理解生态演替

宾夕法尼亚州的早期演替生境
金翅莺在宾夕法尼亚州的栖息地。贾斯汀•弗里奇/ nrc

生态演替是生态系统中物种组成随时间的渐进变化。随着物种组成的变化,群落结构和功能也发生了一系列的变化。

演替的一个经典例子包括在通常是森林地区的一片废弃土地上观察到的一系列变化。一旦这块地不再放牧或修剪,灌木和树木的种子就会发芽并迅速开始生长。不久,灌木和树苗将成为主要的植被形式。然后树种将生长到遮荫的灌木,最终形成一个完整的冠层。年轻森林中的物种组成将继续变化,直到被一个稳定的、自我维持的物种群所主导,这种物种群被称为顶极群落。

初级继承与次级继承

没有植被的生态演替称为原生演替。例如,我们可以在被推平的地点、大火后或火山爆发后观察到原始演替。第一个出现的植物物种有能力在这些光秃秃的地区迅速殖民和生长。根据地区的不同,这些先锋物种可以是草,大叶芭蕉,安妮女王的花边,或像白杨,桤木或黑槐树这样的树。先驱者为下一阶段的继承奠定了基础,他们改善了土壤化学成分,添加了有机物,从而提供了养分,改善了土壤结构,提高了保水能力。

次生演替发生在一组新的生物出现的地方,那里曾经有过生态上的倒退(例如一次彻底的伐木作业),但留下了一层活的植物。上面所描述的废弃的农田就是一个二次演替的完美例子。这一阶段常见的植物有覆盆子、紫菀、黄菊花、樱桃树和纸桦树。

顶极群落与干扰

继承的最后阶段是顶极群落.在森林中,顶极物种是那些可以在较高树木的阴影下生长的物种,因此被称为耐阴物种。顶极群落的组成在地理上是不同的。在美国东部的部分地区,由糖枫树、东部铁杉和美洲山毛榉组成的顶极森林。在华盛顿州的奥林匹克国家公园,最主要的群落可能是西部铁杉、太平洋银杉和西部红杉。

一个常见的误解是,高潮群落是永久的,在时间上是固定的。事实上,最老的树最终会死亡,取而代之的是在树冠下等待的其他树。这使得顶极冠层成为动态平衡的一部分,总是在变化,但总体上看起来是一样的。扰动偶尔会带来重大变化。干扰可能是飓风、野火、昆虫袭击,甚至是伐木造成的风破坏。干扰的类型、大小和频率因地区而异——一些沿海潮湿地区平均每几千年经历一次火灾,而东部北方森林可能每几十年就会遭受云杉芽虫的死亡。这些干扰使群落退回到较早的演替阶段,重新开始生态演替的过程。

晚演替生境的价值

顶极森林的阴影和高高的树冠为一些特殊的鸟类、哺乳动物和其他生物提供了庇护。天蓝莺、画眉和红冠啄木鸟都是老森林里的居民。受到威胁的斑点猫头鹰和洪堡鱼都需要大面积的后期演替红杉和道格拉斯冷杉林。许多小型开花植物和蕨类植物生长在老树下的森林地面上。

早期演替生境的价值

在早期演替生境中也有相当大的价值。这些灌木丛和年轻的森林依赖于反复出现的干扰,阻碍了演替进程。不幸的是,在许多地方,这些干扰往往把森林变成房屋开发和其他土地用途,缩短了生态演替过程。因此,灌木丛和年轻的森林在景观中变得非常罕见。许多鸟类依赖于早期的连续栖息地,包括棕色打鸫、金翅莺和草原莺。也有哺乳动物需要灌木丛的栖息地,也许最著名的是新英格兰棉尾。