植被動態

植被動態

植被動態泛指在環境因素的綜合作用下,植被結構和功能的各種時序變化現象。可區分為季相、波動和演替。

植被動態

季相 是指隨著一年各季節氣候周期性變化,植物循序通過物候階段,導致植被在外貌、結構、功能、生產力等方面表現季節性更替變化的一種自然景象。不同的自然區域,節氣韻律迥異,不同植被類型的季相差異也十分懸殊。溫帶夏綠闊葉林植被和溫帶草原植被的季相明顯,並表現為冬季休眠期與春夏秋生長期周期交替的特色。中亞細亞荒漠植被的季相表現為冬季休眠期、夏季半休眠期與春秋生長期的周期更替。熱帶雨林植被區終年炎熱多雨,氣候沒有明顯的季節分異,植被外貌的季相更替不甚明顯,也沒有休眠期,但植物的生活仍在循序進行,如新老葉片的更替、形成層的活動、花果期的交替。
植物的生長發育從種子萌發開始,經展葉、現蕾、開花結實、營養期結束,直到休眠為止,構成了一個完整的生命周期,這個過程的每一個階段稱為“物候相”。每種植物的物候相只能在特定季節的一定時期出現。採用物候觀察法,即把各種物候現象出現和消失的日期及小氣候條件(濕度、溫度等)準確地記錄下來,經過整理分析,再繪製成物候譜(圖1)或物候生態譜系,可以清楚地表明植物種群和群落季節變化的周期性規律。在地圖上把某種植物同一物候現象同時來臨的地點聯結起來的線段,稱“等物候線”,這種地圖稱為“物候圖”,對農業生產有指導意義(見物候學)。
植被動態植被動態
波動 是一種由不同年份氣候因素的波動變化所引起的植被特徵年際動態變化現象。同一地區不同年份的氣候條件差異很大,尤其是豐水年和貧水年周期性的交替出現,會直接影響植物生產力的年際波動。植被的年際波動變化,一般有不顯露波動、擺動性波動和偏途性波動等3種表現形式。
①不顯露波動。表現在種群間的數量變化較小,群落的外貌、結構特徵基本保持不變。這種波動出現在氣候相對一致的年份之間。
②擺動性波動。表現在種群個體數量、密度、蓋度、生產力等數量特徵發生短期(1~3年)的波動。這種波動往往與群落中優勢種的逐年更替有關。例如,在溫帶草原上,少雨的乾旱年份,真旱生草本植物層片和深根系的灌木層片占優勢,而在多雨偏濕的年份,喜濕的中生、中旱生植物的優勢度會暫時超過旱生植物而上升為優勢種。植物層片結構的擺動性波動,直接影響草食動物種群的數量消長,影響生態系統中能流、物質流的波動。但是,由於區系組成的穩定性,植被的擺動性年際波動並不出現種群的置換,而表現一定的可逆性,即當解除了引起波動的原因之後,群落仍然會恢復到原來的狀態。
③偏途性波動。是由於氣候、水文條件較長期的偏離均態而引起優勢種群消長置換形成的一種較長周期(5~11年)的植被動態現象,波動幅度的大小受氣候、水文中長周期波動因素制約,也與太陽黑子活動周期有一定聯繫。經過較長波動周期後的復原,不可能是原狀態的再現,而只能接近原穩定態,形成螺鏇式的波動發展。久而久之,由波動引起的動態變化必然會導致群落中更新要素的出現,引起植被的性質轉化,導致演替現象的發生。
演替 是特定空間內植物群落相繼代替的時序過程。與群落的波帛不同,植被演替由一系列發生上相關聯的群落構成動態系列,並表現一定的方向性、階段性和不可逆性。美國植物生態學家F.E.克萊門茨1916年首創植被演替學說和演替頂極理論。植被演替可分為原生演替和次生演替兩大類,每類又分為旱生演替系列和水生演替系列。植被的演替都要經過植物的遷移、定居、群聚、競爭、反應、穩定等 6個階段。通過演替達到穩定的植被,也就是與該地區的大氣候條件保持著平衡狀態的植被。這是演替的終點,被稱為演替頂極,或演替的頂極階段。頂極群落如果一旦遭受外力的干擾和破壞,演替又會重新開始。在同一個氣候區域內,無論生撼的差異多么懸殊,植被演替的反應總是趨向於中生化,從而減輕生境的極性,使之適合於更多植物的群聚生活。演替的方向受植物改變生境的強度制約,只能前進,不能後退。通常,人們稱克萊門茨的植被演替學說為單元演替頂極理論。
英國生態學家A.G.坦斯利發展了克萊門茨的演替學說,於1926年創立了多元演替頂極理論。他認為在同一個氣候區域內,除了氣候頂極外,還應該有地形頂極、土壤頂極等。並且指出:演替頂極是最後達到相對穩定階段的生態系統,它的部分或全體受到破壞後,只要其形成因素存在,可通過自我修復和控制的功能重建。
美國學者R.H.惠特克基於植被梯度分析研究結果,1953年提出了頂極配置格局假說,對演替作了新的解釋。他認為:植物種並不是簡單地屬於某個特殊群落的明確的類群。一個景觀區內的植被是由一些相互交織、相互聯繫的物種共同構成的群落連續體。頂極群落的配置格局與環境梯度的複合配置格局一致。在頂極群落中,通常有一個是景觀區中分布最廣的類型,叫做景觀的優勢頂極群落。
單元頂極學說著重強調植被的統一性;多元頂極學說贊成與景觀中不同生境有關的頂極類型和演替的多樣性;頂極配置假說則強調頂極類型的多樣性的結合,這種結合是相關群落的一種景觀配置格局。
演替的類型和研究方法 按照控制演替的主導動力因素的不同,蘇聯生物地理群落學家B.H.蘇卡喬夫把自然植被的演替劃分為群落髮生演替、內因生態發生演替和外因生態發生演替。
①群落髮生演替,又稱為純內因發生演替,發端於一切原生荒原(岩石露頭、流石灘、流動沙丘)和次生荒原(撂荒地、採伐跡地、火燒跡地)。主要過程包括:植物繁殖體的傳播;先鋒植物的生長、發育和定居;先鋒群落的始建;開放群落向半鬱閉群落、鬱閉群落的轉化;建成群落的發展。在這個過程中,環境條件的變化是群落演替的結果,而不是群落演替的直接動因。
②內因生態發生演替則是由於群落髮生演替導致所在環境條件的改造所引起的生境動態變化,如池塘演替(圖2)和沼澤演替。克萊門茨指出:植物群落各有其發生、發展、成熟和衰敗的過程。任何一個處於動態平衡狀態的群落,隨著時間的推移,或遲或早,必然會在自身影響下,導致進一步的發展和變化。
植被動態植被動態
③外因生態發生演替是指在外部原因的驅動作用影響下,植被的動態演替現象。包括:氣候發生演替、地貌發生演替、土壤發生演替、火因演替、動物發生演替(放牧演替)、人為發生演替(採伐演替、割草演替、撂荒演替)等。各種形式的外因演替都是通過內因生態發生演替過程而實現的。
研究植被演替的方法可歸納為兩類:①直接方法,即在具體空間地段定位進行植被動態觀察的方法。主要包括:按演替進程在固定地點進行長期的直接觀察;按不同的研究目的布置闡明演替機制、速率和方向的模擬實驗;通過對殘留植被、古土壤和土壤中孢粉組合的分析,推斷植被的歷史演化過程;蒐集歷史文獻、圖件資料,包括地方志、植被圖、航空照片、衛星照片等,和現實植被進行對比,了解植被演變的過程。②間接方法,即通過植被自身變化和環境變化的同步觀測來推斷植被演替的過程。以植被分析為基礎的研究包括:通過植被的空間排序推斷時間排序(即以植被分布的空間序列演繹植被演替的時間序列);通過植物種群行為、年齡結構、性比結構、生活力的變化判斷演替的進程。以環境分析為基礎的研究包括氣候、水文、土壤、地貌、現代地質過程的動態監測。
參考書攬
 R.克納普主編,宋永昌、張紳等譯:《植被動態》,科學出版社,北京,1986。(R. Knapp, ed., Vegetation Dynamics,Dr.W.Junk b.v.Publ.,The Hague,1974.)

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