2.3 群落的演替

教案

一、教学目标

1.通过分析裸岩上的演替和弃耕农田上的演替，阐明演替的概念、类型和过程。

2.通过分析人类活动与演替的关系，说明人类活动对群落演替的影响。

3.认同我国实行退耕还林、还草、还湖的政策。

二、教学重难点

1.教学重点

群落的演替过程。

2.教学难点

群落的演替过程。

三、教学过程

【本节聚焦】

1. 群落演替有哪些类型？
2. 演替的大致过程是怎样的？
3. 怎样看待人类活动对群落演替的影响？

【导入】问题探讨：1883年8月7日，印度尼西亚喀拉喀托火山爆发，岩浆滚滚而出，所到之地生物全部死亡，成了一片裸地。几年后地面上长出了小草，出现了一种蜘蛛。到1909年，有202种动物在这块新的土地上生活。1919年动物增加到621种，1934年增加到880种。在此期间，植株逐渐繁茂起来，形成了小树林。

讨论：

1. 生物是如何一步步地定居在新土地上的？

答：地衣阶段→苔藓阶段→草本植物阶段→灌木阶段→乔木阶段

2.这一地区有可能恢复原来群落的结构吗？

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

情境再现：（图见课件）这段锈迹斑斑的铁轨透着几分荒凉，但它们依然记忆着曾经的辉煌。时过境迁，废弃的轨道逐渐被杂草掩没，残破的枕木逐渐被苔薛覆盖，曾经川流不息的铁路线逐渐被生机勃勃的生物群落所占据（如图)。自然界的任何事物都不是静止不变的，生物群落也处在发展变化之中，这是一个群落演替的过程。群落演替是如何发生的？环境如何影响群落的演替过程？

群落演替：随着时间的推移，一个群落被另一个群落代替的过程。

【一、演替的类型】

1.裸岩上的演替

①裸岩阶段：表层为岩石或石砾，裸岩上没有任何生物。

②地衣阶段：地衣首先在裸岩上定居，地衣分泌的有机酸可加速岩石风化形成土壤的过程，于是，土壤颗粒和有机酸逐渐增多。

③苔藓阶段：在地衣开拓的基础上，苔藓便能生长起来。苔藓比地衣长得高，更适应这里的环境，于是就逐渐扩展。苔藓的生长会进一步使岩石分解，土层加厚，有机物增多，土壤中微生物的种类也越来越多。

④草本植物阶段：在土壤能保持一定水分时，草本植物的种子就能够萌发生长。竞争的结果是较高的草本植物逐渐占据了优势。这时，各种昆虫和其他小动物开始进入这个地区。在动植物的共同作用下，土壤中的有机物越来越丰富，土壤的通气性越来越好。

⑤灌木阶段：灌木和小乔木开始生长。灌木比草本更为高大，剥夺了草本植物的阳光，逐渐取代了草本植物。灌木的生长起到了遮阴、避风等作用，同时提供了更为丰富的食物，于是成为很多鸟类的栖息地。物种的多样化使群落的结构较为稳定，抵御环境变化的能力增强。

⑥乔木阶段：在灌木群落所形成的湿润土壤上，各种乔木的种子萌发出来，乔木比灌木具有更强的获得阳光的能力，因而最终占据了优势，成为茂盛的树林。树林的形成进一步改善了生物生存的环境，物种进一步多样化，生物与环境之间的关系变的更加丰富多样，于是，群落演替到了相对稳定的森林阶段。

思考讨论：分析群落的演替

1.光裸的岩地上首先定居的生物为什么不是苔藓和草本植物，而是地衣？

答：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.地衣阶段为苔藓的生长提供了怎样的基础？地衣被苔藓取代了吗？

答：地衣分泌的有机酸可加速岩石风化形成土壤，并积累起有机物，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，结果逐渐取代了地衣。

3.在森林阶段，群落中还能找到地衣、苔藓、草本植物和灌木吗？

答：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。

总结：初生演替是指在一个从来没有被植物覆盖的地面，或者是原来存在过植被、但被彻底消灭了的地方发生的演替，如在沙丘、火山岩、冰川泥上进行的演替。

在演替的过程中，土壤中的有机物越来越丰富，群落中物种丰富度逐渐加大，食物网越来越复杂，群落的结构也越来越复杂。

2.弃耕农田上的演替

①农田被弃耕以后，很快就会长满一年生的杂草。在杂草的覆盖下，土壤条件会得到改善，一些多年生的杂草会"接踵而至"。

②土壤表层的有机物逐渐增多，土壤的保水能力也逐渐增强，这将更有利于植物的生长。几年后，一些小灌木便会生长起来，并成为灌木丛。

③再经过一段时间，乔木开始出现。高大的乔木占据了更多的空间，灌木逐渐减少，乔木逐渐蔚然成林。

④在气候条件适宜的情况下从弃耕的农田演替出树林需要数十年时间。如果是在干旱的荒漠地区，群落的演替就很难形成树林，或许只能发展到草本植物阶段或稀疏的灌木阶段。

总结：次生演替是指原有的植被虽已不存在，但原有土壤条件基本保留，甚至还保留了植物的种子或其他的繁殖体（如能发芽的地下茎）的地方发生的演替。如火灾过后的草原、过量砍伐的森林、

弃耕的农田上进行的演替。

思考：演替都会发展为森林吗？一个群落最终演替到什么阶段，主要受哪些因素的影响？

答：不一定；主要受当地气候条件（温度、年降雨量），地形和土壤环境，生物的繁殖、迁入和迁出，群落内部种群的相互关系，人类活动等因素。这些因素常常处于变化的过程中，适应变化的种群数量增长或得以维持，不适应的数量减少甚至被淘汰，因此，群落就不断地演替。

【二、人类活动对群落演替的影响】

在某一地区，群落演替的结果往往是由环境和群落内部的生物共同作用决定的，但人类活动对群落演替的影响有时超过其他因素的影响。

思考讨论：分析人类活动影响群落演替的实例

资料1  我国的黄土高原历史上曾郁郁葱葱，从东南到西北，依次分布着温带落叶阔叶林、疏林灌丛草原、温带草原等。然而，现在的黄土高原上，森林和草原的覆盖率比历史上大幅度下降，很多黄土丘陵呈光秃状态除了气候变化的因素，人类活动是导致这一地区出现濯濯童山的主要原因：自秦代以来，由于移民屯田和大量砍伐森林，黄土高原的农业发展很快，环境却年复一年地遭到破坏，导致大片森林和草原消失。

资料2  自20世纪60年代起，长江中游某湖泊进行了大规模的围湖造田，湖水面积缩减50％.对该湖泊多种生物的调查表明，水生植物、鱼类的物种丰富度下降，占优势的物种发生变化（下表）（表见教材）

1.上述资料中，人类活动使群落演替向什么方向进行？

答：人类活动使群落演替朝着物种丰富度降低、结构简单的方向进行。

2.人类活动对上述群落的演替速度有什么影响？

答：人类活动加快了这种演替的速度。

3.如果去除人类活动，这些群落又会向什么方向演替？

答：去除人类活动，这些群落一般会朝着人类活动出现之前的状态进行演替，趋向于恢复原来的群落，物种丰富度会增加，结构会变得复杂。

总结：人类活动往往会使群落演替按照不同于自然演替的方向和速度进行。

      人类活动对群落演替的影响——消极影响

（1）砍伐森林可以在短期内改变森林群落中的物种组成和物种丰富度，进而改变群落的演替方向。

（2）过度放牧则可能很快导致土地荒漠化，使草原生物群落演替为荒漠生物群落。

（3）未经处理的污水直接排入河流，可能给水生生物带来灭顶之灾。

      人类活动对群落演替的影响——积极影响

封山育林、治理沙漠、管理草原，甚至建立人工群落等，人类活动也可以使群落朝着物种增多、结构复杂的方向演替。

【三、退耕还林、还草、还湖】

《退耕还林条例》，自2003年1月20日起施行。

截至2013年，全国共有25个省(自治区、直辖市)参与这项工程,累计完成退耕还林4.47亿亩。这项浩大的工程堪称世界上规模最大的生态工程。

2014年启动了新一轮退耕还林还草工程;

2015年将这项工程列为生态文明体制改革的组成部分;

2018年，我国启动了大规模国土绿化行动。

总结：群落是一个动态的系统，群落演替是生物与生物之间、生物与非生物之间协同进进化的结果，人类活动应顺应自然界的规律，走可持续发展之路。