生态学-精要速览系列

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物种共存,从而减少群落的不稳定性。

营养复杂性与稳定性:食物链的长度也许能够影响群落的恢复力。具有不同营养连接水平的许多群落模型,显示复杂性导致恢复力和稳定性下降。然而,这样的研究应该被谨慎地解释,因为真正的群落所具有的特性在零群落模型中并没有被发现。稳定性也依赖于环境状况——一个脆弱的(复杂的或多样的)群落也许能够在一个稳定和可预知的环境中持续下去,而在一个多变的和不可预知的环境中,仅仅简单的和生长旺盛的群落才能够生存下去。

R1 演 替

要 点

演替——经典模型:生态演替是指在一个自然群落中,物种的组成连续地、单方向地、有顺序地变化。这一顺序被称为是一个演替序列,最后达到的阶段称为顶级。早期的演替阶段,具有先锋物种、低生物量和低营养水平的特征。随着演替的进行,群落的复杂性增加,通常在演替的中期阶段,复杂性达到最大。一个中期的演替群落具有高生物量、高有机营养水平和高的物种多样性。

自发演替:自发演替的动力来自于生物与它们环境之间的相互作用。原生演替(primary succession)发生在新近形成的基质上,如冰川沉积物。先锋物种的营养物的增减和腐殖质的积累为新物种移殖做好了准备。次生演替是由于干扰引起的,如洪水、火灾和人类活动。在这两种自然发生的演替中先锋物种的移殖很快,在较强竞争力的物种入侵之前充分利用空间。耐阴物种(shade-tolerant species)成为阴影处的主宰者,它们是一些较慢的移殖者。

退行性演替:退行性演替是涉及到移殖和死亡有机后来腐烂分解的自发演替的一种类型。当有机物质降解耗尽了一些资源和制造了其他可以利用的资源的时候,不同的物种就交替地出现和消失。这个过程导致了腐殖质的生产,并且对土壤形成过程起着重要作用。

异发演替:异发演替是由外界环境因素引起的,像长期的气候变化(如冰河时期)和环境在短时间内的变化(如沉积物的增加)。群落结构随时间的变化从沉积物芯样的花粉分析来看是十分明显的。演替依赖于物种对环境条件(如盐分)的忍耐性。

演替过程:演替受三个过程的强烈影响:

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(i)促进:正在发展的群落所产生的非生物环境变化,允许其他物种的入侵。

(ii)抑制:一个阶段的物种抵制后来演替的物种的入侵,以至于入侵仅仅在干扰或死亡后才有可能。

(iii)耐受:后期演替的物种的入侵,因为它仍能够忍受较低的资源水平和排斥早期演替的物种。能忍受低资源水平的强竞争的物种,将取代好的机会迁移者而统治顶极群。

波动和顶极群落:作为一个地理区域,没有一个单一的顶极群落,但是都有一个连续的顶极类型系列沿着环境梯度变化着。顶极群落是不稳定的,但是它处于一个连续涨落之中。当演替在早期阶段被阻止的时候,朝向顶极的单向演替并不总是发生的。总之,生物量和物种多样性随着演替的进行而增加,但常常在演替中期阶段达到最大,而不是在顶极群落时。

S1 生态系统格局

要 点

植被与气候:地球植被被明显地分为许多区域或形式,这些区域或形式在很大程度上反映了气候条件。这种分布是由于植物对温度和水分适应的结果。事实上,第一张气候图和标准的Koppen气候分类是建立在植被图基础之上的。Koppen绘制的大的植物分区是我们现在所说的生物群系(Biome)。生物群系表达的是世界上主要的群落类型的划分。生物群系由动植物种类明显的结合以及具有大致相同生活型(life form)的植被如杂草或落叶树所组成。

群落交错区:在局域和地区范围内,当物种个体沿着环境梯度变化的时候,群落也发生了变化。物种、群落和生物群系的边界是不明显的和非突然断开的,而是模糊的和逐渐的。沿着生态交错区(ecotone)生物群系彼此融合。在这个连续体上植被图勾画出的边界指出了一个生物群系大概从哪结束,另一个从哪开始。

温度和分布:霜冻的危害也许是限制植物分布的最重要的单一因素。在一些情况下,物种分布的限制很可能是与阻止物种生存的致死温度相关的。在物种的分布限制与等温线之间找出密切的对应关系是很普通的事情。朗基耶尔(Raunkiaer)的生活型分类就是建立在植物的分生组织对霜冻适应脆弱性的基础之上的。

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S4 森 林

要 点

基本区域:森林类型依赖于降雨和温度(纬度和高度)。北方针叶森林是寒冷气候与高海拔的象征。温带森林出现在低纬度地区,那里有充足的降雨,向赤道为热带雨林所替代。

气候与土壤:北方针叶林具有漫长而寒冷的冬季同时冬季降水很少,夏季降雨很多。土壤是灰壤。温带森林的气候也是季节性的,具有很高的降雨量。土壤发育很好并且肥沃。在热带,森林气候是非季节性的并且温暖,降频繁的大雨。土壤是淋溶的、酸性的和养分贫脊的。

主要植被:森林具有达到很高的净初级生产力和高生物量的趋势。北方森林以针叶树种为优势种,这些种类适应于降低的蒸腾蒸散量以及在结冰时组织不损坏。温带森林主要由阔叶落叶种类组成,植被复杂的层次结构导致很高的初级生产力。热带雨林的高生物多样性来自于它们漫长的年龄和复杂的物理环境。

森林动物:温带和北方森林养活了食草的哺乳动物(如鹿)和像狼一样的捕食种类。森林对鸟类来说是重要的栖息地,而且在温带森林里,小型的哺乳动物居住在稠密的森林下层。森林生态系统也含有范围很广的专食性和泛食性的食草昆虫。热带雨林支持了巨大的动物多样性,尤其是昆虫、两栖类、爬行类、鸟类和小型的哺乳动物。许多物种是居住在树上的,以吃果实和/或种子为生。

环境关系:砍伐热带雨林可以导致生物多样性的丧失,土壤发生水土流失。森林生物多样性代表的是全球有价值的资源,因为许多植物种类具有独一无二的对人类有益的化学特性。砍伐森林能引发全球变暖和发生洪水灾害。许多温带和北方森林正在遭受酸雨的危害。

S6 盐水生物群系

要 点

基本盐水区域:盐水生物群系包括开阔的海洋、大陆架、潮间带和珊瑚礁、盐水沼泽、潮泥滩和红树林。海洋覆盖了70%的地球表面。物理因素即潮汐、环流、温度、压力(深处的)和光强度决定着生物盐水群落的组成。

开阔海洋:开阔的海洋是面积最广阔的生物群系,但是它却养分贫瘠,因此 ,

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它是生产力低的。表面的有光带,即光可以透过的地方,含有浮游植物和浮游动物。在有光带以下,生存的是食肉和食碎屑的动物,它们依靠来自上面群落的物质为生。光的水平和生产力随深度增加而降低。除了生活在热水排出口区域的繁盛的化学自养细菌群落外,海底或深海底的动物区系是稀少的。

大陆架:大陆架支持了最具生产力的海洋生态系统,如海藻林和渔业。多样化的珊瑚礁群落出现在温暖和非常浅的水域。珊瑚是群体动物,这些动物产生了结构复杂的钙质骨架,藻类、无脊椎动物和食草和食肉的鱼类生活在它上面。

潮间带:潮间岩石海岸被藻类所主宰。随暴露和离海洋的距离而发生藻类带和动物群落。沙滩提供了一个不稳定的、研磨的(abrasive)和养分贫瘠的基质,这种基质被滤食性的穴居动物所居住,而它们自己又是涉禽鸟类的食物。

盐沼、淤泥滩和红树林:盐沼出现在防护区域,具有防护海浪的作用,它主要是由耐盐的高等植物组成。淤泥滩和江河入海口处的淤泥是很细的基质,富含有机物质和低的含氧量。它们很高的无脊椎动物密度养活了鱼类和鸟类种群。红树林在热带区域取代了盐水沼泽,并且支持了丰富的动物区系。

环境关系:开阔海洋被用来倾倒许多污染物,这些污染物包括油、污水、碳氢化合物和金属。一些污染物在食物链中被放大而污染鱼类资源。潮间区的娱乐和商业活动已经导致生境的破坏和污染。挖泥、污水污染和过度捕鱼已经引起珊瑚礁的退化。

S7 淡水生物群系

要 点

主要的淡水和湿地区域:淡水生物群系包括湖泊、河流、酸性沼泽、草本沼泽和木本沼泽。这些系统靠从附近排水区沥滤的水和营养物生存。

溪流和河流:溪流和河流的物理特征沿水体长度而有变化。它们从靠近源头窄小湍急,变成河口附近的宽广平缓。植物和动物的多样性和生产量在中部地区通常是最高的,因为那儿的水流速度和河床底质允许大型植物的生长。

湖泊和池塘:湖泊的水很少流动或者不流动,使得水体垂直分层,包括表层光照充足而温暖的水和下层黑暗而寒冷的水,湖泊可以是营养充足的(富营养型),或者是营养匮乏的(贫营养型)。

环境关系:开凿运河、商业开发和污染造成了许多河流下游水生生物和河岸

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