生态演替
浮游藻类在群落结构和数量变化方面都具有极明显的周期性,这种季节性的演替格局也是藻类群落动态的重要特征。环境因子驱动藻类演替的机理过程十分复杂,并且在不同形态和营养状态的湖泊(水库)中也会出现差异,尽管有研究也总结出了藻类演替的一般规律,但是对于特定的湖泊和特定的种类而言依然存在不确定性。
㈡ 生态演替的生态系统演替的原因
生态系统演替的原因可分为内因和外因。 内因是生态系统内部各组成成分之间的相互作用,它是生态系统 演替的主要动因。以内因为动因的演替,称为内因演替。外因是外界加给生态系统的各种因素。以外因为动因的演替称为外因演替。外因演替虽然是由外界因素引起的,但演替过程本身是一个生物学过程,即外因只能通过使生能系统各组成成分及其相互关系发生改变,进而使系统发生演替。
㈢ 运用群落及生态演替概念,说明初级(原生)演替的过程。请详细说明,谢谢!
原生演替( primary succession ) 在完全没有植物的基础上,如海洋上隆起的新岛,火山的溶岩流,新形成的湖沼等地方因植物移居发生的演替。
就例如火山被溶岩流侵蚀后,火山周围的生物全都死光了,第一个从这个地方生存的就是地衣,在这个演替阶段中,顺序出现壳状地衣--叶状地衣--枝状地衣。它们凭借所分泌的有机酸以腐蚀岩面。其残体也参加到土壤的聚集和水分的含蓄中去。岩面的生境开始改变。
苔藓植物群落阶段。 在上一阶段地衣植物聚集的少量土壤上,能耐干旱的苔藓植物开始生长,形成群落。它们具有丛生性,成片密集生长,聚集土壤的能力更强。土壤、水分条件进一步有所改善。
草本植物群落阶段。在土壤稍多些的情况下,一些耐旱的草本植物,如蕨类和一年生短命植物相继出现,代替苔藓植物群落。接着是多年生操植物定居和形成群落。到了这个阶段,原有岩面的环境已经大大改变:土壤增厚,有了遮荫,减少了蒸发,调节了温、湿度变化,土壤中细菌、真菌和小动物的活动也增加。生境再也不那么严酷了。于是创造了木本植物适宜的生活环境。在森林分布的地区,演替继续向前进行。
木本植物群落阶段。在草本植物群落中,首先是一些喜光的阳性灌木出现,以后形成灌木群落。继而,乔木树种生长形成森林。林下的荫蔽环境,使其他耐荫性的灌木和草本植物种类得以定居,原有的阳性灌木逐渐从森林下消失。
在这个演替系列中,地衣和苔藓植物群落阶段延续的时间最长。草本植物群落阶段,演替的速度相对地最快。而后,木本植物群落演替的速度又逐渐减慢,这是由于木本植物生长时期较长所致。
㈣ 生态演替的介绍
是指随着时间的推移,一种生态系统类型(或阶段)被另一种生态系统类型(或阶段)替代的顺序过程。生态系统是动态的,从地球上诞生生命至今的几十亿年里,各类生态系统一直处于不断的发展、变化和演替之中。
㈤ 生态演替的生态演替实例
由于土层增厚,喜光耐旱的草本植物侵入(如垫状生长的狗景天的侵入),形成致密的草本植被。进入草本群落阶段,土壤增厚更为迅速,有机物积累进一步增多,其后杜鹃、绣线菊等灌木相继侵入定居,形成灌木欉林,土壤也由强酸性变成弱酸性。
接下来,经过一个短期的阳性乔木林,便转入由中性和阴性树种构成的乔木阶段,如红松、沙松、紫椴等。当这些乔木高过灌欉以后,原来喜光的阳性灌木逐渐被阴性灌木所代替。至此,演替由灌木群落阶段进入乔木群落阶段。当红松和某些阔叶树种组成的针、阔叶混交林成长起来时,一个与当地气候相适应的,处于相对稳定状态的顶极群落便告形成。
我国东北针阔叶混交林区里山啸后产生的乱石窟,是由许多大小不等的坚硬石块堆积而成。裸露光秃的石面,既无土壤,也无生物繁殖体,属于原生裸地,在这种裸地上发生的演替可作为原生演替的实例。裸露的岩石上光照强烈,温度变化剧烈,因无土壤而不能储存水分和养料。最初在这种环境中出现的植物是耐瘠薄、抗干旱,并能固着在岩面上的壳状地衣,叶状地衣和矮小的紫萼藓等。岩石着生了这类矮小致密的群落以后,地衣和苔藓既可阻留风雨带来的细土粒,又能通过分泌有机酸类腐蚀岩面,从中溶解出一定的无机盐类。更重要的是紫萼藓的枯萎茎叶又给这薄薄的土壤增添了有机质。随着土层的增厚(1~5㎜),喜光的垂直藓侵入定居下来,成年累月形成厚达4~7㎝厚的苔藓层,苔藓层下的土壤也增厚到3~4㎝。至此,原来裸露的岩面已被苔藓层所覆盖,生态环境大为改善。以上为原生演替的地衣--苔藓阶段。
由于先锋植物的繁衍,改变了群落的生态环境。新的生态环境反而不利原有植物的生长,但却为他种植物的侵入和定居创造了条件。以此为动力,演替由苔藓地衣阶段经草本群落阶段、灌木群落阶段,最后进入与环境相适应的乔木群落阶段即演替的顶极群落阶段。此时,生态系统进入顶极稳定状态。
在生态系统的演替过程中,伴随着环境的变化和植物群落的演替,例如在高寒或干旱区,演替只会停留在苔藓地衣群落阶段或草本植物群落阶段或稀疏灌欉阶段。在强烈的自然或人为因素干扰下,还可能发生逆向演替。
㈥ 概述生态演替的过程
生态演替分为初生演替和次生演替。
初生演替:裸岩阶段——地衣阶段——苔藓阶段——草本植物阶段——灌木阶段——森林阶段
㈦ 浮游生物生态演替
本次研究从生态学理论出发,对矿区不同时期形成的塌陷塘,比如塌陷年龄 (简称“塌龄”) 100 年、50 余年、10 余年的塌陷塘,研究这些水域中微生物组成、优势种、现存量、生产量、叶绿素 a 及其生理生化特性,确定环境微生物 (个体、群落) 及其与生境之间的联系,以其来探讨塌陷塘的环境微生物生态演替规律。此成果,一方面可用来预测新生塌陷塘在未来开采年限内的污染状况及趋势,从而对煤矿在不同开采阶段而造成塌陷塘污染的因素予以控制; 另一方面,对于开发绿色养殖业提供微生物生态学基础。
这个研究设想具有充分的科学依据。遗传性和变异性是一切生物的本质属性 (胡家骏等,1998) ,生物种群对特定污染条件的响应是客观存在的 (王焕校,2000) 。不论是个体微生物还是微生物群落,其生长发育都严格地受到环境条件的制约 (孙铁珩,2001;杨京平,2002) 。
生态演替 (ecological succession) 是生态学中最重要的概念之一。广义上讲是指生物群落随时间变化的生态过程,狭义上讲是指在一定地段上群落由一个类型变为另一类型的质变、且有顺序的演变过程。生态演替研究与农、林、牧和人类经济活动紧密相连,是合理经营和利用一切自然资源的理论基础。关于生态演替的基本理论和机制研究,Clements(1916) 创立了 “单元顶极学说”(mono-climax theory) ; Tansley (1939) 提出了 “多元顶极学说”(poly-climax theory) 和 Whittaker (1953) 的 “顶极 - 格局假说”(climax patternhypothesis) 。Connell 和 Slatyer 等提出了演替机制的三种模型即促进、抑制和忍耐模型。虽然这三种模型被广泛应用于实验和描述性研究,但 Connell 和 Slatyer 模型不能解释多物种的演替序列。Pickett 针对这种需要提出了一种综合原因框架演替机制 (杨京平等,2002) 。作为演替理论基础的物种属性与生物地球化学过程的关键区别、种的进化与生态系统或群落的进化的差异 (Pickett S T A et al.,1987) ,以及复杂补水来源所造成的生物种群演替机制等问题,尚没有解决。国内学者对生态演替的研究起步较晚,但发展迅速。刘建康等 (1999) 通过对淡水生态的研究认为演替中物种的出现和存活与概率有关,并且认为群落演替是个比较宏观的现象,因而可以使用较宏观的尺度去研究,并提出了淡水生态演替趋势。张德全等 (2002) 依据 Gause 假说 (由于竞争的结果,生态位接近的两个种不能永久共存) ,提出生态演替螺旋式上升理论 (spiral rise theory) 。严国安等(1997) 对武汉东湖水生植物群落演替过程与控制因素关系进行了研究,提出水生植物群落演替系列是从微齿眼子菜阶段、微齿眼子菜 + 大茨藻 + 金鱼藻 + 狐尾藻阶段、微齿眼子菜消失阶段、大茨藻阶段到大茨藻 + 狐尾藻 + 苦草阶段。崔秀丽等 (1999) 对白洋淀生态演变进行了研究,指出白洋淀已进入湖泊演变的衰退期,富营养化是使白洋淀处于湖泊开始进入衰退演变时期的主要原因,水生生物群落结构简化,生物量剧增加速了湖泊的衰亡。胡春英 (1999) 对不同湖泊演替过程中浮游动物数量及多样性的研究,认为影响长江中下游 5 个湖泊区 (扁担塘﹑桥墩湖区﹑南青菱湖﹑北青菱湖﹑黄家湖) 演替过程中浮游动物的种类组成﹑密度﹑多样性指数发生改变的主要因素之一是水草的演变。吴洁等(2001) 分析了近 60 年来西湖浮游植物优势种的情况,指出西湖浮游植物的演替模式———从清洁水体优势种的隐藻门静水隐杆藻随着富营养化的加剧发展到蓝藻门的蓝纤维藻占优势,随后出现由水华束丝藻爆发的水华,优势种明显稳定在蓝藻门的水华束丝藻、螺旋鞘丝藻、拉氏拟鱼腥藻及曲氏平裂藻并且大多终年占据优势到近年来小型蓝藻又逐渐取代了大型蓝藻的优势地位: 颤藻、中华尖头藻和微小平裂藻,数量明显增加。项斯端等(2000) 于 1991 年在西湖湖底作的 15 个深度 1m 左右的钻孔,根据其内微化石藻的垂直分布探索西湖近 2000 年藻类种群的演替,结果显示淡水西湖形成后藻类的垂直分布由下而上可分为 3 带:
(1) 附生藻带 (短缝藻 - 桥穹藻 - 异极藻组合) : - 85 cm 至 - 45 cm 层段,以喜酸性及真酸性的附生藻为主,适应于当时的沼泽生境。
(2) 附生藻向浮游藻过渡带 (水华束丝藻 - 直链藻组合) : 通常在 - 30 cm 至 - 40 cm层段,以不定性成分为主,并有少量喜碱性藻种出现,湖体显示中营养状态。
(3) 浮游藻带 (缢缩脆杆藻凸腹变种 - 四尾栅藻 - 螺旋鞘丝藻组合) : - 30 cm 以上,以喜碱性藻种为优势,藻量增大进入富营养化时期。到 -10 cm 以上层段喜碱性藻种藻量形成峰值,显示进入超富营养化时期。
迄今为止,关于煤矿塌陷塘的微生物的生态演替序列研究,在国内外文献中均未查出相关报道。煤矿塌陷塘是人类生产活动形成的特殊人工水体,是一个具有补水来源复杂和水体动态变化特性的动态次生生境,在矿业城市生态环境中充当着相当重要的作用。我国是煤炭资源大国,要实现矿业城市的可持续发展,必须倍加关注广袤而处于动态变化的煤矿塌陷塘的生态演替规律研究,以便很好地预测煤矿开采过程中塌陷塘未来的污染状况和趋势,更加有针对性地进行科学防范和水域的合理开发利用。
㈧ 什么是生态演替原生动物怎样随有机物浓度的改变而演替
所谓生态演替是指群落经过一定的发展时期及生境内生态因子的改变,而从一个群落类型转变成另一类型的顺序过程,或者说在一定区域内群落的彼此替代。
有机物浓度较高,营养充足时,细菌和部分鞭毛虫,尤其是植鞭毛类能通过细胞表膜的渗透作用,将溶于水中的有机质吸收到体内作为营养物质,异养菌分泌胞外酶使大分子有机物降解为小分子,再加以利用,肉足虫靠吞食有机颗粒、细菌为生,因此三者占优势。
由于溶解型有机质的消耗,菌胶团的形成,游离菌的减少,加之微型动物群的增殖扩大,使营养体系发生了巨变。在这种情况下,各类微生物为了生存,就以食物为中心进行竞争。细菌和植鞭毛虫争夺溶解性有机营养,植鞭毛虫竞争不过细菌而被淘汰,而肉足虫与动鞭毛虫在竞争过程中因肉足虫竞争力差很快被淘汰。
由于异养菌大量繁殖,又为纤毛虫提供了食料来源,纤毛虫掠食细菌的能力大于动鞭毛虫,因此取代动鞭毛虫成为优势类群。随之,以诱捕纤毛虫为生的吸管虫也大量出现。由于有机质被氧化,营养缺乏,游离菌减少,游泳型纤毛虫和吸管虫数量相应减少,优势地位为固着型纤毛虫取代,因为它可以生长在细菌少,有机物很低的环境。水中的细菌和有机质越来越少,固着型纤毛虫得不到能量,便出现了以有机残渣、死细菌及老化污泥为食料的轮虫。它的适量出现指示着一个比较稳定的生态系统。
㈨ 生态演替理论概述
生态系统是生物与非生物、群落与生境相互作用的统一体,群落中进行的一系列过程必然对生境产生影响并导致整个生态系统的定向变化,这种变化称为演替 (succession) 。生境在很大程度上可决定演替的性质,一般不是演替的主要原因 (大连水产学院,1989) 。生态演替的原理同人与自然之间的关系非常密切,是解决当代人类环境危机的基础 (Om E P.,1971) 。
生态演替的基本理论和机制研究,主要分为两个阶段: 传统演替理论机制阶段和现代演替 理 论 机 制 阶 段。前 面 已 提 到,Clements (1916) 创 立 了 “单 元 顶 极 学 说”(mono-climax theory) ,成为经典演替理论的奠基人和创始人。Tansley (1939) 提出了“多元顶极学说” (poly - climax theory) 和 Whittaker (1953) 的 “顶极 - 格局假说”(climax pattern hypothesis) 。他们将生态演替比拟为个体发育过程,认为演替有严格规律,演替中的先到种通过改变环境促进后续种的移入,顶极是演替的终点,是自我永存的群落。Connell 和 Slatyer (1977) 等学者普遍认为经典理论过分严密,近似僵化。他们通过实验与观察,认为群落的变化主要取决于不同物种的特点如生活方式等,因而存在种种偶然性,先到的物种未必总是促进后续种的移入,甚至对后来者有抑制作用,顶极也不是一成不变。因而,提出了演替机制的三种模型即促进、抑制和忍耐(Connell J H et al.,1977) 。促进模型相当于 Clements 的经典途径; 抑制模型认为初始入侵者 (或演替早期) 调控演替,以致演替的后来种不能侵入和健康地生长; 忍耐模型认为物种的变化可能是不同生命史特征的功能,是演替后来种忍耐初始环境条件的不同能力,它强调竞争在群落形成中的作用。他们还指出大多数演替途径是三种模型之一或三种模型的结合。虽然这三种模型被广泛应用于实验和描述性研究,但 Connell和 Slatyer 模型不能解释多物种的演替序列。Pickett (1987) 针对这种需要提出了一种综合原因框架演替机制,这是一种三层等级结构,第一层次是演替的一般原因,即裸地的可利用性,物种对裸地利用能力的差异以及对不同裸地的适应能力; 第二层次是以上的基本原因分解为不同的生态过程,比如裸地可利用性决定于干扰的频度和程度,对裸地利用能力决定于种繁殖体生产力、传播能力、萌发和生长能力等; 第三层次是最详细的机制水平,包括独立的一种因素和行为及其相互作用,这些相互作用是演替的本质。这一演替机制最重要突破是认识到群落的非平衡性以及演替方向和途经的多重性,这很大程度上要归于对干扰的普遍性和重要性的认识。大量的研究都强调了种的生命史特征和进化对策在演替过程中的重要性 (L.Benedetti-Cecchi,2000) ,但是,作为演替理论基础的物种属性与生物地球化学过程的关键区别和气象学联系 (D.Straile,2000) ,以及种的进化与生态系统或群落的进化差异性还没有解决。季节性浮游生物的生长和演替主要受以下因素影响: 生物因素如竞争,牧食和寄生,以及物理和化学因素如气候、流量、水温、光强、电导率、pH 值、溶解氧和营养可用性等(Reynolds,1984a) ,尤其降雨和流量的扰动强度与频率是调节浮游生物 (生长与演替)动力学的重要因素 (Reynolds et al.,1988; Sommer,1989; Reynolds et al.,1993) 。一般湖泊中主要浮游植物种群的演替显示: 甲藻通常出现在冬季,春秋季硅藻占优势,绿藻在晚春大量出现,蓝藻多出现在夏季和早秋 (Reynolds,1984; Harris,1986) 。
国内学者对生态演替的研究起步较晚,但发展迅速。刘建康等 (1999) 通过对淡水生态的研究,提出淡水生态演替趋势:
(1) 群落中种的多样性逐步增大,至中期最大,随后又开始下降;
(2) 由 r - 对策者占优势过渡到 K - 对策者占优势;
(3) 群落代谢率 (P/R) (P 是群落的初级生产量,R 是呼吸量) 由显著大于 1 到接近于 1;
(4) 群落的抗干扰能力不断增强。
Gause 假说指出,由于竞争的结果,生态位接近的两个种不能永久共存。Hutchinson(1957) 对生态位的定义是: “由所有生物和非生物环境条件组成的 n 维空间中该生物得以继续生存的范围”。张德全等从生态理论的发展过程、生态演替实验和现实,都较好地证实了生态演替螺旋式上升理论的正确性与可行性。
生态演替的理论和机制研究尽管取得了一些可喜的成果,但是一个更宏观的完整的、概括性的理论和机制模型尚待建立。生态演替是生物群落的信息流 (本质上是遗传信息流) 在时间尺度和空间尺度上的动态变化。因此,演替模型应该是时间、空间和信息共筑的三维构架,其中信息流是维系这种构架的灵魂。可见,这是一个宏观模型顶极。要构建这种宏观模型,首先是构建其下方各子模型系统,因为宏观模型中任何一维的差异如生境空间的不同均应有相应的演替模型。水生态系统向顶级的演替过程中 (大连水产学院,1989) ,在结构和功能上产生一系列定向变化,其中主要表现在下列几方面:
(1) 种的多样性增大;
(2) 群落中层次分化增强;
(3) 系统的稳定性增加;
(4) 小型种的优势逐渐由大型种所取代;
(5) 群落的毛产量和呼吸量趋于一致;
(6) 腐屑链的作用增大。
马加耳列夫观察维哥 (Vigo) 湾的浮游植物时发现有 3 个演替阶段: 小型硅藻占优势阶段 、大型硅藻占优势阶段和甲藻占优势阶段。在淡水浮游植物的演替中,初期多是增长迅速的小型硅藻或绿球藻类,后期多是竞争能力较强的蓝藻或甲藻。近年来,国内许多学者在生态演替方面提出许多新的理论,并且开展了很好的应用研究,取得了初步成果,有关内容参见第 1 章。
㈩ 生态演替的原生演替与次生演替
裸地往往是裸露的岩石,海退新生的陆地,河流水击的沙滩,火山喷发冷却内后的熔岩。如果裸容地上没有土壤和植物繁殖体,就称为原生裸地。如果裸地上保留着一定厚度的土壤和植物繁殖体,如撩荒地、森林的过火迹地和采代地等,则称做次生裸地。在原生裸地上开始的演替称为原生演替,在次生裸地上进行的演替称为次生演替。
一般来说,次生演替的基质和环境条件比较好,因为原有群落毁灭后总会留下大量有机质和有生存能力的孢子和种子等。因此次生演替经历的时间比较短,原生演替经历的时间长。