高中生物人教版穩(wěn)態(tài)與環(huán)境第4章種群和群落第4節(jié)群落的演替

《群落的演替》教學設計教學目標知識目標1.闡明群落的演替過程。2.說明人類活動對群落演替的影響。3.關注我國實行退耕還林、還草、還湖，退牧還草的政策。能力目標1.通過群落演替的過程培養(yǎng)學生要用“動態(tài)發(fā)展”的觀點來分析事物。2.從生活中大家都熟悉的現(xiàn)象中來分析新的問題，從而培養(yǎng)學生仔細觀察、全面獨立分析問題的習慣。情感、態(tài)度與價值觀目標從以前的圍湖造田、毀林開荒到現(xiàn)在的退耕還林、還草、還湖，要讓學生意識到環(huán)保的重要性和必要性。教學重難點教學重點與難點：群落的演替過程。教學工具多媒體教學過程導入新課師對于森林群落來說，通過群落各種種群間復雜的種間關系，一般情況下，可以維持群落結構的相對穩(wěn)定，處于一個動態(tài)平衡。但是這樣穩(wěn)定的森林群落是如何產(chǎn)生的呢？如果現(xiàn)有的森林群落被破壞后，會發(fā)生些什么樣的變化呢？我們先來看一個實例：課件展示：1883年8月7日，印度尼西亞客拉客托火山爆發(fā)，熾熱的巖漿滾滾而出，所到之處生物全部死亡，成了一片裸地。幾年之后，地面上稀稀疏疏長出了小草，還出現(xiàn)了一種蜘蛛。到了1909年，已有202種動物生活在這塊新的土地上了。1919年動物增加到621種，1934年增加到880種。在此期間植物逐漸繁茂起來，形成了小樹林。師在火山未爆發(fā)之前，這塊土地上生活著各種各樣的生物，構成群落。由于火山爆發(fā)，使原有生物都死亡。但在這塊裸地上，先長出了小草，還出現(xiàn)了一種蜘蛛。這個時候我們能不能把這些生物稱為一個群落呢？生雖然生物種類比較少，但我還是覺得它們應該是一個群落。師是的，但是這個群落是不是非常穩(wěn)定呢？生不穩(wěn)定，因為，過了一些年后，這里的動植物種類都在不斷地增加，形成了小樹林。師后來形成的小樹林是不是一個群落呢？生也應該是的。師那么，小樹林這個群落和前面有小草、蜘蛛的群落還是同一個群落嗎？生不是了。因為他們的物種組成不一樣了，而且，種間關系、空間結構都不相同了。師是的，但是這小樹林群落是在前面群落的基礎上一步步發(fā)展起來的。也可以說，前面的群落在不斷地發(fā)展變化，一些生物的種群消失，而其他一些生物的種群來占據(jù)它們的空間，再過一段時間，又會有另一些生物的種群興起，最后，達到一個相對穩(wěn)定的階段，形成了小樹林。這樣的過程就叫做群落的演替。推進新課課件展示：演替：隨著時間的推移，一個群落被另一個群落代替的過程，就叫做演替。板書：一、演替的類型師那么，光裸的巖地上是怎樣長出森林的呢？這是一個漫長而艱難的演替過程，大致要經(jīng)歷哪些階段呢？一開始，光裸的巖石上任何生物都沒有，這一階段我們稱它為裸巖階段。那么最早在裸巖上定居的是哪一種生物呢？生我覺得應該是植物。師但是，我們也知道植物一般都是扎根在泥土當中的，你見過長在光溜溜的巖石上的植物嗎？生沒有。師實際上，先來作貢獻的是地衣。地衣是一種真菌和藻類的共生體。它能分泌有機酸從裸巖中獲取養(yǎng)分，并且有機酸可加速巖石風化形成土壤的過程。于是，土壤顆粒和有機物逐漸增多。這一階段，主要是地衣，那這一階段我們稱它為什么呢？生地衣階段。師很好。那么，這樣的地衣階段會不會一直維持下去呢？生不會。因為經(jīng)過了地衣的作用，巖石已經(jīng)慢慢變成土壤了。師是的。由于外界環(huán)境的變化，在地衣開拓的基礎上，苔蘚慢慢長了起來。那么，有了兩類生物，它們之間肯定會出現(xiàn)種間關系?？赡苁窃鯓拥姆N間關系呢？生競爭。師為了什么而競爭呢？生1會為了生活的空間而競爭。生2它們都要進行光合作用，所以還要為了陽光而競爭。師那么在這競爭過程中，誰會處于優(yōu)勢呢？要注意苔蘚比地衣長得高。生那肯定是長得高的苔蘚能獲得更多的陽光，處于優(yōu)勢。師所以，苔蘚就能逐漸擴展。而且，苔蘚的生長能進一步使巖石分解，土層加厚，有機物增多，土壤中的有機物增多又能使哪一類生物增多呢？生微生物。因為微生物是分解有機物的。師這一階段的優(yōu)勢物種是苔蘚，所以這一階段我們稱它為苔蘚階段。要注意苔蘚階段還有沒有地衣生長呢？生有的，只是沒有苔蘚多。師由于前面兩類生物的作用，土壤有機物越來越多，而且能保持一定的水分，這時，各種草本植物的種子就能萌發(fā)生長了。這時競爭陽光的話，又是誰能處于優(yōu)勢了？生草本植物。草本植物長得比它們更高。師有草的地方就能找到各種昆蟲。由于草本植物能夠為它們提供食物以及棲息繁殖的場所，所以各種昆蟲和其他小動物開始進入到這個地區(qū)。這時，這個小家庭的成員越來越多，生物越來越多對外界的無機環(huán)境影響也就越來越大。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。這一階段稱為草本植物階段。師大家有沒有發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律？在這個慢慢演替的過程中，土壤怎么變化？生物怎么變化？特別是植物的變化有什么樣的特點？生土壤的各種理化性質(zhì)越來越好，生物的種類越來越多，每一種類后出現(xiàn)的植物都比前面長得高大，競爭能力更強。師所以，大家分析一下這往下發(fā)展又會發(fā)生什么樣的變化呢？生會有灌木生長。師是的，灌木和小樹開始生長，灌木“剝奪”了草本植物的陽光，逐漸取代了部分草本植物。而且，灌木起到了一定的避風擋雨的作用，同時還能提供更為豐富的食物，于是成為許多鳥類的棲息地。生物種類越來越多，對于群落的穩(wěn)定性來說有什么變化呢？生群落的穩(wěn)定性會越來越強，空間結構也越來越復雜，抵御環(huán)境變化的能力也增強。師這一階段我們稱為灌木階段，灌木階段的群落已經(jīng)相對比較穩(wěn)定，那么，該群落是否就是處于演替的穩(wěn)定階段了呢？生不是，因為還有比灌木更高更強競爭能力的植物類群——喬木。師很好。所以，在灌木群落形成的濕潤土壤上，各種喬木種子萌發(fā)出來了。喬木有比灌木具有更強的獲得陽光的能力，因而最終占據(jù)了優(yōu)勢，成為茂盛的樹林。樹林形成后，對其他生物和周圍環(huán)境又帶來什么影響呢？生樹林的形成進一步改善了生物生存的環(huán)境，物種豐富度越大，種間關系越復雜，群落的結構也越穩(wěn)定。師這一階段稱為森林階段，由于高大的喬木是植物中的較高等的生物了，所以，這樣的森林階段也是相對穩(wěn)定的階段了。在森林階段，群落中還能不能找到地衣、苔蘚、草本植物和灌木？生可以的，只是這些植物不再是優(yōu)勢種了。師是的，其實喬木只是取代了其他植物的優(yōu)勢種地位?，F(xiàn)在我們一起來回顧一下：從光裸的巖地到長出森林，一共經(jīng)歷了哪些階段？生由裸巖階段到地衣階段、到苔蘚階段、到草本植物階段、到灌木階段，最后到森林階段。師在裸巖上群落會發(fā)生演替，那么，在棄耕的農(nóng)田上，能不能發(fā)生群落的演替呢？生也應該可以的。因為經(jīng)常看到一些棄耕的農(nóng)田上會長滿雜草。我想如果人類不去干預的話，上面的生物肯定還會發(fā)生變化的。師是的，這位同學是生活中的有心人，我們的生活總是會和各種生物和生命現(xiàn)象打交道，所以，我們每一位同學都要做生活的有心人，這樣才能更好地了解生物和各種生命現(xiàn)象，很可能你還能發(fā)現(xiàn)新的生命規(guī)律。下面我們一起來看一下發(fā)生在棄耕的農(nóng)田上的群落演替過程。課件展示：農(nóng)田被棄耕以后，很快就會長滿一年生的雜草。在雜草的覆蓋下，土壤條件會得到改善，一些多年生的雜草會接踵而至。土壤表層有機物質(zhì)逐漸增多，保水能力也逐漸增強，這將更有利于植物的生長，幾年后，一些小灌木便會生長起來，并成為灌木叢。再經(jīng)過一段時間，喬木開始出現(xiàn)。高大的喬木占據(jù)了更多的空間，灌木逐漸減少，喬木逐漸蔚然成林。在氣候條件適宜的情況下，從棄耕的農(nóng)田演替出樹林，需要數(shù)十年時間。如果是在干旱的荒漠地區(qū)，群落的演替就很難形成樹林，或許只發(fā)展到草本植物階段或稀疏的灌木階段。師從以上描述中，你覺得這種演替和發(fā)生在裸巖上的演替過程有什么異同之處？生在裸巖上發(fā)生的演替是從地衣階段開始的，而在棄耕的農(nóng)田上發(fā)生的演替是從草本植物階段開始的。起點是不相同的。而以后，都經(jīng)歷了草本植物階段到灌木階段再到森林階段。師為什么這兩個演替過程的起點不相同呢？生因為在裸巖上發(fā)生的演替外界條件是巖石，只能從能利用巖石養(yǎng)分的地衣開始；而在棄耕的農(nóng)田上發(fā)生的演替外界條件是土壤，直接生長各種草本植物。師那么火山爆發(fā)后的裸巖上發(fā)生的演替一般來說還能恢復成原有的群落結構嗎？而在棄耕的農(nóng)田上發(fā)生的演替呢？生在火山爆發(fā)后的裸巖上發(fā)生的演替一般來說不太可能再恢復成原有的群落結構了，因為在火山爆發(fā)中，有些物種可能會絕滅；在恢復過程中外來新物種可能會進入。而農(nóng)田就不一樣了，因為農(nóng)田的形成本身就有人為因素，所以還是可以通過人類的活動恢復成原有的群落結構的。師這位同學分析得非常好。實際上，上述兩個例子代表了演替的兩種類型——初生演替和次生演替。分類的依據(jù)就是根據(jù)演替發(fā)生的起始條件來劃分的。課件展示：初生演替：是指在一個從來沒有被植物覆蓋的地面，或者是原來存在過植被，但被徹底消滅了的地方發(fā)生的演替。例如：在沙丘、火山巖、冰川泥上進行的演替。次生演替：是指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（如能發(fā)芽的地下莖）的地方發(fā)生的演替。例如：火災過后的草原、過量砍伐的森林、棄耕的農(nóng)田上進行的演替。板書：二、人類活動對群落演替的影響師群落的演替是一個長期的過程，在這個演替的漫長過程中，其實每一步都有它發(fā)生的原因和影響因素。決定群落演替的原因在于群落的內(nèi)部，和植物繁殖體的遷移、散布，動物的活動性，群落內(nèi)部環(huán)境的變化，種內(nèi)與種間關系的改變都有關系。同時，外界環(huán)境條件諸如氣候、地貌、土壤和火等可成為引起演替的重要條件。不可忽略的還有人類的活動。你了解的有哪些人類的活動會影響群落的演替呢？生我們學校宿舍旁的小河，原來河水非常清澈，經(jīng)常能看到有魚鷹的小船來捕魚。但是，從今年三月份開始，河水開始越來越渾濁，而且開始發(fā)臭。也看不到任何綠色植物，河內(nèi)的魚也全都死了。后來，大家去反映后，上游的污染源取消以后，河水開始慢慢變清，慢慢出現(xiàn)了水草，近階段，我還看到河里有水葫蘆大量生長。師這位同學所舉的例子也是我們現(xiàn)在隨著工業(yè)的發(fā)展而帶來的較為嚴重的現(xiàn)象。由于人類把大量污水排入河流，破壞了原有的河流群落，要重新出現(xiàn)穩(wěn)定的生物群落需要比較長的時間。生在以前，有些人為了經(jīng)濟利益隨意地捕殺動物、砍伐森林，還有的亂扔煙頭而導致大片森林被化為平地，這些行為都會引起群落的演替。生在草原上，也有影響群落演替的例子。有些地方由于過度放牧破壞了原有的草地。師大家的例子舉得都非常好。我也來給大家舉個非常熟悉的例子。魯迅先生著作中有過這樣一句話：“走的人多了也便成了路。”你是否觀察過被人踩踏成的小路周圍雜草是怎樣分布的呢？課前，我們請了興趣小組的同學去學校附近觀察了，現(xiàn)在我們請他們來給大家說一下觀察的結果。生我們觀察得結果：被踩踏嚴重的地方，主要長了一些像車前草這樣的植物；輕度踩踏的地方主要是狼尾草等植物；幾乎不被踩踏的地方，生長著狗尾草等植物。師謝謝興趣小組為我們提供的這些資料。下面，我們要研究的是，植物的這種分布和人類的踩踏有關系嗎？生應該有關系的，車前草特別矮小而且莖干相對粗一些，我覺得它要比狗尾草等耐踩踏些。師那么如果這樣的小路被廢棄后，人的踐踏活動停止了，會出現(xiàn)“遠芳侵古道，晴翠接荒城”的景象嗎？生會的。在路周圍會慢慢長出莖稈較高的植物，逐漸成為優(yōu)勢植物。于是，就會出現(xiàn)“遠芳侵古道，晴翠接荒城”的景象。師還有一個現(xiàn)象也越來越引起我們的注意：現(xiàn)在人類有意或無意的活動卻使物種的遷移越來越頻繁。如果這些外來物種在新的生態(tài)系統(tǒng)中入侵成功，能夠自行繁殖和擴散，而且對當?shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng)和景觀造成了明顯的改變，它們就變成外來入侵種。外來物種入侵后，增長有什么特點？生會呈“J”型增長。師由于外來入侵物種大量繁殖殺死或排擠當?shù)刂参?，因而依靠當?shù)刂参锷娴膭游镆簿途o跟著大量減少，引起生態(tài)系統(tǒng)中物種的單一化，從而導致很多相應的生態(tài)問題，包括水土流失、火災、蟲災以及當?shù)靥赜猩镔Y源喪失等，最終導致生態(tài)系統(tǒng)的崩潰。還會在一定程度上污染原有的基因。所以，世界各國現(xiàn)在越來越重視外來物種的引入問題。師實質(zhì)上人對生物群落演替的影響遠遠超過了其他自然因素，因為人類的活動是有意識、有目的地進行的。人類的活動都是破壞現(xiàn)有的各種生物群落的嗎？生不是的?，F(xiàn)在我們國家也在治理沙漠、管理草原、建立人工群落等。師無論是哪一種類型的，人類的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。板書：三、退耕還林、還草、還湖師隨著人類越來越感覺到可持續(xù)發(fā)展的重要性，對以前所采取的一些只顧眼前利益的錯誤行為也在不斷地糾正過來。以前為了擴大耕地面積，不惜毀林開荒、圍湖造田。帶來的后果就是大量水土流失，洪澇災害頻繁發(fā)生。為什么大面積圍湖造田是洪澇災害頻繁發(fā)生的原因之一呢？大家想想，河流湖泊有什么作用呢？生大面積圍湖造田，使湖面大大縮小，減小了蓄洪容積，降低了蓄洪能力，導致洪災頻繁發(fā)生。師所以，我國政府明確提出了退耕還林、還草、還湖，退牧還草，頒布了《退耕還林條例》，從2023年1月起施行。下面我們來看看興趣小組的同學上網(wǎng)為我們提供的我國有關退耕還林、還草、還湖的情況。課件展示：長期以來，我國農(nóng)業(yè)發(fā)展史，實際上是一部邊際土地開墾史。20世紀50年代以來，先后在黑龍江三江平原、新疆和華南地區(qū)有計劃地組織大規(guī)模墾荒，在其他江河、荒原、沼澤和丘陵地區(qū)也開展了規(guī)模不等的墾殖活動。1952～1990年，全國累計開墾荒地3.58×107hm2，其中80%是1970年以前開墾的。大量開墾直接導致農(nóng)牧漁業(yè)生產(chǎn)能力和環(huán)境質(zhì)量下降。開墾的結果是：水土流失，江河蓄洪能力下降，以及土地嚴重退化。這些問題已引起各方面廣泛關注。我國已實施大規(guī)模退耕還林、退田還湖、退牧還草等重要政策，并從2023年1月起開始實施《退耕還林條例》。退耕還林。1999年開始在四川、陜西、甘肅三省試點，2023年全面實施，已累計完成退耕還林3.18×106hm2，荒山造林3.25×106hm2，中央累計投入達232億元。規(guī)劃在2023年前退耕還林1.47×107hm2，宜林荒山荒地造林1.73×107hm2。工程建成后，工程區(qū)將增加林草覆蓋率5個百分點，水土流失控制面積8.67×107hm2，防風固沙控制面積1.03×108hm2。這是50多年來我國涉及范圍最廣、任務量最大、農(nóng)民參與度最高的生態(tài)建設工程。退田還湖。1998年以來，為治理長江水患，國家實施了“平垸行洪、退田還湖、移民建鎮(zhèn)”的方針。5年來的“退田還湖”，已使第一大淡水湖——鄱陽湖面積由3950km2“長”到了5100km2，第二大淡水湖——洞庭湖面積增長了35%，恢復到60年前的4350km2。兩大湖區(qū)為此搬遷的移民相當于三峽移民的1.4倍。兩大湖泊的擴容，改善了長江流域的生態(tài)。目前，長江干流水面恢復了1400多平方千米，增加蓄洪容積1.3×1010m3。這是歷史上自唐宋以來第一次從圍湖造田轉(zhuǎn)變?yōu)榇笠?guī)模的退田還湖。退牧還草。從2023年起，用5年時間，在蒙甘寧西部荒漠草原、內(nèi)蒙古東部退化草原、新疆北部退化草原和青藏高原東部江河源草原，先期集中治理6.67×107hm2，約占西部地區(qū)嚴重退化草原的40%。“退牧還草”將采取禁牧、休牧和劃區(qū)輪牧3種形式進行，實行草場圍欄封育，適當建設人工草地和飼草料基地，大力推行舍飼圈養(yǎng)。力爭5年內(nèi)，使工程區(qū)內(nèi)退化的草原得到基本恢復，天然草場得到休養(yǎng)生息，變過牧超載為以草定畜，達到草畜平衡，實現(xiàn)草原資源的永續(xù)利用，建立起與畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展相適應的草原生態(tài)系統(tǒng)。課堂小結師從退耕還林、還草、還湖這件事上，你得到了哪些啟發(fā)？生1必須與大自然和諧相處，不然，就會帶來嚴重的后果。生2絕不能以犧牲環(huán)境和浪費資源為代價求得一時的發(fā)展，必須走可持續(xù)發(fā)展道路，處理好經(jīng)濟發(fā)展同人口、資源、環(huán)境的關系。師大家都能夠意識到這一點，那么往后，在我們的努力下，地球一定能為我們?nèi)祟愄峁└玫纳姝h(huán)境！課后小結如果說群落的結構可從橫向進行剖析，是現(xiàn)時性的。那么在群落的演替中，要用歷史性的眼光，從縱向進行尋蹤。群落演替是一個長期的過程，總是向著群落恢復相對穩(wěn)定狀態(tài)的方向進行。在第4節(jié)