森林生态学资料
(2015-10-08 22:10:05)
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365杂谈 |
《森林生态学》习题及答案
一、名次解释
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10. 三向地带性:随着地球表面各地环境条件的规律性变化,植被类型呈现有规律的带状分布,这种规律表现在纬度、经度和垂直方向上,称为植被分布的三向地带性。
11. 净生产力:除去呼吸消耗以后而剩余的有机物的积累速率称为净生产力。
12. 生物地球化学循环:生物所需的养分元素从生态系统的非生物部分流入生物部分,并在不同营养级间进行传递,然后又回到非生物部分,养分元素在生态系统中的这种传递过程称为生物地球化学循环。
13. 耐性定律:由谢尔福德(Shelford)于1913年提出:生物对每一种生态因子都有其耐受的上限和下限,上下限之间为生物对这种生态因子的耐受范围,其中包括最适生存区。
14.食物链:能量或食物依存关系具有高度的次序性,每一生物获取能量均有特定的来源。这种能量转换连续依赖的次序称为食物链或营养链。由于生物之间取食与被取食的关系而形成的链锁状结构。
15.生物量金字塔:表示各营养级生物体的生物量的金字塔图形叫生物量金字塔。
16.动态生命表:是跟踪同一时间出生的一个种群的死亡或存活动态过程而获得的数据编制的表。
顶级群落:一个群落演替达到稳定成熟的群落叫顶级群落。
17. 森林群落交错区:当两个不同森林群落相邻存在时,群落之间群落之间的过渡地带是相邻生物群落的生态张力地区,通称为森林群落交错地区。
18. 生物量:任一时间某一地方某一种群、营养级或某一生态系统有机物质的总量。
19. 环境容纳量:对于一个种群来说,设想有一个环境条件所允许的最大种群值以k表示,当种群达
到k值时,将不再增长,此时k值为环境容纳量。
20. 生态入侵:指由于人类有意识或无意识把某种生物带入适宜栖息和繁衍地区,种群不断扩大,分布区逐步稳步的扩展,这个现象叫生态入侵。
21. 边缘效应:指缀块边缘部分由于受外围影响而表现出与缀块中心部分不同的生态学特征的现象。
22. 群丛:凡是层片结构相同各层片的优势种或共优种相同的植物群落。
23. 种群内禀增长率:在没有任何环境因素(食物、领地和其他生物)限制的条件下,种群内在因素决定的稳定的最大增殖速度称为种群的内禀增长率,记作 r m。
24. 原生演替:开始于原生裸地或原生芜原(完全没有植被并且也没有任何植物繁殖体存在的裸露地段)上的群落演替。
25. 生态幅: 每一种生物对每一种生态因子都有一个耐受范围,耐受性上限和下限之间的范围称为生态幅或生态价。
26. 生态需水:为维持植物正常生长发育所必需的体外环境而消耗的水。主要用来调节大气温度和湿度。
27. 竞争释放:在缺乏竞争者时,物种扩张其实际生态位的现象。
28. 建群种:群落中存在于主要层次中的优势种。
29. 生态因子:环境要素中对生物起作用的因子叫生态因子。
30. 种间竞争:两种或两种以上的生物共同利用同一资源而产生的相互排斥的现象。
二、简答题
1.举例说明生态因子间的补偿作用和不可替代性?
答:生态因子的补偿作用是指,当一种生态因子的数量不足时,有时可以通过另一因子的加强而得到调剂和补偿(3分)。如植物进行光合作用时,增加CO2的浓度可在一定程度上缓解光照的不足(2分);不可替代性是指一个因子的缺失不能完全由另一因子来替代(3分)。如光合作用中,CO2浓度的增加并不能完全替代光照的作用(2分)。
2.简述生物多样性的含义及其保护生物多样性的意义?
答:生物多样性指生物中的多样化和变异性以及物种生境的生态复杂性,它包括植物、动物和微生物的所有种及其组成的群落和生态系统(4分)。生物多样性包括三个层次:遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性(2分)。
保护生物多样性的意义:生物多样性具有多方面的价值:直接经济价值(1分);间接经济价值(环境调节、生态服务及教育及科学研究)(1分);备择价值(1分);存在价值(1分)等。
3.森林群落的退化过程与森林群落的恢复过程有何不同?
答:森林群落的退化过程其实是森林群落的逆行演替过程,该过程有如下特征:群落结构简单化;群落生产力逐渐降低;群落环境湿生化或旱化;对土地的利用不充分,对环境的影响作用减弱;物种多样性降低(5分)。
森林群落的恢复过程实际是森林群落的进展演替过程,该过程有如下特征:土壤顺行发展,厚度增加,肥力提高;对环境具有强烈的改造作用,形成特有的群落环境;群落向中生化的方向发展;森林群落结构日趋复杂化;物种多样性增加,群落生产力提高(5分)
4.森林生态系统一般由哪几部分组成,每一部分在生态系统中的功能作用如何?
答:森林生态系统一般包括森林植物、动物、微生物及无机环境四部分(4分)。森林植物吸收太阳辐射进行光合作用,制造干物质及贮存能量(1.5分);动物取食植物或其他动物,进行物质与能量的传递(1.5分);微生物将有机物分解为无机物质,并将其归还到无机环境中,供再次利用(1.5分);无机环境提供森林生态系统中各种生物所需的能量、物质(1.5分)。
5.写出生物种群的指数增长模型及逻辑斯蒂增长模型,并分别介绍其生物学意义?
答:指数增长模型为dN/dt=rN或Nt=N0ert,其中,r为瞬时增长率;Nt为t时刻的种群数量;N0为初始时刻的种群数量;e为自然对数的底(2.718)。指数增长模型描述的是种群在没有环境资源限制条件下种群数量的增长过程(5分)。
6.简述旱生植物有哪些与干旱环境相适应的形态及生理特征?
答:形态特征包括:根系发达;叶子变小或变厚;叶细胞小,细胞壁增厚;气孔变小,排列更紧密,深陷;叶面被毛;角质层加厚;栅栏组织发达,海绵组织不发达;细胞间隙变小(5分)。
7.简述种群生态对策理论在森林经营中的指导作用?
8.何为植被分布的三向地带性,简述其产生的原因?
9.举例说明生态系统维持自身稳定平衡的机制?
答:自然生态系统的发展过程总是趋向于内部保持一定的平衡关系,使系统内部各成分间处于相互协调稳定的状态,生态系统是通过负反馈机制来维持自身稳定平衡的(4分),所谓负反馈是指某一过程的结果反过来抑制这一过程的进行的现象(3分)。如,一般情况下,草原生态系统的生产力与草食动物的数量是相对平衡的,当由于某种原因导致草食动物数量增加后,这种平衡关系被打破;草食动物数量的增加必然导致草原生产力的下降,而这又反过来会导致草食动物数量的下降,草食动物数量下降则会促进草原生产力的恢复。最后,经过若干次调整,动物数量和草原生态系统的生产力重新达回到一种稳定平衡状态。
10.简述森林群落的垂直结构,并说明其生态意义?
答:森林的垂直结构是指森林群落地上与地下的分层结构,地上包括乔木层、灌木层草本层和地衣层;地下指不同植物根系的垂直分布。
意义:显著提高了植物利用环境资源的能力;减缓了竞争。
11.简述森林生物地球化学循环的效能?
答:未经干扰的天然森林生态系统内,养分能够有效地积累和保存;
贫养土地上森林对养分的保持能力可以补充养分不足的问题。
森林生物地球化学循环的效能,为当前的环境问题提供一种可能的解决办法。
12.说明林分密度调节机制及其意义?
① 减少每株林木获得水分和养分能力,用每株林木的缓慢生长,保持现有种群数量不变。
② 不断减少林木株数,保持林分稳定性,把有限的资源集中到优良个体上。
13.举例说明森林演替
① 森林演替是指在一个地段上,一种森林被另一种森林所替代的过程。
② 举例要包含3个以上演替过程。
14.森林植物群落的空间格局有哪几种?分别说明其特征。
① 群丛间彼此互相排斥,重叠部分窄。
② 群丛间彼此互相排斥,重叠部分宽。
③ 在一个层内互相排斥,但是不同层之间缺乏关联。
④ 在一个层内互相排斥,但层内重叠部分宽。
⑤ 乔木层树种分布重叠部分宽,而低矮的植被层表现出明显的成群现象。
⑥ 各层均不见任何成群现象或互相排斥的情况。
⑦ 种沿环境梯度变化表现出上述6种格局的各种配合。
15.何谓森林生态系统的稳定性?
① 恒定性 ② 持续性 ③ 惯性 ④ 伸缩性 ⑤ 振幅 ⑥ 循环稳定性 ⑦ 轨道稳定性
16.森林凋落物分解速率对森林生态系统的影响
① 森林凋落物分解太慢,归还森林的大部分养分长时期不能参与流通,养分循环和森林生产力就会下降。未分解的凋落物长期积累在森林地被物里,对土壤有不良影响。过厚的死地被物可能太湿,酸度大,生长季节里地温也低,这样根系的发育不良,林木得不到更多的养分,生长缓慢。
② 若凋落物分解太快,释放的养分过多,植物和土壤也难以将其保留住,养分将会从根际淋洗掉。过快的分解造成有机物质的损失,也会导致土壤理化性质的恶化,土壤肥力和抗侵蚀能力降低,以及土壤其他方面的不良后果。
17.地形要素的生态作用
(1)坡向主要影响光照强度和日照时数,并引起温度、水分和土壤条件的变化。南坡植物多为喜光的阳性植物,并表现出一定程度的旱生特征;北坡植物多为喜湿、耐阴的种类。
(2)坡度的陡缓,控制着水分的运动,控制着物质的淋溶、侵蚀的强弱以及土壤的厚度、颗粒大小、养分的多少,并影响着动植物的种类、数量、分布和形态。
(3)坡位不同,其阳光、水分和土壤状况也有很大差异。一般来讲,从山脊到坡角,整个生境朝着阴暗、湿润的方向发展。
(4)随着海拔高度的变化山地的光照强度、气候、土壤按一定规律发生变化,并对生物的类型和分布产生相应地影响。山体越高,相对高差越大,垂直地带谱越复杂、越完整,其中包括的动植物类型也越多。
18.测定初级生产量的方法有哪些?
19.简述利比希最小因子定律
在一定稳定状态下,任何特定因子的存在量低于某种生物的最小需要量,是决定该物种生存或分布的根本因素。这一理论被称做“Liebig最小因子定律”。应用这一定律时,一是注意其只适用于稳定状态,即能量和物质的流入和流出处于平稳的情况;二是要考虑生态因子之间的相互作用。
20. 简述生态系统的碳循环途径
(1)陆地:大气二氧化碳经陆生植物光合作用进入生物体内,经过食物网内各级生物的呼吸分解,又以二氧化碳形式进入大气。另有一部分固定在生物体内的碳经燃烧重新返回大气。
(3)水体中二氧化碳和大气中二氧化碳通过扩散而相互交换,化石燃料燃烧向大气释放二氧化碳参与生态系统碳循环,生物残体也可沉入海底或湖底而离开生态系统碳循环。
三、论述题
1.
答:森林生态系统的碳循环过程:森林植物通过光合作用从大气吸收CO2,合成有机物质,一部分存贮在植物体内,其中一部分被消费者取食在食物链中进行传递,植物与动物体内的碳最后通过微生物的分解重新释放到大气中;植物在进行光合作用吸收CO2的同时,也通过呼吸作用向大气释放CO2。
一个具体的森林生态系统是一个碳源还是一个碳汇,主要是比较森林生态系统的碳的总的吸收速率和总释放速率,吸收速率如果大于释放速率,该森林为碳汇,如果相反,则是碳源。总吸收速率与总释放速率的差为可用净光合速率与森林土壤的呼吸速率之差,可用这一差值来评价森林生态系统调节大气的作用(10分)。
2.
答:两种说法都有道理:
(1)森林具有涵养水源的作用,原因在于:对土壤物理特性的改变;枯落物的吸水作用,森林植物对水循环的影响等。
由于具有水源涵养作用,森林可以延长流域的出水期,在非降雨季节仍有水流出,所以森林是小水库。
(2)森林也是抽水机
森林的存在可以增加林地的蒸发散量,增加水的消耗量,使从流域流出的水量减少,因此,森林也是抽水机。
观察者所处位置不同,对森林的这两方面作用的认识不同。
3.在1998年长江、嫩江及松花江等水系发生水灾之后,我国实施了“天然林保护工程”,用你所学的生态学知识论述其意义?
森林植被之所以具有水源涵养及保持水土的作用,原因如下:(1)林冠截留使林内的降雨强度减小;(2)死地被物吸收大量的降水;(3)林冠层和死地被物对地表土壤及土壤孔隙结构有保护作用;(4)森林土壤腐殖质多,土壤疏松,大孔隙多,有利于降水的入渗;(5)树干、枯落物、下木及活地被物的阻挡作用使地表径流减弱;(6)在冬季有积雪地区,春季林内融化速度缓慢,融化的雪水易被土壤吸收,使地表径流减弱。实施“天然林保护工程”可以使各江河上游的森林植被得到很好的保护,同时使森林植被的水源涵养、削洪补枯及保持水土的作用得到恢复,防止水灾的发生(5分)。
同时,天然林除了具有上述的作用之外,它还有维持物种多样性,调节气候、提供木材及其他野生产品等多方面的作用,实施天然林保护工程可以使天然林的各种作用得到很好的保护和发挥(5分)。
纵上所述,实施“天然林保护工程”具有非常重要的意义。
4.“地球正在变暖”已经成为一个为大多数科学家所接受的共识,论述其产生的原因及森林生态系统在抑制地球变暖方面的作用?
答:“地球正在变暖”的原因在于地球大气中CO2、CH4等温室气体浓度的增加,而其中又以CO2浓度的增加最为明显。地球表面温度之所以能够保持在一个相对稳定的范围之内是由于“温室效应”的存在,由于CO2等温室气体浓度的增加使得“温室效应”得到加强,导致地球温度逐渐增加。大气CO2浓度增加的主要原因是由于人类活动导致碳元素的生物地球化学循环过程发生了改变(4分)。
地球表面存在三个碳库,即陆地、海洋和大气,而陆地碳库又由两部分组成,即陆地表层的陆生生态系统及地下埋藏的矿质燃料(煤、石油和天然气等)。碳在地球各个碳库之间的交换和流动则构成了碳的生物地球化学循环。温室效应的形成主要是大气碳库中碳(主要以的形式存在)的数量异常增加造成的。大气中CO2含量的增加主要来源于两个途径,化石燃料的燃烧和陆地生态系统,主要是森林生态系统的破坏(4分)。
森林生态系统是陆地生态系统中的最大的碳库。它对大气CO2的调节主要表现在两个方面:吸收和贮存。森林的破坏一方面使其通过光合作用吸收CO2的功能收到破坏,另一方面,贮存在森林植物生物体、枯落物及土壤中的碳也被迅速释放出来,进入大气碳库。因此,可以从以下几个方面来增加森林生态系统碳库的碳贮量,抑制温室效应的发生。首先,通过人工造林或恢复被破坏的森林生态系统,来增加森林的覆被率;其次,通过各种方法提高森林生态系统的生产力;最后,保护现有的各种森林生态系统,以延缓已固定碳的释放过程(7分)。
5. 论述生物多样性的概念、保护生物多样性的意义及生物多样性锐减的原因?
答:生物多样性指生物中的多样化和变异性以及物种生境的生态复杂性,它包括植物、动物和微生物的所有种及其组成的群落和生态系统。
意义:
1).各种生物组成的生物总体控制和调节着影响地球环境的物理和化学过程,共同维持着一个适合包括人类在内的所有生物生存的地球环境。
2).各种生物为人类提供了丰富的食物、药物及各种原材料。
3).各种生物组成的丰富的自然界为人类提供了休憩、旅游的场所,丰富了人们的精神生活。
4).许多生物可能具有我们尚未发现的某些功能或特别的遗传信息,这些功能和遗传信息在未来将被开发和利用。
5).地球上的生物多样性保证了无论发生什么样的灾害,总会有一些物种保存下来,继续它们的功能,使自然界的动态平衡不致遭到破坏。
6.根据森林生态系统的结构和特征论述退化森林生态系统恢复的结构标志和功能标志及其恢复手段
① 结构标志:垂直结构(成层性明显)、水平结构(依乔木、灌木、草本顺序发展密度、多度)、分布格局(随机分布)、生态位宽度(小)、数量动态变化(稳定)。
② 功能标志:生物量与生产力(大)、环境特征和效益(明显)、土壤动物(稳定)物种多样性(丰富)、演替方向(专向)。
③ 恢复手段:
加快森林生态战略工程的建设。
现有天然林的保护。
积极推广农林复合生态系统的建设。
7.以一个森林生态系统为例,分析说明一个生态系统的本质特征
(1)从范围看,任何一个森林生态系统部分布在一定的自然区域内;
(2)从生物与非生物关系看,森林中的乔木、灌木和草被等绿色植物通过光合作用将二氧化碳和水合成贮存能量的有机物质,各种植食性动物依赖绿色植物而生存,植食性动物又是肉食性动物的物质和能量的来源;
(3)通过这种营养联系,生物群落与其无机环境之间才能形成一个自然系统。在这个自然系统中,物质不断地循环,能量不断地流动。生态系统就是在一定的空间和时间内,在各种生物之间以及生物与无机环境之间,通过物质循环和能量流动而相互作用的一个自然系统。
8.论述陆地生物群落的地带性分布规律并举例。
陆地生物群落地带性分布规律有水平地带性和垂直地带性,水平地带性又包括纬度地带性和经度地带性:
(1)纬度地带性是由于热量带沿纬度变化而变化,导致群落类型也随纬度变化依次更替,如亚洲大陆东岸从赤道向北极依次是热带雨林-常绿阔叶林-落叶阔叶林-北方针叶林-苔原。
(2)经度地带性是由于降水自沿海向内陆依次减少导致群落类型沿经度方向依次更替,如亚洲温带大陆东岸,由沿海向内陆依次是森林-草原-荒漠。
(3)垂直地带性是由于山地随海拔升高,温度和降水依次变化从而导致群落类型自下而上依次更替,如马来西亚的基那巴卢山,从下向上依次是山地雨林-山地常绿阔叶林-山地落叶阔叶林-山地针叶林-高山灌丛。
9.运用辩证学观点论述群落的连续性和相对独立性
(1).自然群落的边界在多数情形下是不清晰的,难以绝然分开。 虽然在池边、海岸等地有比较明显的边界,在此植被是间断的,但多数情形下群落边界是彼此交错、逐渐过渡的。
(2).通常每一物种都有其他物种相伴出现,彼此间分布重叠。
(3).一些物种只在某一特定环境中繁荣,另一些种适应性和分布很广。随海拔、湿度等不同。
(4).某一物种在某一特定群落中占优势,而另一种在别的群落中占优势。
所有这些复杂的变化,使群落表现为逐渐改变的连续带。
但事物还有另一方面。
(1).每一群落或其样地与邻近的很相似,只有不大的区别,但随着距离的加大,其区别也就变得更大。有时,上层优势植物已变为另一种,但其林冠下的植物仍是有机结合的群落。
(2).群落连续体也必需有端,一端的物种组合与另一端必然有显明区别。
因此,在这种连续带上的群落,是可以被描述为许多独立的区,并可以一定的特征进行分类。
由此可见:
(1).群落的连续性并不一定要排斥不连续性或间断性。
(2).群落组成随环境梯度的逐渐变化并不一定要排斥各种群落的相对独立性。
(3).邻近群落的相似性也不一定要排斥相隔远的群落间明显的不相似性。
10.干扰对植被稳定性的影响
(1)环境变化
无论是群落内部环境还是气候环境都是影响植物个体、种群生存和群落建立与持续存在的基本力量。环境变化必然引起群落结构和功能的变化,使业已建立的植被稳定性受到破坏。
(2) 物种侵入
新侵入的物种由于其在资源利用、繁殖扩散等方面独特的生理功能会与原来物种形成新的竞争格局,并改变群落的结构,进而使群落的功能发生改变。
(3)人为活动
人为干扰可能改变群落的物理环境,也可能改变群落的物种组成,从而使已经建立的植被的稳定性受到威胁。人为干扰对于植被的作用和影响还与干扰的形式和强度有关。
例如:放牧对于草原群落的影响与放牧强度有关。适度的人为干扰对某些植被类型的稳定有积极作用。
填空题
1. 根据树种的耐阴程度可分为 喜光树种,耐荫树种,中性树种。
2. 根据树木耐旱性适应途径 高水势延迟脱水耐旱和低水势忍耐脱水耐旱
3. 大气污染危害分为 急性危害,慢性危害,隐蔽危害。
4. 根据真菌菌丝在根际着生状况分为 外生型,内生型,内外兼生型。
5. 森林土壤剖面由上到下划分为O森林土壤枯落物层,A腐殖质层B淀积层C母质层
6. 山坡划分为 山脊,上坡,中坡,下坡,山麓。平坡(5以下)缓坡(6-15)斜坡(16-25)陡坡(26-35)急坡(36-45)险坡(45以上)
7. 河谷横断面可划分出 河床, 河漫滩, 阶地。纵剖面上 上游 ,中游,下游
8. 林火类型,根据烧伤部位(地表火,地下火,树冠火)。根据烧伤面积(火警,火灾,大火灾,特大火灾)。火是否控制(火灾,用火)。
9. 种群个体空间分布模型 均匀型,随机型,集群型。
10. 根据植物种群中个体生长发育阶段划分为 休眠期,营养生长期,生殖期,老年期。
11. 竞争分为 干扰性和资源利用性竞争。
12. 互利共生有连体互利共生(地衣,菌根,根瘤)非连体互利共生(授粉,种子携带)防御性互利共生(蚂蚁)
13. C把植物划分五类生活型 高位芽植物,地上芽植物,地面芽植物,隐芽植物,1年生植物。
14. 自然干扰分为 内生型干扰,外生型干扰
15. 森林群落随着光的减弱分为 林冠层,下木层,灌木层,草本层,地被层。除此之外还有一种特殊成分层间植物。
16. 森林群落的发生一般有 迁移定居竞争反应这几个过程。
17. 森林群落的发育时期 发育初期,发育盛期,发育末期。
18. 森林动态模型 林分总体模拟,林种更替模拟,空间竞争模拟,林窗动态模拟,转移模拟
20. 林业六大工程天然林保护工程,“三北”和长江中下游地区等重点防护
林体系建设工程,退耕还林还草工程,环北京地区防沙治沙工程 ,野生动植物保护及自然保护区建设工程 ,重点地区以速生丰产用材林为主的林业产业建设工程。
21. 我国天然林主要分布在东北,内蒙古林区和西南地区,其次是西北和南
方集体林区。
22. 根据元素循环机制,地球化学循环可分为气态循环和沉积循环。
23. 沉积循环的三种运动形式 气象途径,生物途径和地质水文途径。
24. 森林生态系统的养分生物地球化学循环发生于土壤,大气,林木,枯落
物四大分室之间。循环过程包括,(林木吸收存留),(凋落物归还淋溶归还),(大气降雨及飘尘输入径流输入和认为输入)
25. 全球净初级生产力3高峰,1接近赤道,2在北半球中温带3在南半球
中温带。
26. 森林生产量测量方法皆伐实测法,平均木法,随机抽样法,相关曲线法。
27. 信息流动基本环节 产生,获取,传递,处理,再生,施放。
28. 信息传递 信源 发送器官,信道,接收器官,信宿。
29. 中国植物群落分级单位 高级单位(植被型)中级单位(群系)基本单
位(群丛)
30. 景观异质性来源 环境资源异质性,生态演替,干扰。
31. 森林景观的功能 产品,服务,文化,空间。
32. 生物多样性层级 遗传多样性,物种多样性,生态系统多样性,景观多
样性。
33. 生物多样性的指数 a多样性 B多样性 r多样性。