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高一生物集体备课-3-4-4 群落的演替

[日期:2011-07-12]   来源:生物百花园  作者:生物百花园   阅读:248[字体: ]

一、教学目标

1.阐明群落的演替过程。

2.说明人类活动对群落演替的影响。

3.关注我国实行退耕还林、还草、还湖,退牧还草的政策。

二、教学重点和难点

群落的演替过程。

三、教学策略

本节应紧紧抓住“动态发展观”实施教学。如果说群落的结构可从横向进行剖析,是现时性的,那么在群落的演替中,教学要用历史性的眼光,从纵向进行寻踪。群落是一个动态系统,它时时刻刻都在发生着生物与生物之间、生物与环境之间的相互作用。在正常情况下,大多数群落中物种结构相对稳定。但是,当群落结构受到干扰或破坏,一些种群消失了以后,总会有其他一些种群来占据这个群落的空间,经过一段时间,又会有另一些种群兴起,逐渐取得优势。群落演替是一个长期的过程,总是向着群落恢复相对稳定状态的方向进行。

有条件的学校,在进行“问题探讨”内容的教学时,可以让学生观看录像资料片(或类似题材),引发学生思考。事实上,学生对群落演替的现象并不陌生,只是没有建立起概念与现象之间的联系。在教学中教师应尽可能从学生熟悉的事例出发,引导出群落演替的各个阶段。值得注意的是,要始终围绕着生物之间、生物与环境之间的联系与相互作用,以动态发展观引发学生对演替的本质进行思考。

“弃耕农田上的演替”的教学可以让学生与“发生在裸岩上的演替”过程相比较,分析共同点与不同点。提示学生思考:农田是人类对自然群落进行改造的产物,在农田上群落的演替能否恢复为原有的自然群落呢?在学习了这两种演替类型后,教师引出“初生演替”与“次生演替”的概念,学生就比较容易理解。

关于“人类活动对群落演替的影响”的教学,教材中提供了“践踏对草地群落的影响”的素材,意在从贴近学生生活经验的事例展开教学。“走的人多了就成了路”,这是一个在日常生活中极为常见的事例,但人们未必从群落演替的角度思考过。教学要在“熟悉的,未必是知道的”题目上做文章,培养学生观察现象、发现问题的能力。建议有条件的学校,让学生在野外进行实地考察,然后在课堂中组织讨论。

实地观察时,提示学生根据踩踏情况,将杂草进行分类:经常被踩踏的地方的种类;轻微被踩踏的地方的种类;不太被踩踏的地方的种类。要作较长期的观察,将观察的情况列表记录,必要时将观察到的情况绘图,或用拍摄照片方式进行记录。观察时要注意:

·杂草的种类;

·茎秆高度和长势;

·生长的密度和植物蔓延的方向;

·周围树木生长等其他的情况;

·可挖出一些草本植株,观察其根的形态。

在讨论的基础上,进一步提出相关资料(也可让学生举例)分析人类活动对草原、森林、水域生物群落的影响。在分析中要把握:(1)人类活动往往是有目的、有意识地进行的,可以对生物之间、人类与其他生物之间以及生物与环境之间的相互关系加以控制,甚至可以改造或重建起新的关系;(2)人类可以砍伐森林、填湖造地、捕杀动物,也可以封山育林、治理沙漠、管理草原。人类活动往往会使群落演替按照不同于自然演替的速度和方向进行。

由此引出“退耕还林、还草、还湖”。建议这部分内容采用上网调查或通过其他渠道收集资料的方法进行教学,让学生调查:(1)我国水土流失造成的严重后果,认识到必须与大自然和谐相处,绝不能以牺牲环境和浪费资源为代价求得一时的发展,必须走可持续发展道路,处理好经济发展同人口、资源、环境的关系,致力于生活环境的改善;(2)《退耕还林条例》的主要内容及意义;(3)政府在实施“退耕还林、还草、还湖”时的主要政策,等等。

值得注意的是,在教学中要一分为二地看待人类对群落演替的影响。引导学生正确看待人类生存和发展与群落演替的良性发展之间的关系。

人类活动对群落演替影响的另一个重要方面,表现在外来物种的入侵。关于外来物种入侵,在人教版义务教育教材中已有所介绍,故在本节中该概念没有出现。由于在本节练习中涉及了这方面的知识,应适当介绍相关内容:(1)人类活动有时会有意或无意地将一种新的物种引入到某一群落之中。在适宜的条件下,这些脱离了原有生物之间相互作用关系的新物种往往会大肆扩散和蔓延开来,迅速成为优势种,打破原有群落的稳定性,危及已有物种特别是珍稀濒危物种的生存,造成生物多样性的丧失,对当地经济、社会造成巨大危害;(2)与人类对环境的直接破坏不同,外来入侵物种对环境的破坏及对生态系统的威胁是长期的、持久的。当人类停止对某一环境的污染后,该环境一般会逐渐恢复,而当一种外来物种停止传入一个生态系统时,已传入的该物种个体并不会自动消失。由外来物种入侵导致的本地物种的灭绝往往是不可恢复的;(3)我国目前已公布了外来入侵物种名单。1982年原产美国的松材线虫在南京中山陵附近首次发现传入我国,到2001年,已经在江苏、安徽等十多个省八十多个县(市)发现松材线虫危害,每年致死松树600多万株,造成的直接经济损失数十亿元。随着我国对外交流活动的不断增多,防止外来入侵生物的危害,已成为保护生态环境的一项重要而艰巨的任务。

四、答案和提示

(一)问题探讨

2.提示:火山爆发后环境条件发生了变化。在火山爆发中,有些物种可能会绝灭;在恢复过程中外来新物种可能会进入。群落结构因此而发生了变化,一般不能恢复原来的群落结构。

(二)思考与讨论1

提示:1.因为苔藓和草本植物无法直接从裸岩中获取养分,而地衣可以通过分泌有机酸而从裸岩中获取养分。

2.通过地衣分泌有机酸加速岩石风化形成土壤,并积累起了有机物,这为苔藓的生长提供了条件。而苔藓生长后,由于其植株高于地衣能获得更多的阳光,处于优势地位,其结果是逐渐取代了地衣。

3.能找到这些植物。在群落演替过程中,一些种群取代另一些种群是指优势取代,而不是“取而代之”。形成森林后,乔木占据了优势,取代了灌木的优势,但在森林中各种类型的植物都是存在的。

(三)思考与讨论2

提示:1.至少有两种因素在小路周围的杂草分布中起作用:一是人的践踏,从耐践踏而言,车前草最强,狼尾草次之,狗尾草最弱;二是植物之间的竞争,在远离人践踏的地方,茎秆较高的狗尾草优先获得阳光,车前草等处于劣势。

2.如果小路被废弃后,人的践踏活动停止了,在路周围会慢慢长出茎秆较高的植物,逐渐成为优势植物。于是,就会出现“远芳侵古道,晴翠接荒城”的景象。

(四)旁栏思考题

大面积围湖造田,使湖面大大缩小,减小了蓄洪容积,降低了蓄洪能力,导致洪灾频繁发生。

(五)练习

基础题

1.(1)×;(2)√。

2. D。 3.C。

五、参考资料

1.群落演替的实例

我国东北科尔沁草原地区的农田,在弃耕后开始出现恢复演替,这是一种次生演替。耕作前的原始植被为贝加尔针茅草原,开垦后种了几年玉米,后因产量下降而弃耕。弃耕后的1~2年内以黄蒿、狗尾草、猪毛菜、苦荬菜等杂草占优势;2~3年后,黄蒿占优势;3~4年后,羊草、野古草、狼尾草等根茎禾草入侵,并逐渐占优势,进入根茎禾草阶段;7~8年后,土壤变坚实,丛生禾草开始定居,并逐渐代替了根茎禾草,恢复到贝加尔针茅群落。这一过程需要经历10~15年,根据耕作时期长短,土壤侵蚀程度,以及周围原始物种的远近而有所不同。

2.人类活动对群落演替影响的实例

对内蒙古典型草原的放牧演替进行的研究,就说明了放牧活动对草原植物群落演替的影响。依据与居民点距离变化而导致的自然放牧强度不同,可以确定不同放牧强度:轻度放牧、适度放牧、重度放牧、过度放牧与极度放牧5个放牧演替基本阶段。实验地的5个放牧演替阶段的生境土壤水分、植物群落分化,包括群落中各种群的密度、实生苗数量、种子等器官特征、生活型以及群落层片结构等特征都有很大区别。不同强度的放牧能够使草地植被产生退化演替,这一地区草原植被的演替过程是:羊草群落(轻度)→羊草+丛生禾草(硬质早熟禾、糙隐子草、贝加尔针茅和菭草)+苔草群落(适度)→羊草+贝加尔针茅+糙隐子草+寸草苔群落(重度)→糙隐子草+贝加尔针茅+羊草+寸草苔群落(过度)→寸草苔+糙隐子草+贝加尔针茅+乳白花黄蓍群落(极度)……→二年生植物群落(十字花科、藜科、菊科)……→裸露地。

可见,放牧可以导致草地植被退化,其表现是植物群落的种类成分和结构具有简单化趋向。草原退化时,最明显的环境变化是土壤变得坚实,有机质含量下降,侵蚀作用加剧。严重时可导致荒漠化,从而使整个生态系统发生变化。例如,鄂尔多斯高原南部,过去曾是一片丰美的草原,近300年来由于长期的开垦与过牧,目前已变成一片流沙。

3.退耕还林、还草、还湖的进展情况

长期以来,我国农业发展史,实际上是一部边际土地开垦史。20世纪50年代以来,先后在黑龙江三江平原、新疆和华南地区有计划地组织大规模垦荒,在其他江河、荒原、沼泽和丘陵地区也开展了规模不等的垦殖活动。1952~1990年,全国累计开垦荒地3.58×107 hm2,其中80%是1970年以前开垦的。大量开垦直接导致农牧渔业生产能力和环境质量下降。开垦的结果是:水土流失,江河蓄洪能力下降,以及土地严重退化。这些问题已引起各方面广泛关注。我国已实施大规模退耕还林、退田还湖、退牧还草等重要政策,并从2003年1月起开始实施《退耕还林条例》。

退耕还林。1999年开始在四川、陕西、甘肃三省试点,2002年全面实施,已累计完成退耕还林3.18×106 hm2,荒山造林3.25×106 hm2,中央累计投入达232亿元。规划在2010年前退耕还林1.47×107 hm2,宜林荒山荒地造林1.73×107 hm2。工程建成后,工程区将增加林草覆盖率5个百分点,水土流失控制面积8.67×107 hm2,防风固沙控制面积1.03×108 hm2。这是50多年来我国涉及范围最广、任务量最大、农民参与度最高的生态建设工程。

退田还湖。1998年以来,为治理长江水患,国家实施了“平垸行洪、退田还湖、移民建镇”的方针。5年来的“退田还湖”,已使第一大淡水湖──鄱阳湖面积由3 950 km2“长”到了5 100 km2,第二大淡水湖──洞庭湖面积增长了35%,恢复到60年前的4 350 km2。两大湖区为此搬迁的移民相当于三峡移民的1.4倍。两大湖泊的扩容,改善了长江流域的生态。目前,长江干流水面恢复了1 400多km2,增加蓄洪容积1.3×1010 m3。这是历史上自唐宋以来第一次从围湖造田转变为大规模的退田还湖。

退牧还草。从2003年起,用5年时间,在蒙甘宁西部荒漠草原、内蒙古东部退化草原、新疆北部退化草原和青藏高原东部江河源草原,先期集中治理6.67×107 hm2,约占西部地区严重退化草原的40%。“退牧还草”将采取禁牧、休牧和划区轮牧3种形式进行,实行草场围栏封育,适当建设人工草地和饲草料基地,大力推行舍饲圈养。力争5年内,使工程区内退化的草原得到基本恢复,天然草场得到休养生息,变过牧超载为以草定畜,达到草畜平衡,实现草原资源的永续利用,建立起与畜牧业可持续发展相适应的草原生态系统。

4.外来物种对生物群落的影响

外来物种是对于一个生态系统而言,原来并没有该物种的存在,是借助人类活动越过不能自然逾越的空间障碍而进入该生态系统的物种。在自然情况下,自然或地理条件构成了物种迁移的障碍,依靠物种的自然扩散能力进入一个新的生态系统是相当困难的。但是,现在人类有意或无意的活动却使物种的迁移越来越频繁。

如果这些外来物种在新的生态系统中入侵成功,能够自行繁殖和扩散,而且对当地的生态系统和景观造成了明显的改变,它们就变成外来入侵种。因此“外来”这个概念不是以国界,而是以生态系统来定义的。经常有人问为什么四大家鱼也成了外来物种,它们不是我国土生土长的物种吗?是的,四大家鱼在中国南方地区是当地的土著物种,如果它们被引入云南、青海、新疆等高海拔地区的水域中,它们就成了外来物种。云南高海拔水域中生物多样性减少的最主要原因就是外来鱼种的入侵。

外来入侵种的负面影响主要表现在以下几个方面。

(1)破坏景观的自然性和完整性

外来物种入侵后,就会乘机扎根、繁殖,不断扩张,逐渐形成优势种,使得原有的天然植被景观遭到破坏,并阻碍植被的自然恢复。例如,凤眼莲原产南美,1901年作为花卉引入中国,20世纪五六十年代曾作为猪饲料推广,此后大量逸生。在昆明滇池内,1994年该种的覆盖面积约达10 km2,不但破坏当地的水生植被,堵塞水上交通,给当地的渔业和旅游业造成很大损失,还严重损害当地水生生态系统。

(2)摧毁生态系统

由于外来入侵物种杀死或排挤当地植物,因而依靠当地植物生存的动物也就紧跟着大量减少,引起生态系统中物种的单一化,从而导致很多相应的生态问题,包括水土流失、火灾、虫灾以及当地特有生物资源丧失等,最终导致生态系统的崩溃。

(3)危害生物多样性

入侵种中的一些恶性杂草,例如,紫茎泽兰、飞机草、小花假泽兰(薇甘菊)、豚草、小白酒草、反枝苋等种可分泌某些化合物抑制其他植物发芽和生长,排挤本土植物并阻碍植被的自然恢复。外域病虫害的入侵会导致严重灾害。原产日本的松突圆蚧于20世纪80年代初入侵我国南部,到1990年底,已有1.3×105 hm2以上的马尾松林因受松突圆蚧的危害而枯死,松突圆蚧还侵害一些狭域分布的松属植物,如南亚松。原产北美的美国白蛾1979年侵入我国,仅辽宁省的虫害发生区就有100多种本地植物受到危害。

(4)影响遗传多样性

随着生境片段化,残存的次生植被常被入侵种分割、包围和渗透,使本土生物种群进一步破碎化,还可以造成一些物种的近亲繁殖和遗传漂变。有些入侵种可与同属近缘种,甚至不同属的种杂交,例如,加拿大一枝黄花可与假蓍紫菀杂交。入侵种与本地种的基因交流可能导致后者的遗传侵蚀。在植被恢复中将外来种与近缘本地种混植,例如,在华北和东北国产落叶松产区种植日本落叶松,以及在海南国产海桑属产区栽培从孟加拉国引进的无瓣海桑,都存在相关问题,已有一些这些属间、种间杂交的报道。

自我检测的答案和提示

一、概念检测

1.(1)×;(2)×;(3)√;(4)√;(5)×。

2.(1)D;(2)D;(3)C。

 

 

二、知识迁移

 

提示:1.(1)从图中可知,鸽的种群密度较小易受鹰的攻击,种群密度较大则鹰的攻击成功率就较低。(2)起初出现数量增加,以后可能趋于稳定。

2.这是群落演替的结果。因为柳树较高大,占据更多的空间和阳光。与草莓相比,它具有生长的优势,所以柳树能迅速繁殖起来,而草莓得不到生长所需的阳光,难以成片生长。

三、技能应用

提示:最有代表性的样方应该是最接近平均数的样方,可通过目测直接作出判断。取多个样方时,应兼顾种群密度高、适中和低这三种情况,分别计数,然后计算出平均值。

四、思维拓展

提示:1.是由于人类活动的影响,例如农药对环境造成污染,人们的捕捉等。

2.害虫数量会增多,土壤生态环境破坏,土质变差;农民对化肥、农药的依赖性增强,生产成本较高,收入降低。

3.按此趋势,30年后,稻田对人类活动的依赖性(尤其是化肥、农药等)将越来越强,稻田群落变得更为单一、脆弱。

4.这是人类按照自然规律进行的创造,其目的是借助于自然群落中生物之间的关系,使人类的活动在满足人类需求的同时,也有益于环境。


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