1.4 群落演替是生物与环境相互作用的结果-2023-2024学年上海地区高二生物同步备课高效课件（沪科2020选择性必修2）

第4节 群落演替是生物与环境相互作用的结果 选修2 生物与环境 第1章 种群和群落 本节重点 2、初生演替的过程 1、群落演替的类型及概念 群落中的物种组成、每种生物的种群数量、群落的结构都会随时间的推移而改变， 一定地理范围内，群落由一种类型变化为另一类型的有序演变过程，称为群落演替。 如果一个地区从未被生物定居过（或者彻底清除了一切生物），生命从无开始的演替，称为初生演替。 群落生长的地方最初仅仅是一片光秃秃的岩石。 因此群落是一个动态系统。 初生演替通常可分为6个阶段： 这一时期岩石上并无定居的生命，称为演替的裸岩阶段。 首先在裸岩上定居的是地衣。地衣是藻类和真菌的共生体。 它们能够适应贫瘠的环境， 并通过自身分泌有机酸加速岩石的风化、崩解。 岩石碎屑混合着死亡地衣的有机质残骸组成了陆地上最初的土壤——母壤。 这一阶段称为地衣阶段。 因此，苔藓成了优势类群。这一阶段称为苔藓阶段。 随着土壤的出现，地面逐渐有了保持水分的能力。 于是一些苔藓就生长起来， 并将先锋植物地衣的优势地位排挤掉。 这一阶段其他孢子植物和种子植物的种子也可能出现在土壤中， 但是环境条件不足以支撑那些更高等的植物萌发， 群落进入了草本植物阶段。 随着土壤有机物含量的提高、土层增厚，土壤的保水能力和养分含量进一步提高。 终于，草本植物的种子开始萌发。 它们不但排挤掉了苔藓的优势地位，互相之间的竞争压力也越来越大， 从最初以一年生的物种为主，逐渐过渡到以多年生草本植物为主。 它们还为各种节肢动物提供了栖息地。 由于土壤的发育，这一阶段的土壤生物已经成为群落中不可忽视的力量。 多样的生存环境（简称生境）类型和食物来源使得群落中的动物物种更加丰富。 草本植物演替的后期，土壤开始适合灌丛的生长。 灌木植株更大，剥夺了草本植物的阳光，进而取代了草本植物，成为群落的优势物种。 群落进入灌木阶段。 这一时期，木本植物的大量生长对群落内部起到了遮阴和避风的效果， 最终，群落进入了相对稳定的森林阶段。 有了灌木的保护，土壤得到了进一步改良。 一些小树逐渐生长成高大的乔木。 乔木具有比灌木更强的获得阳光的能力，最终成为优势类群。 树林的形成进一步巩固了群落的稳定性和抗干扰能力，群落中的生物进一步多样化。 在某一特定地理环境中，群落经历一系列演替阶段， 最后出现的、相对稳定的群落阶段，称为顶级群落。 例如在正常的自然条件下，亚热带季风气候地区的常绿阔叶林群落就是顶级群落，能够长期维持下去。 此时，物种之间与物种内部的关系都将更加紧密。 从裸岩阶段演替到顶级群落，至少需要数百年的时间。 注意：不同地区的顶级群落不同，可能是森林阶段或者灌木阶段甚至草本阶段 群落再次进入从初级阶段向高级阶段的演替过程。 火是森林群落常见的干扰源。 大火过后，经过数百年自然演替形成的森林植被毁灭， 乔木遮蔽的土地重新暴晒在阳光之下， 但是这次演替缺不需要数百年的漫长时间，为什么？ 许多在自然条件优越地区发生的次生演替比初生演替更加迅速。 大火毁灭的是森林群落的地上部分，但是土壤却保留了下来。 土壤中的生物、植物的种子、孢子和地下部分也可能幸免。 此外，火烧加速了群落地上部分有机物的分解，肥沃了土壤。 因此，虽然最先恢复的是一些一年生的速生草本植物， 但很快就会被多年生草本植物、灌木和乔木所取代。 因此，不同于初生演替，这种原生群落受自然或人为破坏后再次发生的演替，称为次生演替。 少数如红树、水杉虽然生长在湿地中，但是它们高高挺立在空中的树冠说明只有依靠自身的机械支撑才能茁壮成长。 就一个成熟的自然群落而言，经过长期的演替，其内部生存的物种间已经建立起较稳固的种间联系， 而各个物种必然也拥有一系列与群落环境相适应的特征。 这种适应性首先表现在群落生物的形态结构上。 在水生植物群落中，作为对水环境的适应性进化性状， 许多高等水生植物并不像陆生植物具备发达的机械组织，而是借助水的浮力支撑植株。 它们的叶片相对于陆生植物而言更薄且相对面积更大，以此增加光合作用的效率， 几乎所有的木本植物都是陆生的， 除了形态上的适应，生物的生理特征和空间分布也受到群落环境的影响。 例如在森林群落中，高大的乔木物种总是占据着群落的最高层， 它们彼此之间竞争着阳光， 图中的冷杉也是乔木，但因无法竞争到足够的阳光，长得就很矮小 所以，森林群落中的乔木层通常都是喜阳植物， 而林下分布的灌木和草本植物多是一些喜阴植物。 即便如此，喜阴植物也是需要阳光来完成光合作用的， 如何才能尽量高效地利用阳光是它们在群落中生存的关键。 最新的研究显示，孔雀秋海棠叶肉细胞中叶绿体里的类囊体有着非常精妙的排列顺序，具有类似聚光晶体的作用， 同时强烈吸收绿光，这也正是秋海棠生长的林下弱光环境中最主要的光。而绿光是一般植物最难以利用进行光合作用的光。