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​莫斯利自然科學

群集的動態變化與消長(演替)全攻略 | 莫斯利自然科學

4天前
讀畢需時 4 分鐘

在自然界中,生物群集並非一成不變,而是隨著時間不斷進行著各種動態的轉變。從日夜交替的微調,到經歷大災難後整片森林的重生,這些變遷背後究竟藏著什麼樣的生態規律?


 選修生物IV 群集的動態變化 消長

一、 群集動態變化的兩大形式

自然界的群集隨時間而不斷出現的動態變化,主要可分為以下兩種類型:

  1. 內部動態變化:

    • 成因: 因環境的週期性改變而產生。

    • 特徵: 這些變化只是組成該群集的生物族群在種類、數量和活動狀態上呈現週期的改變,長遠來看,該群集的物種組成並無顯著改變。

    • 主要形式:

      • (1) 日變化: 例如動物的晝夜行性、植物的睡眠運動。

      • (2) 季節變化: 例如溫帶湖泊中浮游藻類的種類與密度變化。

      • (3) 年變化: 例如候鳥遷徙、魚類洄游。

  2. 消長(又稱演替,Succession):

    • 定義: 指生物群集隨著環境因子或時間的變遷而變化,同一環境內,原有的生物群集作暫時或永久的消失或減少,而由另一個群集所取代的現象。

    • 消長的四大特徵:

      • 消長是有一定次序的群集改變過程,其改變有一定的方向,其結果常是可預期的。

      • 消長是長時間的、連續性的、單向而不可逆的漸進式演替,而且在變化中不易劃分出明顯的界限。

      • 消長最終使成為一個最穩定的生物群集。

    • 關鍵名詞解析:

      • 先驅物種: 消長過程中最先出現的物種,通常具個體小、生活史短、會產生大量後代、環境容忍度大等特性。

      • 先驅群集: 由先驅物種組成的群集,組成的食物網簡單,生態系的穩定性低,多數為植物。

      • 巔峰群集(極相): 又稱極相,為物種結構相對穩定的生物群集,生物歧異度大且物種替代的現象不明顯。通常為森林形態,但仍會受環境因子所影響,而決定消最後的型態,包括氣候、地形、緯度等(例如雨量較少處可能僅會消長成草原形態)。


二、 消長的兩大類型:初級消長與次級消長

消長依照起始環境的不同可分為初級消長與次級消長:

比較項目

初級消長 (Primary Succession)

次級消長 (Secondary Succession)

起始點

從沒有生物開始,沒受到任何干擾,自然隨時間推演而發生的變化。

原有生物群集受到干擾、破壞後,重新進行消長。

演替過程

無生物 ➔ 先驅群集 ➔ 過渡群集 ➔ 巔峰群集

殘存的群集 ➔ 過渡群集 ➔ 巔峰群集

速度

速度較慢(因為連土壤都必須從頭開始累積與風化)。

速度較快(因為原有土壤、種子或地下根系仍部分保留)。

經典舉例

火山爆發,岩漿冷卻後的裸岩地:地衣 ➔ 蘚苔 ➔ 草本植物 ➔ 灌木植物 ➔ 喬木 ➔ 森林。

火災、地震、人類伐木或廢耕之後:草本植物 ➔ 灌木植物 ➔ 喬木植物 ➔ 森林。

三、 講義精選例題解析

【題型一:內部動態變化與消長的區別】

【題目】 關於自然界群集動態變化的敘述,下列何者正確?

  1. 溫帶湖泊中隨著四季溫度與光照改變而出現的浮游藻類種類與密度變化,屬於消長(演替)。

  2. 消長是單向、連續且不可逆的漸進式過程,最終通常會朝向物種結構相對穩定的巔峰群集發展。

  3. 候鳥的季節性遷徙與魚類的洄游屬於次級消長。

  4. 內部動會改變群集的物種組成,使原有物種永久消失並由新物種完全取代。

【解析】

  • 選項 (1) 錯誤:浮游藻類的四季變化屬於環境週期性改變所產生的內部動態變化(季節變化),物種組成並無長期顯著改變。

  • 選項 (2) 正確:消長具備單向、連續、不可逆且朝向穩定巔峰群集發展的特徵。

  • 選項 (3) 錯誤:候鳥遷徙與魚類洄游屬於內部動態變化的年變化。

  • 選項 (4) 錯誤:內部動態變化的物種組成在長遠來看並無顯著改變。

  • 正確答案:(2)

【題型二:初級消長與次級消長的判斷】

【題目】 下列哪一項事件最容易引發「初級消長(Primary Succession)」?

  1. 森林發生大火後幾年內的植物重新生長

  2. 農夫廢耕後的農田重新長出雜草與灌木

  3. 火山爆發後冷卻形成的全新裸岩地帶

  4. 遭受嚴重颱風吹襲倒木後的山坡地

【解析】

  • 選項 (1)、(2)、(4) 皆是原本已有生物或土壤存在,遭受破壞後重新進行的消長,屬於次級消長。

  • 選項 (3) 火山爆發後的裸岩地完全沒有生物與現成土壤,是從零開始的演替,屬於初級消長。

  • 正確答案:(3)


四、 莫斯利重點整理

  1. 動態變化二分法:

    • 繞著圈子轉(週期性)➔ 內部動態變化(日、季節、年變化)。

    • 一去不回頭(單向演替)➔ 消長(從荒蕪到森林)。

  2. 消長快慢關鍵:

    • 從零開始(沒生物、沒土壤)➔ 初級消長(地衣 ➔ 苔蘚 ➔ 草本)。

    • 破後重來(有土壤、有殘存)➔ 次級消長(火災/廢耕後快速恢復)。

  3. 先驅物種特徵: 個體小、生長快、產量大、適應力強,是開荒拓土的急先鋒。


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