生态学--群落生态学.ppt

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1、安徽大学精品课程课件 生态学4-2-1第四章 群落生态学l第一节第一节生物群落的组成与结构生物群落的组成与结构l第二节第二节生物群落的动态生物群落的动态l第三节第三节生物群落的分类与排序生物群落的分类与排序l内容提要内容提要l单元测试单元测试1/3/2023安徽大学精品课程课件 生态学4-2-2第二节 生物群落的动态l1群落演替的基本概念群落演替的基本概念l2演替的类型演替的类型l3顶极群落顶极群落l4影响生物群落演替的因素影响生物群落演替的因素l5演替的机制演替的机制l参考文献参考文献l思考题思考题1/3/2023安徽大学精品课程课件 生态学4-2-3 经典的演替模式一年生一年生杂草杂草多年

2、生多年生杂草杂草灌木灌木早期演替早期演替树木树木晚期演替晚期演替树木树木发生在弃耕地上的群落演替：发生在弃耕地上的群落演替：1/3/2023安徽大学精品课程课件 生态学4-2-41 群落演替的基本概念l群落演替群落演替(communitysuccession):自然群落中，一种群落自然群落中，一种群落被另一群落所取代的过程称被另一群落所取代的过程称群落演替群落演替。多数群落的演替有一。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，称型转变为另一个类型，然后又回到原有的类型，称周

3、期性演周期性演替替，如：石楠，如：石楠石蕊石蕊熊果熊果石楠。石楠。l演替系列演替系列(successionsere):按顺序发生的一系列群落称演按顺序发生的一系列群落称演替系列。替系列。l先锋种先锋种(pioneerspecies)和和先锋群落先锋群落(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。演替过程中最初形成具在一定结构和功能的群落称先锋群落。l演替顶极演替顶极(climax)和和顶极群落顶极群落(climaxcommunity):任何一任何一类演替都经过迁移、定

4、居、群聚、竞争、反应、稳定类演替都经过迁移、定居、群聚、竞争、反应、稳定6个阶个阶段，当群落达到与周围环境取得平衡时段，当群落达到与周围环境取得平衡时(物种组合稳定物种组合稳定)，群，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。替最后阶段的群落称顶极群落。1/3/2023安徽大学精品课程课件 生态学4-2-52 演替的类型l按照演替发生的时间进按照演替发生的时间进程，可以分为程，可以分为：世纪演替世纪演替长期演替长期演替快速演替快速演替l按演替发生的起始条件，按演替发生的起始条件，可以分为：可以分为：原生

5、演替原生演替次生演替次生演替l按基质性质，可以分为：按基质性质，可以分为：水生演替水生演替旱生演替旱生演替l按按控制演替的主导因素，控制演替的主导因素，可分为：可分为：内因性演替内因性演替外因性演替外因性演替l按群落代谢特征，可分按群落代谢特征，可分为：为：自养性演替自养性演替异养性演替异养性演替1/3/2023安徽大学精品课程课件 生态学4-2-6群落演替的实例从湖泊演替为森林从湖泊演替为森林l一个湖泊经历一系列演替后，可以演变为一个森林群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：落，大体要经历以下几个阶段：1.裸裸底底阶段阶段2.沉水植物阶段沉水植物阶段3.

6、浮叶根生阶段浮叶根生阶段4.挺水植物和沼泽植物阶段挺水植物和沼泽植物阶段5.森林群落阶段森林群落阶段1/3/2023安徽大学精品课程课件 生态学4-2-7群落演替的实例湖泊沙丘的群落演替湖泊沙丘的群落演替l美国密执安湖沙丘上的群落演替（原生演替）美国密执安湖沙丘上的群落演替（原生演替）裸露沙丘裸露沙丘固固沙沙草本植物（滨草草本植物（滨草Ammophila breviligulata、沙拂沙拂子茅子茅Calamovilfa longifolia）固沙灌木固沙灌木(沙李沙李Prunus pumila、沙柳沙柳Salix spp.、三三角杨角杨Populus deltoides)松柏林松柏林黑栎林黑

7、栎林栎山核桃林栎山核桃林山毛榉槭树林山毛榉槭树林1/3/2023安徽大学精品课程课件 生态学4-2-8群落演替的实例从裸岩演替到森林从裸岩演替到森林l在裸岩的演替基质上，如果当地的气候条件适合于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：来。从裸岩到森林大致要经过以下几个演替阶段：1.地衣阶段地衣阶段2.苔藓阶段苔藓阶段3.草本植物阶段草本植物阶段4.灌木阶段灌木阶段5.森林阶段森林阶段1/3/2023安徽大学精品课程课件 生态学4-2-9群落演替的实例橡果上的异

8、养演替橡果上的异养演替l橡树果提供了生物群落演替的基质橡树果提供了生物群落演替的基质l象甲等昆虫侵入橡果，进入橡果胚，在其中产卵，孵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；真菌带入橡果；l象甲幼虫离开橡果，在果壳上留下洞，食真菌者和食象甲幼虫离开橡果，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；腐动物进入，橡胚组织被降解为粪便；l捕食螨等进入，捕食食腐动物；真菌软化橡果外壳；捕食螨等进入，捕食食腐动物；真菌软化橡果外壳；l较大的动物如毛虫、多足类等进入，橡果崩裂，成

9、土较大的动物如毛虫、多足类等进入，橡果崩裂，成土壤腐殖质的一部分。壤腐殖质的一部分。1/3/2023安徽大学精品课程课件 生态学4-2-103 顶极群落l顶极群落的特征顶极群落的特征l演替顶极学说演替顶极学说1/3/2023安徽大学精品课程课件 生态学4-2-11顶极群落的能量学特征l群落能量学群落能量学1.总生产量群落呼吸总生产量群落呼吸(B/R)2.总总生产量生物量生产量生物量(P/B)3.单位能流维持的生物量单位能流维持的生物量(B/E)4.群落净生产量群落净生产量5.食物链食物链1.2.高高3.低低4.高高5.线状，线状，牧食为牧食为主主1.2.低低3.高高4.低低5.网状、网状、腐食

10、腐食群落特征群落特征演替中演替中群落群落顶极群落顶极群落1/3/2023安徽大学精品课程课件 生态学4-2-12顶极群落的结构和生活史特征l群落结构群落结构6.有机质总量有机质总量7.无机营养无机营养8.物种多样性物种多样性9.生化多样性生化多样性10.层次和空间异质性层次和空间异质性l生活史生活史11.生态位特化生态位特化12.生物大小生物大小13.生活周期生活周期6.少少7.生物外生物外8.低低9.低低10.简单简单11.宽宽12.小小13.短、简短、简单单6.多多7.生物内生物内8.高高9.高高10.复杂复杂11.窄窄12.大大13.长、复长、复杂杂群落特征群落特征演替中演替中群落群落顶

11、极群落顶极群落1/3/2023安徽大学精品课程课件 生态学4-2-13顶极群落的特征物质循环和内稳定性特征l物质循环物质循环14.无机物质循环无机物质循环15.生物与环境的物质交换生物与环境的物质交换16.腐屑在营养物再生中的腐屑在营养物再生中的作用作用l内稳定性内稳定性17.内部共生内部共生18.营养保持营养保持19.抗干扰能力抗干扰能力20.熵熵21.信息信息14.开放开放15.快快16.不重要不重要17.不发达不发达18.差差19.弱弱20.高高21.少少14.封闭封闭15.慢慢16.重要重要17.发达发达18.好好19.强强20.低低21.多多群落特征群落特征演替中演替中群落群落顶极群

12、落顶极群落1/3/2023安徽大学精品课程课件 生态学4-2-14演替顶极学说l单元顶极学说单元顶极学说(F.E.Clements,1916)l多元顶极学说多元顶极学说(A.G.Tansley,1954)l顶极格局学说顶极格局学说(R.H.Whittaker,1953)1/3/2023安徽大学精品课程课件 生态学4-2-15单元顶极学说(F.E.Clements,1916)l在同一个气候区内，只能有一个顶极群落，而这个顶极群在同一个气候区内，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，因此又叫落的特征完全是由当地的气候决定的，因此又叫气候顶极气候顶极。在任何一个特定的气候

13、区内，所有的演替系列最终都将趋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。最终也将被一种单一的植物群落所覆盖。l前顶极前顶极:除气候外除气候外,地形、土壤或人为因素决定的稳定群落。地形、土壤或人为因素决定的稳定群落。亚顶极：达到气候顶极前的相当稳定群落。亚顶极：达到气候顶极前的相当稳定群落。偏途顶极（分顶极、干扰顶极）：由一种强烈而频繁的干偏途顶极（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。扰因素所引起的相对稳定群落。预顶极（先

14、顶极）：在一个特定的气候区域内，由于局部预顶极（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。气候比较适宜而产生的较优越气候区的顶极。超顶极（后顶极）：在一个特定的气候区内，由于局部气超顶极（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。候条件较差而产生的稳定群落。1/3/2023安徽大学精品课程课件 生态学4-2-16多元顶极学说(A.G.Tansley,1954)l任何一个区域的顶极群落都是多个的，都是由一定的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、土壤的营环境条件所控制和决定的，如土壤

15、的湿度、土壤的营养特性、地形和动物活动等。养特性、地形和动物活动等。有人则分别将这些群落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。称为地形顶极、土壤顶极和动物顶极。l单元顶极学说和多元顶极学说实质上的差异是在开对单元顶极学说和多元顶极学说实质上的差异是在开对于测定相对稳定的时间标准的差异，即以地质时间还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。是以生态时间。1/3/2023安徽大学精品课程课件 生态学4-2-17顶极-格局学说(R.H.Whittaker,1953)l自然群落是由许多环境因素决定的，除气候外，还包自然群落是由许多环境因素决定的，除气候外，还包括土壤

16、、生物、火、风等因素。在逐渐变化的环境梯括土壤、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。彼此之间是难以彻底划分开。l是多元顶极群落学说的一个变型。是多元顶极群落学说的一个变型。1/3/2023安徽大学精品课程课件 生态学4-2-184 影响群落演替的因素l非生物因素非生物因素l生物因素生物因素l人为因素人为因素1/3/2023安徽大学精品课程课件 生态学4-2-19非生物因素l气候因素：气候顶极气候因素：气候顶极l土壤因素：土壤顶极土壤因素：土壤顶极l地形地貌因素：地形顶极地形地

17、貌因素：地形顶极l火烧火烧:火烧顶极火烧顶极l洪涝洪涝1/3/2023安徽大学精品课程课件 生态学4-2-20生物因素l群落内物种的生命活动群落内物种的生命活动l植物繁殖体的迁移、散布和动物的活动性植物繁殖体的迁移、散布和动物的活动性l种内和种间的关系：动物顶极种内和种间的关系：动物顶极1/3/2023安徽大学精品课程课件 生态学4-2-21人为因素l逆行演替逆行演替:在不利的自然因素和人为因素（如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，使群落的结向反方向进行，使群落逐渐退化，使群落的结构简单化

18、和群落生产力下降。构简单化和群落生产力下降。l偏途演替：人为因素影响下，群落演替按照不偏途演替：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，这种演替称为偏途同于自然发展的道路进行，这种演替称为偏途演替。演替。1/3/2023安徽大学精品课程课件 生态学4-2-225 演替的机制l经典的演替观经典的演替观每一演替阶段的群落明显不同于下一阶段的群落；前一阶每一演替阶段的群落明显不同于下一阶段的群落；前一阶段群落中的物种活动促进了下一阶段物种的建立。段群落中的物种活动促进了下一阶段物种的建立。l个体论演替观个体论演替观:Egler(1952)提出初始物种组成决定群落演提出初始物种组成决定群

19、落演替系列中后来优势种的学说，替系列中后来优势种的学说，Connell和和Slatyer(1977)提提出了出了3种可能的物种取代机制：种可能的物种取代机制：促进模型促进模型(facilitationmodel)抑制模型抑制模型(inhibitionmodel)忍受模型忍受模型(tolerancemodel)l演替机制总结演替机制总结1/3/2023安徽大学精品课程课件 生态学4-2-23促进模型(facilitation model)物种替代是由于先来物种的活动改变了环境条件，使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；因此它不利于自身生存，面促

20、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。境条件严酷的原生演替中。（A、B、C、D代表个代表个物种，箭头代表被替代）物种，箭头代表被替代）1/3/2023安徽大学精品课程课件 生态学4-2-24抑制模型(inhibition model)先来物种抑制后来物种，使先来物种抑制后来物种，使后者难以入侵和发育，因而后者难以入侵和发育，因而物种替代没有固定的顺序，物种替代没有固定的顺序，各种可能都有，其结果在很各种可能都有，其结果在很大程度上取决于那一种先到。大程度上取决于那一种先到。演替在更大程度上决定

21、于个演替在更大程度上决定于个体的生活史对策，因而难以体的生活史对策，因而难以预测。在该模型中没有一个预测。在该模型中没有一个物种可以被认为是竞争的优物种可以被认为是竞争的优胜者，而是决定于先到该地，胜者，而是决定于先到该地，所以演替往往是从短命种到所以演替往往是从短命种到长命种，而不是由规律、可长命种，而不是由规律、可预测的物种替代。预测的物种替代。（A、B、C、D代表个物种，箭头代表被代表个物种，箭头代表被替代）替代）1/3/2023安徽大学精品课程课件 生态学4-2-25忍受模型(tolerance model)介于上述二者之间，认为物种替代决定于物种的竞争介于上述二者之间，认为物种替代决

22、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。减少，可能与开始的情形有关。（A、B、C、D代表代表个物种，箭头代表被替代）个物种，箭头代表被替代）1/3/2023安徽大学精品课程课件 生态学4-2-26演替机制可可定居的空间定居的空间只

23、有演替初期只有演替初期物种能定居物种能定居所有生长到成体所有生长到成体的物种能定居的物种能定居定居的首批物种改变环境定居的首批物种改变环境环境不适于早期物种环境不适于早期物种但较适于后期物种但较适于后期物种，早期物种被淘汰，早期物种被淘汰环境较不适于早期物种，环境较不适于早期物种，但对于后期物种，既非但对于后期物种，既非较适宜，又非较不适宜较适宜，又非较不适宜环境不适于所有环境不适于所有物种物种最后存留的物种是不最后存留的物种是不再使环境有利于其它再使环境有利于其它物种物种最后存留的物种能够耐受最后存留的物种能够耐受早期物种产生的环境变化早期物种产生的环境变化，而其它物种无法耐受，而其它物种无

24、法耐受最后存留的物种阻最后存留的物种阻止其它物种侵入，止其它物种侵入，直到受到干扰为止直到受到干扰为止干扰破坏顶极阶段干扰破坏顶极阶段演替开始演替开始促进促进耐受耐受抑制抑制顶极顶极顶极顶极顶极顶极1/3/2023安徽大学精品课程课件 生态学4-2-27第七章 参考文献lBurke,A.确定景观功能和生态系统动态：对纳米布沙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漠南部生态恢复的贡献.AMBIO-人类环境杂志，人类环境杂志，2001，30（1）：）：2936.1/3/2023安徽大学精品课程课件 生态学4-2-28第七章 思考题 l名词解释名词解释1.顶极群落（顶极群落（cl

25、imaxcommunity）2.群落演替（群落演替（communitysuccession）3.演替系列（演替系列（sere）4.次生演替（次生演替（secondarysuccession）5.气候顶极气候顶极（climaticclimax）6.先先锋锋种种（pioneerspecies）和和先先锋锋群群落落（pioneercommunity）l问答题问答题1.群落演替的分类及其主要类型的特点。群落演替的分类及其主要类型的特点。2.试比较单顶极群落学说与多顶极群落学说的差异。试比较单顶极群落学说与多顶极群落学说的差异。3.简述群落演替中物种取代机制。简述群落演替中物种取代机制。4.群落演替过程中群落的物种多样性如何变化？群落演替过程中群落的物种多样性如何变化？1/3/2023