被，堵塞水上交通，给当地的渔业和旅游业造成很大损失，还严重损害当地水生生态系统。（2）摧毁生态系统由于外来入侵物种杀死或排挤当地植物，因而依靠当地植物生存的动物也就紧跟着大量减少，引起生态系统中物种的单一化，从而导致很多相应的生态问题，包括水土流失、火灾、虫灾以及当地特有生物资源丧失等，最终导致生态系统的崩溃。（3）危害生物多样性入侵种中的一些恶性杂草，例如，紫茎泽兰、飞机草、小花假泽兰（薇甘菊）、豚草、小白酒草、反枝苋等种可分泌某些化合物抑制其他植物发芽和生长，排挤本土植物并阻碍植被的自然恢复。外域病虫害的入侵会导致严重灾害。原产日本的松突圆蚧于20世纪80年代初入侵我国南部，到1990年底，已有1.3×105hm2以上的马尾松林因受松突圆蚧的危害而枯死，松突圆蚧还侵害一些狭域分布的松属植物，如南亚松。原产北美的美国白蛾1979年侵入我国，仅辽宁省的虫害发生区就有100多种本地植物受到危害。（4）影响遗传多样性随着生境片段化，残存的次生植被常被入侵种分割、包围和渗透，使本土生物种群进一步破碎化，还可以造成一些物种的近亲繁殖和遗传漂变。有些入侵种可与同属近缘种，甚至不同属的种杂交，例如，加拿大一枝黄花可与假蓍紫菀杂交。入侵种与本地种的基因交流可能导致后者的遗传侵蚀。在植被恢复中将外来种与近缘本地种混植，例如，在华北和东北国产落叶松产区种植日本落叶松，以及在海南国产海桑属产区栽培从孟加拉国引进的无瓣海桑，都存在相关问题，已有一些这些属间、种间杂交的报道。外来物种入侵人类活动有时会有意或无意地将一种新的物种引入到某一群落之中。在适宜的条件下，新物种往往会大肆扩散和蔓延开来，迅速成为优势种，打破原有群落的稳定性,造成生物多样性的丧失，对当地经济、社会造成巨大危害。凤眼莲生物入侵加拿大一枝黄花加拿大“一枝黄花”的危害非常大，素有“黄花开处百花杀”的说法外来物种入侵福寿螺紫茎泽兰、薇甘菊、空心莲子草、豚草、毒麦、互花米草、飞机草、凤眼莲、假高粱、蔗扁蛾、湿地松粉蚧、强大小蠹、美国白蛾、非洲大蜗牛、福寿螺、牛蛙（共16种）环发[2003]11号中国第一批外来入侵物种名单外来物种入侵美国白蛾空心莲子草紫茎泽兰紫茎泽兰•据资料显示：天然草场被紫茎泽兰入侵三年后覆盖程度可达90％以上，牧草几乎消失。薇甘菊原产于美洲，现已广泛传播到亚洲热带地区•薇甘菊对于6~8米高的天然次生林、人工速生林、经济林、风景林的几乎所有树种都有严重威胁，运用攀援全部覆盖限制光合作用以及分泌毒汁抑制其他植物生长的双重手段来杀死其寄生的树木，造成成片树林枯萎死亡。空心莲子草（原产巴西）(1)堵塞航道,影响水上交通;(2)排挤其他植物,使群落物种单一化;(3)覆盖水面,影响鱼类生长和捕捞;(4)在农田危害作物,使产量受损;(5)田间沟渠大量繁殖,影响农田排灌;(6)入侵湿地,草坪,破坏景观;(7)滋生蚊蝇,危害人类健康