植物群落的动态

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1、,植物群落组成、结构在不同时间尺度上随着环境变化而不断改变 植物群落随时间动态的基本特点：,三。植物群落动态,1。植物群落动态的类型 2。植物群落的变化 3。植物群落的节律 4。植物群落的波动 5。植物群落的演替 6。植物群落的演化,植物群落的动态，即指植物群落的种类组成、结构、功能过程、随时间变化的过程与规律。 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。,植物群落动态的类型： 植物群落与世间万物一样处于不停的运动与变化之中。 这一变化以时间长短

2、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。 就研究领域而言，有植物群落生理生态学、植物群落生态学与植物群落动态学。,植物群落变化类型,2、植物群落的变化： 这是指植物群落在一天内的动态过程，群落光合作用、群落蒸腾作用、群落的营养与代谢过程都表现这一特点； 而变化的动力，则是太阳的辐射、日照及由此而引起的温度、湿度的变化。,2.1 植物群落光合作用的日变化研究表明：草原植物群落光合日变化特点：双峰曲线午间降低上午高于下午土壤干旱与土壤水分充足日进程表现不同特征。,2.2 植物群落暗呼吸的变化 当光照强度低于群落补偿点后，群落进入暗呼吸、光合为零时，达

3、到最大呼吸强度。 其后呼吸强度随温度增高降低，几成直线，凌晨，光合作用开始，净呼吸减少，至补偿点时为零。,光补偿点（light compensation point): 植物光合作用吸收的二氧化碳与呼吸自由释放的二氧化相等时的光合强度,2.3 草原植物蒸腾的日变化蒸腾日变化特点：午休，即午间降低。但水分充足不明显；沙地植物不明显；沙地中灌木西北利亚杏不明显。,热脉冲法对塔里木盆地阿拉尔灌区胡杨耗水特性的研究 （2005，硕士论文）,利用热脉冲技术、中子仪水分测定系统同步监测胡杨的蒸腾液流、土壤水分动态因子，研究了热脉冲对胡杨树干液流的响应规律，分析了胡杨液流的变化规律和其主要影响因子的关系 2

4、.单位时间内液流量变化呈明显的昼夜节律，白天的流速变化曲线呈双峰型，夜间树千液流速度处于平稳的低值，白天10：00左右达到峰值，午后18：00左右又达到一个峰值。不同胸径的胡杨在一天中树干液流动态变化规律基本一致，液流流速呈现双锋状态，但不同胸径的树干液流速度有很大差异，胸径大的要高于胸径小的树干 3.胡杨蒸腾随着气温、水汽压、土壤含水量的增大而增大，随着空气湿度的升高而减小，而风速比较特殊，当风速较小时，蒸腾是随着风速增大而增大，但到一定风速后，蒸腾量是随着风速的增大而减小,关于“午休”,“午休”在陆生植物、水生植物都有表现 1.陆生植物茶树净光合速率日进程曲线为双峰型，有明显的光合“午休”

5、现象。两峰分别出现在9：00和14：00左右，峰值比较接近，波谷出现在12：00l3：00。说明光合“午休” 主要由强光和高温引起。强光下光抑制的发生是引起茶树光合“午休”的重要原因。,2. 陆地生植物梭梭是西北干旱地区重要的表征类群。其净光合速率、蒸腾速率的日变化呈双峰型，具光合、蒸腾午休现象。12：00 和16：O0为峰；14：O0峰谷,2.水生植物湿地泽泻植物蒸腾特性的日变化。在晴朗的天气，泽泻叶片的蒸腾速率日进程呈双峰曲线变化。出现“午休”现象，上午的峰值要高于下午。这种现象是由于受气孔阻力的影响所致。泽泻在下午14：00时气孔关闭较大，是影响蒸腾速率的直接原因。,陆生植物的午休现象主

6、要是有水分的亏缺、CO2浓度的降低、光合产物的积累及较高的温度等。 水生植物泽泻的蒸腾日变化双峰曲线是由于自身的特性所致。,2.4 凋落物分解过程的日变化两阶段： 08.00-11.00增强，CO2释放量增加；11.00-19.00减弱， CO2释放量到最低。,3、植物群落变化的节律：是指植物群落季节动态 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。后面有录像片介绍森林的季节变化 这一变化的内在动力在于植物自生，而其外在原因则是气候的太阳辐射、温度、湿度等气象条件的四季的变化。,3.1 不同植物群落的变化，物候节律的特点差异很大。 3.2 同一植物

7、群落不同植物种的特点也十分不同。,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）,群落季相变化与功能,水生高等植物群落季相交替对富营养化水体净化效果表现不同特点 由伊乐藻、野菱、水鳖所构建的季相交替的水生植物群落能在水质变化剧烈、藻类容易爆发的阶段(初春至夏末)持续有效的抑制浮游植物生长繁殖，对富营养化水体中的营养盐有较高的去除作用，并能有效缓解因前一种植物死亡给水质带来的不利影响，使水质保持相对稳定。,季相变化的遥感监测,可使用ASD便携式地物光谱仪测定群落的春、夏、秋各季冠层反射光谱，并计算生成3501000nm的反射率曲线的一阶导数曲线，在此基础上

8、分析反射率与一阶导数曲线在可见光与近红外波段以及物候特征的“绿峰”和“红边”等波段的差异。不同群落在各生长季都有较独特的光谱特征，在季相上表现各异。,3.3 地上生物量与主要种群生物量也呈现季节动态,3.4 不同种群单株生物量季节动态结果 增长快，高峰期明显； 增长慢，高峰期不明显。,3.5 草原植物群落凋落物生产季节动态： 5月初5月中最高，而后渐低，7月中最低，而后9月中以后又升高。,4、植物群落的波动： 这是植物群落的组成、生产力、结构及功能过程，年际间的变化。 植物群落一年中得到的结果很少能够代表植物群落长期过程的平均值。因为年际间的变化 年际间变化特点： 这是一种可逆的变化；,这种变

9、化一般不涉及新种的大量侵入，从总体上看，其本上是围绕平均值的波动；这种变化不会导致决定植物群落类型的基本特征的改变。,4.1 波动的原因：生态因子变化如气候因子中的多雨年，少雨年等。植物本身的活动周期，如种子结实率的大小年、羊草有这种情况。,突发事件对植物群落的影响，如病虫害爆发、啮齿动物年度间不平衡等。今年南方的冰冻和雪灾，就是突发事件。,其影响如何？武汉植物园研究和部署了特大雪冻灾害对我国华中地区生物多样性和生态系统影响的调查和灾后重建对策工作。 近日，5个调查小组、近20名科研人员已分赴三峡库区、神农架、大别山、九宫山及武陵山等华中重点受灾地区开展评估调查。调查重点围绕特大雪冻灾害对区域

10、生态系统、地带性植被、珍稀濒危植物、重要资源植物和生物多样性等方面的影响及成灾原因，为国家和各级政府开展防灾减灾和灾后重建工作提供科学、准确的依据和对策。,人类活动的影响、如放牧强度、利用程度年度间的不平衡。,4.2 波动规律的若干特点： 植物群落类型与波动；木本植物群落较草本群落较稳定；常绿木本植物群落夏绿木本植物群落稳定。,环境与波动： 环境越严酷，其波动性越大。 植物种类与波动：广布种波动较小。,4.3 波动类型划分Rabotnov,1974）： 隐匿波动（obscure fluctuation)： 植物种类组成比例的微小变化。 振荡波动(oscillatory fluctuation)

11、： 由于气候条件变化导致植物组成生 .产力及由此而引起的比例上的变化。是优势种变化造成的不同年份的可逆性交替。,周期波动(cyclic fluctuation)： 在植物群落中，某一种植物结实的大小年而导致的周期性.可逆性的变化。,偏离波动（digressive fluctuation)： 由于某种突发原因，使构成植物群落的优势种大量死亡或生长衰退。但这是暂时的。而当这突发原因消失后，群落又回复在原来的状态。,4.4 波动的实例： 羊草草原不同年份主要植物种群密度及地上生物量的波动。, 羊草草原不同年份地下生物量的波动, 大针茅草原不同年份地下生物量的波动,内蒙古典型草原植物群落动态研究（硕士

12、论文，2006）,研究区44年来温度明显上升(降水量变化不明显)，但是通过围栏内外地上生物量的对比可以看出，研究区植物群落变化主要是人为因素，而气候因素只是起到促进作用。在人为因素中放牧起着重要作用，放牧使得草原土壤容重增大。,5、植物群落的演替(succession)： 这是植物群落动态中期变化的一种类型，他表现为在一个地段上一个植物群落类型代替另一个植物群落类型的过程。 这是向着一个方向连续变化的过程。,演替过程一般表现为渐变的过程。但在某些特殊条件下又可能呈现为突变的过程，最典型的如砍伐森林种植农作物，开垦草原种植农作物。 演替现代概念的提出，要归功于F.E.Clements.,5.1

13、演替类型 由于划分依据不同，故有不同分类系统。,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。 极地或高山冰川消退所形成的冰川裸地是研究植被原生演替的理想场所。,最著名的研究是Crocker和Major在Alaska所做的工作，他们发现在冰川裸地上植被发展非常迅速。在Glacier Bay冰川消退不到100a的时间里，形成了与周围植被非常相似的混交针叶林。同时，土壤也发生了明显的变化，土壤容重由15 gcm3。降低到07 gcm3。，土壤氮含量也由100kghm2 提高到1

14、200 kghm2.,黄河三角洲新生盐碱沙地的演替,1.群落演替：光板地-盐地碱蓬群落-柽柳群落-白茅群落 2.土壤含盐量：光板地盐地碱蓬群落 柽柳群落白茅群落 3. 演替初期，群落以1年生草本植物为主，随着演替的进行，1年生草本植物的重要值逐渐降低，多年生草本的重要值逐渐增加，出现了半灌木，并在群落占有一定的位置，使群落的结构趋向复杂。,4. 随着演替进行，植物种数量逐渐增加，群落结构趋于复杂化。在演替的初始阶段，光板地基本无植被，只有零星的盐地碱蓬。盐地碱蓬群落，主要是耐盐碱的盐地碱蓬，随后种类增多，发展为有较多物种的灌木群落。,黄河三角洲新生盐碱沙地,碱蓬群落,柽柳群落,白茅群落,海滩湿

15、地植物群落的演替,1.随着高程的升高，演替早期的代表物种海三棱蔗草的重要值逐渐减小，互花米草和芦苇)的重要值增大 2.演替过程中植物的生物多样性逐渐增加3种植物地上部分生物量在生长季节内(310月)均呈单峰变化，一般在夏季(7、8月)生物量最大 3.3种植物地上部分氮含量在生长季节内均呈降低趋势，氮容量在生长季节内呈单峰变化估算每年 崇明东滩保护区内芦苇地上部分蓄积的氮为3834 t，互花米草为393 t，海三棱蔗草为505 t,5.2 关于进展演替与逆行演替 进展演替： 先锋群落顶极群落， 一般个体数量多，结构复杂，生产力提高。,逆行演替： 顶极群落前期群落演变， 一般个体数量减少，结构简化

16、，生产力降低，二者比较如下,5.3 群落演替的归宿演替顶极群落 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）三种学说：单元顶极多元顶极顶极格局,5.3.1 单元顶极(monoclimax)代表人物F.E.Clements,主要论点： 任何一类演替都经过迁移、定居、群聚、竞争、反应、稳定6个阶段。,最终与当地气候条件保持协调平衡的群落，即达演替终点演替顶极。 同一气候区，不论最初条件如何，先锋群落可能十分不同，最终都趋向一致。,而在同一气候区内，由于地形土壤、水温等因素不同形成的稳定群落，都属于前顶极，而这前顶极又可分为不同类型：亚顶极、偏途顶极、前顶极、超顶极。亚顶极(subclimax)：气候顶极前的一个相当稳定的演替阶段。,偏途顶极(deflected climax)：长期、强烈干扰因素形成的相对稳定的群落。 前顶极(preclimax)：在大的气候区内，由于局部气候比较好而产生的优于气候区的群落。,