第五節(jié)群落演替美國黃石公園

黃石公園是美國也是全世界第一個國家公園，它是世界上最壯觀的國家公園。1988年黃石公園發(fā)生了一場大火。這場大火竟然在沒有樹林的地面蔓延，跳躍式將樹木點燃，在風(fēng)勢加劇和干旱的作用下失去了控制，最終形成了一場大火災(zāi)，足足燃燒了幾個月。部分受害嚴(yán)重區(qū)域更呈現(xiàn)一片焦土，里面所有沒有及時逃出的動物被大火活活燒死。公園大部分區(qū)域幾近荒蕪

。自遭受這次火災(zāi)后，秀麗多姿的銀杉和云杉很快就被趕出了山火肆虐的區(qū)域，被趕到了更高的山上。但扭葉松卻成為這次生態(tài)戰(zhàn)爭的最后勝利者。盡管它們也一樣被山火燒死，然而它卻做好了死亡和重生的準(zhǔn)備，它堅實的松果可將種子儲藏3-9年，一旦濃煙散盡，山火熄滅，松果就會崩裂開來，將種子盡情撒播在廣闊的被清除干凈了的地面上，于是，新的一代立即從灰燼中萌生。因此，扭葉松不僅能堅守自己的領(lǐng)地，而且每一場山火過后，又能將領(lǐng)地向外拓展。它現(xiàn)在幾乎占領(lǐng)了整個公園，不屈不撓地展示著自己精彩的生命。討論：1.火燒前后，黃石公園中生物的種類、數(shù)量、分布是否發(fā)生了變化？是的。

2.黃石公園中的各種樹木能組成一個群落嗎？為什么？不能。因為群落是指在同一時間內(nèi)，占據(jù)一定空間的相互之間具有直接或間接關(guān)系的各種生物種群的總和。3.這個公園是否能完全恢復(fù)原來的群落結(jié)構(gòu)？為什么？不能。在火燒中，有些物種可能會絕滅，有些物種或者它們的繁殖體可能能保留下來。在恢復(fù)過程中，這些保留下來的生物會優(yōu)先得到發(fā)展壯大，除此而外，有些外來新物種也可能會進(jìn)入。群落結(jié)構(gòu)因此而發(fā)生了變化，一般不能恢復(fù)到原來的群落結(jié)構(gòu)。由此看來，隨著時間的推移，一個群落能被另一個群落代替，我們將這個過程叫做演替。

隨著時間的推移，一個群落被另一個群落代替的過程，就叫做演替。

一·演替的概念:

在演替中，群落的結(jié)構(gòu)不斷發(fā)生著變化，所以，群落是一個動態(tài)的開放的生命系統(tǒng)。

不同群落演替過程相同嗎？思考1.裸

巖

上

的

演

替地衣階段苔蘚階段草本植物階段灌木階段思考與討論1.1.光裸的巖地上首先定居的生物是什么？為什么它能在巖石上生存？地衣。因為地衣可以通過分泌有機(jī)酸而從裸巖中獲取養(yǎng)分。

1.2.地衣階段為苔蘚的生長提供了怎樣的基礎(chǔ)？為什么苔蘚能夠取代地衣？通過地衣分泌有機(jī)酸加速巖石風(fēng)化形成土壤，并積累起了有機(jī)物，這為苔蘚的生長提供了條件。而苔蘚生長后，由于其植株高于地衣能獲得更多的陽光，處于優(yōu)勢地位，其結(jié)果是逐漸取代了地衣。1.3.在森林階段，群落中還能找到地衣、苔蘚、草本植物和灌木嗎？裸巖階段森林階段能找到這些植物。在群落演替過程中，一些種群取代另一些種群是指優(yōu)勢取代，而不是“取而代之”。形成森林后，喬木占據(jù)了優(yōu)勢，取代了灌木的優(yōu)勢，但在森林中各種類型的植物都是存在的。所有棄耕的農(nóng)田都能演替成樹林嗎？①一年生雜草②多年生雜草③小灌木④灌木叢⑤喬木（森林）在干旱的荒漠上很難形成2.棄耕農(nóng)田上群落的演替發(fā)生在裸巖上的演替和棄耕農(nóng)田上的演替有何不同??思考與討論一年生雜草多年生雜草灌木叢森林裸巖上的演替棄耕農(nóng)田上的演替起始不同

基質(zhì)不同經(jīng)歷時間

起始于從來沒有被植物覆蓋的地面，或者是原來存在過植被、但被徹底消滅了的地方起始于原有植被雖已不存在，但原有土壤條件基本保留，甚至還保留了植物的種子或其他繁殖體（如能發(fā)芽的地下莖）的地方裸巖上的演替和棄耕農(nóng)田上的演替的比較在巖石上在廢棄的耕田上（土壤上）需要漫長時間需要較短時間

是指在一個從來沒有被植物覆蓋的地面，或者是原來存在過植被、但被徹底消滅了的地方發(fā)生的演替。原生演替在水體環(huán)境和陸地都可能發(fā)生。指在原有植被已不存在，但原有土壤條件基本保留，甚至還保留了植物的種子或其他繁殖體（如能發(fā)芽的地下莖）的地方發(fā)生的演替。引起群落發(fā)生次生演替的外界因素有火災(zāi)、洪水、病蟲害、嚴(yán)寒等自然因素和人為因素。其中人類活動是主要因素。二、演替的類型1、原生演替：2、次生演替：旱生演替系列①地衣植物階段②苔蘚植物階段③草本植物階段④灌木植物階段⑤喬木植物階段水生演替系列①自由漂浮植物階段②沉水植物群落階段③浮葉根生植物群落階段④挺水植物群落階段⑤濕生草本植物階段⑥木本植物階段

裸底階段沉水植物階段（金魚藻、狐尾藻）浮葉根生植物階段（蓮、水鱉等）挺水植物和沼澤植物階段（蘆葦、香蒲等）

森林群落湖泊演替為森林水生演替：

水生演替屬于哪種演替呢？水生演替實際上是從積水環(huán)境發(fā)生的原生演替，是湖泊被填平的過程。每一階段的群落都以抬高湖底而為下一個階段的群落出現(xiàn)創(chuàng)造條件。在湖泊周圍可同時看到這些不同的階段。群落演替過程中，起先決條件的是什么？植物的入侵和定居是演替中最大的功臣。它們是群落形成的首要條件以及群落演替的主要基礎(chǔ)。

什么是植物的入侵和定居呢？

入侵：植物繁殖體的傳播，稱入侵。定居：植物體在新環(huán)境中開始發(fā)芽、生長和繁殖的過程稱為定居。

思考：.演替能否一直延續(xù)下去？不能當(dāng)群落演替與當(dāng)?shù)氐臍夂蚝屯寥赖葪l件處于平衡狀態(tài)，演替就不再進(jìn)行，達(dá)到平衡點。3、頂極群落就是群落演替的最終平衡狀態(tài)階段，是最復(fù)雜也是最穩(wěn)定的群落階段。如果沒有外力干擾，它將永遠(yuǎn)基本保持原狀（動態(tài)平衡）。因此，自然演替具用一定的方向性。思考：內(nèi)部環(huán)境變化：植物繁殖體的遷移、散布和動物的活動性種內(nèi)、種間關(guān)系的改變內(nèi)部因素人類活動：外部因素外部環(huán)境變化：如氣候、地貌、土壤和火山爆發(fā)等放牧、砍伐、開墾土地、放火燒山等自身代謝的產(chǎn)物、優(yōu)勢種的發(fā)育引起的環(huán)境變化等。三、群落演替的影響因素先決條件催化劑誘因重要的影響因素動力這些因素在群落演替中分別起什么作用呢？

生物群落的演替是群落內(nèi)部關(guān)系（包括種內(nèi)和種間關(guān)系）與外界環(huán)境中各種生態(tài)因子綜合作用的結(jié)果。其中，人類活動是影響群落演替的重要的因素，它可以對自然環(huán)境中的生態(tài)關(guān)系起著促進(jìn)、抑制、改造、和重建的作用。

四、人類活動對群落演替的影響1、解釋小路周圍雜草的分布與人類活動的關(guān)系？2、如小路廢棄后，會出現(xiàn)“遠(yuǎn)芳侵古道，晴翠接荒城”的景象嗎？人類活動對群落演替的影響思考與討論

★至少有兩種因素在小路周圍的雜草分布中起作用：一是人的踐踏，從耐踐踏而言，車前草最強(qiáng)，狼尾草次之，狗尾草最弱；二是植物之間的競爭，在遠(yuǎn)離人踐踏的地方，莖稈較高的狗尾草優(yōu)先獲得陽光，車前草等處于劣勢。

★如果小路被廢棄后，人的踐踏活動停止了，在路周圍會慢慢長出莖稈較高的植物，逐漸成為優(yōu)勢植物。于是，就會出現(xiàn)“遠(yuǎn)芳侵古道，晴翠接荒城”的景象。四、人類活動對群落演替的影響1、人類活動往往是有目的、有意識地進(jìn)行的，可以對生物之間、人類與其他生物之間以及生物與環(huán)境之間的相互關(guān)系加以控制，甚至可以改造或重建起新的關(guān)系；2、人類可以砍伐森林、填湖造地、捕殺動物，也可以封山育林、治理沙漠、管理草原。人類活動往往會使群落演替按照不同于自然演替的速度和方向進(jìn)行。五、退耕還林、還草、還湖

長期以來，我國農(nóng)業(yè)發(fā)展史，實際上是一部邊際土地開墾史。20世紀(jì)50年代以來，先后在黑龍江三江平原、新疆和華南地區(qū)有計劃地組織大規(guī)模墾荒，在其他江河、荒原、沼澤和丘陵地區(qū)也開展了規(guī)模不等的墾殖活動。1952～1990年，全國累計開墾荒地3.58×107hm2，其中80%是1970年以前開墾的。大量開墾直接導(dǎo)致農(nóng)牧漁業(yè)生產(chǎn)能力和環(huán)境質(zhì)量下降。開墾的結(jié)果是：水土流失，江河蓄洪能力下降，以及土地嚴(yán)重退化。這些問題已引起各方面廣泛關(guān)注。

——走可持續(xù)發(fā)展道路我國已實施大規(guī)模退耕還林、退田還湖、退牧還草等重要政策，并從2003年1月20日起開始實施《退耕還林條例》。退耕還林、還草、還湖后，調(diào)節(jié)氣候和洪水流量的功能將大大增強(qiáng)了六、生物入侵的種類第一批外來入侵物種名單1.紫莖澤蘭2.薇甘菊3.空心蓮子草4.豚草5.毒麥6.互花米草7.飛機(jī)草8.鳳眼蓮9.假高梁10.蔗扁蛾11.濕地松粉蚧12.強(qiáng)大小蠹13.美國白蛾14.非洲大蝸牛15.福壽螺16.牛蛙六、生物入侵的種類美國白蛾學(xué)名褐云瑪瑙螺，也就是人們常說和常食用的東風(fēng)螺、菜螺、花螺、法國螺。水葫蘆（鳳眼蓮）七、生物入侵的危害（1）破壞景觀的自然性和完整性外來物種入侵后，就會乘機(jī)扎根、繁殖，不斷擴(kuò)張，逐漸形成優(yōu)勢種，使得原有的天然植被景觀遭到破壞，并阻礙植被的自然恢復(fù)。例如，鳳眼蓮原產(chǎn)南美，1901年作為花卉引入中國，20世紀(jì)五六十年代曾作為豬飼料推廣，此后大量逸生。在昆明滇池內(nèi)，1994年該種的覆蓋面積約達(dá)10km2，不但破壞當(dāng)?shù)氐乃脖?，堵塞水上交通，給當(dāng)?shù)氐臐O業(yè)和旅游業(yè)造成很大損失，還嚴(yán)重?fù)p害當(dāng)?shù)厮鷳B(tài)系統(tǒng)。（2）摧毀生態(tài)系統(tǒng)由于外來入侵物種殺死或排擠當(dāng)?shù)刂参?，因而依靠?dāng)?shù)刂参锷娴膭游镆簿途o跟著大量減少，引起生態(tài)系統(tǒng)中物種的單一化，從而導(dǎo)致很多相應(yīng)的生態(tài)問題，包括水土流失、火災(zāi)、蟲災(zāi)以及當(dāng)?shù)靥赜猩镔Y源喪失等，最終導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)的崩潰。（3）危害生物多樣性入侵種中的一些惡性雜草，例如，紫莖澤蘭、飛機(jī)草、小花假澤蘭（薇甘菊）、豚草、小白酒草、反枝莧等種可分泌某些化合物抑制其他植物發(fā)芽和生長，排擠本土植物并阻礙植被的自然恢復(fù)。外域病蟲害的入侵會導(dǎo)致嚴(yán)重災(zāi)害。原產(chǎn)日本的松突圓蚧于20世紀(jì)80年代初入侵我國南部，到1990年底，已有1.3×105hm2以上的馬尾松林因受松突圓蚧的危害而枯死，松突圓蚧還侵害一些狹域分布的松屬植物，如南亞松。原產(chǎn)北美的美國白蛾1979年侵入我國，僅遼寧省的蟲害發(fā)生區(qū)就有100多種本地植物受到危害。（4）影響遺傳多樣性隨著生境片段化，殘存的次生植被常被入侵種分割、包圍和滲透，使本土生物種群進(jìn)一步破碎化，還可以造成一些物種的近親繁殖和遺傳漂變。有些入侵種可與同屬近緣種，甚至不同屬的種雜交，例如，加拿大一枝黃花可與假蓍紫菀雜交。入侵種與本地種的基因交流可能導(dǎo)致后者的遺傳侵蝕。在植被恢復(fù)中將外來種與近緣本地種混植，例如，在華北和東北國產(chǎn)落葉松產(chǎn)區(qū)種植日本落葉松，以及在海南國產(chǎn)海桑屬產(chǎn)區(qū)栽培從孟加拉國引進(jìn)的無瓣海桑，都存在相關(guān)問題，已有一些這些屬間、種間雜交的報道。1、以下四種群落類型中，哪些是以一年生植物占優(yōu)勢的群落類型（）A．極地苔原B．溫帶草原C．熱帶雨林D．常綠闊葉林2、屬于初生演替的是（）A．從湖底開始的水生演替B．草原的放牧演替C．農(nóng)田棄耕后的恢復(fù)演替D．砍伐森林的恢復(fù)演替3、在無人為因素的干擾下，群落演替的總趨勢是()A．物種