資源簡介

生物選擇性必修2 生物與環境【教學設計】
第3節　群落的演替
[學習目標]
1.通過分析群落演替的概念和演替的類型,說明群落是不斷發展變化的,培養比較、分析、歸納總結的能力。
2.通過分析人類活動對群落演替的影響,認識自然資源的有限性,形成自覺保護自然環境的社會責任和意識。
3.通過學習了解退耕還林、還草、還湖,認同國家的有關政策及其重要意義。
【課件自主預習】
一、演替的概念與類型
1.演替的概念
群落的演替是指隨著時間的推移,一個群落被另一個群落代替的過程。
2.演替的類型
(1)初生演替
①演替過程(以裸巖演替為例):裸巖階段→地衣階段→苔蘚階段→草本植物階段→灌木階段→喬木階段。
②實例:裸巖、沙丘、火山巖、冰川泥上進行的演替。
(2)次生演替
①演替過程(以棄耕的農田演替為例):農田→草本植物階段→灌木階段→喬木階段。
②實例:火災過后的草原、過量砍伐的森林、棄耕的農田上進行的演替。
(3)分類依據:根據起始條件。
(4)演替的速度:初生演替速度慢,而次生演替速度快。
(5)影響演替的因素:外界環境的變化、生物的遷入和遷出、群落內部種群相互關系的發展變化以及人類的活動等。
二、人類活動對群落演替的影響及退耕還林、還草、還湖
1.人類活動對群落演替的影響
(1)結果:人類的許多活動往往會使群落演替按照不同于自然演替的速度和方向進行。
(2)影響的相對性
①不良活動:如過度放牧,導致土地荒漠化;污水直接排放,導致水體污染。這樣使群落演替向不良方向發展,會對群落的演替不利。
②有利活動:如封山育林、治理沙漠和管理草原等,使群落朝著物種增多、結構復雜的方向演替;群落演替有一定的規律,當人類掌握了這些規律就可以根據現有情況,預測群落的未來,從而正確掌握群落的動向,使之朝著有利于人類的方向發展。
2.退耕還林、還草、還湖
退耕還林、還草、還湖,有利于處理好經濟發展同人口、資源、環境的關系,走可持續發展道路。
【預習檢測】
1.判斷下面有關演替的概念和類型說法的正誤。
(1)喬木階段動物的分層比灌木階段的簡單。(　×　)
提示:喬木中動物種類繁多,所以喬木階段動物的分層比灌木階段的復雜。
(2)演替早期的種群可能在新形成的群落里出現。(　√　)
提示:群落演替的“代替”不是“取而代之”,而是指優勢取代,所以演替早期的種群可能在新形成的群落里出現。
(3)初生演替形成的群落內無競爭現象。(　×　)
提示:初生演替的過程中會存在競爭,如苔蘚被草本植物替代的過程中,草本植物在競爭中取得優勢,次生演替中同樣存在競爭。
(4)次生演替所需時間較短,是因為經歷的階段少。(　×　)
提示:次生演替具有較好的土壤條件,演替速度快,所需時間短。
2.判斷下面有關人類活動對群落演替的影響說法的正誤。
(1)人類活動可以影響演替的方向和速度。(　√　)
(2)人類干預對群落的演替總是不利的。(　×　)
提示:封山育林、治理沙漠和管理草原等人類活動,對群落演替是有利的。
(3)人類活動一定使群落演替向著物種多樣性減少的方向進行。(　×　)
提示:人類活動可能使群落演替向著物種多樣性增加的方向進行。
【課堂互動探究】
探究點一　群落演替的類型
1.嘗試分析群落演替的過程
[情境1] 以裸巖為基礎發生的演替叫初生演替,在先驅物種地衣的作用下,苔蘚生長起來,并為草本植物創造了更好的土壤環境。草本植物階段各種昆蟲和小動物開始進入到這個地區,在動植物的共同作用下,土壤中的有機物越來越豐富,土壤的通氣性越來越好;接下來灌木植物和喬木植物使得群落結構變得復雜。
[思考] (1)發生在裸巖上群落的演替過程中,其生物的演替順序是地衣階段→苔蘚階段→草本植物階段→灌木階段→喬木階段。
(2)地衣的作用是分泌有機酸加速巖石風化形成土壤,并積累有機物。
(3)該過程土壤有機物含量和通氣性如何變化
提示:土壤有機物越來越豐富,土壤的通氣性越來越好。
(4)灌木階段時為什么灌木成了優勢種
提示:灌木與草本等植物競爭陽光等資源處于優勢。
(5)在森林階段,群落中還能找到地衣、苔蘚、草本植物和灌木嗎
提示:能找到。群落演替的“代替”不是“取而代之”,而是指優勢取代,因此森林中各種類型的植物都可能是存在的。
[情境2] 一個位于槭樹林和山毛櫸林之間的湖泊,由于某種原因干涸了,很快長滿雜草,幾年后,草本植物開始減少,各種灌木卻繁茂起來,最后這個湖泊演變成了一片槭樹和山毛櫸的混交林。
[思考] (1)該過程中生物演替的順序是草本植物階段→灌木階段→喬木階段。
(2)是不是所有的次生演替都能達到森林階段 為什么
提示:不是。如干旱地區和極地地區,由于缺水少雨或溫度過低的原因很難形成森林。
(3)該演替過程同初生演替相比,演替速度比較快的主要原因是什么
提示:湖底淤泥為演替提供了良好的土壤條件。
(4)為什么喬木階段動物分層比較復雜
提示:因為喬木階段為動物提供了多種多樣的棲息空間和食物條件。
2.嘗試分析概括演替的結果
[情境3] 某棄耕農田中植物種類在40年間的變化情況見下表。
植物 類別 物種數量/ 種
1年 4年 15年 25年 40年
草本 28 27 26 30 34
灌木 0 3 4 12 19
喬木 0 0 0 14 23
總計 28 30 30 56 76
[思考] (1)一般自然群落演替的總趨勢是怎樣的
提示:生物種類越來越多,營養結構越來越復雜。
(2)群落對光能的利用能力的變化是怎樣的
提示:利用光的能力越來越強。
[歸納總結] (1)群落演替的類型比較
項目 初生演替 次生演替
起點 在沒有被植物覆蓋的地面或者是原來存在過植被,但被徹底消滅的地方發生的演替 在原有植被雖已不存在,但原有土壤條件基本保留,甚至還保留了植物的種子或其他繁殖體的地方發生的演替
時間 時間漫長 時間相對較短
速度 演替速度緩慢 速度相對較快
影響因素 自然因素 人類活動較為關鍵
(2)群落演替的四項特征
演替 方向 演替是群落組成向著一定方向、具有一定規律、隨時間而變化的有序過程,因而它往往是能預見的或可測的,一般都可以演替到森林這一最高階段
能量 總生產量增加,群落的有機物總量增加
結構 生物種類越來越多,群落的結構越來越復雜
穩定 性 演替是生物和環境反復相互作用,發生在時間和空間上的穩定性變化
特別說明:群落演替的趨勢一般是生物數量越來越多、種類越來越豐富,群落的結構也越來越復雜,但群落的演替過程并不都是群落結構由簡單到復雜的過程,如受污染或被破壞的群落,它的群落結構就是由復雜到簡單。
[應用] 如圖表示兩個陸生群落的演替過程,據圖判斷,下列說法錯誤的是(　B　)
A.自然情況下,曲線Ⅰ的de段和曲線Ⅱ的趨勢,說明群落演替的方向往往是營養結構從簡單到復雜
B.曲線Ⅰ波動變化,說明群落Ⅰ的演替過程比群落Ⅱ艱難而漫長
C.Ⅰ和Ⅱ過程一般需經歷:生物入侵→成功定居→競爭平衡
D.e點可代表群落已達頂極群落階段,此時所處階段可能為灌木階段
解析:自然情況下,曲線Ⅰ的de段和曲線Ⅱ的趨勢,說明群落演替的方向往往是營養結構從簡單到復雜。Ⅰ代表群落的次生演替,Ⅱ代表群落的初生演替,初生演替的最初階段由于資源匱乏,演替速度往往很慢,群落Ⅱ的演替過程比群落Ⅰ艱難而漫長。群落演替一般需經歷生物入侵→成功定居→競爭平衡的過程,e點時,群落生物多樣性穩定,已達頂極群落階段,此時所處的階段可能為灌木階段。
探究點二　人類活動對群落演替的影響
[情境] 亂砍濫伐會造成水土流失,易發生泥石流、山體滑坡等災害;物種減少或滅絕;局部雨水減少,自然災害頻發;空氣環境質量下降,氧氣減少,人類生存環境惡化。科學家在兩塊破壞程度相同的森林進行人工恢復和自然恢復的研究,20年后兩塊林地的生物多樣性均有不同程度提高,其中人工種植的馬尾松人工恢復林植物種數為137種,無人工種植的自然恢復林植物種數為226種。
[思考] (1)上述事例說明人類活動對群落演替的影響是改變了演替的速度和方向。
(2)亂砍濫伐導致空氣中CO2增多,空氣環境惡化的原因是植被減少,光合作用固定CO2減少,產生的O2減少,空氣環境惡化。
(3)倘若兩類恢復林再次受到相同程度的干擾,則哪種森林穩定性更強 原因是什么
提示:自然演替形成的恢復林。由于自然演替形成的恢復林其物種豐富度高,群落結構復雜,故再次受到相同程度干擾時,其穩定性較高。
[應用] 下列有關人類活動對群落演替影響的表述,哪一項是正確的(　C　)
A.人類活動對群落演替的影響要遠遠超過其他所有自然因素的影響
B.人類活動對群落的影響往往是破壞性的
C.人類活動往往使群落按照不同于自然演替的方向和速度進行演替
D.人類活動可以任意對生物與環境的相互關系加以控制
解析:人類活動對群落演替有一定的影響,但不是超過所有自然因素的影響;人類活動對群落的影響有很多是有益的,如封山育林、治理沙漠、管理草原,甚至可以建立人工群落;人類活動可以使群落按照不同于自然演替的方向和速度進行;人類可以建立人工群落,將演替的方向和速度置于人為控制下,但不是任意對生物與環境的相互關系加以控制。
課堂小結
完善概念圖 記憶節節清
1.群落演替是一個群落替代另一個群落的過程。 2.初生演替和次生演替最根本的區別是起始條件不同。 3.并不是所有的次生演替都能達到森林階段。 4.人類生產活動往往會使群落演替按照不同于自然演替的速度和方向進行。
隨堂反饋
1.判斷下列有關群落演替的概念和類型的敘述是否正確。
(1)群落演替是一個群落類型取代另一個群落類型的過程。(　√　)
(2)從棄耕后的農田開始的演替屬于初生演替。(　×　)
提示:棄耕的農田保留了原來的土壤等,其演替屬于次生演替。
(3)初生演替速度通常比次生演替快。(　×　)
提示:初生演替由于不具備土壤條件,其演替速度通常比次生演替慢。
2.某地退耕還林若干年后生態環境逐步改善。圖甲、乙、丙表示退耕還林過程中各種量隨時間的變化曲線,下列分析錯誤的是(　B　)
A.圖甲可表示演替過程中物種豐富度與時間的關系
B.圖乙可表示演替過程中陽光利用率與時間的關系
C.圖丙可表示草本植物數量隨時間變化的情況
D.人類活動往往會使群落演替按照不同于自然演替的方向和速度進行
解析:群落演替過程中,物種豐富度不斷提高,逐漸趨于穩定;退耕還林的開始階段,草本植物大量生長,接著灌木、喬木依次出現與草本植物形成競爭關系,草本植物數量會出現如圖丙的曲線變化;群落空間結構變得復雜,對陽光的利用率不斷提高并趨于穩定。
3.(不定項選擇)在由裸巖向森林的演替過程中,各階段經歷的時間差異很大:地衣和苔蘚階段>木本植物階段>草本植物階段。下列相關推測錯誤的是(　AD　)
A.初生演替都要經歷裸巖、地衣、苔蘚、草本植物、灌木、喬木等階段
B.裸巖向森林的演替過程中,演替速度先慢后變快,后又變慢
C.地衣階段群落演替速度慢與其難以形成和積累土壤條件有關
D.演替過程中喬木逐漸取代灌木的優勢地位是因為灌木生長緩慢
解析:條件適宜時,發生在裸巖上的演替一般要經歷裸巖、地衣、苔蘚、草本植物、灌木和喬木等階段,但不是所有的初生演替過程都要經過這幾個階段,如荒漠和草原地區,難以出現喬木階段,無法形成森林生物群落;演替過程中喬木逐漸取代灌木的優勢地位是因為喬木比灌木高大,在利用陽光等資源方面占優勢。
4.黃土丘陵溝壑區位于黃土高原北部,已成為黃土高原水土流失最嚴重的地區,同時也是我國生態環境最為脆弱的地區之一。目前通過恢復植被改善生態環境已成為該地區治理水土流失的最重要措施之一。
(1)通過人為因素恢復植被改善生態環境,會影響該地區群落演替的　　　　　　　　。
(2)封禁能使黃土丘陵溝壑區的植被逐步恢復。植被的恢復是　　　　演替的過程。短期封禁就能使草本群落得到明顯恢復,主要表現在植物種類增多、植被覆蓋率和生物量提高、植被保持水土功能增強。若實施中期封禁,請預測植被的恢復狀況:

　。
(3)中期封禁后,物種的豐富度　　　　(填“增加”“減少”或“不變”)。
(4)封禁后群落垂直結構發生較大的變化,人工喬木林的垂直結構逐漸明顯,這種垂直結構顯著提高了　　　　　　　　　　　　　　　　　　,還為動物創造了　
　　　　　　。
解析:(1)人類活動會影響群落演替的方向和速度。
(2)黃土丘陵溝壑區的植被的恢復是在保留了基本的土壤條件和保留了一些植物的種子或其他繁殖體的地方進行的,屬于次生演替。短期封禁就能使草本群落得到明顯恢復,主要表現在植物種類增加、植被覆蓋率和生物量提高、植被保持水土功能增強。若實施中期封禁,則植物種類繼續增多、植被覆蓋率和生物量繼續提高、植被保持水土功能進一步增強。
(3)中期封禁后,隨著演替的進行,物種的豐富度還在增加。
(4)封禁后群落垂直結構發生較大的變化,人工喬木林的垂直結構逐漸明顯,這種垂直結構顯著提高了群落利用陽光等環境資源的能力,還為動物創造了多種多樣的棲息空間和食物條件。
答案:(1)方向和速度
(2)次生　植物種類繼續增多、植被覆蓋率和生物量繼續提高、植被保持水土功能進一步增強
(3)增加
(4)群落利用陽光等環境資源的能力　多種多樣的棲息空間和食物條件

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