Community Development:Succession

Ani Mardiastuti

ApproachApproach

• Observational• Experimental

Community PatternsCommunity Patterns

• Species diversity: richness abundanceSpecies diversity: richness, abundance

• Spatial structure: distribution

i i• Association

• Disturbance and stability

Clements and Gleason: i d th t f itisuccession and the nature of communities

plant communities 

Frederic Clements (1916)                        Henry Gleason (1917) 

ClementsClements

• Communities   superorganisms

• Communities follow a very specific sequence y p qof stages in terms of nutrient cycling, species diversity, and biomass

• There is a single “climax” community  self‐perpetuating p p g

• Climax communities  tightly integrated as the result of biotic interactions between species

Clementsian ModelClementsian Model

• A Clementsian community: a group of species C e e ts a co u ty: a g oup o spec esthat strongly interact with one another

• Clementsian community is a tightly integrated y g y ggroup of species that bear various causal relations between its component species

• The community forms an individual like that of a multi‐cellular organismTh Cl t i d l f di t bl• The Clementsian model argues for a predictable, orderly process which culminates in a stable climatic climaxclimatic climax

GleasonGleason

• Communities individualisticCommunities  individualistic

• Succession results from individual species, physiological requirements and local climaticphysiological requirements and local climatic conditions

Th i fi l li i• There is no final climax community

• Communities  continually changing and non‐equilibrial

Gleasonian ModelGleasonian Model

• The Gleasonian model is more complexThe Gleasonian model is more complex

• Interactions between the physical environmentenvironment

• Population‐level interactions

• Continuous change in vegetation

• Multiple steady states exist in ecosystem p y ydynamics

SummarySummary

Our LectureOur Lecture

• Patterns• Patterns• Process• Process

Community Development:

• Defined as the transition in species

Ecological succession• Defined as the transition in species 

composition over ecological time• Plants and animals appear and graduallyPlants and animals appear and gradually 

alter their environment as they carry on their normal activities.

• The accumulation of waste, dead organic matter, and abiotic factors such as light and , gwater availability further alters the community.

Community Development:Ecological succession

1. Primary succession• Occurs in an area not previously inhabited• Areas that have been completely devastated 

by disturbance

2. Secondary succession• Occurs where there is a pre‐existingOccurs where there is a pre‐existing 

community and well‐formed soil

Mount St. Helens Eruption in 1980Five explosive eruptions of Mount St Helens i 1980 i d h 6 10 il iin 1980 sent pumice and ash 6‐10 miles into the air.

The Aftermath of Mount St. Helens Eruption

These trees were blown down by a lateral blast.  This is an example of where the process of primary succession will begin to bring new life

Primary SuccessionPrimary Succession• Occurs on essentially 

lif l t ilifeless terrain– Volcanic eruptions– Retreat of glaciers– May take hundreds to 

thousands of years• The first group of 

iorganisms to appear1. Autotrophic bacteria2. Lichens

Lichens are a symbiotic relationship between Algae and F i Th t id th t3. Mosses (organisms that 

reproduce by spores)4. Grasses, ferns, shrubs, 

pine trees

Fungi.  They secrete acid that turns rock into soil.  Once the soil is established, plants can l ipine trees colonize

Primary Succession

Iceland is a “new” country emerging f b th th t i dfrom both the recent ice age and frequent volcanic eruptions

Primary S i i

Bogs• Algae carried in by birds and  

Succession in Ponds and Lakes

g ythe wind

• They die and fall to the bottom contributing to the organic  matter• In the Northern US, 

many ponds and lakes are were left behind 

matter.• Duckweeds form at the edges• When nutrients, oxygen, pH, 

and temperatures are lowby the receding glaciers (10,000ybp)

• Many ponds become

and temperatures are low• Peat mosses take over, 

forming a thick mat.• Woody shrubs and carnivorousMany ponds become 

bogs.– have no streams 

drainage so they are

Woody shrubs and carnivorous plants grow on this substrate

drainage, so they are filled by precipitation

– Grow smaller every year because of ysuccession

Bogs are an example of Primary Succession

P tPeat moss

Duckweeds (mata lele) occur early in succession

• Under less acidic conditions, duckweeds are one of the 1st plants toare one of the 1st plants to grow

• Grass‐like sedges become established and form a mat

• Once a mat is formed• Once a mat is formed, bushes, shrubs and trees become established

Secondary Succession• Existing community has 

been disturbedS il i i t t– Soil is intact

– Abandoned Agricultural fields:• Old field succession• Climax community can 

become established afterbecome established after only decades

• Disturbance colonizers:d l t iweedy plant species

1. a high reproductive rate,2. good at dispersal

Old Field Succession

1st yearHorseweed

3rd‐18th yearYoung

70th‐100th

Pine toHardwood

i iCrabgrasspigweed

Pine forest

19th‐30th year

transition

100th year plus

2nd yearAstersCrab grass

19 30 yearMature pineForestUnderstory of Y h d d

100th year plusClimaxOak‐hickory forestCrab grass Young hardwoods