1、關于植物群落動態第一張，PPT共四十九頁，創作于2022年6月 第九章 植物群落動態 第一節 群落動態類型與分析一 群落動態類型： 天蒸騰及光合作用，動物的晝夜活動 年植物生長及動物活動的季節性變化 數年植物生產力變化及生物種群的波動 十年百年群落演替 百年千年長期氣候變化導致生物地帶界限的 移動 數千年以上地質尺度的群落演替按照時間尺度劃分的動態類型第二張，PPT共四十九頁，創作于2022年6月二 群落波動及其成因： 群落波動(fluctuation)是指短期內群落的變化，這種變化不涉及新物種的侵入，是圍繞著一個平均數的上下波動，是可逆的變化過程。 群落波動多數是由于它所在地區的氣候條件不規

2、則變動引起的，其特點是群落區系成分的相對穩定性、群落數量特征變化的不定性，變化的可逆性。 在波動過程中，群落的生產量、各成分的數量比例、群落的外貌與結構、優勢種的重要值以及物質和能量的平衡方面，也會發生相應的變化。第三張，PPT共四十九頁，創作于2022年6月群落波動原因： 1 環境條件的變化 多雨年份與少雨年份，突發性災害、地面水文狀況的年度變化等； 2 生物本身的特點 種子產量的波動（大小年）、動物種群的周期性變化、病蟲害的爆發等； 3 人類活動的影響 放牧強度的變化、林木采伐的年度變化等。第四張，PPT共四十九頁，創作于2022年6月三 群落演替及成因： 一定地域內植物群落發生變化，被其

3、他植物群落所替代的過程，稱為群落演替（succession)。 從最早定居的先鋒植物開始，經過一系列的演替過程，最終成為一個穩定群落。 發生在棄耕地上的群落演替模式多年生雜草 灌木 早期演替樹木晚期演替樹木一年生雜草 第五張，PPT共四十九頁，創作于2022年6月 1. 植物繁殖體的遷移、散布和動物的活動性： 植物繁殖體的遷移和散布普遍而經常地發生，任何一塊地段，都有可能接受這些擴散來的繁殖體。繁殖體到達一個新環境時，植物的定居過程就開始了。定居包括發芽、生長、繁殖三個方面。植物繁殖體的遷移和散布是群落演替的先決條件。 第六張，PPT共四十九頁，創作于2022年6月 對動物來說，植物群落成為它

4、們取食、營巢、繁殖的場所。當然，不同動物對這種場所的需求是不同的。當植物群落環境變得不適宜它們生存的時候，它們便遷移出去另找新的合適生境，與此同時，又會有一些動物從別的群落遷來找新棲居地。 因此,每當植物群落的性質發生變化的時候，居住在其中的動物區系實際上也在作適當的調整，使得整個生物群落內部的動物和植物又以新的聯系方式統一起來。第七張，PPT共四十九頁，創作于2022年6月 2. 群落內部環境的變化： 這種變化是由群落本身的生命活動造成的，與外界環境條件的改變沒有直接的關系；有些情況下，是群落內物種生命活動的結果，為自己創造了不良的居住環境，使原來的群落解體，為其他植物的生存提供了有利條件，

5、從而引起演替。 第八張，PPT共四十九頁，創作于2022年6月 由于群落中植物種群特別是優勢種的發育而導致群落內光照、溫度、水分狀況的改變，也可為演替創造條件。 例如，在云杉林采伐后的林間空曠地段，首先出現的是喜光草本植物。但當喜光的闊葉樹種定居下來并在草本層以上形成郁閉樹冠時，喜光草本便被耐陰草本所取代。以后當云杉伸于群落上層并郁閉時，原來發育很好的喜光闊葉樹種便不能更新。這樣，隨著群落內光照由強到弱及溫度變化由不穩定到較穩定，依次發生了喜光草本植物階段、闊葉樹種階段和云杉階段的更替過程，也就是演替的過程。第九張，PPT共四十九頁，創作于2022年6月第十張，PPT共四十九頁，創作于2022

6、年6月 3. 種內和種間關系的改變： 群落內的物種在其內部以及物種之間都存在特定的相互關系。這種關系隨著外部環境條件和群落內環境的改變而不斷地進行調整。當密度增加時，種群內部的關系緊張，而且競爭能力強的種群得以充分發展，而競爭能力弱的種群則逐步縮小自己的地盤（生態位收縮），甚至被排擠到群落之外。 第十一張，PPT共四十九頁，創作于2022年6月 4. 外界環境條件的變化 群落演替的根本原因存在于群落內部，群落之外的環境因素是引起演替的重要條件。氣候決定著群落的外貌和分布，也影響到群落的結構和生產力。 氣候變化是演替的誘發因素。地表形態(地貌)的改變會使水分、熱量等生態因子重新分配，轉過來又影響

7、到群落本身。 土壤的理化性質的改變勢必影響土壤生物的生活，導致土壤群落內部物種關系的重新調整。 凡是與群落發育有關的直接或間接的生態因子都可成為演替的外部因素。第十二張，PPT共四十九頁，創作于2022年6月 5. 人類活動的影響： 人對群落演替的影響遠遠超過其他的自然因子。 人類社會活動是有意識、有目的地進行的，能對自然環境中的生態關系起著促進、抑制、改造和建設的作用。 放火燒山，砍伐森林、開墾土地等，都可使生物群落改變面貌。 人還可以經營，撫育森林，管理草原，治理沙漠，使群落演替按照不同于自然發展的道蹄進行。人甚至還可以建立人工群落，將演替的方向和速度置于人為控制之下。第十三張，PPT共四

8、十九頁，創作于2022年6月 第二節 群落演替類型 一 按演替發生的起始條件劃分：(1) 原生演替(primary succession) 開始于原生裸地或原生蕪原(完全沒有植被并且也沒有任何植物繁殖體存在的裸露地段)上的群落演替。(2)次生演替(secondary succession) 開始于次生裸地或次生蕪原(不存在植被，但在土壤或基質中保留有植物繁殖體的裸地)上的群落演替。第十四張，PPT共四十九頁，創作于2022年6月發生在原生裸地上的系列演替，稱為原生演替。發生在次生裸地上的演替叫次生演替。 沒有植物生長的地面叫裸地（蕪原）。裸地的特點是環境條件極端化，或干燥或潮濕。 裸地形成的主

9、要原因有： 地形水侵蝕、風侵蝕、重力侵蝕、火山爆發等 氣候風、蒸發、干燥、雪、雹、閃電、洪水等 動物牧食飛蝗暴災、牧場家畜飼養過渡等。 人類活動開溝挖渠、修筑水庫、草原開墾、礦山開發等 。第十五張，PPT共四十九頁，創作于2022年6月 裸地植物群落發生發育過程： 遷移定居群聚競爭反映穩定 物種遷移 植物個體或繁殖體的轉移擴散，是群落動態的根本原因和首要條件。有主動擴散和被動擴散兩種形式，植物主要以被動形式擴散，風力是主要動力，其次還有流水、動物和人類活動。 定居包括發芽、生長、繁殖三個過程，是物種擴散成功的標志。群聚進入群落的植物種類和個體數量不斷增加，群落密度加大，群落外貌由稀疏到郁閉，個

10、體平均生活空間不斷縮小，彼此之間相互作用和影響越加突出。第十六張，PPT共四十九頁，創作于2022年6月 競爭 隨著物種和個體數量的增加，個體之間對光照、空間、營養等生態資源出現競爭排斥。 反映競爭中獲得優勢的物種往往是那些生態幅寬、繁殖力強的類型。競爭成功者在群落中立足和發展；失敗者則生長受到抑制，個體數量減少，甚至滅絕。在成功者之間，分攤資源，各自占有獨特的生態位，使資源的利用更加有效。 穩定 一個植物群落的形成過程，經歷了以上各環節后，群落在種類組成、結構、外貌與群落環境等方面都會暫時進入一個相對穩定階段，在一定時空尺度上表現和保持該群落類型所獨有的群落特征。 第十七張，PPT共四十九頁

11、，創作于2022年6月 植物群落發育階段： 群落的發育是指從群落形成開始到被另一個群落替代的過程，大致分為發育初期、盛期和末期三階段。 1 發育初期植物建群種的良好發育是此階段的主要標志。動蕩是該時期的總的特征。表現為物種組成結構不穩定，各種植物個體數量變化很大；物理結構不穩定，植物層次分化不明顯；群落環境特點不明顯。 2 發育盛期建群種確立優勢地位，物種組成基本穩定，各物種組分能良好的生長發育；群落結構基本定型，層次分化良好；群落的外貌與季相變化及群落環境都具有典型特點。第十八張，PPT共四十九頁，創作于2022年6月 3 發育末期群落內郁閉度增加，通透性降低，溫濕度改變，枯枝落葉加厚，影響

12、土壤溫度和腐殖質的形成，土壤質地發生變化。 群落對內部環境的改變，漸漸對自身不利（出現缺口），這就為新物種的遷入和定居創造了有利條件。 群落物種成分又開始發生變化，原有群落的結構和環境特點逐漸減弱，這就孕育著下一個群落發展的初期。直到下一個群落發展到盛期，這一群落的特點才會完全消失。第十九張，PPT共四十九頁，創作于2022年6月 二 按植物生活的基質性質劃分 ： （1）水生演替（hydrorarch succession） 演替開始于水環境中，但一般都發展到陸地群落。（如淡水湖中水生群落向中生群落的轉變過程）。（2）旱生演替（xerarch succession） 演替從干旱缺水的基質上開始

13、。（如裸露的巖石表面上生物群落的形成過程）。第二十張，PPT共四十九頁，創作于2022年6月 群落演替的實例 從裸巖演替到森林 從裸巖到森林大致要經過以下幾個演替階段： 地衣階段是演替的先鋒群落，持續時間最長； 苔蘚階段干旱時休眠，條件適宜時生長，有利于土壤的形 成和積累； 草本植物階段多為矮小耐寒種類，逐漸增加，小氣候形成 灌木階段陽性灌木最早出現，與高草形成高草灌木群落。 灌木逐漸增加，形成灌木群落，動物逐漸增多 喬木階段陽性喬木最先出現，并不斷排擠低矮灌木，數量 在增多，逐漸形成森林，同時動物越加豐富。第二十一張，PPT共四十九頁，創作于2022年6月 群落演替的實例從湖泊演替為森林 一

14、個湖泊經歷一系列演替后，可以演變為一個森林群落： 裸底階段最早出現的是浮游生物，它們死亡后能形成湖底 有機質，逐漸積累后，其他生物就陸續出現了。 沉水植物階段最早出現的是輪藻屬植物，之后，金魚藻、 眼子菜、黑藻等陸續出現，并加速了湖底的抬高作用 浮葉根生植物階段隨著湖底抬高，蓮、睡蓮等陸續出現 挺水植物階段蘆葦、香蒲、澤瀉等陸續取代了浮葉根生植 物，并進一步抬高湖底，甚至形成浮島； 濕生植物階段 森林群落階段第二十二張，PPT共四十九頁，創作于2022年6月 群落演替的實例從湖泊演替為森林挺水植物和沼澤植物階段 浮葉根生植物階段 沉水植物階段 裸底階段 森林階段第二十三張，PPT共四十九頁，創

15、作于2022年6月 三 按演替主導成因劃分： 1 內因演替(autogenic succession) 由內因主導的演替過程。內因包括物種的遷移擴散能力、存在遷移擴散現象等。 群落內的生物的生命活動改變了其生活環境，被改變后的生境又反作用于群落本身，如此相互促進，使演替不斷向前發展。 2 外因演替（allogenic succession) 外因包括自然干擾、環境變化和人類破壞。 第二十四張，PPT共四十九頁，創作于2022年6月 四 按照演替發生的時間進程劃分： 1 世紀演替 延續時間相當長久，一般以地質年代計算。常伴隨氣候的歷史變遷或地貌的大規模改造而發生（冰川）。 2 長期演替 延續達幾

16、十年，有時達幾百年，云杉林被采伐后的恢復演替可作為長期演替的實例。 3 快速演替 延續幾年或十幾年。草原棄耕地的恢復演替可以作為快速演替的例子，但要以撂荒面積不大和種子傳播來源就近為條件；不然棄耕地的恢復過程就可能延續達幾十年。第二十五張，PPT共四十九頁，創作于2022年6月 隨著演替過程的進行，植物群落不斷發育成熟，最終達到結構穩定、物種豐富、物種關系和諧的階段，此時的群落叫頂極群落(climax population)。 一個群落向頂極群落演替的過程，就是植物群落對當地氣候條件的適應過程，同時也是群落對生境的改良過程。 頂級群落對資源的利用率最高，生態功能最強大。第三節 群落演替頂極學說

17、 第二十六張，PPT共四十九頁，創作于2022年6月 一 單元頂極學說（monoclimax theory ) 該理論在20世紀初就已基本形成，它的首創人是 英國學者 H.C.Cowle和美國生態學家F.E Clements （1916） 在同一個氣候區內，群落演替只能形成一個頂極群落，該頂極群落的特征，完全是由當地的氣候因素決定的，因此又叫“氣候頂極”。 在任何一個特定的氣候區內，所有的演替系列最終都將趨向一個頂極群落，而這個區域最終也將被一種單一的植物群落所覆蓋。第二十七張，PPT共四十九頁，創作于2022年6月 該理論指出，演替就是在地表上同一地段順序地分布著各種不同植物群落的時間過程。

18、任何一類演替都經過遷移、定居、群聚、競爭、反映、穩定6個階段。到達穩定階段的植被，就是和當地氣候條件保持協調和平衡的植被。 在同一氣候區內，無論演替初期的條件如何，植被總是趨向于減輕極端情況而朝向頂極方向發展，從而使得生境適合于更多的生物生存。旱生的生境逐漸變得中生一些，而水生的生境逐漸變得干燥一些。 第二十八張，PPT共四十九頁，創作于2022年6月 二 多元頂極學說（polylimax theory) 英國生態學家A.G.Tansley（1954）提出的 如果一個群落在其生境中基本穩定，能自行繁殖并結束它的演替過程，就可看作是頂極群落。在同一氣候區域內，群落演替的最終結果，不一定都匯集于一

19、個共同的氣候頂極終點。除了氣候頂極之外，還可有土壤頂極、地形頂極、火燒頂極、動物頂極等，同時還可存在一些復合型的頂極，如地形土壤頂極和火燒動物頂極等等。 第二十九張，PPT共四十九頁，創作于2022年6月 一個植物群落只要在某一種或幾種環境因子的作用下在較長時間內保持穩定狀態，都可認為是頂極群落，它和環境之間達到了較好的協調。第三十張，PPT共四十九頁，創作于2022年6月 共同點： a.都承認頂極群落是經過單向變化而達到穩定狀態的群落 b.頂極群落在時間上的變化和空間上的分布，都是與生境相適應的。 不同點： 單元頂極論認為，只有氣候才是演替的決定因素，其他因素都是第二位的，但可以阻止群落向氣

20、候頂極發展；多元頂極論則認為，除氣候以外的其他因素，也可以決定頂極的形成。 單元頂極論認為，在一個氣候區域內，所有群落都有趨同性的發展，最終形成氣候頂極；而多元頂極論不認為所有群落最后都會趨于一個頂極。單元頂極論和多元頂極論的比較第三十一張，PPT共四十九頁，創作于2022年6月 三 頂極格局假說(climax-pattern hypothesis) R.H.Whittaker(1953)提出的理論 在任何一個區域內，環境因子都是連續不斷地變化的。隨著環境梯度的變化，各種類型的頂極群落（如氣候頂極、土壤頂極、地形頂極、火燒頂極等）不是截然呈離散狀態，而是連續變化的，因而形成連續的頂極類型(co

21、ntinuouity climax type)，構成一個頂極群落連續變化的格局。 在這個連續格局中，分布最廣泛且通常位于格局中心的頂極群落，叫做優勢頂極(prevailing climax)，它是最能反映該地區氣候特征的頂極群落，相當于單元頂極論的氣候頂極。第三十二張，PPT共四十九頁，創作于2022年6月 群落特征群落能量學總生產量群落呼吸(B/R)總生產量生物量(P/ B) 單位能流維持的生物量(B/E)群落凈生產量食物鏈高低高線狀，牧食為主演替中的群落低高低網狀、腐食為主頂極群落 頂極群落的能量學特征第三十三張，PPT共四十九頁，創作于2022年6月群落結構有機質總量無機營養物種多樣性生

22、化多樣性層次和空間異質性生活史生態位特化生物大小生活周期群落特征少生物外低低簡單寬小短、簡單演替中的群落多生物內高高復雜窄大長、復雜頂極群落頂極群落的結構和生活史特征第三十四張，PPT共四十九頁，創作于2022年6月物質循環無機物質循環生物與環境的物質交換腐屑在營養物再生中的作用內穩定性內部共生營養保持抗干擾能力熵（混亂度）信息群落特征開放快不重要不發達差弱高少演替中的群落封閉慢重要發達好強低多頂極群落 頂極群落的物質循環和內穩定性特征第三十五張，PPT共四十九頁，創作于2022年6月 四 三種演替學說的比較： 三種學說都支持群落演替趨向于穩定。 單元頂極學說認為，一個氣候區內的植物群落最后只

23、趨向穩定于氣候的頂級； 多元頂極學說依據穩定性來界定頂極群落，認為氣候頂極只是一個地區內幾個穩定群落的一種，是這個區域內廣泛分布的群落類型； 頂極格式學說更加強調環境因子的綜合作用及環境梯度變化對植物群落的影響，認同群落的個體性觀點，主張群落是多個生物種群對環境的綜合反映，隨環境格局和變化形成相應的頂極群落格局。第三十六張，PPT共四十九頁，創作于2022年6月 植被是地面生活著的植物的總稱。 城市植被是指城市內一切自然生長的和人工栽培的植被的總稱。 城市植被不同于自然植被，它是在不斷地人為干擾下形成的。干擾因素包括城市人類生產活動、城市居民日常生活、城市污染幾個方面。 一 城市植被環境的變化

24、： 城市化進程改變了城市環境，也改變了城市植被的生境。受城市建設的影響，城市土壤的物理化學性狀發生了很大變化：第四節 城市植被變化第三十七張，PPT共四十九頁，創作于2022年6月 城市土壤的自然剖面被嚴重破壞，并伴有大量的人 工填埋物； 土壤板結，并有較多的地面鋪設和地下設施，通透性降低； 土壤腐殖質缺乏，養分含量低，pH較高； 土壤污染相對嚴重。 因此，城市土壤限制了土壤微生物的活動，影響了植物根系分布和植物對養分、水分的吸收，并直接影響了城市植被的生長發育。 第三十八張，PPT共四十九頁，創作于2022年6月二 城市植物區系成分的變化： 城市化對城市植物區系的影響：植物種類的減少，人布植

25、物的增多。 人布植物是指隨人類活動而散布的植物，也稱“歸化植物”。 城市化程度越高，人布植物在植物區系總數中所占的比例越大。 人布植物所占的百分率（歸化率）已成為評判城市化程度的一個重要指標。 （城市植被格局的園林化特征）第三十九張，PPT共四十九頁，創作于2022年6月三 城市植物群落類型的變化： 栽培度(grade of hemorobiosis)是人工措施對植被的影響程度。 栽培度越高，群落越偏離自然演替規律，因而就需要更多的外界物質和能量輸入才能維持它的平衡。 因此，城市植被總是處在人為呵護之下，勉強維持群落發育。如失去外界物質和能量的投入（包括能量、勞力、金錢、物質等），城市植被就無

26、法維持發育和發展。這也就是城市園林植物栽培養護的主要原因和目的。第四十張，PPT共四十九頁，創作于2022年6月四 城市植被的演替： 城市植被結構單一，具有明顯的脆弱性，它的演替也不完全符合自然規律。主要原因是它的自然屬性的弱化和社會屬性的增強。 城市植被的演替在相當程度上是人為因素改變的結果，是為了滿足城市建設和城市美化的需要，因而無法沿著自然群落的演替方向發展。在整個演替過程中，始終沿著人類的需求而變化，因而是一個完全的人工化過程（偏途演替）。 第四十一張，PPT共四十九頁，創作于2022年6月 改善城市生態環境，是實現城市的可持續發展，建設生態城市的必然要求。因此，必須大幅度提高城市植被

27、覆蓋率，營建城市森林、隔離林帶、大面積綠地。 一 城市植被恢復重建的生態學原理： 1 以群落為基本單位的原則： 植物群落是自然植被存在的基本形式。因此，在城市植被建設中應以群落為單位。盡可能把各類生長型的植物因地制宜的配置在群落中，達到種群間相互協調和群落與環境的協調。充分考慮物種的生態位特征，合理選配植物種類，避免種間直接競爭，形成結構合理、功能健全、種群穩定的覆層群落結構。以利于種間互相補充，最大限度利用環境資源。 第五節 城市植被恢復與重建第四十二張，PPT共四十九頁，創作于2022年6月2 地帶性原則： 每一個群落都有一定的分布范圍。如紅松林只分布在東北的長白山和小興安嶺一代，青皮櫟林

28、僅限于海南島的熱帶雨林。 每一個氣候帶都有其獨特的植物群落類型。如低緯度的熱帶雨林、季風亞熱帶的常綠闊葉林、溫帶的落葉闊葉林、寒溫帶的針葉闊葉林。 城市植被建設應根據所處的氣候帶選擇當家樹種和主要群落類型，把鄉土植物當作城市植被建設的主題。 山東省栽培和野生的鄉土樹種由74科、210屬，其中喬木2000余種，灌木3000余種，實際栽培種植的僅有50余種。第四十三張，PPT共四十九頁，創作于2022年6月3 生態演替原則： 城市植被演替是偏途的，不完全遵循自然演替規律。通過人為措施，可以控制植被演替的進程，人為的延長或縮短演替過程。4 以“潛在植被理論”為指導的原則： 城市環境受到了人為的改變，植被類型也因此發生了無規律的變化。為搞好城市植被建設，必須尋找出“自然潛在植被”，即