什么是先锋物种?

这些重要的物种是最先在贫瘠的生态系统中定居的物种。

华盛顿,约翰斯顿山脊,圣海伦斯山,彭斯坦顿花
在1980年爆发的圣海伦斯火山的贫瘠土地上生长着Penstemon花。Steve Satushek / Getty Images

先锋物种通常是第一个在贫瘠的生态系统中殖民的物种。这些顽强的植物和微生物物种也是第一批返回被野火和森林砍伐等事件破坏的环境的物种。beplay体育官网电脑一旦它们到达,先锋物种就开始恢复生态系统,使其更适合后来的物种。这通常是通过土壤稳定、养分富集、减少光照和风力照射以及调节温度来实现的。

为了在这些条件下生存,先锋物种通常:

  • 耐寒的:能承受恶劣环境的beplay体育官网电脑
  • 光合作用,由于土壤养分的缺乏
  • 能产生大量种子和高散布率
  • 风媒传粉,由于缺少昆虫
  • 能够在长时间的休眠期中生存
  • 早熟的早熟的,依赖无性繁殖的

随着美国西部野火频率的增加,以及森林砍伐地区在全球范围内的扩大,了解先锋物种是什么以及它们在生态系统恢复和增长中的作用比以往任何时候都更重要。

先锋物种与生态演替

生态演替描述生态系统随时间所经历的物种结构的变化。这是一个渐进的过程,可以发生在先前贫瘠的环境中(如原生演替),也可以发生在由于严重干扰而被清除的地区(如次级演替)。beplay体育官网电脑先锋物种在这些过程中发挥着不可或缺的作用,为新的或最近受到干扰的生态系统提供了更复杂的群落。

原生演替

初级演替发生在没有植物、动物、昆虫、种子或土壤的地区——通常是没有先前群落的地方。然而,这种类型的演替在技术上可以发生,即使以前的群落已经被干扰或移除,但不可能有任何现有的有机物质有资格成为初级演替。

真菌和地衣是初级演替中最常见的先驱物种,因为它们有能力分解矿物质形成土壤,随后发展有机质。一旦先锋物种在该地区定居并开始建造土壤,其他物种——比如草——就会开始迁入。新群落的复杂性随着更多新物种的到来而增加,包括小灌木和最终的树木。

次生演替系列

与原生演替相反,次生演替发生在现有的社区受到自然或人为力量的干扰或完全消失。在这种情况下,植被被移除,但土壤仍然存在。这意味着二次演替中的先锋物种可以从残馀土壤中的根和种子开始。或者,种子可以由风或从邻近社区来的动物携带。草、桤木、桦木和松树都是开始二次演替的植物。

群落在扰动后的行为取决于许多因素,但主要取决于扰动前生态系统的性质。也就是说,由于次生演替是从原始群落的一些残余物开始的,变化通常比初级演替发生得快得多。桤木、桦木和草是这些环境中常见的先锋物种,因为它们在阳光充足的条件下茁壮成长。beplay体育官网电脑

在次生演替过程中,影响群落发展的因素包括:

  • 土壤条件。扰动后土壤的整体质量对次生演替有重大影响。这可能包括从土壤pH值到土壤密度和组成的一切。
  • 有机物残留。同样,扰动后土壤中残留的有机质量也影响着演替的速度和先锋物种的类型。土壤中有机质越多,次生演替就可能发生得越快。
  • 现有的种子库。根据群落受到的干扰程度,种子可能会留在土壤中。这也受到该地区与外部种子来源的距离的影响,并可能导致某些先锋物种的更高丰度。
  • 残留的生物体。如果根系和其他地下植物结构在干扰中存活下来,那么二次演替将以一种更接近原始生态系统的方式更快地发生。

先锋物种的例子

地衣、真菌、细菌、杂草、草、桤木和柳树都是先驱物种的例子。以下是一些常见的情况,先锋物种相继帮助:

冰川冰

对初级演替的研究比次级演替少,也少。然而,原生演替的一个最基本的例子发生在松岱尔极期之后的黄石地区,当时该地区被冰川覆盖。在冰从环境中带走土壤和植被之后——在冰期结束之后——该地区被先锋物种重新殖民,它们破坏了基岩,形成了可供其他植beplay体育官网电脑物殖民的土壤。

熔岩流

1980年圣海伦斯火山爆发后,周围地区变得贫瘠,灰烬覆盖,幸存的动植物很少。即便如此,一些地下动物存活了下来,一些地下植物的根系也存活了下来,比如柳树和黑杨木。在这场破坏的早期后果中,这些幸存的根系,以及桤木和冷杉,能够在原始的滑坡碎片和熔岩流中定居。

洪水

1995年,谢南多厄国家公园内的穆尔曼河和拉皮丹河泛滥,造成动植物大面积破坏,大部分都被砾石和巨石取代。从那时起,植物和野生动物群落开始通过次级演替进行重建。

野火

1947年,阿卡迪亚国家公园发生大火,烧毁了超过1万英亩的土地。火灾发生后,一些以前树木繁茂的地区被砍伐,用于木材打捞和清理,其中一些原木被留下来促进森林生态系统的再生。通过二次演替,森林在现有根系、残芽和风吹来的种子的帮助下重新生长。

像桦树和白杨这样以前没有生长在该地区的树木,利用了新的阳光条件,早早地茁壮成长。一旦这些落叶树形成了树冠,原本在该地区茁壮成长的云杉和冷杉就能够回归,从而形成了今天的落叶树和常青树的混合体。

农业

农业,尤其是刀耕火种的农业,会对自然环境造成毁灭性的影响。beplay体育官网电脑在农业利用之后的休耕期间,当剩余的种子、根系、杂草和其他先锋物种开始重新在土地上定居时,就会发生二次演替。这一过程与伐木和其他森林砍伐后发生的情况类似。