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第五节群落演替美国黄石公园黄石公园是美国也是全世界第一个国家公园，它是世界上最壮观的国家公园。1988年黄石公园发生了一场大火。这场大火竟然在没有树林的地面蔓延，跳跃式将树木点燃，在风势加剧和干旱的作用下失去了控制，最终形成了一场大火灾，足足燃烧了几个月。部分受害严重区域更呈现一片焦土，里面所有没有及时逃出的动物被大火活活烧死。公园大部分区域几近荒芜。自遭受这次火灾后，秀丽多姿的银杉和云杉很快就被赶出了山火肆虐的区域，被赶到了更高的山上。但扭叶松却成为这次生态战争的最后胜利者。尽管它们也一样被山火烧死，然而它却做好了死亡和重生的准备，它坚实的松果可将种子储藏3-9年，一旦浓烟散尽，山火熄灭，松果就会崩裂开来，将种子尽情撒播在广阔的被清除干净了的地面上，于是，新的一代立即从灰烬中萌生。因此，扭叶松不仅能坚守自己的领地，而且每一场山火过后，又能将领地向外拓展。它现在几乎占领了整个公园，不屈不挠地展示着自己精彩的生命。讨论：1.火烧前后，黄石公园中生物的种类、数量、分布是否发生了变化？是的。2.黄石公园中的各种树木能组成一个群落吗？为什么？不能。因为群落是指在同一时间内，占据一定空间的相互之间具有直接或间接关系的各种生物种群的总和。3.这个公园是否能完全恢复原来的群落结构？为什么？不能。在火烧中，有些物种可能会绝灭，有些物种或者它们的繁殖体可能能保留下来。在恢复过程中，这些保留下来的生物会优先得到发展壮大，除此而外，有些外来新物种也可能会进入。群落结构因此而发生了变化，一般不能恢复到原来的群落结构。由此看来，随着时间的推移，一个群落能被另一个群落代替，我们将这个过程叫做演替。随着时间的推移，一个群落被另一个群落代替的过程，就叫做演替。一·演替的概念: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。不同群落演替过程相同吗？思考1.裸岩上的演替地衣阶段苔藓阶段草本植物阶段灌木阶段1.1.光裸的岩地上首先定居的生物是什么？为什么它能在岩石上生存？地衣。因为地衣可以通过分泌有机酸而从裸岩中获取养分。1.2.地衣阶段为苔藓的生长提供了怎样的基础？为什么苔藓能够取代地衣？通过地衣分泌有机酸加速岩石风化形成土壤，并积累起了有机物，这为苔藓的生长提供了条件。而苔藓生长后，由于其植株高于地衣能获得更多的阳光，处于优势地位，其结果是逐渐取代了地衣。1.3.在森林阶段，群落中还能找到地衣、苔藓、草本植物和灌木吗？裸岩阶段森林阶段能找到这些植物。在群落演替过程中，一些种群取代另一些种群是指优势取代，而不是“取而代之”。形成森林后，乔木占据了优势，取代了灌木的优势，但在森林中各种类型的植物都是存在的。所有弃耕的农田都能演替成树林吗？①一年生杂草②多年生杂草③小灌木④灌木丛⑤乔木（森林）在干旱的荒漠上很难形成2.弃耕农田上群落的演替发生在裸岩上的演替和弃耕农田上的演替有何不同?一年生杂草多年生杂草灌木丛森林裸岩上的演替弃耕农田上的演替起始不同基质不同经历时间起始于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起始于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（如能发芽的地下茎）的地方裸岩上的演替和弃耕农田上的演替的比较在岩石上在废弃的耕田上（土壤上）需要漫长时间需要较短时间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。原生演替在水体环境和陆地都可能发生。指在原有植被已不存在，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（如能发芽的地下茎）的地方发生的演替。引起群落发生次生演替的外界因素有火灾、洪水、病虫害、严寒等自然因素和人为因素。其中人类活动是主要因素。二、演替的类型1、原生演替：2、次生演替：旱生演替系列①地衣植物阶段②苔藓植物阶段③草本植物阶段④灌木植物阶段⑤乔木植物阶段水生演替系列①自由漂浮植物阶段②沉水植物群落阶段③浮叶根生植物群落阶段④挺水植物群落阶段⑤湿生草本植物阶段⑥木本植物阶段裸底阶段沉水植物阶段（金鱼藻、狐尾藻）浮叶根生植物阶段（莲、水鳖等）挺水植物和沼泽植物阶段（芦苇、香蒲等）森林群落湖泊演替为森林水生演替：水生演替属于哪种演替呢？水生演替实际上是从积水环境发生的原生演替，是湖泊被填平的过程。每一阶段的群落都以抬高湖底而为下一个阶段的群落出现创造条件。在湖泊周围可同时看到这些不同的阶段。群落演替过程中，起先决条件的是什么？植物的入侵和定居是演替中最大的功臣。它们是群落形成的首要条件以及群落演替的主要基础。什么是植物的入侵和定居呢？入侵：植物繁殖体的传播，称入侵。定居：植物体在新环境中开始发芽、生长和繁殖的过程称为定居。思考：.演替能否一直延续下去？不能当群落演替与当地的气候和土壤等条件处于平衡状态，演替就不再进行，达到平衡点。3、顶极群落就是群落演替的最终平衡状态阶段，是最复杂也是最稳定的群落阶段。如果没有外力干扰，它将永远基本保持原状（动态平衡）。因此，自然演替具用一定的方向性。思考：内部环境变化：植物繁殖体的迁移、散布和动物的活动性种内、种间关系的改变内部因素人类活动：外部因素外部环境变化：如气候、地貌、土壤和火山爆发等放牧、砍伐、开垦土地、放火烧山等自身代谢的产物、优势种的发育引起的环境变化等。三、群落演替的影响因素先决条件催化剂诱因重要的影响因素动力这些因素在群落演替中分别起什么作用呢？生物群落的演替是群落内部关系（包括种内和种间关系）与外界环境中各种生态因子综合作用的结果。其中，人类活动是影响群落演替的重要的因素，它可以对自然环境中的生态关系起着促进、抑制、改造、和重建的作用。四、人类活动对群落演替的影响1、解释小路周围杂草的分布与人类活动的关系？2、如小路废弃后，会出现“远芳侵古道，晴翠接荒城”的景象吗？人类活动对群落演替的影响★至少有两种因素在小路周围的杂草分布中起作用：一是人的践踏，从耐践踏而言，车前草最强，狼尾草次之，狗尾草最弱；二是植物之间的竞争，在远离人践踏的地方，茎秆较高的狗尾草优先获得阳光，车前草等处于劣势。★如果小路被废弃后，人的践踏活动停止了，在路周围会慢慢长出茎秆较高的植物，逐渐成为优势植物。于是，就会出现“远芳侵古道，晴翠接荒城”的景象。四、人类活动对群落演替的影响1、人类活动往往是有目的、有意识地进行的，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、人类可以砍伐森林、填湖造地、捕杀动物，也可以封山育林、治理沙漠、管理草原。人类活动往往会使群落演替按照不同于自然演替的速度和方向进行。五、退耕还林、还草、还湖长期以来，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。1952～1990年，全国累计开垦荒地3.58×107hm2，其中80%是1970年以前开垦的。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。——走可持续发展道路我国已实施大规模退耕还林、退田还湖、退牧还草等重要政策，并从2003年1月20日起开始实施《退耕还林条例》。退耕还林、还草、还湖后，调节气候和洪水流量的功能将大大增强了六、生物入侵的种类第一批外来入侵物种名单1.紫茎泽兰2.薇甘菊3.空心莲子草4.豚草5.毒麦6.互花米草7.飞机草8.凤眼莲9.假高梁10.蔗扁蛾11.湿地松粉蚧12.强大小蠹13.美国白蛾14.非洲大蜗牛15.福寿螺16.牛蛙六、生物入侵的种类美国白蛾学名褐云玛瑙螺，也就是人们常说和常食用的东风螺、菜螺、花螺、法国螺。水葫芦（凤眼莲）七、生物入侵的危害（1）破坏景观的自然性和完整性外来物种入侵后，就会乘机扎根、繁殖，不断扩张，逐渐形成优势种，使得原有的天然植被景观遭到破坏，并阻碍植被的自然恢复。例如，凤眼莲原产南美，1901年作为花卉引入中国，20世纪五六十年代曾作为猪饲料推广，此后大量逸生。在昆明滇池内，1994年该种的覆盖面积约达10km2，不但破坏当地的水生植被，堵塞水上交通，给当地的渔业和旅游业造成很大损失，还严重损害当地水生生态系统。（2）摧毁生态系统由于外来入侵物种杀死或排挤当地植物，因而依靠当地植物生存的动物也就紧跟着大量减少，引起生态系统中物种的单一化，从而导致很多相应的生态问题，包括水土流失、火灾、虫灾以及当地特有生物资源丧失等，最终导致生态系统的崩溃。（3）危害生物多样性入侵种中的一些恶性杂草，例如，紫茎泽兰、飞机草、小花假泽兰（薇甘菊）、豚草、小白酒草、反枝苋等种可分泌某些化合物抑制其他植物发芽和生长，排挤本土植物并阻碍植被的自然恢复。外域病虫害的入侵会导致严重灾害。原产日本的松突圆蚧于20世纪80年代初入侵我国南部，到1990年底，已有1.3×105hm2以上的马尾松林因受松突圆蚧的危害而枯死，松突圆蚧还侵害一些狭域分布的松属植物，如南亚松。原产北美的美国白蛾1979年侵入我国，仅辽宁省的虫害发生区就有100多种本地植物受到危害。（4）影响遗传多样性随着生境片段化，残存的次生植被常被入侵种分割、包围和渗透，使本土生物种群进一步破碎化，还可以造成一些物种的近亲繁殖和遗传漂变。有些入侵种可与同属近缘种，甚至不同属的种杂交，例如，加拿大一枝黄花可与假蓍紫菀杂交。入侵种与本地种的基因交流可能导致后者的遗传侵蚀。在植被恢复中将外来种与近缘本地种混植，例如，在华北和东北国产落叶松产区种植日本落叶松，以及在海南国产海桑属产区栽培从孟加拉国引进的无瓣海桑，都存在相关问题，已有一些这些属间、种间杂交的报道。1、以下四种群落类型中，哪些是以一年生植物占优势的群落类型（）A．极地苔原B．温带草原C．热带雨林D．常绿阔叶林2、属于初生演替的是（）A．从湖底开始的水生演替B．草原的放牧演替C．农田弃耕后的恢复演替D．砍伐森林的恢复演替3、在无人为因素的干扰下，群落演替的总趋势是()A．物种多样性的增加和群落稳定性的提高B．物种多样性的减少和群落稳定性的降低C．物种多样性的增加和群落稳定性的降低D．物种多样性的减少和群落稳定性的提高BAA练习4、下列有关群落演替的叙述，正确的是()A．群落中一些生物消失了，另一些生物来占据它们的空间，就属于演替。B．光裸的岩石上最先出现的是地衣。C．在弃耕的农田上不可能形成树林。D．不论在什么条件下，群落的演替都能形成树林。B