生态演替,生态学概念,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,是生物群落与环境相互作用导致生境变化的过程,依演替趋向可分为进展演替和逆行演替。生态系统是动态的,从地球上诞生生命的几十亿年里,各类生态系统一直处于不断的发展、变化和演替之中。对生态演替理论的理解不仅有助于对自然生态系统和
人工生态系统进 行有效地控制和管理,而且还是退化生态系统恢复与重建的重要理论基础。
演替简介
生态演替,生态学概念,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,是生物群落与环境相互作用导致生境变化的过程,依演替趋向可分为进展演替和逆行演替。生态系统是动态的,从地球上诞生生命的几十亿年里,各类生态系统一直处于不断的发展、变化和演替之中。对生态演替理论的理解不仅有助于对自然生态系统和
人工生态系统进 行有效地控制和管理,而且还是退化生态系统恢复与重建的重要理论基础。
发生过程
先锋期
生态演替的初期,首先是绿色植物定居,然后才有以植物为生的小型
食草动物的侵入,形成生态系统的初级发展阶段。这一时期的生态系统,在组成上和结构上都比较简单,功能也不够完善。
顶极期
生态演替的盛期,也是演替的顶极阶段。这一时期的生态系统,无论在成分上和结构上均较复杂,生物之间形成特定的食物链和营养级关系,生物群落与土壤、气候等环境也呈现出相对稳定的动态平衡。
衰老期
生态演替的末期,群落内部环境的变化,使原来的生物成分不太适应而逐渐衰弱直至死亡。与此同时,另一批生物成分从外侵入,
产生原因
生态系统演替的原因可分为内因和外因。
外因
引起生态系统演替的外因有自然因素和人为因素。海陆变迁、火山喷发、气候演变、雷击火烧、风沙肆虐、山崩海啸、虫、鼠灾害、外地动植物侵入等属于自然因素,砍伐森林、开垦草地、捕捞鱼虾、狩猎动物、撒药施肥等属于人为因素。这些因素或是单一作用或是多个综合作用于生态系统。
内因
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。
螺旋式理论
所有生态植被均处于演替状态,当没有外力破坏作用,或植被内在生理机制的反作用超过外力破坏作用时,是进展演替,否则是逆行演替,是植被的内在生理机制决定着演替的方向和趋势,植被的演替是植被所在的空间生态位,时间生态位和信息生态位三种因素综合交织作用的结果。在一定的地区内,最后局部或全部达到与该地区相适应的最稳定、最平衡的状态,即顶极。一个气候区的所有系列的群落,只有一个气候顶极,但顶极并非终极,当达到顶极后,由于顶极群落内在生理机制的局限,它最终要回到原来演替的某一阶段,重新产生新的生物群落,这种往复不是简单的回归,群落对环境改造作用更加强烈,继续向气候顶极演替,也可能会产生的气候顶极,这样循环往复,使生物多样性不断增加,群落的生产力不断提高,对环境具有越来越强的改造作用,是一种螺旋式上升过程。当进行逆行演替时,在外力破坏作用停止,或群落内在生理机制的反作用超过外力破坏作用时,就马上进行进展演替,进入上述的演化循环状态。可见,生态演替是一种
波浪式前进,螺旋式上升过程。
演替的方向
按演替的方向,生态系统的演替可分为正向演替和逆向演替。正向演替是从裸地开始,经过一系列中间阶段,最后形成
生物群落与环境相适应的动态平衡的稳定状态,即演替到了最后阶段。这一最后阶段的生物群落叫做
顶极群落,这一阶段的生态系统属于顶极稳定状态生态系统。
原生演替
在原生裸地上发生的演替系列。原生裸地指过去从未生长过植被的地段,如冰川退却、火山爆发、熔岩流的土地以及砂丘地等。按照基质的特征,可将原生演替分为旱生演替、中生演替和水生演替3种基本类型。
次生演替
在次生裸地上发生的植物演替系列。次生裸地是指由于砍伐、火烧、放牧、农业开垦等原生植被受到破坏的地段,这时,原生植被只是受到不同程度的干扰,并未彻底消灭。次生裸地的土壤具有较好的物理、化学和生物性状,适合植物(也包括乔木树种)的定居和生长。从次生裸地发展到稳定的群落,按照F·E·克里门茨学说,要经历次生裸地→
先锋群落→亚顶级群落→顶级群落的阶段。
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。