植物群落的动态.

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，不同类型植物群落植物组成、结构与功能过程表现出不同的特点与规律。植物群落组成、结构、功能在不同时间尺度上随着环境变化而不断改变的过程与规律。第五章植物群落的动态变化•植物群落动态的类型：•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，物候节律、波动；演替与演化之分。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波动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1植物群落的形成和发育1.1植物的迁移、定居和竞争•裸地：没有植物生长的地面12裸地类型•原生裸地：•不存在植被、任何植物繁殖体的裸露地段，原有植被的土壤也被消灭了。•冲击地、侵蚀地、礁石、黄土、沙漠、石漠•次生裸地：•具备一定土壤条件、甚至存在一定植物种子或其他繁殖体•森林砍伐地、过度放牧地、弃耕地。•共性•环境极端，•成因和环境特点将指导治理环境提供依据15第1步——植物繁殖体的传播•数量•延续性•可动性（重量、大小、面积、有无特殊结构）•传播因子（风、水、动物等）、地形条件•传播的距离：过度地点16第2步——物种定居群聚17第3步——物种竞争稳定•群聚的必然结果是竞争•个体对光照、空间、营养等生态资源竞争•优势种——生长发育快、抵抗力强•竞争成功：在群落中立足、发展•竞争平衡：各自分摊生态位，相对稳定•竞争失败：生长受抑制，个体减少，灭种多年生草本相对密闭、种类组成稳定植物稀疏，竞争能力不强，要求的环境条件不高，不郁闭，只形成单层植株，群落结构只一层。早进入的已被更具竞争力的植物所代替，演替逐渐稳定，速度逐渐缓慢。（过渡阶段）（初期阶段）（相对稳定阶段）形成适于当地环境的顶极群落，结构复杂，层次多，形成不同的小群落和具有严格的种属组成及一定的数量关系，群落中各种植物扩散均匀地分布。21第一阶段：群落发育初期•基本表现为：•优势种显现，群落特有的环境特点不突出•群落物种组成结构不稳定•个体数量变化大，建群种在发育变化之中•植物层次分化不明显，层结构尚未形成。植物群落的发育进程。分3阶段:初期、盛期和末期。3植物群落的发育•群落特有环境不稳定22第二阶段：群落发育盛期•基本表现为：•建群种建立优势地位，具有植物群落典型特点•群落物种组成基本稳定•物种的各组分，均能良好生长发育•群落结构已经定型，层次分化良好•每层都有一定植物以及依附的动物种类•植物群落生活型、群落季相稳定。•特有的内环境。23第三阶段：群落发育末期•基本表现为：•群落内部环境发生改变，逐渐不利于自身发育•孕育着下一个新群落发展的初期•通透性减弱、腐殖质增加、地温增高•群落物种成分又开始发生变化•原有的群落结构、环境特点也逐渐减弱。•为新物种迁入、定居创造了新的有利条件1）周期性和群落季相—一年内的变化：••主要是指植物群落的生长发育，生产力、外貌等。在“正常”气候季节变化条件下，出现的季相变化。•标志：主要层片中植物的物候变化。引起群落层片结构在时间上的变化。•研究方法：主要种类物候记载，包括休眠期、营养期和开花期、结实期。群落发育过程中，群落会有一些变化，主要有季节性变化、年际变化。4植物群落的周期性和年际变化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,1994）2植物群落波动（一）波动概念及特点1、波动概念：在短期或周期性气候或水分变动的影响下，植物群落出现逐年或年际的变化。主要是个体数目和干物质的量变化。2、波动特点：1）群落逐年或年际变化方向的不定性2）变化的可逆性3）区系成分的相对稳定性群落波动没有发生根本性变化。但群落在生产量、各种成分数量比例、优势种重要值及物质和能量的平衡方面，都会发生相应变化。波动在荒漠、草原、草甸群落中最多见。•（二）波动引起的原因•1、气候变化•2、水文变化•3、人类活动•4、或许是某些植物生活周期的特性因逐年的环境变化而引起波动。群落发展总是从初期到盛期再到末期，最终被另一群落代替。群落发展过程是一个从是变到质变的过程。二、植物群落原生演替模式二、植物群落原生演替模式（一）演替概念及与波动关系1、演替：指在某个地段上一个植物群落被另一个植物群落代替的过程。2、波动与演替的关系：一般认为，短期的可逆变化为波动；长期的变化为演替，以11年为准。•5.4群落演替的动力•植物群落之所以会发生演替，其动力来自两方面，即来自群落内部的内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、植物种之间关系、群落内部环境变化外在因素：如外界环境变化、人类活动•①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。•③群落内部环境的变化，主要表现为两个过程，物理过程与化学过程。•物理过程—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，为演替发生创造的条件。•化学过程—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影响。••④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物群落的演替。•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。•⑤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。按基质性质和变化趋势二、植物群落原生演替模式•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，因采矿或其他的工业活动形成的原生裸地。原生演替38原生演替•旱生演替：•干旱缺水基质，逐渐向有水群落发展•裸露岩石表面上，生物群落的形成过程•水生演替：•水生环境基质，一般最后都发展到陆地群落•淡水、池塘水生群落，向中生群落转变过程。39旱生演替•裸岩生态环境异常恶劣•没有土壤、光照强、温差大、十分干燥•从裸岩开始的群落演替，分五个阶段：•地衣植物阶段（壳状地衣、腐蚀岩面、蓄水）•苔藓植物阶段（雨季生长、积累土壤、昆虫）•草本植物阶段（蕨类、被子、积土、啮齿）•灌木阶段（优势种、群落、鸟类、小哺乳）•乔木阶段（森林、大哺乳、群落完整稳定）。•①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5.5.1草原放牧演替的实例，实验表明，放牧导致植物群落的演替5.5植物群落演替的实例•5.5.2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、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，冷蒿+冰草共建的阶段——米氏冰草占优势阶段——羊草优势的阶段。概念：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的自我维持系统（E.P.奥德姆，1971）1、克列门茨的单顶极学说认为无任起始于哪一种基质的植物群落，都向更中生化的方向发展变化，最终与大气候背景相协调。如果没有外来干扰，即使原始群落性质完全不同，也会达到同一种稳定的植物群落，称顶极群落（climax）。•亚顶极____群落达到顶极之前，就保持一定状态很久。可能受某种干扰或群落在此时进展很慢原故。•干扰顶极___由于受干扰使群落演替方向转移，形成与顶极群落差异很大却又稳定的状态。如火灾和放牧导致火烧偏途顶极、动物偏途顶极。优势种决定其稳定性，允许其他组成结构的改变和波动。不同的声音气候顶极只出现于地带性生境条件下。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，可出现草甸，而在沙地基质条件下，可出现灌丛草地等。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。•2、坦斯利的多顶极学说（英生态学家）•同一气候条件下，不同土壤、地形和动物活动等产生的重要影响。各种生境中，植物群落各自形成性质有别却同样保持稳定的顶极，这些土壤顶极、地形顶极与气候顶极呈镶嵌体状，虽有时气候顶极占地面的比重较大。群落和生境的协调。——生态系统，复杂系统的整体化思路3顶级群落配置说种群的分布决定于环境的变化，由于环境条件在时间和空间上的不断变化，不同种群构成的群落具有连续性，无清晰界限。单元和多元理论：群落的独立和不连续顶级配置说：相反观点。3种：次生演替的规律和应用次生演替的一般特点1、演替趋向：类型同，但质量不同。2、演替速度：最初阶段较快。3、演替阶段：完全决定于外界因素作用的方式和持续时间。次生演替的规律和应用次生群落的利用和改造植被的恢复与重建目标：恢复功能摸清情况：形成原因、环境特点；气候、土壤及地形；外界因素作用的性质、方式，作用的强度和持续时间；待恢复区受破坏的程度和面积区别对待1、环境好，破坏轻停止干扰2、破坏严重植被重建，关键是树种选择。先期，喜阳耐寒；后期，提高群落质量。61城市植被恢复重建的生态学原理•从数量上恢复重建，提高城市植物的覆盖率•建城市森林、隔离带、绿化带、绿地广场•仅有数量是不够的•还必须有生态学的要求、原则、方式、方法•最终目的：•形成与自然生态相近似的城市植物生态环境。62原则1：以群落为基本单位•自然植被存在的形式——植物群落•城市植被建设应以群落为单位•把乔、灌、草、藤植物，因地制宜配置群落•1、考虑物种生态位特征，合理选配植物种类•2、避免种间直接竞争，形成结构合理、功能健全、种群稳定的复层群落结构•3、利于种间相互补充，充分利用环境资源，形成优美的生态景观。63原则2：地带性•一个群落存在，需要一定环境条件•每一个群落，都有一定的分布区•每一个气候带，都有独特的植物群落类型•城市植被建设，应根据城市所处气候带•选择当家树种，建立主要群落类型•最好把乡土植物作为城市植被建设的主题。64原则3：生态演替•生态演替过程是客观存在的•不能违背这样的自然规律•建立城市植被过程中，利用好生态演替规律•（干旱地区建设大面积草坪，最终会被演替）•顺其自然，建立城市顶级群落•创造条件，促进形成城市顶级群落。65原则4：以潜在植被理论为指导•自然潜在植被•在地区气候土壤条件下，可能发展的自然植被•地带性自然植被已经不复存在了•要善于发现本地的自然潜在植被•本地的气候顶极、土壤顶极、地形顶极等•按照潜在植被，建设城市植被群落•有利于适应本地条件，获得稳定发展。66原则5：保护生物多样性•保护物种生存群落，保护生物基因类型•对城市遗留的自然植被、池塘等应加以保护•城市动物、植物的区系，也都要保护•留存的果树、古树、大树、小哺乳、昆虫等•尽量模拟自然群落结构•人为栽培具有自然群落特征的植物群落•丰富植物、动物、有益微生物的物种多样性。67原则6：景观多样性•景观：•地面无机条件和生物群落相互作用的综合体•景观是由斑块、廊道组成，形成分布格局•城市景观：•自然形成的，人工改造的、人工建造的•自然界中景观稳定性与景观多样性相联系•多样性可以维持稳定性•强调景观多样性，美化城市，稳定绿地系统。68原则7：整体性和系统性•要注意各种植物个体、种群之间的相互关系•要注意植物、动物之间的相互关系•要注意绿地、人之间的相互关系•把城市绿地建成整体系的植物、动物系统•把城市绿地空间开放，相互连成网络•要减少城市绿地的孤立、不协调状态•要注意保留、建设大面积的城市绿地。