生態演替
浮游藻類在群落結構和數量變化方面都具有極明顯的周期性,這種季節性的演替格局也是藻類群落動態的重要特徵。環境因子驅動藻類演替的機理過程十分復雜,並且在不同形態和營養狀態的湖泊(水庫)中也會出現差異,盡管有研究也總結出了藻類演替的一般規律,但是對於特定的湖泊和特定的種類而言依然存在不確定性。
㈡ 生態演替的生態系統演替的原因
生態系統演替的原因可分為內因和外因。 內因是生態系統內部各組成成分之間的相互作用,它是生態系統 演替的主要動因。以內因為動因的演替,稱為內因演替。外因是外界加給生態系統的各種因素。以外因為動因的演替稱為外因演替。外因演替雖然是由外界因素引起的,但演替過程本身是一個生物學過程,即外因只能通過使生能系統各組成成分及其相互關系發生改變,進而使系統發生演替。
㈢ 運用群落及生態演替概念,說明初級(原生)演替的過程。請詳細說明,謝謝!
原生演替( primary succession ) 在完全沒有植物的基礎上,如海洋上隆起的新島,火山的溶岩流,新形成的湖沼等地方因植物移居發生的演替。
就例如火山被溶岩流侵蝕後,火山周圍的生物全都死光了,第一個從這個地方生存的就是地衣,在這個演替階段中,順序出現殼狀地衣--葉狀地衣--枝狀地衣。它們憑借所分泌的有機酸以腐蝕岩面。其殘體也參加到土壤的聚集和水分的含蓄中去。岩面的生境開始改變。
苔蘚植物群落階段。 在上一階段地衣植物聚集的少量土壤上,能耐乾旱的苔蘚植物開始生長,形成群落。它們具有叢生性,成片密集生長,聚集土壤的能力更強。土壤、水分條件進一步有所改善。
草本植物群落階段。在土壤稍多些的情況下,一些耐旱的草本植物,如蕨類和一年生短命植物相繼出現,代替苔蘚植物群落。接著是多年生操植物定居和形成群落。到了這個階段,原有岩面的環境已經大大改變:土壤增厚,有了遮蔭,減少了蒸發,調節了溫、濕度變化,土壤中細菌、真菌和小動物的活動也增加。生境再也不那麼嚴酷了。於是創造了木本植物適宜的生活環境。在森林分布的地區,演替繼續向前進行。
木本植物群落階段。在草本植物群落中,首先是一些喜光的陽性灌木出現,以後形成灌木群落。繼而,喬木樹種生長形成森林。林下的蔭蔽環境,使其他耐蔭性的灌木和草本植物種類得以定居,原有的陽性灌木逐漸從森林下消失。
在這個演替系列中,地衣和苔蘚植物群落階段延續的時間最長。草本植物群落階段,演替的速度相對地最快。而後,木本植物群落演替的速度又逐漸減慢,這是由於木本植物生長時期較長所致。
㈣ 生態演替的介紹
是指隨著時間的推移,一種生態系統類型(或階段)被另一種生態系統類型(或階段)替代的順序過程。生態系統是動態的,從地球上誕生生命至今的幾十億年裡,各類生態系統一直處於不斷的發展、變化和演替之中。
㈤ 生態演替的生態演替實例
由於土層增厚,喜光耐旱的草本植物侵入(如墊狀生長的狗景天的侵入),形成緻密的草本植被。進入草本群落階段,土壤增厚更為迅速,有機物積累進一步增多,其後杜鵑、綉線菊等灌木相繼侵入定居,形成灌木欉林,土壤也由強酸性變成弱酸性。
接下來,經過一個短期的陽性喬木林,便轉入由中性和陰性樹種構成的喬木階段,如紅松、沙松、紫椴等。當這些喬木高過灌欉以後,原來喜光的陽性灌木逐漸被陰性灌木所代替。至此,演替由灌木群落階段進入喬木群落階段。當紅松和某些闊葉樹種組成的針、闊葉混交林成長起來時,一個與當地氣候相適應的,處於相對穩定狀態的頂極群落便告形成。
我國東北針闊葉混交林區里山嘯後產生的亂石窟,是由許多大小不等的堅硬石塊堆積而成。裸露光禿的石面,既無土壤,也無生物繁殖體,屬於原生裸地,在這種裸地上發生的演替可作為原生演替的實例。裸露的岩石上光照強烈,溫度變化劇烈,因無土壤而不能儲存水分和養料。最初在這種環境中出現的植物是耐瘠薄、抗乾旱,並能固著在岩面上的殼狀地衣,葉狀地衣和矮小的紫萼蘚等。岩石著生了這類矮小緻密的群落以後,地衣和苔蘚既可阻留風雨帶來的細土粒,又能通過分泌有機酸類腐蝕岩面,從中溶解出一定的無機鹽類。更重要的是紫萼蘚的枯萎莖葉又給這薄薄的土壤增添了有機質。隨著土層的增厚(1~5㎜),喜光的垂直蘚侵入定居下來,成年累月形成厚達4~7㎝厚的苔蘚層,苔蘚層下的土壤也增厚到3~4㎝。至此,原來裸露的岩面已被苔蘚層所覆蓋,生態環境大為改善。以上為原生演替的地衣--苔蘚階段。
由於先鋒植物的繁衍,改變了群落的生態環境。新的生態環境反而不利原有植物的生長,但卻為他種植物的侵入和定居創造了條件。以此為動力,演替由苔蘚地衣階段經草本群落階段、灌木群落階段,最後進入與環境相適應的喬木群落階段即演替的頂極群落階段。此時,生態系統進入頂極穩定狀態。
在生態系統的演替過程中,伴隨著環境的變化和植物群落的演替,例如在高寒或乾旱區,演替只會停留在苔蘚地衣群落階段或草本植物群落階段或稀疏灌欉階段。在強烈的自然或人為因素干擾下,還可能發生逆向演替。
㈥ 概述生態演替的過程
生態演替分為初生演替和次生演替。
初生演替:裸岩階段——地衣階段——苔蘚階段——草本植物階段——灌木階段——森林階段
㈦ 浮游生物生態演替
本次研究從生態學理論出發,對礦區不同時期形成的塌陷塘,比如塌陷年齡 (簡稱「塌齡」) 100 年、50 余年、10 余年的塌陷塘,研究這些水域中微生物組成、優勢種、現存量、生產量、葉綠素 a 及其生理生化特性,確定環境微生物 (個體、群落) 及其與生境之間的聯系,以其來探討塌陷塘的環境微生物生態演替規律。此成果,一方面可用來預測新生塌陷塘在未來開采年限內的污染狀況及趨勢,從而對煤礦在不同開采階段而造成塌陷塘污染的因素予以控制; 另一方面,對於開發綠色養殖業提供微生物生態學基礎。
這個研究設想具有充分的科學依據。遺傳性和變異性是一切生物的本質屬性 (胡家駿等,1998) ,生物種群對特定污染條件的響應是客觀存在的 (王煥校,2000) 。不論是個體微生物還是微生物群落,其生長發育都嚴格地受到環境條件的制約 (孫鐵珩,2001;楊京平,2002) 。
生態演替 (ecological succession) 是生態學中最重要的概念之一。廣義上講是指生物群落隨時間變化的生態過程,狹義上講是指在一定地段上群落由一個類型變為另一類型的質變、且有順序的演變過程。生態演替研究與農、林、牧和人類經濟活動緊密相連,是合理經營和利用一切自然資源的理論基礎。關於生態演替的基本理論和機制研究,Clements(1916) 創立了 「單元頂極學說」(mono-climax theory) ; Tansley (1939) 提出了 「多元頂極學說」(poly-climax theory) 和 Whittaker (1953) 的 「頂極 - 格局假說」(climax patternhypothesis) 。Connell 和 Slatyer 等提出了演替機制的三種模型即促進、抑制和忍耐模型。雖然這三種模型被廣泛應用於實驗和描述性研究,但 Connell 和 Slatyer 模型不能解釋多物種的演替序列。Pickett 針對這種需要提出了一種綜合原因框架演替機制 (楊京平等,2002) 。作為演替理論基礎的物種屬性與生物地球化學過程的關鍵區別、種的進化與生態系統或群落的進化的差異 (Pickett S T A et al.,1987) ,以及復雜補水來源所造成的生物種群演替機制等問題,尚沒有解決。國內學者對生態演替的研究起步較晚,但發展迅速。劉建康等 (1999) 通過對淡水生態的研究認為演替中物種的出現和存活與概率有關,並且認為群落演替是個比較宏觀的現象,因而可以使用較宏觀的尺度去研究,並提出了淡水生態演替趨勢。張德全等 (2002) 依據 Gause 假說 (由於競爭的結果,生態位接近的兩個種不能永久共存) ,提出生態演替螺旋式上升理論 (spiral rise theory) 。嚴國安等(1997) 對武漢東湖水生植物群落演替過程與控制因素關系進行了研究,提出水生植物群落演替系列是從微齒眼子菜階段、微齒眼子菜 + 大茨藻 + 金魚藻 + 狐尾藻階段、微齒眼子菜消失階段、大茨藻階段到大茨藻 + 狐尾藻 + 苦草階段。崔秀麗等 (1999) 對白洋淀生態演變進行了研究,指出白洋淀已進入湖泊演變的衰退期,富營養化是使白洋淀處於湖泊開始進入衰退演變時期的主要原因,水生生物群落結構簡化,生物量劇增加速了湖泊的衰亡。胡春英 (1999) 對不同湖泊演替過程中浮游動物數量及多樣性的研究,認為影響長江中下游 5 個湖泊區 (扁擔塘﹑橋墩湖區﹑南青菱湖﹑北青菱湖﹑黃家湖) 演替過程中浮游動物的種類組成﹑密度﹑多樣性指數發生改變的主要因素之一是水草的演變。吳潔等(2001) 分析了近 60 年來西湖浮游植物優勢種的情況,指出西湖浮游植物的演替模式———從清潔水體優勢種的隱藻門靜水隱桿藻隨著富營養化的加劇發展到藍藻門的藍纖維藻占優勢,隨後出現由水華束絲藻爆發的水華,優勢種明顯穩定在藍藻門的水華束絲藻、螺旋鞘絲藻、拉氏擬魚腥藻及曲氏平裂藻並且大多終年占據優勢到近年來小型藍藻又逐漸取代了大型藍藻的優勢地位: 顫藻、中華尖頭藻和微小平裂藻,數量明顯增加。項斯端等(2000) 於 1991 年在西湖湖底作的 15 個深度 1m 左右的鑽孔,根據其內微化石藻的垂直分布探索西湖近 2000 年藻類種群的演替,結果顯示淡水西湖形成後藻類的垂直分布由下而上可分為 3 帶:
(1) 附生藻帶 (短縫藻 - 橋穹藻 - 異極藻組合) : - 85 cm 至 - 45 cm 層段,以喜酸性及真酸性的附生藻為主,適應於當時的沼澤生境。
(2) 附生藻向浮游藻過渡帶 (水華束絲藻 - 直鏈藻組合) : 通常在 - 30 cm 至 - 40 cm層段,以不定性成分為主,並有少量喜鹼性藻種出現,湖體顯示中營養狀態。
(3) 浮游藻帶 (縊縮脆桿藻凸腹變種 - 四尾柵藻 - 螺旋鞘絲藻組合) : - 30 cm 以上,以喜鹼性藻種為優勢,藻量增大進入富營養化時期。到 -10 cm 以上層段喜鹼性藻種藻量形成峰值,顯示進入超富營養化時期。
迄今為止,關於煤礦塌陷塘的微生物的生態演替序列研究,在國內外文獻中均未查出相關報道。煤礦塌陷塘是人類生產活動形成的特殊人工水體,是一個具有補水來源復雜和水體動態變化特性的動態次生生境,在礦業城市生態環境中充當著相當重要的作用。我國是煤炭資源大國,要實現礦業城市的可持續發展,必須倍加關注廣袤而處於動態變化的煤礦塌陷塘的生態演替規律研究,以便很好地預測煤礦開采過程中塌陷塘未來的污染狀況和趨勢,更加有針對性地進行科學防範和水域的合理開發利用。
㈧ 什麼是生態演替原生動物怎樣隨有機物濃度的改變而演替
所謂生態演替是指群落經過一定的發展時期及生境內生態因子的改變,而從一個群落類型轉變成另一類型的順序過程,或者說在一定區域內群落的彼此替代。
有機物濃度較高,營養充足時,細菌和部分鞭毛蟲,尤其是植鞭毛類能通過細胞表膜的滲透作用,將溶於水中的有機質吸收到體內作為營養物質,異養菌分泌胞外酶使大分子有機物降解為小分子,再加以利用,肉足蟲靠吞食有機顆粒、細菌為生,因此三者占優勢。
由於溶解型有機質的消耗,菌膠團的形成,游離菌的減少,加之微型動物群的增殖擴大,使營養體系發生了巨變。在這種情況下,各類微生物為了生存,就以食物為中心進行競爭。細菌和植鞭毛蟲爭奪溶解性有機營養,植鞭毛蟲競爭不過細菌而被淘汰,而肉足蟲與動鞭毛蟲在競爭過程中因肉足蟲競爭力差很快被淘汰。
由於異養菌大量繁殖,又為纖毛蟲提供了食料來源,纖毛蟲掠食細菌的能力大於動鞭毛蟲,因此取代動鞭毛蟲成為優勢類群。隨之,以誘捕纖毛蟲為生的吸管蟲也大量出現。由於有機質被氧化,營養缺乏,游離菌減少,游泳型纖毛蟲和吸管蟲數量相應減少,優勢地位為固著型纖毛蟲取代,因為它可以生長在細菌少,有機物很低的環境。水中的細菌和有機質越來越少,固著型纖毛蟲得不到能量,便出現了以有機殘渣、死細菌及老化污泥為食料的輪蟲。它的適量出現指示著一個比較穩定的生態系統。
㈨ 生態演替理論概述
生態系統是生物與非生物、群落與生境相互作用的統一體,群落中進行的一系列過程必然對生境產生影響並導致整個生態系統的定向變化,這種變化稱為演替 (succession) 。生境在很大程度上可決定演替的性質,一般不是演替的主要原因 (大連水產學院,1989) 。生態演替的原理同人與自然之間的關系非常密切,是解決當代人類環境危機的基礎 (Om E P.,1971) 。
生態演替的基本理論和機制研究,主要分為兩個階段: 傳統演替理論機制階段和現代演替 理 論 機 制 階 段。前 面 已 提 到,Clements (1916) 創 立 了 「單 元 頂 極 學 說」(mono-climax theory) ,成為經典演替理論的奠基人和創始人。Tansley (1939) 提出了「多元頂極學說」 (poly - climax theory) 和 Whittaker (1953) 的 「頂極 - 格局假說」(climax pattern hypothesis) 。他們將生態演替比擬為個體發育過程,認為演替有嚴格規律,演替中的先到種通過改變環境促進後續種的移入,頂極是演替的終點,是自我永存的群落。Connell 和 Slatyer (1977) 等學者普遍認為經典理論過分嚴密,近似僵化。他們通過實驗與觀察,認為群落的變化主要取決於不同物種的特點如生活方式等,因而存在種種偶然性,先到的物種未必總是促進後續種的移入,甚至對後來者有抑製作用,頂極也不是一成不變。因而,提出了演替機制的三種模型即促進、抑制和忍耐(Connell J H et al.,1977) 。促進模型相當於 Clements 的經典途徑; 抑制模型認為初始入侵者 (或演替早期) 調控演替,以致演替的後來種不能侵入和健康地生長; 忍耐模型認為物種的變化可能是不同生命史特徵的功能,是演替後來種忍耐初始環境條件的不同能力,它強調競爭在群落形成中的作用。他們還指出大多數演替途徑是三種模型之一或三種模型的結合。雖然這三種模型被廣泛應用於實驗和描述性研究,但 Connell和 Slatyer 模型不能解釋多物種的演替序列。Pickett (1987) 針對這種需要提出了一種綜合原因框架演替機制,這是一種三層等級結構,第一層次是演替的一般原因,即裸地的可利用性,物種對裸地利用能力的差異以及對不同裸地的適應能力; 第二層次是以上的基本原因分解為不同的生態過程,比如裸地可利用性決定於干擾的頻度和程度,對裸地利用能力決定於種繁殖體生產力、傳播能力、萌發和生長能力等; 第三層次是最詳細的機制水平,包括獨立的一種因素和行為及其相互作用,這些相互作用是演替的本質。這一演替機制最重要突破是認識到群落的非平衡性以及演替方向和途經的多重性,這很大程度上要歸於對干擾的普遍性和重要性的認識。大量的研究都強調了種的生命史特徵和進化對策在演替過程中的重要性 (L.Benedetti-Cecchi,2000) ,但是,作為演替理論基礎的物種屬性與生物地球化學過程的關鍵區別和氣象學聯系 (D.Straile,2000) ,以及種的進化與生態系統或群落的進化差異性還沒有解決。季節性浮游生物的生長和演替主要受以下因素影響: 生物因素如競爭,牧食和寄生,以及物理和化學因素如氣候、流量、水溫、光強、電導率、pH 值、溶解氧和營養可用性等(Reynolds,1984a) ,尤其降雨和流量的擾動強度與頻率是調節浮游生物 (生長與演替)動力學的重要因素 (Reynolds et al.,1988; Sommer,1989; Reynolds et al.,1993) 。一般湖泊中主要浮游植物種群的演替顯示: 甲藻通常出現在冬季,春秋季硅藻占優勢,綠藻在晚春大量出現,藍藻多出現在夏季和早秋 (Reynolds,1984; Harris,1986) 。
國內學者對生態演替的研究起步較晚,但發展迅速。劉建康等 (1999) 通過對淡水生態的研究,提出淡水生態演替趨勢:
(1) 群落中種的多樣性逐步增大,至中期最大,隨後又開始下降;
(2) 由 r - 對策者占優勢過渡到 K - 對策者占優勢;
(3) 群落代謝率 (P/R) (P 是群落的初級生產量,R 是呼吸量) 由顯著大於 1 到接近於 1;
(4) 群落的抗干擾能力不斷增強。
Gause 假說指出,由於競爭的結果,生態位接近的兩個種不能永久共存。Hutchinson(1957) 對生態位的定義是: 「由所有生物和非生物環境條件組成的 n 維空間中該生物得以繼續生存的范圍」。張德全等從生態理論的發展過程、生態演替實驗和現實,都較好地證實了生態演替螺旋式上升理論的正確性與可行性。
生態演替的理論和機制研究盡管取得了一些可喜的成果,但是一個更宏觀的完整的、概括性的理論和機制模型尚待建立。生態演替是生物群落的信息流 (本質上是遺傳信息流) 在時間尺度和空間尺度上的動態變化。因此,演替模型應該是時間、空間和信息共築的三維構架,其中信息流是維系這種構架的靈魂。可見,這是一個宏觀模型頂極。要構建這種宏觀模型,首先是構建其下方各子模型系統,因為宏觀模型中任何一維的差異如生境空間的不同均應有相應的演替模型。水生態系統向頂級的演替過程中 (大連水產學院,1989) ,在結構和功能上產生一系列定向變化,其中主要表現在下列幾方面:
(1) 種的多樣性增大;
(2) 群落中層次分化增強;
(3) 系統的穩定性增加;
(4) 小型種的優勢逐漸由大型種所取代;
(5) 群落的毛產量和呼吸量趨於一致;
(6) 腐屑鏈的作用增大。
馬加耳列夫觀察維哥 (Vigo) 灣的浮游植物時發現有 3 個演替階段: 小型硅藻占優勢階段 、大型硅藻占優勢階段和甲藻占優勢階段。在淡水浮游植物的演替中,初期多是增長迅速的小型硅藻或綠球藻類,後期多是競爭能力較強的藍藻或甲藻。近年來,國內許多學者在生態演替方面提出許多新的理論,並且開展了很好的應用研究,取得了初步成果,有關內容參見第 1 章。
㈩ 生態演替的原生演替與次生演替
裸地往往是裸露的岩石,海退新生的陸地,河流水擊的沙灘,火山噴發冷卻內後的熔岩。如果裸容地上沒有土壤和植物繁殖體,就稱為原生裸地。如果裸地上保留著一定厚度的土壤和植物繁殖體,如撩荒地、森林的過火跡地和采代地等,則稱做次生裸地。在原生裸地上開始的演替稱為原生演替,在次生裸地上進行的演替稱為次生演替。
一般來說,次生演替的基質和環境條件比較好,因為原有群落毀滅後總會留下大量有機質和有生存能力的孢子和種子等。因此次生演替經歷的時間比較短,原生演替經歷的時間長。