森林生态学基础—森林群落演替
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群落的演替一、引言群落演替是生态学领域的一个重要概念,它描述了一个生态群落从初级阶段到成熟阶段的发展过程。
群落演替是一个动态的、连续的过程,涉及到群落中物种组成、生物量、生产力、物种多样性等方面的变化。
群落演替的研究对于了解生态系统的稳定性、功能和生物多样性具有重要意义。
二、群落演替的类型根据群落演替的起始条件,可以将群落演替分为原生演替和次生演替两种类型。
1.原生演替(1)初级阶段:初级阶段是群落演替的起始阶段,此时裸地上没有生物存在。
初级阶段的特点是土壤贫瘠,缺乏有机质和养分。
(2)先锋物种阶段:在初级阶段之后,一些适应性强、生长速度快的物种开始侵入裸地,形成先锋物种。
先锋物种能够改善土壤质量,为后续物种的侵入提供条件。
(3)草本植物阶段:随着先锋物种的生长和繁殖,草本植物开始侵入裸地,形成草本植物群落。
草本植物具有较强的竞争能力,能够占据更多的生态位。
(4)灌木阶段:草本植物群落逐渐演替为灌木群落。
灌木植物的生长速度较快,具有较强的竞争能力,能够占据更多的生态位。
(5)乔木阶段:灌木群落逐渐演替为乔木群落。
乔木植物的生长速度较慢,但是具有较强的竞争能力和生态位占据能力。
2.次生演替(1)破坏阶段:自然灾害或人为干扰导致原有群落受到破坏,物种组成和生物量发生变化。
(2)恢复阶段:破坏后,群落开始逐渐恢复。
先锋物种侵入,逐渐改善土壤质量,为后续物种的侵入提供条件。
(3)草本植物阶段:随着先锋物种的生长和繁殖,草本植物开始侵入,形成草本植物群落。
(4)灌木阶段:草本植物群落逐渐演替为灌木群落。
(5)乔木阶段:灌木群落逐渐演替为乔木群落。
三、群落演替的影响因素群落演替受到多种因素的影响,包括环境因素、物种相互作用和人为干扰等。
1.环境因素环境因素是影响群落演替的重要因素之一。
环境因素包括气候、土壤、水分等。
不同的环境条件下,群落演替的速度和方向可能会有所不同。
2.物种相互作用物种相互作用是群落演替过程中的关键因素。
第4章森林群落结构与演替森林群落结构与演替是生态学中一个重要的研究领域,对于了解和保护森林生态系统具有重要意义。
本文将讨论森林群落结构的概念、特征,以及森林演替的过程和影响因素。
森林群落结构是指森林中各种植物和动物种群之间的空间分布和数量关系。
森林群落结构的特征受到多种因素的影响,包括土壤、气候、地形和生物因素等。
在不同的森林类型中,群落结构也会有所不同。
一般来说,森林群落结构可以分为不同的层次:冠层、亚冠层、灌木层、草本层和地被层。
这些层次之间存在相互作用和依赖关系,共同构成了森林群落的稳定性和复杂性。
森林演替是指森林群落在时间尺度上的动态变化过程。
森林演替可以分为原生演替和次生演替两种类型。
原生演替发生在没有先前植被的地方,例如火山灰覆盖的岩石上或人工造林地。
次生演替发生在原有植被被干扰或破坏后的地方,例如森林火灾、疾病或人为砍伐后的地区。
森林演替的过程可以分为两个阶段:先锋植物阶段和气候植物阶段。
先锋植物阶段是指最先在裸露地面上定居的植物,它们能够忍受恶劣的环境条件并改善土壤质地。
随着时间的推移,先锋植物逐渐被更具竞争力的植物所取代,进入气候植物阶段。
森林演替的影响因素包括生物因素、土壤因素和环境因素。
生物因素包括植物的种子扩散能力和生长速度,动物的觅食习性和传播种子的能力等。
土壤因素包括土壤质地、养分含量和水分状况等。
环境因素包括气候条件、降水量和温度变化等。
这些因素相互作用,共同决定了森林演替的速度和方向。
森林群落结构与演替对生态系统的稳定性和功能具有重要影响。
森林群落结构的多样性和稳定性可以提供丰富的生境和资源,支持多样性的物种共存和相互作用。
森林演替可以恢复破坏的森林生态系统,并提供生态系统功能和服务,如保持水质、控制气候和提供重要的栖息地。
总之,森林群落结构与演替是森林生态学中的重要研究领域,对于了解和保护森林生态系统具有重要意义。
通过研究森林群落结构的特征和森林演替的过程和影响因素,可以为森林保护和管理提供科学依据,促进生物多样性的保护和可持续利用。
森林群落的演替一、裸地(一)裸地概念和类型裸地:即指从来没有植物生长的地段。
裸地通常有极端的环境条件,如极为干旱、潮湿、缺乏有机质等。
分为两种:原生裸地和次生裸地原生裸地;指从来没有生长过植被、或原来生长过植被,但被彻底消灭,连原有植被下的土壤条件均已不存在的地段。
次生裸地:指那些原生植被虽然被消灭,但原有群落下的土壤条件还多少保留着,并且土壤中还多少保留着原来群落某些繁殖体的地段。
(二)裸地形成的原因地形变迁:地形变迁形成的裸地多为原生裸地。
如风积作用形成的沙丘和土堆、重力侵蚀形成的山崩、火山活动形成的熔岩等。
气象因素:气象因素形成的多为次生裸地。
如干旱使水库、河流或湖泊变干、风灾和雪灾引起的植物毁灭等。
生物作用:生物作用形成的一般为次生裸地。
如灾害性昆虫的大发生。
人为影响:人为影响形成的一般为次生裸地。
如砍伐森林、过度放牧、垦荒等。
二、植物群落的形成过程植物群落的形成过程一般包括四个阶段:迁移、定居、竞争和反应等。
迁移:即繁殖体传播到裸地的过程。
繁殖体包括植物的种子、孢子以及能起作用的任何部分(如某些植物地下茎、具无性繁殖能力的枝、干等)。
定居:繁殖体传播到新的地点后,即进入定居过程。
定居包括发芽、生长和繁殖三个环节。
各环节能否顺利完成,取决于物种的生物学特性、生态学特性和定居地的生境条件。
竞争:在一定的地段,由于不同物种的同时入侵或随着个体的增长和繁殖,必然导致营养空间和资源的竞争,结果是适者生存。
反应:通过植物的定居和生长,群落内生物和非生物环境间会不断发生能量转换和物质循环,原来的生境条件会发生相应的变化。
改造的结果往往是不利于早期入侵者的生存,从而为另一些更适应种的进入创造了条件,即另一个群落形成的开始。
三、森林群落的发育从一个群落形成到被另一个群落替代,每一个群落都有一个发育过程。
这个过程可分为三个时期:发育初期、盛期和末期。
发育初期:在发育初期,建群种的良好发育是一个主要标志。
建群种的生长和变化会引起其它种类的生长和个体数量的变化。
第十二章森林演替第一节森林演替的概念一、森林演替的基本概念1.森林演替的概念森林演替是在一定地段上,一个森林群落依次被另一个森林群落所替代,称为森林演替,或森林树种更替。
演替是一个非常广泛的概念,它不但包括树种的变化,而且还有灌木、草本、动物和微生物的变化,以及土壤和周围环境的一系列变化。
森林演替是物种组成、群落结构和功能随时间的变化,一般情况下被定义为:自然群落在物种组成方面的连续的、单方向的、系列变化。
按着演替的性质和方向可以分为:(1)进展演替:在未经干扰的自然状态下,森林群落从结构较简单、不稳定或稳定性较小的阶段(群落)发展到结构更复杂、更稳定的阶段、后一阶段比前一阶段利用环境更充分,改造环境的作用风强烈。
(2)逆行演替:在干扰条件(包括人为干扰和自然条件的改变或群落本身的原因),原来稳定性较大、结构较复杂的群落消失了,代之而起的是较简单、稳定性较小的群落,利用和改造环境能力也相对较弱的群落。
演替这个术语可用于两方面,一方面是指某一地区一定时间内动物、植物和微生物群落相继定居的序列,例如弃耕农田经过百年之后可以观察到的那类变化;另一方面,它还可以指在一定时期内生物群落相互取代核物理环境不断变化的过程。
当此术语表达后一意义时,演替的结果被称为演替序列(sere),即在某特定环境中,原生群落受到破坏或新的次生裸地形成后,物种随着时间的推移相继定居和相互更替的许多生物群落形成的特征序列。
在没有有机质且从未被有机体以任何方式改变的环境中开始的演替称为原生演替(primary succession)。
山崩后新裸露出的岩面,冰川消融后的冰渍保护层、坝堰构成的新湖泊以及火山喷发形成的岛屿,都可能会经历原生演替。
在已经或多或少地被火有机体定居过一段时间并受到其改变的环境中发生的演替,称为次生演替(seco ndary successio n),森林采伐和火烧後在采伐基地和火烧及地上的延替就是次生演替。
根据开始演替时的环境开可以把演替分为旱生演替、水生演替和中生演替,同时,无论演替的起点环境特征如何,最终都会向着中生环境的方向发展,称此为中生性化。
《森林生态学》课程大纲一、课程概述课程名称(中文):森林生态学(英文):Forest Ecology课程编号:14241001课程学分:3.5课程总学时:56学时课程性质:专业基础课二、课程内容简介本课程主要内容包括光、温、水、气、土、火等生态因子对森林植物的影响,森林种群的基本特征及其变化规律,森林群落的基本特征和演替规律,森林群落的分类及地理分布,森林生态系统的基本概念,森林生态系统的能量流动和养分循环的基本规律,森林生态效益评价和生物多样性保护原理,全球变化与森林生态系统的关系,生态系统恢复的基本原理等。
本课程包括课堂教学和综合实习两个教学环节。
通过本课程的学习,要求学生掌握森林生态学的基本理论和基本技能,能够应用森林生态学的基本理论分析林业生产和生态环境中的实际问题,并能运用森林生态学的基本方法,提出解决这些问题的可能途径和基本措施。
三、教学目标与要求森林生态学是林学专业的专业基础课,是森林经理学、营林学、森林保护学等专业课程的基础。
通过本课程的学习,要求学生掌握森林植物的生长发育与其生态因子关系的基础知识,能够针对林业生产实践中存在的相关问题提出可行的解决方案;掌握森林生态系统的形成、演变和分布规律的基本理论,能够针对不同类型的森林生态系统,提出其经营管理的方法和途径;认识森林生物多样性的基本原理,能够针对不同类型森林和流域的性质特征,提出其开发管理和综合治理的生态学思想和基本策略。
四、教学内容与学时安排绪论(2学时)1.教学目的与要求:通过学习,要求学生了解生态学的发展趋势和现代林业的基本内涵,理解森林及林分的基本概念,掌握森林生态学研究的内容、任务和研究趋势。
2.教学重点与难点:森林生态学研究的内容,现代林业的基本内涵。
习题要点:森林生态学的概念;现代生态学产生的背景;森林生态学的研究内容。
第一章森林与环境(16学时)1. 教学目的与要求:通过学习,要求学生了解森林与环境的概念,理解生态因子作用的一般特征,掌握森林植物与不同生态因子之间的相互关系。
自然环境知识:生态学中的森林演替过程在生态学中,森林演替是指森林经历自然或人为干扰后的演替过程,包括由初级林相到中级林相,再到成熟林相的变化过程。
这一过程是由一系列动植物群落的相继演替而形成的,是一个持续的、逐步的、定向性的生态系统变迁。
本文将详细介绍森林演替的过程、特征和影响。
一、森林演替的过程森林演替是一个复杂的动态生态过程,它根据不同的干扰程度和群落类型,可以分为自然演替和人为干扰演替两种类型。
1.自然演替自然演替是指在没有外部干扰的条件下,森林内不同物种从最初的演化状态逐渐发展直至成熟状态的演变过程。
初级阶段是由先驱种群形成的,它们一般是具有快速生长能力和高耐逆性的物种,比如草本植物、灌木、杂木等。
这些先驱种群在经过一段时间后发育成为次生林相。
次生林相是由一些较大的树木种群组成的,它们通常比先驱物种更具生态价值,并且在演替时间的尺度上生长和发育得相对缓慢。
最后,次生林相发展为成熟林相,这一阶段的群落组成相对稳定,生物量和多样性都高于前期阶段,同时也存在着动态平衡的现象。
2.人为干扰演替人类活动对森林生态系统的影响,常常会打破森林内物种间的平衡,导致森林演替的加速和改变。
例如人类活动会砍伐一些树种,去除一些植被,这样会导致树种的种群和结构变化,使得森林的组成和品质发生变化。
人为干扰演替和自然演替的过程类似,也具有先驱种群、次生林相和成熟林相等阶段。
不同之处是,人为干扰演替的发展速度可能会快于自然演替,而且可能会导致一些物种灭绝或者生态链断裂等现象。
二、森林演替的特征森林演替的一个显著特征就是它的历时性和持续性。
一个稳定的成熟林相需要经过数十年或甚至数百年的时间来形成,这说明森林的生态演替是一个漫长的过程。
另外,森林演替的过程是有方向性的,即不同阶段的群落状态一般是呈现相对稳定和趋同性。
例如在初期阶段,物种组成比较简单,多为先驱种群,而在后期阶段,物种组成变得复杂多样,生物多样性也得到了很好的维持和发展。
群落演替的类型与影响因素例题和知识点总结在生态学中,群落演替是一个十分重要的概念。
它指的是随着时间的推移,一个群落被另一个群落代替的过程。
了解群落演替的类型和影响因素,对于我们理解生态系统的动态变化和稳定性具有重要意义。
下面,我们将通过一些例题来深入探讨这个主题,并对相关知识点进行总结。
一、群落演替的类型群落演替主要分为初生演替和次生演替两种类型。
1、初生演替初生演替是指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。
例如,在火山喷发后的地区、冰川融化后的裸地等进行的演替就是初生演替。
例题:在一个火山喷发后的岛屿上,最先出现的植物往往是()A 草本植物B 灌木C 地衣D 乔木答案:C解析:地衣能在恶劣的环境中生长,分泌有机酸加速岩石风化形成土壤,为其他植物的生长创造条件,所以在初生演替中往往最先出现。
2、次生演替次生演替是指在原有植被虽已不存在,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繁殖体的地方发生的演替。
比如,火灾过后的草原、过度砍伐的森林等发生的演替就是次生演替。
例题:一场大火过后的森林,其恢复过程属于()A 初生演替B 次生演替C 先初生演替后次生演替D 无法判断答案:B解析:因为大火过后,土壤条件基本保留,还有植物的种子或其他繁殖体,所以是次生演替。
二、群落演替的影响因素群落演替受到多种因素的影响,主要包括内部因素和外部因素。
1、内部因素(1)物种特性:不同物种的繁殖能力、扩散能力、竞争能力等各不相同,这些特性会影响群落演替的进程。
(2)种内和种间关系:种内竞争、种间竞争、共生、寄生等关系会改变群落中物种的组成和数量。
例题:在一个群落中,某物种具有很强的繁殖能力和竞争能力,那么它在群落演替中的地位可能是()A 优势种B 伴生种C 稀有种D 濒危种答案:A解析:具有强繁殖和竞争能力的物种往往能在群落中占据优势地位。
2、外部因素(1)气候:包括温度、降水、光照等,对群落演替有重要影响。
第4节群落的演替【知识梳理】一、演替的概念:随着时间的推移,被另一个群落的过程,叫做演替。
在演替中,群落的结构不断发生着变化,所以,群落是一个动态的开放的生命系统。
二、演替的类型:按发生的起始条件,演替分为和两种类型。
1、初生演替:(1)概念:在一个,或者是原来存在过植被、但发生的演替。
(2)过程(以裸岩上的演替为例):裸岩阶段→_______________→_______________→_______________→________________→________________。
(3)实例:如在、、上进行的演替。
2、次生演替:(1)概念:在原有植被虽已不存在,但基本保留,甚至还保留了(如能发芽的地下茎)的地方发生的演替。
(2)过程(以弃耕农田上的演替为例):弃耕农田→→→→灌木丛→乔木(树林)。
(3)实例:如、、上进行的演替。
三、人类活动群落演替的影响:1、人类活动对生物群落演替的影响很大。
人类有目的、有意识进行的生产活动可以对生物之间、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、人类活动往往会使群落演替按照不同于自然演替的和进行。
①、、等生产活动,使群落向不良方向演替,不利于生态系统稳定性的维持。
②、、等生产活动,使群落演替向良性方向发展,对于改善生态环境、实现经济和环境的可持续发展具有重要的现实意义。
四、退耕还林、还草、还湖:1、我国存在的问题: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。
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。
过度垦荒造成水土严重流失,江河排洪能力下降及土地严重沙化。
2、措施:2003年1月20日起开始实施《退耕还林条例》明确提出退耕还林、还草、还湖,退牧还草。
1、生态学:指研究生物有机体与其周围环境相互关系的学科。
森林生态学:是研究森林中乔木树种之间、乔木树种与其他生物之间,以及与其所处的外界环境之间互相关系的学科。
2、生态因子的分类:(1)气候因子——光,温度,降水,气压等(2)土壤因子——土壤的理化性质等(3)地形因子——海拔高度,坡度,坡向等。
(4)生物因子--捕食,共生,寄生,竞争等和生物对环境的影响。
(5)人为因子--人类对植物资源的利用、改造、发展、破坏过程中的作用及环境污染的危害作用。
另有分类:生物因子和非生物因子;直接因子和间接因子;稳定因子和变动因子。
3、生态因子作用的一般特征:1、综合性每一个生态因子都是在与其他因子的相互影响、相互制约中起作用的,任何一个因子的变化都会在不同程度上引起其他因子的变化。
2、非等价性对生物起作用的诸多因子是非等价的,其中必有1~2个是起主要作用的主导因子。
3、不可替代性和互补性生态因子虽非等价,但都不可缺少,一个因子的缺失不能有另一个因子来代替。
4、阶段性生物在生长发育的不同阶段往往需要不同的生态因子或生态因子的不同强度。
因此某一生态因子的有益作用往往只限于生物生长发育的某一特定阶段5、直接作用性和间接作用性。
许多地形因子如地形起伏、坡向、坡位、海拔以及纬度对植物的作用不是直接的,而是通过影响光照、温度、雨量、风速、土壤性质等,对植物产生间接影响,从而引起植物和环境生态关系发生变化。
主要生态因子对生物的作用光(光谱成分,光强,日照时长,影响因素),温度(极端温度的伤害),水分(植物对水的适应,森林水分平衡),地形(如坡向、坡位的影响),土壤(理化性质,土壤生物与森林)4、适应:有机作物具有的任何有助于其在特定环境中生存和生殖的应为,形态或生理上的可遗传的特征。
5、生物圈:是指地球上生活物质及其生命活动产物所集中的部位,包括整个水圈、土壤圈、岩石圈上层和大气圈下层。
种群:同一时期内占有一定空间同种生物个体集合。
森林:以乔木树种为主体,包括灌木、早本植物以及其他生物在内,占据相当大的空间,具有一定的结构,密集生长,并能显著影响周围环境的生物群落。
林业:就是培养和保护森林以取得木材和其他林产品、利用林木的自然特性以发挥防护作用的社会生产部门,包括造林、育林、护林、森林采伐和更新、木材和其他林产品的采集和加工等。
郁闭度:林冠投影面积与林地总面积之比。
疏密度:是现实林分的胸高断面积与标准林分胸高断面积之比,用0—1表示,反映现实林分生产力和经营水平高低。
森林覆盖率:指一个国家或地区森林面积(郁闭度大于等于0.2)占土地面积的百分比。
林分:指内部特征相同,与其周围具有明显区别的一片具体的森林地段。
优良品种:遗传品质优良的品种。
苗木:用于绿化造林的树木幼苗。
森林生产力:单位林地面积上单位时间内所生产的生物量。
良种选育:选育和繁殖林木新品种和新栽培材料的遗传改良工作。
种子休眠:有生活力的种子,由于某种因素,一时不能发芽或发芽困难的现象。
我国从2000年开始实施的六大林业工程:(1)天然林资源保护工程(2)三北和长江中下游地区等防护林体系建设工程(3)退耕还林工程(4)野生动植物保护及自然保护区建设工程(5)京津风沙源治理工程(6)重点地区速生丰产用材林基地建设工程根据起源森林划分为:天然林和人工林。
根据用途森林划分为:防护林、用材林、经济林、薪炭林、特种用途林。
森林的特征:(1)结构复杂、生物种类多、林产品丰富(2)体积庞大、寿命长久、对环境的影响力巨大(3)森林生态系统的稳定性相对较高(4)森林生态系统生产力相对较高(5)森林资源具有可再生性以林分成熟度表示林分年龄:幼林、中龄林、近熟林、成熟林、过熟林。
我国森林的纬度地带性分布:寒温带针叶林(大兴安岭北部)温带针阔混交林(小兴安岭——长白山)暖温带落叶阔叶林(华北:长白山、丹东以南至秦岭、伏牛山和淮河)亚热带常绿阔叶林(中南部:秦岭、淮河以南,南至北回归线南缘)热带雨林和季雨林(海南、广东、福建、台湾、广西和云南南部沿海)遗传品质包括:速生性、丰产性、优质性、适应性、抗逆性。
森林生态学名词解释1.生态学:研究生物和环境之间相互关系的科学。
2.森林生态学:研究森林群落与环境之间关系的科学。
3.生态因子:指环境中对生物生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间接影响的环境要素。
4.生境:生境是指生物的个体、种群或群落生活地域的环境,包括必需的生存条件和其他对生物起作用的生态因素。
5.限制因子:在诸多的生态因子中,任何接近或超过某种生物的耐受性极限,而限制生物生存、生长、发育繁殖或扩散的因子,称为限制因子。
6.趋同适应:不同种类的生物由于长期生活在相同或相似的环境条件下,表现出相似的适应性特征的现象。
7.趋异适应:亲缘关系相近的的同种生物长期生活在不同的环境下表现出不同的适应性特征的现象。
8.生态适应:植物适应于变化了的环境,在形态上、生理生化特性上发生与之相适应的变化现象。
9.生态幅:指物种对生态环境适应范围的大小。
10.树种的耐阴性:指树种忍耐庇荫的能力,即在林冠庇荫下,能否完成更新和正常生长的能力。
11.耐阴树种:能忍受强光,在遮阴条件下能正常生长,并完成更新。
有些强耐荫性植物,只能在遮阴下才能更新。
阳性树种:只能在全光照或强光度条件下才能正常生长并完成更新,不能在遮阴条件下更新。
12.耐旱树种:能够在干旱条件下长期忍受水分不足,并维持正常生长发育的树种。
13.物候:植物长期适应于一年中温度节律性变化,形成与此相适应的植物节律。
14.有效积温:指植物机能得以进行的生物学零度以上的日平均温度总和。
15.阳性树种:只能在全光照条件下才能正常生长发良,不能忍耐庇荫,林冠下幼苗不能生长,不能完成更新过程。
马尾松、桉树、相思等。
16.三基点温度:温度是生物生命活动不可缺少的条件之一,生物对于温度的变化均有一定的适应幅度,通常可以分为最适点、最低点和最高点,在生态学上称为三基点,此时的温度称为三基点温度17.酸雨:PH值V 5.6的所有大气降水,也叫酸沉降18.粗糙死地被物:未分解和半分解的死地被物较多,C/N 比较高,真菌多,细菌少,呈酸性19.柔软死地被物:已分解凋落物比例大,C/N 比低,真菌少,细菌多,呈弱酸或中性反应20.种群:在一定时期内占有一定空间的同种生物个体的集合21.动态生命表:是跟踪同一时间出生的种群的死亡或成活的动态过程而编制的表22.静态生命表:是根据某一特定时间,对种群做限时的年龄结构调查,由此编制的表23.竞争:指同种或异种的两个或更多个体间,由于它们的需求或多或少地超过了当时的空间或共同资源供应状况,从而发生了对于资源和空间的争夺,这种现象叫做竞争24.密度效应:指在一定时间内当种群个体数目增加时,就必定会出现邻接个体间的相互影响,我们称为密度效应或邻接效应25.生态位:指在自然生态系统中一个种群在时间、空间上的位置,及其在相关种群间的功能关系26.优势种:指群落那些个体数量多,投影盖度大,生物量高,体积较大,生活能力较强,即优势较高的种。
第十章森林生态系统类型及其分布地球上的生态系统多种多样。
因受地理位置、气候、地形、土壤等因素的影响,可分为水生生态系统和陆地生态系统两大类。
而森林生态系统是陆地生态系统的主体,其分布遵循一定规律。
世界上不同类型的森林生态系统,都是在一定气候、土壤条件下形成的。
依据不同气候特征和相应的森林群落,可划分为热带雨林生态系统、常绿阔叶林生态系统、落叶阔叶林生态系统和北方针叶林生态系统、红树林生态系统等主要类型。
其中红树林生态系统作为滨海木本植物群落,兼具陆地生态和海洋生态特性,成为最复杂而多样的生态系统之一。
10.1森林生态系统的分布规律10.1.1森林生态系统的地带性分布规律地球上不同类型的森林生态系统,是在不同的地理环境下不同的生态因素组合的结果,并为森林群落提供多样的生活条件。
因此,任何类型的森林生态系统都是与它们所存在的环境条件有着密切联系,其中气候、土壤等因素的影响是导致森林生态系统具有各式各样的类型及其分布特点的最重要的原因。
因此不难理解,作为各种环境要素综合作用产物的森林生态系统,它的分布也必然呈现一定的规律性。
这就是说,一方面,在一定的环境条件下,有一定的森林生态系统类型分布,另一方面,各种不同的森林生态系统类型,又都有与它相适应的地理空间位置。
森林植被分布主要取决于气候和土壤,它应是气候和土壤的综合反映,所以,地球上气候带、土壤带和森林植被带是相互平行和彼此对应的。
在一定的条件下,有与之相适应的土壤分布,而不同的土壤类型,其理化性质不同,适生的植被、树种也不同。
充分认识森林生态系统分布的规律性,对于林业生产有很重要的意义。
10.1.1.1 地带性森林生态系统的概念森林植被的地理分布,既有与生物、气候条件相适应,表现为广域的(地带性)水平分布规律和垂直分布规律,也有与地方性(地域性)的母质、地形、土壤类型相适应,表现为地域性的分布规律。
由生物气候条件决定而发育的土壤上生长着不同的森林植物类型,这种木本植物类型所构成的不同生态系统是广域(广大空间)分布的森林生态系统,称为地带性森林生态系统。
第6章森林群落演替6.1森林群落发生、发育的一般过程6.1.1森林群落发生的进程森林群落的发生一般都具有迁移、定居、竞争、反应这样几个过程,不仅裸露地段的群落发生过程如此,而且在有植被覆盖的地段,一个新的群落的侵入过程也不例外。
6.1.1.1迁移从繁殖体开始传播到新定居的地方为止,这个过程称为迁移。
繁殖体是指植物的种子、孢子以及能起繁殖作用的植物体的任何部分(如某些种的地下茎、具无性繁殖能力的枝和干以及某些种类的叶)。
林木和其它植物的迂移能力决定于繁殖体的构造特征和数量。
风播植物的种实,一般小而轻,或具膜翅、纤毛等。
靠水力传播的种实,多数具有可使种实飘浮的气囊、气室。
某些植物的种实具钩、刺、芒、粘液等,借以附着在动物或人的身上而传播。
有些种实是靠果实成熟时弹裂的力量传播的。
圆球形种实在山坡上可借重力作用滚动而增加传播距离。
风滚型植物的植株呈球形,能够整株随风滚动传播。
还有些具坚硬种皮的种子或可食的浆果,除靠自身重力传播外,还可依靠动物吞食后携带到新地方,随排泄至体外而实现传播。
依靠风、水力和动物传播的,迁移距离往往可以很远;依靠自力传播或以地下茎、匍匐茎向新地段伸延的,距离都比较近。
繁殖体的数量,从另一方面反映了迁移的能力。
繁殖体的巨大数量,不仅能弥补构造上迁移能力的不足,而且是对传播途中所受的损失、定居中生境的严酷以及竞争中处于弱势等因素的有力补偿。
6.1.1.2定居繁殖体迁移到新的地点后,进入定居过程。
定居包括发芽、生长、繁殖三个环节。
各环节能否顺利通过,决定于种的生物学、生态学特征和定居地的生境。
定居能否成功,首先决定于种子的发芽力(率)与发芽的条件,即发芽力保存期的长短,发芽率的高低,繁殖体所处生境中的水、温、空气诸因子的适宜与否和稳定程度。
其次是幼苗的生长状况。
发芽时着生部位的水肥供给条件、温度的高低及变化、动物影响等都直接关系着幼苗的命运。
裸露的土壤表面,有利于种子直接接触土壤并扎根生长;有地被物覆盖的地表(如枯枝落叶层、苔辞层或草被),往往使种子不能直接接触土壤,不利于发芽和扎根生长。
繁殖是定居的最后一个环节。
定居地的生境能够满足该种各发育阶段的生态要求,该种才能正常繁殖而完成定居的过程。
具无性繁殖能力的种,在满足营养生长的条件下,才能实现定居。
6.1.1.3竞争在一定的地段内,随着个体的增长、繁殖,或不同种的同时进入,必然导致营养空间和水、养分等的竞争,结果是“最适者生”。
竞争者的能力决定于个体或种的适应性和生长速度。
不同种类的生态学特性不同,对同生境的适应必定有差异。
因此,在一定的生境中只能有最适应的一种或几种生存,其它种即使能在这里发芽、生长,也只能是短暂的,最终必将被排挤掉。
同种的不同个体,即使年龄相同,由于遗传特性的好坏、所处生境的优劣,也同样会表现出竞争能力的强弱。
遗传差、生活力弱或所处生境较劣的个体,必然生长逐渐落后,以致死亡。
群落中的不同植株,即使种类、年龄都相同,也必然会在形态(主要指高度和直径)、生活力和生长速度上表现出或大或小的差异,这种现象在森林群落中称为“林木分化”。
林木分化反映出竞争能力的强弱,而剧烈的生存竞争,必然加速分化的进程。
竞争的结果,使森林群落随年龄的增加单位面积上林木株数不断减少,即谓森林群落“自然稀疏”。
6.1.1.4反应通过定居过程,群落内生物与非生物环境间的能量转换和物质循环不断进行,原来的生境条件逐渐发生相应的变化,这就是“反应”。
这种变化是由初期侵入的种类引起的,这种变化了的生境往往不适于初期种类本身的生存而导致另外一些较适应种类的侵入,这就是另一个新群落形成的开始。
在自然界中,上述过程经常交织在一起,不易截然分开。
一般来说,迁移和定居是顺序进行的,而竞争与反应则基本与定居同时发生,只不过初期在程度上不是那样激烈或明显。
6.1.2森林群落发育时期从一个群落形成到被另一个群落代替,每一个森林群落都有一个发育过程。
一般可以把这个过程划分为三个时期,即群落发育的初期、盛期和末期。
6.1.2.1发育初期群落建群种的良好发育是一个主要标志。
由于建群种在群落发展中的作用,引起了其它植物种类的生长和个体数量上的变化。
因此,一个群落的发育初期,种类成分不稳定,每种植物个体数量的变化也较大,群落的结构尚未定型,主要表现在层次分化不明显,每一层中的植物种类也不稳定。
群落所特有的生境正在形成中,特点还不突出。
同时,群落的生活型组成和植物的物候进程都还没有一个明显的特点表现。
6.1.2.2发育盛期到了这一发育时期,适应于群落生境的植物种类大多存在,并得到了良好的发育。
因此,群落的植物种类组成相对地比较一致,这些种类在同一类型的其它群落中,分布也是均匀和具有其一致性,从而有别于不同类型的其它群落。
其次,这一时期中群落的结构已经定型,主要表现在层次有了良好的分化,每一层都有一定的植物种类,呈现出一种明显的结构特点。
群落的生活型组成及季相变化,以及群落内生境都具有较典型的特点。
如果群落的建群种是比较耐荫的种类,则在发育盛期还可以见到它们在群落中有良好的更新状况。
6.1.3.3发育末期在一个群落发育的整个过程中,群落不断对内部环境进行改造。
最初,这种改造作用对该群落的发育起着有利的影响。
但当这一改造作用加强时,则被群落改变了的环境条件往往对它本身发生不利的影响,表现在原来的建群种生长势逐渐减弱,缺乏更新能力。
同时,一批新的植物侵入和定居,并且旺盛生长。
由于这些原因,到了这个时期,植物种类成分又出现一种混杂现象,原来群落的结构和生态环境特点也逐渐发生变化。
一个群落的发育末期,必然孕育着下一个群落的发育初期。
原有群落的特点,往往要延续到下一个群落开始进入发育盛期的时候才会全部消失。
也正因为具有这种现象,人们才有可能根据对每一群落发育的研究,把演替上下阶段的群落连接起来。
6.2 森林群落演替的主要类型运动和变化是森林生态系统最基本的特征之一。
任一森林生态系统都随时间不停地发生变化,随时间推移优势树种发生明显改变引起整个森林组成的变化过程,这种现象就是森林演替。
森林演替是指在一定地段上,一种森林被另一种森林所替代的过程,是森林内部各组成成分间运动变化和发展的必然结果。
白桦林下有云杉大量种源时,云杉常能在白桦林下更新,更新的幼苗幼树凭借耐荫特性进入主林层,树高超过白桦,这时枝叶浓密的云杉庇荫着白桦,白桦不耐荫蔽而逐渐死亡,最后形成云杉林。
云杉林代替白桦林的过程,即为森林演替。
研究森林演替不仅具有重要理论价值,还具有很强的实践意义。
人们经营森林的各种活动是对森林的直接干扰,不同的干扰方法和强度,结果不会相同,当干扰建立在对演替知识较多了解时,效果就会好,属自觉的干涉;对演替了解甚少的盲目干涉,常常产生不良的后果。
所以,人们对森林的合理利用、改造和经营,都必须通过对群落动态规律的掌握才能实现。
森林群落演替类型的划分可以按照不同的原则进行,因而存在各种各样的演替名称。
6.2.1按初始生境水分条件划分6.2.1.1旱生演替开始于裸露岩石、沙地等干旱基质上的原生演替称旱生演替。
以岩石风化开始,最后形成森林为例,包括以下几个阶段:6.2.1.1.1地衣植物群落阶段在岩石表面首先出现地衣,其顺序为:壳状地衣→叶状地衣→枝状地衣,它们能利用短时期的少量水分进行生长,并能在较长的干旱时期休眠。
它们分泌的有机酸能腐蚀岩面,为土壤的形成提供条件,其残体也参加到土壤的形成和积聚中去。
岩面生境开始改变,为其它种类提供了立足之地。
6.2.1.1.2苔藓植物群落阶段在地衣植物群落积集的少量土壤上,某些耐干旱的苔藓植物开始生长。
它们具丛生性,能积聚更多的矿物质和有机质,土壤和水分条件进一步改善。
6.2.1.1.3草本植物群落阶段当有了一定厚度的土壤并具有保持水分能力时,一些耐旱的一年生草本植物开始出现,接着是多年生草本的定居。
这时土壤的积聚速度大大加快,水分条件、温度变化都比较稳定,土壤中的细菌、真菌和小动物的活动也增强。
土壤条件逐步改善,耐旱的地衣和藓类日益衰退,草本植物也逐渐失去优势。
6.2.1.1.4木本植物群落阶段在草本群落中首先出现一些较耐旱的阳性灌木,接着是比较耐极端环境的先锋树种出现。
并逐渐形成森林。
在林下,又出现耐荫的种类并定居下来,它们自身不断更新并逐步排挤掉在林下无法更新的先锋种类,形成比较稳定的群落。
在这个演替系列中,地衣和苔藓植物群落阶段延续的时间最长,能在这种严酷生境生长的植物种类甚少,它们矮小的植株影响和改造环境的作用微弱,只能随着土壤的发育而发育。
6.2.1.2水生演替一般湖沼中,水深超过4m时,因光照和空气缺乏,体形较大的绿色植物无法生长,只有一些浮游生物活动。
由于从湖岸上冲刷下来的矿物质淤积以及浮游生物大量的残体堆积,湖底逐步抬高,依次出现下列群落的演替系列:6.2.1.2.1沉水植物群落阶段水深 1~3 米左右,如金鱼藻(Ceratophyllum)、狸藻(Utripularia)、水车前(Ottelia)、苦草(Vallisneria)、茨深(Najas)等。
6.2.1.2.2漂浮植物群落阶段水深1m左右,如睡莲(Nymphaea)、菱角(Trapa)、水鳖(Hydrpcharis)、眼子菜(Potamogeton)等。
这些植物的叶片漂浮在水面上,水面逐渐被它们布满,水下的沉水植物得不到光照而被排挤。
由于丛密的漂浮植物的茎部的阻碍,更多的泥沙沉积下来。
同时,这些植物的残体量更大,湖底更快淤高,有利于下一阶段植物的侵入。
6.2.1.2.3苇塘阶段水更浅,浅水植物如芦苇(Phragmites)、香蒲(Typha)、茭白(Ziania caduciflora)等更替了漂浮植物,它们的躯体更高大,突出于水面,枝叶茂密,截阻泥沙能力更强,残骸也更多,水更快变浅,同样创造了对本身不利的生境。
6.2.1.2.4苔草草甸阶段水位比上阶段更浅,变为季节性积水,根茎很发达的苔草植物侵入,淤高和排干能力更强。
如当地气候干旱,可能向草原发展;如比较湿润,则向灌丛、疏林发展。
6.2.1.2.5疏林阶段一些耐水湿的灌木、乔木出现,如柳、山茱萸(Cornus)、杨、赤杨等,有的形成茂密的灌丛。
它们根系发达、繁殖快,继续淤积土壤并蒸腾大量水分,使地下水降低,并给地面庇荫,使草甸植物逐渐消失。
6.2.1.2.6中生森林阶段先锋树种侵入并定居,而后土壤腐殖质积累丰富,分解良好,肥力增高,中生性或耐荫性的树种逐渐侵入,在林下不能更新的先锋树种被逐渐排挤掉。
总的趋势是中生的、较耐荫的植物代替了湿生的、喜光的植物,而形成相对稳定的群落。
6.2.1.3中生演替中生演替开始于具有一定肥力的土壤母质上,如火烧后发生大面积表层土壤侵蚀,母质层以上全部被冲失的地段或塌方,冲积物质的沉积等,都可成为中生演替系列的起点。