生態演替描述了生物群落如何隨時間演變和變化。 當自然事件在生態系統中造成差距時，就會發生這種情況。 各種生物或物種填補了空白，導致該地區的組成和生物多樣性發生變化。 生態系統將不斷變化和進步，直到它們變得穩定並達到高潮。 多年未受干擾的網站是高潮社區的例子。 一般來說，演替從物種多樣性不太穩定的群落髮展到更穩定的群落。
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生態演替的類型
生態演替有兩種類型：初級和次級。 這兩種類型在社區內創造了一系列不斷變化的物種，這些物種已經被干擾改變了。 但是，物種的發展並不是隨機的，某些階段涉及特定的物種。 例如，在生態演替的早期階段，只有那些能夠在無生命或受破壞的棲息地中生存的生物才存在。 主要演替是貧瘠地區的初始定居，而次要演替是一個地區在受到嚴重干擾後的重新定居。
隨著最初的生物在新環境中茁壯成長，它們會改變棲息地，以吸引能夠在新環境中繁衍生息的特定物種。 這些較新的物種將取代較舊的物種，並對棲息地進行進一步的改變。 變化會吸引更多的物種，循環會一直持續到群落達到高潮。 然而，其他環境會經歷持續的小規模破壞，導致物種多樣化，沒有特定物種占主導地位。
主要繼承
當有機體在土壤無法維持生命的貧瘠、無生命的地區定居時，就會發生初級演替。 一個例子是來自熔岩流或新創建的沙丘的新形成或消毒的岩石。 這些環境不包含植物和動物生存所需的營養豐富的土壤或固氮細菌。 主要演替通常發生在陸地上，但也可能發生在熔岩流入海洋的地方。
第一次在岩石上定居的生物被稱為先驅物種，它們建立了一個基本群落，隨著更多物種的到來，該群落變得更加複雜。 通常，最初的居民是地衣、藻類、珊瑚、苔蘚或其他可以在沒有肥沃土壤的棲息地生存的耐寒植物。 先鋒物種繁殖迅速，有助於分解岩石，將它們轉化為肥沃的土壤。
冰島的熔岩原長滿苔蘚。 地衣和苔蘚是最早殖民貧瘠土地的生命形式。 圖片來源：Wayfarerlife/Shutterstock.com
隨著這些生物的生長和死亡，它們不斷地添加層以分解有助於土壤形成的有機物質。 然後真菌開始在新土壤中生長，進一步改變它。 這些變化使其他植物類型得以生長，從而給生態系統帶來更多變化。 例如，草本植物開始進入並最終超過先鋒物種。 昆蟲和小動物也開始在棲息地定居。 最終，土壤可以維持較大的植物，如多年生植物和灌木。
生長在花崗岩的五顏六色的地衣在基拉尼省立公園在安大略。 圖片來源：Wildnerdpix/Shutterstock.com幾個世紀以來，土壤層變厚並含有維持高級植物生命所必需的許多養分和有益細菌。 最初的樹木通常較短，沒有陽光遮擋，但它們可以應對風和極端溫度。
快速生長的植被開始覆蓋更多的棲息地，高大植物的種子要么被風吹來，要么被鳥兒帶走。 最終，這些大樹會給先鋒物種遮蔭，導致它們死亡和腐爛。 這個過程重複多次，直到社區達到一個相對平衡和穩定的狀態。 這種狀態稱為高潮群落，可以支持更多的物種多樣性。 主要繼承比次要繼承需要更多的時間來達到高潮社區。
二次繼承
池塘中的次生演替階段。當先前佔據的生態系統在擾亂將其消滅後重新殖民時，就會發生二次演替。 這些干擾並沒有消除棲息地中的所有生命和營養。
二次演替的一個例子是野火摧毀了部分森林地區。 這些火災將燒毀幾乎所有植被並殺死無法離開現場的動物。 被燒毀的植物和動物屍體的養分以灰燼的形式返回土壤。 然而，如果火足夠熱，它們可以摧毀地球和生活在其中的生物，導致絕育。 如果是這種情況，則無法進行二次繼承。
二次演替發生在被野火燒焦的森林中。 圖片來源：Martin Adamek/Shutterstock.com可能導致次生演替的其他干擾示例包括海嘯、颶風、洪水、山體滑坡以及農業、伐木或建築等人類活動。 儘管這些事件在生態群落中造成了缺口，驅逐了動植物，並使該地區恢復到早期階段，但通常不會破壞生命。 然而，某些干擾，如火山爆發或冰川推進，可能會使一個地區變得毫無生氣。 然後，該地點將通過主要繼承過程重新殖民。
二次演替比主要演替快，因為該地區已經擁有營養豐富的土壤，並且可以比貧瘠、死氣沉沉的地方更快地重新殖民。 種子和動物生命也更接近清理區域。 次生演替階段與主要演替相似，首先到達被破壞區域的物種最終讓位於更多的中間物種，直到形成高潮群落。
說明前冰川湖生態演替的景觀。 圖片來源：Knorre/Shutterstock.com當火災或自然災害摧毀棲息地時，較高的樹木不會反彈。 相反，第一批重新生長的植物是較小的一年生植物，然後是快速生長的草。 早期的殖民者也被稱為先驅物種。 埋藏的種子可以在擾動發生後發芽，並且在次演替的早期由於較少的競爭和遮蔭而可能茁壯成長。 來自周圍生態系統的昆蟲也是最早重新定居該地區的一些生物。 更強壯的植物和動物隨後取代了先鋒物種。
最初的植物會形成一層植被土壤層，這將使較大的植物能夠生根並生長。 就像在初級演替中一樣，當草和其他物種開始生長或在棲息地定居時，小灌木將開始繁茂，隨後是小喬木。 如果該地區保持不受干擾，這些樹木將占主導地位並形成茂密的樹冠。
森林砍伐森林中的生態演替。 圖片來源：Khlongwangchao/Shutterstock.com隨著樹木的生長，它們開始遮擋陽光，遮蔽許多植物物種並改變樹冠下方的結構。 如果沒有進一步的擾動，社區最終會恢復到被摧毀前的原始狀態，成為一個高潮社區。 新的生態系統將與初始生態系統相同或不同，具體取決於該地區的物種。
高潮生態
印度森林中的頂級捕食者孟加拉虎的高潮生態。 圖片來源：Anuradha Marwah/Shutterstock.com初級和次級演替的最後階段是高潮生態，棲息地的物種組成保持穩定。 最近，生態學家發現，演替並不總是按照預定的路徑進行，穩定的高潮群落可能不會經常發生。 生態學家認為，根據情況，演替可以遵循不同的路徑，而高潮群落在許多環境中可能並不常見。 儘管專家認為在某些情況下可以形成高潮社區，但它們並不是完全永久性的。 氣候、生態和進化過程等因素會導致環境不斷發生變化。
在某些情況下，當已建立的社區周期性地發生變化時，就會發生循環演替。 例如，一些植物或昆蟲可能會在一年中的某些時間處於休眠狀態，從而暫時改變生態系統。
生態演替示例
位於冰島海岸附近的 Surtsey 火山島是主要演替的一個例子。 1963 年，蘇爾特西島因火山噴發而形成。 該島自形成以來一直受到保護，不受人為乾擾。 科學家們能夠緩慢地追踪初級演替的進程，從種子通過洋流到達島嶼到真菌和黴菌的出現。 到 2008 年，島上約有 30 種植物。 新物種正以每年兩到五個物種的速度遷移到島上。 科學家們還記錄了島上至少 89 種鳥類以及 335 種無脊椎動物。 火山島的造林可能需要 300 到 2,000 年才能完成。
1963 年火山噴發形成 Surtsey，2004 年島上第一批海雀築巢。圖片來源：Toni/Wikimedia.org在緬因州的阿卡迪亞國家公園可以看到二次演替。 1947 年，一場大規模的野火燒毀了超過 10,000 英畝的公園。 然而，隨著風將種子帶回該地區，樹木從樹樁發芽再生，大自然開始了恢復過程。 多年後，落葉喬木填補了空白，生物多樣性增加。 儘管常綠樹木在火災前佔據了該地區的主導地位，但落葉林已經取代了它的位置。 該事件是次生演替如何導致景觀變化的一個主要例子。
自然干擾是不可避免的。 無論這些干擾創造了一個新的、貧瘠的景觀，還是使生態系統恢復到早期階段，生物和物種都將填補空白，並通過生態演替創造一個新的生物多樣性生態系統。
