第4章 森林群落结构与演替

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1、第四章 森林群落结构与演替 一 森林植物群落的结构 二 森林植物群落种类组成 三 四 森林植物群落的形成过程 五 演替模式和类型 六 演替顶极的概念及理论 七 森林经营与演替 西北农林科技大学林学院 2017年 2月 1日 群落的垂直结构 主要指群落的分层现象。陆地群落的分层与光的利用有关。 典型森林植物群落层次：从上往下，依次可划分为乔木层、灌木层、草本层和地被层等层次。 林植物群落的结构 层间植物：群落中，有一些植物，如藤本植物和附、寄生植物，它们并不形成独立的层次，而是分别依附于各层次直立的植物体上。 西北农林科技大学林学院 2017年 2月 1日 群落分层的意义 显著提高了植物利用环境

2、资源的能力 减缓了竞争 动物分层现象 主要与食物有关。如森林中的鸟类，往往有不同的栖息空间，如森林的中层栖息着山雀、啄木鸟等，而林冠层则栖息着柳莺、交嘴和戴菊等。 西北农林科技大学林学院 2017年 2月 1日 生长型结构 常用的生活型系统 丹麦植物学家 选择以 休眠芽 或枝梢在不良季节（寒温带的冬季、热带的旱季）所处的位置，把高等植物划分为五个生活型 西北农林科技大学林学院 2017年 2月 1日 高位芽植物（ 休眠芽位于距地面较高的位置，一般 25 以上。 地上芽植物（ 休眠芽位于土壤表面之上， 25 之下，多为半灌木或草本植物。 地面芽植物（ 休眠芽位于近地面土层内，冬季地上部分全部枯死

3、，多为多年生草本植物。 隐芽植物（ 休眠芽位于较深土层中或水中，多为鳞茎类、块茎类和根茎类多年生草本植物或水生植物。 一年生植物（ 以种子形式渡过不利季节。 西北农林科技大学林学院 2017年 2月 1日 生活型谱 每一类植物群落都是由几种生活型的植物所组成 ,但其中有一类生活型占优势，生活型与环境关系密切 . 高位芽植物占优势是温暖、潮湿气候地区群落的特征，如热带雨林群落。 地面芽植物占优势的群落，反映了该地区具有较长的严寒季节，如温带针叶林、落叶林群落。 地上芽植物占优势，反映了该地区环境比较湿冷，如长白山寒温带暗针叶林。 一年生植物占优势则是干旱气候的荒漠和草原地区群落的特征，如东北温带

4、草原。 西北农林科技大学林学院 2017年 2月 1日 群落的水平结构 群落在水平方向上的空间分布格局。 镶嵌性是植物群落水平结构的主要特征。 群落的时间格局 群落的组成与结构随时间发生有规律的变化。 随着气候季节性交替，群落呈现不同的外貌，称为季相。 群落在时间上的成层现象 西北农林科技大学林学院 2017年 2月 1日 在自然环境条件下，植物群落的复杂程度和生态条件与每个群落中植物种类多少及其数量有密切关系。 重要值的概念 相对密度相对基面积相对频度 关于植被的两种基本对立的观点： 离散的和连续的。 林植物群落种类组成 西北农林科技大学林学院 2017年 2月 1日 离散的观点： 欧洲植物

5、群落学的传统观点：在一定地区，一定立地条件下会出现由相互结合的各种植物组成的一种聚组。 连续的观点： 植物沿环境梯度的多度变化是逐渐的。各个种沿着环境梯度的分布是互相过渡，彼此重叠，共同构成一个连续体。 西北农林科技大学林学院 2017年 2月 1日 群落交错区（ 又称生态交错区或生态过渡带，是两个或多个群落之间（或生态地带之间）的过渡区域。如森林和草原之间的森林草原过渡带，水生群落和陆地群落之间的湿地过渡带。 边缘效应：群落交错区是一个交叉地带或种群竞争的紧张地带，发育完好的群落交错区，可包含相邻两个群落共有的物种以及群落交错区特有的物种，在这里，群落中物种的数目及一些种群的密度往往比相邻的

6、群落大。群落交错区种的数目及一些种的密度有增大的趋势。 落交错区与边缘效应 西北农林科技大学林学院 2017年 2月 1日 种间关系从总的效果来说，可分为三种情况： 有利的作用 有害的作用 没有明显效果的作用。 根据相互作用方式，种间关系可分为 共生 和 对抗 群落中的种间关系 西北农林科技大学林学院 2017年 2月 1日 种间关系类型 互利共生 两个物种之间，均从对方受益。例如：菌根和根瘤 昆虫与植物之间的关系往往也属于互利共生，特别在温带地区，昆虫对授粉最重要。 偏利共生 对一种有机体有利而对另一种有机体无害。 例如： 附生植物，落叶松与水曲柳，树荫下的动植物 西北农林科技大学林学院 2

7、017年 2月 1日 种间关系类型 非消费性的物理掠夺 如藤本或攀缘植物 消费性的物理掠夺 寄生 是指某一物种的个体依靠在另一物种体内或体表生活的现象 如 槲寄生、桑寄生科、菟丝子科、列当科植物 捕食 捕食者一般清除掉的是有病的弱小的个体，实际上起着维持被捕食者种群健康和繁荣的作用。 草食 草食动物一般来说是稀少的，但有时也会造成较大的危害。 西北农林科技大学林学院 2017年 2月 1日 种间关系类型 抗生作用 很多有机体彼此之间在化学上都可能起着相互作用。 例如微生物之间由真菌产生的青霉素。 很多植物含有的化学物质，使其对草食动物不适口。 异株克生：例如黑胡桃树对其它植物生长的抑制作用。

8、竞争 两个不同的种对有限的相同资源的争夺。 西北农林科技大学林学院 2017年 2月 1日 实验 室中草履 虫种 群的 竞争 西北农林科技大学林学院 2017年 2月 1日 争排斥原理和生态位的概念 竞争排斥原理 ( 两个对同一资源产生竞争的种，不能长期在一起共存。 但是在自然界中，共存现象很普遍，说明在同一群落中的种，具有不同的生态要求、适应性和行为等，即具有不同的生态位。 生态位 (指每个物种的功能、适应和分化的特征。 在群落中的空间和时间位置及其机能关系。 生态位宽度：被一个有机体单位所利用的各种资源的总和。 西北农林科技大学林学院 2017年 2月 1日 种间关系 即使表面看来有害的生

9、物对维持目的树种的生存也有着一定积极的作用的一面。 群落中物种的多样性与森林群落的稳定性 在采伐更新、抚育采伐、森林保护等方面都应注意维护森林的生物多样性。 落生态学和森林经营 西北农林科技大学林学院 2017年 2月 1日 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 为什么要研究森林演替？ 揭示森林生态系统发展变化过程、原因等等，由生态系统的现状推测过去，预见未来。使森林经营符合自然发展规律。 西北农林科技大学林学院 2017年 2月 1日 林植物群落的形成过程 (1) 森林群落发生的进程 包括：迁移、定居、竞争、反应 迁移 从繁殖体开始传播到新定居的地方为止，这个过程。繁殖

10、体包括种子、孢子及其他又繁殖功能的器官。繁殖体的形态特征、迁移能力和数量特征影响着迁移效果。 定居 包括发芽、生长和繁殖三个环节。生物学特性、生态学特性和生境特征决定定居的成败。 竞争 适者生存。个体大小、适应性和生长速度影响着生存地位。 反应 原来的生境条件发生改变，新的迁移开始。 西北农林科技大学林学院 2017年 2月 1日 (2)森林群落的发育时期 ： 先锋群落阶段（发育初期） 这一阶段的特征是一些生态幅度较大的物种侵入定居并获得成功， 郁闭未稳定的阶段（发育盛期） 随着群落的发展，生长条件逐渐得到改善。资源的利用逐渐由不完善到充分利用。物种之间竞争激烈，通过竞争，各物种之间逐渐达到相

11、对平衡。 郁闭稳定的阶段 （发育末期） 物种由竞争转入协调进化，使资源的利用更为充分、有效。发展成为与当地气候相一致的顶极群落，这时群落有比较固定的物种组成和数量比例，群落结构也较为复杂。 西北农林科技大学林学院 2017年 2月 1日 替原因与分类 物种特性在演替中的作用 树种特性间的差异是引起森林演替的内在原因。 先锋种属于 替后期种属于 生境是演替发生的条件 . 外界生境条件发生变化，将引起树种适应和竞争能力的改变，从而引起演替。 生境条件在渐变中的演替 生境条件的突然改变：干扰作用 西北农林科技大学林学院 2017年 2月 1日 (1) 按演替初始生境水分条件归类的演替系列模式 旱生演

12、替系列： 原生演替中开始于裸露岩石、山地等干旱基质上的演替。 地衣阶段 苔藓阶段 旱生草本阶段 木本植物阶段 水生演替阶段： 从积水发生的原生演替。 沉水植物阶段 浮水植物阶段 挺水植物阶段 湿生草本植物阶段 中生演替系列：原生演替中开始于具有一定肥力土壤母质上的演替。 裸露矿质土阶段 草本植物阶段 木本植物阶段 西北农林科技大学林学院 2017年 2月 1日 野风信子 西洋蓍草 越橘 刺柏属 黑云杉 白杨 香冷杉 纸桦 白云杉 顶极森林 西北农林科技大学林学院 2017年 2月 1日 西北农林科技大学林学院 2017年 2月 1日 西北农林科技大学林学院 2017年 2月 1日 水生演替系列示意 新成湖泊 老年湖泊 草甸与沼泽阶段 干燥平地上的群落演替阶段 (顶极植被为常绿针叶林 ) 西北农林科技大学林学院 2017年 2月 1日 次生演替（ : 开始于次生裸地上的植物群落演替。 次生裸地：是植物现已被消灭，土壤中仍保留原来群落中的植物繁殖体。例如森林采伐后的皆伐迹地、开垦草原、火灾和毁灭性的病虫害，都能造成次生裸地。 次生演替特点：由外部干扰所引起，演替速度往往较快。 西北农林科技大学林学院 2017年 2月 1日 on a 苑 豚草属 秋麒麟草属 杂草 耕地 黑莓 维吉尼亚松 橡树 山胡桃树 西北农林科技大学