生态进化论

生态是生物与其物理环境的对立统一体,它和生物一样也存在着由低级到高级、由简单到复杂的进化历程,即生态进化(Ecological Evolution)。研究生态进化的理论称为生态进化论。生态进化的根本是生态系统的进化,即系统内部生物类别、营养结构、能量循环和物质循环的进化。生态演替(Ecological Succession)是生态进化的基础,它是一短时限的过程,主要有三个方面的内容:(1)它是群落发展有顺序的过程,包括物种组成和群落随时间的改变,有规律地向一定方向发展。(2)它是由群落引起物理环境改变的结果。也就是说,虽然物理环境决定演替类型、变化速度和延续时限,但演替是受群落     

青藏高原东部植物种子萌发能力与其在群落中相对多度的关系

不同演替阶段的群落中植物幼苗建植特性以及幼苗建植时所处的环境都会有所不同.这些差异可能会导致种子萌发率与物种多度之间的关系随着群落的演替阶段而发生改变.目前关于不同类型群落中以及同一类型群落的不同演替阶段物种多度和种子萌发能力之间的关系的研究较少.本研究以全面收集的青藏高原东缘3种常见次生植被(鼢鼠土丘群落、人工草地群落和弃耕地群落)中植物种子为基础,沿着群落演替梯度来探明种子萌发和物种多度之间的关系.通过对结果的线性回归分析发现:在鼢鼠土丘群落和人工草地群落中,种子萌发率和物种多度之间无显著相关性;而在弃耕地群落中,种子萌发率和物种多度之间的关系有随着群落的演替呈现由正相关向负相关转变的趋势.     

文峪河上游河岸林群落环境梯度格局和演替过程

以文峪河上游河岸林为研究对象,通过对群落建群种的DCA排序和物种关联分析进行生态种组划分,阐明了河岸林群落建群种各生态种组之间的生态演替功能差异,结合对样地和生态适应性功能组的DCA排序结果,分析了河岸林群落空间分布的环境梯度格局及其影响因素,基于以上分析,构建了研究地区河岸林群落演替过程,揭示了环境梯度格局对河岸林群落演替的控制作用。通过研究,文峪河上游河岸林群落生态适应性功能组比群落在排序空间上具有更好的分异性,采用生态适应性功能组更有利于分析群落的时空关系;研究地区河岸林群落9个建群种划分为阳性喜湿先锋型、阳性中生演替型、耐阴喜湿演替后期型和阳性中生逃避型4个生态种组;研究地区海拔梯度、河岸带坡度和河谷型共同决定了河岸林群落的分布格局,河岸带坡度和河谷型实际反映的是河岸带水文状况对河岸林群落时空格局的控制作用;根据生态适应性功能组和生态种组构建了研究地区河岸林群落演替模型,不同的海拔及其相应的河谷型具有明显不同的演替过程。     

不同演替阶段栎树混交林群落稳定性

稳定性是群落结构与功能的一个综合指标,一直是生态学研究的重点.为进一步验证火山岩山地森林群落在不同演替阶段稳定性的变化趋势,本文以处于不同演替阶段的侧柏栎树混交林、栎树混交林和栎树黄连木混交林3种典型森林群落为对象,选取演替现状、物种多样性、Gordon稳定性值、群落结构4项指标10个因子作为构建评价模型的参数,通过函数隶属值方法评价了江苏盱眙火山岩山地典型森林群落在不同演替阶段的稳定性.结果表明:1)随着演替的进行,稳定性不断增强,与传统的演替理论一致,即演替是由不稳定到稳定的过程;2)3种群落总体的丰富度指数和Whittaker生境多样性指数虽存在一定的差异,但却表现出了相同的趋势,即栎树混交林＞黄连木栎树混交林＞侧柏栎树混交林;3)多样性最高的是栎树混交林,而稳定性最高的是侧柏栎树混交林,多样性并不能完全代表稳定性;4)由于侧柏栎树混交林密度过大,需要进行适当抚育,促进其正向演替.     

鼎湖山马尾松群落演替过程物种变化之研究

在永久样地定位调查的基础上,研究鼎湖山森林植被马尾松群落在十几年演替中种群结构和群落结构的变化．研究结果表明,随着演替的进展,其群落中的乔木种类增多,由４种增至７种．群落的组成结构趋向优化：群落的多样性趋于增加,物种多样性指数由０．５８增到１．６０;群落增加其均匀度,均匀度指数由０．２９增大至０．６９;生态优势度指数由０．８３变为０．３８．十四年的演变明显地改变群落中的优势种的种群结构．先锋性的群落发生种马尾松种群尽管仍是优势种,但消亡的趋势明显;地带性的顶极建群种,如荷木等大大的发展,群落加速向混交林的方向发展演变．     

乙醇与酸度协同作用推动芝麻香型白酒固态发酵过程的微生物群落演替

【背景】揭示白酒固态发酵过程中微生物组装规律及其环境驱动因素,对于解析白酒酿造微生物特征具有重要作用。【目的】揭示芝麻香型白酒固态发酵过程中微生物群落的演变规律及其演替的环境推动力。【方法】通过高通量测序揭示固态发酵过程中的优势微生物及群落结构演变过程;通过PICRUSt预测固态发酵过程中原核微生物群落代谢途径分布变化;通过关联分析揭示酒醅理化因子对微生物群落结构演变的解释率;通过实验室模拟发酵验证理化因子对群落组成的影响。【结果】芝麻香型白酒固态发酵过程包括2个阶段:阶段I (0-5 d),乙醇合成速率和还原糖消耗速率最高,Bacillus和Pichia是丰度最高的微生物属,酸度是群落演替最关键推动力;阶段II(5-30d),Lactobacilus和Saccharomyces是丰度最高的微生物属,乙醇是群落演替最关键推动力。在固态发酵过程中酒醅理化因子对群落演替的解释率为68.27%,其中乙醇(最高解释变量)和酸度的解释率分别为13.76%和4.43%,二者的共同解释率为23.17%,对推动微生物群落演替具有协同作用。【结论】揭示了芝麻香型白酒固态发酵过程的微生物群落演变规律及其演替的环境推动力,为提高白酒固态发酵过程可控性提供依据。     

氮磷汇入驱动下的河流轮虫群落演替

【目的】解析污染条件下河流生物区系的演替过程及机制,可以为生物多样性减少提供诊断,为生物多样性保护和水生生态系统的生态安全提供科学支撑。【方法】以对污染具有指示作用的轮虫类群为研究对象,选择覆盖京津冀地区的、受到人类活动干扰的北三河水系为研究区域,分别对该区域富营养化相关水质参数和轮虫群落组成进行分析,在解析污染物排放导致的河流水体水质差异和轮虫群落组成差异的基础上,阐明导致轮虫群落演替的关键污染因子。【结果】水体水质指标的分析结果表明,西部河流与东部诸河具有明显不同的环境条件,其氮、磷指标(包括总氮、溶解性总氮、总磷、溶解性总磷及活性磷)浓度显著增加。轮虫群落的分析结果表明,与东部诸河相比,西部河流的物种数目、生物个体数、物种丰度及香农威纳指数均显著降低,且群落组成显著差异。群落-环境相关分析显示,总氮、溶解性总氮、总磷、溶解性总磷、活性磷以及氨氮是导致群落显著差异的关键环境因子。【结论】北三河水系西部河流的氮、磷含量显著高于东北部河流;在环境条件改变的前提下,北三河水系西部河流比东部河流物种丰度、生物量均显著减少,同时群落组成也显著改变,高耐污型物种出现。氮、磷元素的输入是导致轮虫群落演替的关键环境因子。     

典型农田退耕后土壤真菌与细菌群落的演替

土壤真菌和细菌作为地下生态系统的重要组成部分,其群落的恢复状况是评价农田退耕还林生态效益的重要指标。以云南省维西县典型退耕还林农田为对象,利用高通量测序等方法比较了不同退耕年限的农田土壤中真菌和细菌群落随植被演替的变化特征。结果发现,农田撂荒后土壤细菌多样性先显著降低后缓慢上升,真菌多样性变化不明显;地上部植被由草本经灌丛再向林地演替的过程中,土壤真菌的群落组成随植被变化呈现明显的改变,主要体现在粪壳菌纲(Sordariomycetes)所占比例的减少(由30%减至10%左右)和伞菌纲(Agaricomycetes)所占比例的增加(由5%以下增至20%以上);而细菌的群落组成无明显变化。聚类分析的结果显示,真菌的群落组成变化与植物群落的演替规律更为同步。不同演替阶段的退耕农田土壤真菌和细菌群落均明显区别于未经扰动的天然林,表明人为扰动对土壤微生物群落的影响可能在较长时间内持续存在。研究揭示了云南典型农田退耕后地下土壤真菌和细菌群落随植被演替的变化特征,为全面评价该地区退耕还林的生态效益提供了数据支撑。     

科尔沁沙地植被恢复演替进程中群落土壤种子库研究

研究了科尔沁沙地植被恢复演替进程中各群落土壤种子库种类组成、密度以及物种多样性等特征。主要结论是:①科尔沁沙地植被退化后的恢复演替是一种次生的中途恢复演替。演替各阶段土壤种子库密度为流动沙丘<半流动沙丘<固定沙丘,从流动到半流动沙丘阶段,土壤种子库密度平均增加了709%;从半流动到固定沙丘阶段,土壤种子库密度平均增加了393%。从流动到半流动沙丘阶段是土壤种子库密度的快速增长期。②植被恢复演替过程中,土壤种子库组成均以1年生草本植物为主(优势度为60.40%~91.83%),到演替中后期阶段,多年生草本植物的种类有所增加,但其所占比例仍很小。③演替各阶段群落种子库物种多样性指数分别为0.6616、0.7736、0.7281、1.0939、1.0648和0.9682,可见种子库物种多样性最高的群落并非是演替历史最大的群落。④恢复演替系列各阶段土壤种子库间的相似性系数都较大,在0.368~1.000范围之内,任一群落总是与其下一阶段最邻近的群落具有最高的相似性系数。     

海南岛热带低地雨林刀耕火种弃耕地自然恢复过程中的群落构建

研究群落构建机制是群落生态学的一个重要目标, 群落动态过程中的构建规律对于了解群落演替机理有重要的作用。该文以海南岛刀耕火种干扰后自然恢复的10 hm ²热带低地雨林为研究对象, 通过比较不同恢复阶段的次生林(15年、30年和60年)和老龄林在幼苗、幼树和成年树群落的物种组成, 揭示次生演替过程中的群落构建规律。研究结果表明, 老龄林中不同径级群落的物种多样性及不同径级间的物种相似度显著高于各恢复阶段的次生林, 但优势种在群落中的比例低于各恢复阶段的次生林。随着自然恢复过程的进行, 次生林群落物种组成与老龄林的相似性也逐渐增大, 支持演替平衡理论。所有恢复阶段样地中幼苗的个体、物种丰富度和基于多度涵盖估计量(ACE)都低于幼树和成年树群落, 幼苗层物种组成与幼树、成年树也有较大差异, 说明新增到幼苗群落可能是一个难于预测的过程。研究结果说明了确定过程和随机过程共同决定了次生演替的群落构建。     

深圳坝光银叶树群落结构与多样性

为了解深圳坝光银叶树群落的结构特征、物种多样性与演替情况以及群落内古树保护现状,采用样带法全面调查了深圳坝光银叶树群落,基于生境特点将群落分成3个不同生境类群,分析了不同生境群落多样性及演替趋势。结果表明:该群落由89个种群组成,隶属于35科73属,其中银叶树种群在乔木层、幼树层和幼苗层的重要值均为最高,阴香、九节、海芒果等也占有较大优势。群落中2.5 m以下的幼树占各种群数量的83.26%,其中78.37%的幼树是银叶树,表明银叶树群落的演替趋势处于"金字塔"型的正方向发展。3种生境类型群落多样性指数高低呈现为:邻海陆地生境群落远离海岸的陆地生境群落滨海沼泽湿地生境群落,随着群落的发展,邻海陆地和远离海岸的陆地生境群落种群的多度将增加,而滨海沼泽湿地生境群落则逐渐衰退。由于人为和自然因素的威胁,坝光银叶树已表现出一些濒危的特征,需加强保护。     

黄土高原子午岭森林群落演替与结构特征演化

森林群落演替机制的研究对于加速黄土高原地区的生态环境建设,特别是人工植被建设具有重要的理论意义。采用时空互代的方法研究了黄土高原子午岭林区不同演替阶段3种演替森林群落山杨(Populus davidiana)林、油松(Pinus tabulaeformis)林与辽东栎(Quercus liaotungensis)林的群落结构特征,结果表明,(1)子午岭林区群落自然进展演替过程中,群落物种丰富度、植物多样性以及个体密度均呈降低趋势。该区森林群落以地面芽植物占绝对优势,而高位芽植物比例较低。各演替阶段群落的空间成层现象明显,并发育有一定数量的层间植物。群落各层主要优势种的水平分布均表现为均匀连续分布状态,而多数非优势种则为零星分布特征。(3)茶条械在该地区具有较宽的生态位,建议作为人工造林树种考虑。     

人类活动对两栖动物群落结构的影响

本文报道了哀牢山徐家坝地区,山地水域环境植被的不同开发强度对两栖动物群落结构的影响。调查结果表明,水域环境植被未经破坏的原始常绿阔叶林生态类型其两栖动物群落结构由12种蛙组成,多样性指数2.41:原生植被曾被砍伐而演替为次生林生态类型由9种蛙组成,多样性指数1.97;原生植被曾遭受严重砍伐和火烧而演替为毛蕨草地和沼泽草甸生态类型,其两栖动物种数分别为6种和5种,多样性指数分别为0.70和0.57。由此可见森林植被破坏对两栖动物群落结构及动态都有决定性影响。     

“群落的演替”教学设计

1教材分析“群落的演替”是人教版必修3第4章第4节的内容,教材呈现的主要内容是演替的过程。而对演替过程的分析可以逐一了解演替的概念、类型及影响演替的因素等。在章节关系上,上一节群落结构中的物种组成、种间关系、群落的空间结构等概念是学习本节的基础：在课程目标上,强调群落演替是生命系统在群落层次上发生的优势取代．     

草原沙化与恢复中昆虫群落组成、营养结构及多样性变化研究

为了探讨草原沙化和人工固沙区植被恢复演替过程中昆虫群落组成、营养结构、多样性及稳定性的变化,在宁夏沙坡头自然保护区,利用随机和定点抽样法对上述二过程中不同地段的昆虫进行了调查。结果表明,随着沙化程度的增加和人工固沙区植被演替时间的延长,昆虫群落组成的复杂化和多样性呈现为负向和正向增加的变化趋势,但表现在群落组成结构、演替时间与方向上并不完全一致。随着沙化程度的加重,群落中天敌昆虫比率明显下降,在两个演替过程中,昆虫群落稳定性表现出下降趋势,但群落优势种的组成和不稳定机制明显不同。     

长白山温带森林不同演替阶段群落功能性状的空间变化

群落构建机制研究是生态学研究的热点。长白山自然保护区拥有完整的原始阔叶红松林生态系统, 近年来随着物种多样性丧失愈发严重, 对该地区开展群落构建机制研究显得尤为重要。该研究以长白山不同演替阶段的3块5.2 hm ²固定监测样地(次生杨桦林、次生针阔混交林、原始椴树红松林)为研究对象, 通过采集样地内主要树种的6个关键功能性状(叶面积、比叶面积、叶片厚度、叶氮含量、叶磷含量、最大树高), 分析不同空间尺度下(5 m × 5 m, 10 m × 10 m, 20 m × 20 m, 30 m × 30 m, 40 m × 40 m, 50 m × 50 m和60 m × 60 m)及不同演替阶段群落性状空间值的变化, 结合零模型的模拟结果对长白山温带森林演替过程中的群落构建机制进行讨论。结果表明: 种库大小对于研究结果具有重要影响。在较大的种库下, 环境过滤作用影响显著。而在样地水平进行研究时, 演替早期和中期, 群落性状空间值与零模型模拟值无显著差异, 在演替的晚期, 群落性状空间值显著高于零模型模拟值。结合多个群落功能多样性指数分析发现, 环境过滤和竞争作用共同决定该地区顶级群落的物种组成。在演替早期大量物种迁入, 群落内物种间存在强烈的资源竞争, 而随着演替进行, 部分物种逐渐被竞争排除出群落, 群落中的物种呈现明显的生态位分化, 竞争作用是维持物种共存的主要机制。     

长白山温带森林不同演替阶段群落功能性状的空间变化

群落构建机制研究是生态学研究的热点。长白山自然保护区拥有完整的原始阔叶红松林生态系统,近年来随着物种多样性丧失愈发严重,对该地区开展群落构建机制研究显得尤为重要。该研究以长白山不同演替阶段的3块5.2hm2固定监测样地(次生杨桦林、次生针阔混交林、原始椴树红松林)为研究对象,通过采集样地内主要树种的6个关键功能性状(叶面积、比叶面积、叶片厚度、叶氮含量、叶磷含量、最大树高),分析不同空间尺度下(5 m×5 m, 10 m×10 m, 20 m×20 m, 30 m×30m, 40 m×40 m, 50 m×50 m和60 m×60 m)及不同演替阶段群落性状空间值的变化,结合零模型的模拟结果对长白山温带森林演替过程中的群落构建机制进行讨论。结果表明:种库大小对于研究结果具有重要影响。在较大的种库下,环境过滤作用影响显著。而在样地水平进行研究时,演替早期和中期,群落性状空间值与零模型模拟值无显著差异,在演替的晚期,群落性状空间值显著高于零模型模拟值。结合多个群落功能多样性指数分析发现,环境过滤和竞争作用共同决定该地区顶级群落的物种组成。在演替早期大量物种迁入,群落内物种间存在强烈的资源竞争,而随着演替进行,部分物种逐渐被竞争排除出群落,群落中的物种呈现明显的生态位分化,竞争作用是维持物种共存的主要机制。     

不同演替阶段东方水韭群落特征初步研究

采用"空间代替时间"的方法,对处于不同演替阶段的东方水韭(Isotes orientalis H. Liu et Q. F. Wang)群落进行了物种组成、群落生态学数量特征、物种多样性及繁殖方式的比较分析,结果表明,在演替初期,群落的多样性(物种丰富度、Shannon-Wiener指数、Pielou均匀度指数和β多样性指数)最低,群落中东方水韭的多度、盖度、重要值和生态位宽度均最大,是明显的优势种;演替中期,东方水韭的多度、盖度、重要值和生态位宽度降低,但群落的物种多样性最高,是东方水韭的顶极群落;演替后期,群落中东方水韭的多度、盖度、重要值和生态位宽度均最低,多年生草本植物细叶芒(Miscanthus sinensis Anderss. )和菰[Zizania latifolia (Griseb. ) Turcz. ex Stapf]等逐渐占据重要地位.随群落的演替,群落中营无性/营养繁殖方式的物种数量逐渐增加,群落的繁殖策略由有性繁殖为主转为以无性/营养繁殖为主.研究结果显示,在东方水韭群落演替过程中,群落物种组成的改变、物种多样性的提高、物种繁殖策略的变化以及生境中生化,可能是导致东方水韭种群衰退的主要原因.     

群落生态学中的植物-土壤反馈研究

植物-土壤反馈是指植物改变了其生长环境中土壤的生物和非生物属性,改变后的土壤进而影响植物适合度的过程。植物-土壤反馈的一个根本前提是:植物在根际周围产生由专化病原菌和共生菌构成的特异性微生物群落,专化微生物对宿主植物种群有很大的影响,对非宿主植物没有或者有微弱影响。自从20世纪90年代被明确提出后,植物-土壤反馈被广泛用于揭示不同尺度的生态学过程,诸如演替、竞争、生物入侵、全球变化对生态系统的影响等。近年来,植物-土壤反馈与群落生态学主要研究领域之间的整合取得了实质性进展。该文主要关注的是土壤微生物介导的植物-土壤反馈及其对植物物种共存、群落结构和生态系统功能的影响。土壤微生物不仅可以产生稳定化力量促进物种共存,也可以改变均一化力量或者种间适合度差异,从而影响植物种间共存。在群落生态学中通常假设稀有种受土壤负反馈的影响更弱,从而预测植物局域丰富度与土壤反馈强度具有负相关关系。然而实验证据却揭示了不同的模式,加强对植物与土壤病原菌之间的进化动态的关注是调和这些不一致模式的关键。土壤微生物也是驱动植物群落演替的关键因子。土壤微生物通过稀释效应影响植物多样性-群落生产力关系。专化土壤病原菌或...     

古田山常绿阔叶林不同演替群落中石栎种子的形态变异

采用空间代替时间的方法研究了浙江古田山植物群落演替过程中石栎种子的形态变异模式,并通过冗余分析法(redundancy analysis,RDA)分析了种子形态特征与生态因子间的关系。结果表明:群落演替阶段是影响种子形态变异最重要的生态因子(P<0.001),海拔的影响次之(P<0.001),坡度的影响微弱(P>0.05)。随着群落演替发展,石栎种子的长度、直径和体积的变异幅度均显著增加(P<0.001);Ⅱ级种子的比例随演替发展逐步下降,Ⅰ、Ⅲ级种子相应逐步增加,种子大小分配由前期的相对均匀转向后期的两极分化。种子空壳率随演替发展逐步上升,演替中期显著高于前期(P<0.001),演替后期又显著高于中期(P<0.001)。推测群落演替引发的群落结构和光环境的复杂化可能是种子形态变异的重要诱因。进一步分析发现,群落演替后期的种子形态特征足以降低石栎种群的更新能力,这可能是石栎在演替后期群落中出现更新受限现象的重要原因。