“群落演替”一节的教学设计

1 教学分析 1.1 教材分析 浙江科学技术出版社必修3第5章第5节“群落演替”,是在学生学习了种群和群落的相关知识的基础上,向学生展现在群落层次上分析生命系统的发展变化.本节内容包括“什么是群落演替”、“原生演替和次生演替”和“顶极群落”3部分.可以看出本节内容既是群落的物种组成、群落结构和群落类型等知识的拓展和延伸,又为后面学习生态系统打下基础.同时,该内容与选修3“现代生物科技专题”中的第5章生态工程内容相关,因此学好本节内容对学习后面的有关知识是非常必要的.     

辽东山区次生林冠下红松生长与顶端透光环境的关系

通过调查3种不同人为干扰强度(轻度择伐、重度择伐和皆伐)下次生林林分结构及其冠下红松生长状况,应用全天空照片法测定红松(Pinus koraiensis)顶端的透光孔隙度,分析红松当年高生长量与顶端透光环境的关系.结果表明:以蒙古栎(Quercus mongolica)为建群种的皆伐样地林冠下,林分透光较强,以杂木阔叶林为主的轻度择伐样地和重度择伐样地林冠下,林分透光较弱;对29年生红松生长起主要阻碍作用的是下木层(≥10 m)阔叶树;在透光较好的皆伐样地内,红松当年高生长量均比透光较弱的轻度择伐样地和重度择伐样地高,红松当年高生长量与顶端林分透光孔隙度显著正相关(R2 =0.516,P＜0.01);为促进辽东山区次生林向阔叶红松林正向演替,应调控红松顶端林分透光孔隙度达30％以上.     

光质对东北次生林生态系统主要树种种子萌发的影响

以东北次生林生态系统5个主要树种（日本落叶松、黄檗、色木槭、水曲柳和红松）种子为对象,采取室内控制(5个主要树种)和野外模拟(红松和日本落叶松)相结合的方法,研究光质对种子萌发的影响.室内和实际林分下分别设置了4种不同光质类型处理（以黑暗为对照）和3个红光/远红光比值(R/FR)梯度.结果表明： 不同光质类型除对日本落叶松种子萌发的影响不显著外,对其他4个树种种子萌发影响均显著.其中,黄檗种子萌发率在白光下达到最高,色木槭、水曲柳和红松种子萌发率在红光-远红光-红光照射下达到最高.林分内试验结果与室内一致,红松种子萌发率随林内R/FR下降而明显下降,落叶松种子萌发则不受光质的影响.在自然林分条件下,R/FR随着光斑活动不断变化,色木槭、水曲柳和红松种子萌发格局可能是对森林光斑环境适应的结果.大粒种子萌发显著受光质的影响.     

繁殖群体量及隔离对蚕豆种质遗传完整性的影响

为研究繁殖群体量和隔离方式对常异花授粉作物蚕豆种质繁殖更新的影响,以9份蚕豆地方种质为对象,以国家库保存的原种为对照群体,采用AFLP分子标记方法,对比了50株和20株群体量及开放无隔离群体和网棚隔离群体更新后代的遗传完整性差异。结果表明:与对照群体相比,50株和20株群体的多态性位点数、多态位点百分率、每位点有效等位基因数、香农指数、遗传多样性指数均出现不同程度下降,但下降幅度20株大于50株群体;遗传相似性和UPGMA聚类分析表明50株群体与对照群体的遗传相似性高于20株群体;网棚隔离可降低群体间串粉与花粉污染,但其遗传完整性却较开放无隔离群体低。     

秦岭山地锐齿栎次生林幼苗更新特征

分析了秦岭山地锐齿栎次生林群落乔木及木本幼苗物种特征值、更新生态位宽度及不同影响因子下（包括林分密度、坡向、海拔等）乔木更新动态。结果表明,乔木层物种有25种,锐齿栎占有明显地优势,重要值为149.18%。其次为华山松(Pinus armandii)和千斤榆(Carpinus cordata)等;更新层共有木本植物41种,其中乔木种有28种,占所有木本植物总数量的68%,优势种有青蛙皮槭(Acer grosseri)、木姜子(Litsea pungens)等。林下有丰富的幼苗库,径级及龄级比较小。更新方式以实生为主;分析了10种更新优势乔木种群的生态位宽度,同种幼树种群生态位宽度均大于幼苗种群生态位宽度。幼苗种群生态位宽度从大到小依次为榛子(Corylus heterophylla)、锐齿栎、青蛙皮槭等。幼树种群生态位宽度从大到小依次为榛子、青蛙皮槭、锐齿栎等;林分密度对林下乔木幼苗和幼树数量影响不同。当林分密度（株?hm-2）从720增加到1460时,幼苗密度逐渐增大。随后随着林分密度的增加,又呈现出减少的趋势。而幼树密度随着林分密度增加一直呈现出减少的趋势。坡向对锐齿栎次生林林下乔木幼苗和幼树的影响各异,阳坡（南偏西3）均利于幼苗和幼树的更新。南偏西45林分内,幼苗密度急剧减少。随着坡向转为阴坡,幼苗密度又逐渐增加。而幼树密度逐渐减少。当海拔从1083 m增加到1547 m时,幼树密度逐渐增加。随后,随着海拔增加到1882 m,幼树密度则逐渐减小。而幼苗密度随着海拔的增高一直呈现减小的趋势。     

普洱季风常绿阔叶林次生演替中木本植物幼苗更新特征

以时空替代的方法,将针阔混交林、季风常绿阔叶林的次生林与成熟林等3个处于同一空间下的群落作为次生演替进程中的3个阶段,研究云南普洱地区次生演替过程中的木本植物幼苗更新特征,分析了次生演替过程中木本植物幼苗的物种组成、密度、高度级及与环境因子的相关性。结果表明:在8个共144 m2的幼苗样地中调查木本植物幼苗101种2014株,其中乔木幼苗是主要组成。随着次生演替的进行,木本植物幼苗、乔木与藤本幼苗密度逐渐增加,灌木幼苗密度无显著变化;藤本植物幼苗的物种丰富度随着次生演替进行而增加,乔木与灌木幼苗则无显著变化,成熟季风常绿阔叶林中木本植物幼苗Shannon-Wiener指数要显著小于针阔混交林与次生季风常绿阔叶林。次生与成熟季风常绿阔叶林木本植物幼苗多度随高度级增加而减少,针阔混交林则呈现偏峰曲线,幼苗密度均集中分布在高度20 cm以内,3个群落演替阶段木本植物幼苗物种丰富度随高度级增加呈现偏锋曲线。相似性系数反映出乔木和藤本幼苗的更新来源与群落的物种组成存在着紧密的联系。乔木幼苗密度分布与样地坡度之间存在着显著的负相关,灌木幼苗密度与土壤pH值之间存在着显著正相关。     

传统豆酱发酵过程中细菌多样性动态

细菌在豆酱发酵过程中起到非常重要的作用,并与豆酱的风味和质量密切相关,因此研究豆酱中细菌的多样性具有重要意义。以自然发酵的豆酱样品为研究对象,采用细菌16S rDNA的部分可变区的PCR-DGGE技术对自然发酵豆酱样品的细菌群落组成和优势菌群进行研究。结果表明,传统豆酱发酵过程细菌群体中既有原始种群的减少和增长,也有次级种群的增多和演变。在整个发酵过程中,初期和末期以不可培养细菌为主,初期细菌群体快速演替,细菌种群多样性指数在发酵42 d和56 d达到两次高峰。     

林窗对格氏栲天然林更新层物种生态位的影响

采用改进更新生态位宽度和更新生态位重叠模型分析林窗干扰对福建三明市格氏栲天然林更新层物种生态位的影响。结果表明:林窗中格氏栲更新生态宽度值大于林下,林窗在促进格氏栲更新过程中具有重要作用。林窗和林下更新生态位宽度最大的为桂北木姜子,其与格氏栲更新生态位重叠值也较大。林窗中的格氏栲与其它物种更新生态位重叠值低于0.6,林窗微生境的异质性导致格氏栲与其它树种间对资源的利用存在明显的共享趋势,促进了物种间共存。林下的格氏栲与木荷、木荚红豆和短尾越桔的更新生态位重叠值均高于0.6,格氏栲与这些物种相互争夺资源与空间,种间竞争较强。格氏栲天然林未来树种组成中,主要由桂北木姜子、木荷、矩圆叶鼠刺与格氏栲等组成的混交群落,整个群落正向物种组成多样化的方向演变。     

基于不同零模型的点格局分析

在种群空间格局研究中,定量分析格局及其形成过程已成为生态学家的主要目标。在量化分析的众多方法中,点格局分析是最常用的方法,而在选择零模型时,完全空间随机模型以外的复杂零模型很少使用,实际上,这些零模型可能有助于认识格局的内在特征。为此,我们在研究实例中,选择完全空间随机模型(complete spatial randomness)、泊松聚块模型(Poisson cluster process)和嵌套双聚块模型(nested double-cluster process)对典型草原处于不同恢复演替阶段的羊草(Leymus chinensis)种群空间格局进行了分析。结果发现:完全空间随机模型仅能检测种群在不同尺度下的格局类型;而通过泊松聚块模型和嵌套双聚块模型检验表明,在恢复演替的初期阶段,羊草种群在小尺度范围内偏离泊松聚块模型,而在整个取样范围内完全符合嵌套双聚块模型;随着恢复演替时间的推移,在恢复演替的后期,在整个取样尺度上,羊草种群与泊松聚块模型相吻合。这是很有意义的生态学现象。这一实例表明在应用点格局分析种群空间格局时,仅通过完全空间随机模型的检验来分析格局特征,或许很难论证复杂的生态过程,而选择一些完全空间随机模型以外的较复杂的零模型,可能发现一些有价值的生态学现象,对揭示格局掩盖下的内在机制有所裨益。     

三江平原恢复湿地土壤种子库特征及其与植被的关系

通过幼苗萌发法和样方调查相结合的方法对三江平原不同演替恢复阶段的种子库特征及其与植被的关系进行了研究。将开垦湿地、不同演替恢复阶段湿地以及天然湿地不同土壤层次(0-5、5-10 cm和根茎)的种子库在两种水分条件下(湿润、淹水10 cm)进行萌发处理。结果表明: 随着演替恢复阶段的进行, 种子库的结构和规模逐渐扩大, 地表群落表现出由旱生物种占优势的群落逐渐演变成以小叶章(Calamagrostis angustifolia)占优势的湿生群落的演替趋势。恢复7年湿地、恢复14年湿地、天然湿地土壤种子库萌发物种数分别为24种、29种、39种, 植被物种数为21种、25种、14种。湿地类型、水分条件和土壤层次均显著影响种子库萌发的物种数及幼苗数(p < 0.01)。种子库具有明显的分层现象, 天然湿地0-5 cm土层种子库种子萌发密度是5-10 cm土层的4倍左右, 而恢复湿地仅1.3倍左右, 且土层间萌发物种相似性系数较低。湿润条件下的萌发物种数显著高于淹水条件, 且两种水分条件下萌发物种的生活型不同。由于恢复时间较短, 不同演替恢复阶段的种子库与植被相似性维持在30%以下。湿地中根茎分蘖出大量的湿地物种, 对于小叶章等优势物种的繁殖具有重要作用。研究表明, 在开垦湿地退耕后的次生演替阶段, 种子库能够保持大量的湿地物种, 通过对湿地种子库与植被的关系研究, 能够为三江平原湿地群落演替与湿地恢复提供策略指导。