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2.課堂教 學(xué)內(nèi)容
第2章 “群落及其演替”概念圖
達(dá)到與群落所處環(huán)境相適應(yīng)的相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)
1883 年 8 月 7 日
1883年8月7日，印度尼西亞喀拉喀托火山爆發(fā)，巖漿滾滾而出，所到之地生物全部死亡，成了一片裸地。幾年后，地面上長(zhǎng)出了小草，出現(xiàn)了一種蜘蛛。到1909年，有202種動(dòng)物在這塊新的土地上生活。1919年動(dòng)物增加到621種，1934年增加到880種。在此期間，植株逐漸繁茂起來，形成了小樹林。
討論1：生物是如何一步步地定居在新土地上的？ 討論2：這一地區(qū)有可能恢復(fù)原來群落的結(jié)構(gòu)嗎？
喀拉喀托火山爆發(fā)的情景
火山爆發(fā)后環(huán)境條件發(fā)生了變化，在火山爆發(fā)中，有些物種可能會(huì)消失，在恢復(fù)過程中，外來新物種可能會(huì)進(jìn)入，群落結(jié)構(gòu)因此而發(fā)生了變化，一般不能恢復(fù)原來的群落結(jié)構(gòu)。
→202種動(dòng)物→621種動(dòng)物→小樹林，880種動(dòng)物
隨著時(shí)間的推移，一個(gè)群落被另一個(gè)群落代替的過程。
思考：據(jù)表中信息，初步判斷裸巖上植物群落演替依次經(jīng)歷哪些階段？
根據(jù)“潘林,劉士山,呂洪彥. 五大連池新期火山的植被類型及群落特征”的研究整理
從裸巖上開始的群落演替分析
從裸巖上開始的群落演替
表層為巖石或石礫， 裸巖上沒有任何生物
地衣首先在裸 巖上定居
①裸巖階段；②地衣階段；③苔蘚階段；④草本植物階段；⑤灌木階段；⑥森林階段
地衣是真菌和藻類的共生體。藻類能進(jìn)行光合作用，為真菌提供有機(jī)物;真菌的菌絲能吸收水分和無機(jī)鹽，為藻類進(jìn)行光合作用提供原料。例如，裸巖表面無土壤、干燥、光照強(qiáng)、溫度變化大，在這樣惡劣的環(huán)境條件下，最先出現(xiàn)的生物是地衣。地衣能分泌一種有機(jī)酸腐蝕巖石表面，加之自然的風(fēng)化作用，使堅(jiān)硬的巖石表面慢慢地出現(xiàn)一些小顆粒。在地衣殘?bào)w的作用下，這些細(xì)小顆粒含有了有機(jī)的成分，久而久之，在裸巖的表面便形成了微薄的土壤層，這為苔蘚等植物創(chuàng)造了生存條件。
思考?討論： 分析群落的演替
討論1.光裸的巖石上首先定居的生物為什么不是苔蘚和草本植物，而是地衣？
因?yàn)樘μ\和草本植物無法直接從裸巖中獲取養(yǎng)分，而地衣可以通過分泌有機(jī)酸而從裸巖中獲取養(yǎng)分。
討論2.地衣階段為苔蘚的生長(zhǎng)提供了怎樣的基礎(chǔ)？地衣被苔蘚取代了嗎？
地衣分泌的有機(jī)酸可加速巖石風(fēng)化形成土壤，并積累起有機(jī)物，這為苔蘚的生長(zhǎng)提供了條件。
苔蘚生長(zhǎng)后，由于其植株高于地衣能獲得更多的陽光，處于優(yōu)勢(shì)地位，結(jié)果逐漸取代了地衣；
這里的取代指的是優(yōu)勢(shì)取代，即優(yōu)勢(shì)種的更迭，地衣不一定消失；
討論3.灌木逐漸取代了部分草本植物的原因是什么？
灌木比草本植物更加高大，“剝奪”草本植物的陽光，逐漸取代了部分草本植物。
討論4：在森林階段，群落中還能找到地衣、苔蘚、草本植物和灌木嗎？
討論4.在森林階段，群落中還能找到地衣、苔蘚、草本植物和灌木嗎？
能找到；在群落演替過程中，一些種群取代另一些種群是指“優(yōu)勢(shì)取代”，而不是“取而代之”。形成森林后，喬木占據(jù)了優(yōu)勢(shì)，取代了灌木的優(yōu)勢(shì)，但在森林中各種類型的植物都是存在的。
討論5：苔蘚階段后為什么先經(jīng)歷草本植物階段，而不是馬上長(zhǎng)出高大喬木？
討論6：隨著植物的發(fā)展變化，群落中的其他生物是否也會(huì)發(fā)生變化？
初生演替是指在一個(gè)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，如在沙丘、火山巖、冰川泥上進(jìn)行的演替。
據(jù)表推測(cè)發(fā)生在棄耕農(nóng)田上的演替依次經(jīng)歷哪些階段？
尚玉昌，普通生態(tài)學(xué)（第三版），359頁，一個(gè)棄耕農(nóng)田的演替和植物種數(shù)的變化
從棄耕的農(nóng)田上開始的群落演替分析
①從棄耕的農(nóng)田上開始的群落演替分析
農(nóng)田被棄耕以后，很快就會(huì)長(zhǎng)滿一年生的雜草。在雜草的覆蓋下，土壤條件會(huì)得到改善，一些多年生的雜草會(huì)"接踵而至"。
土壤表層的有機(jī)物逐漸增多，土壤的保水能力也逐漸增強(qiáng)，這將更有利于植物的生長(zhǎng)。幾年后，一些小灌木便會(huì)生長(zhǎng)起來，并成為灌木叢。
再經(jīng)過一段時(shí)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(shí)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，或許只能發(fā)展到草本植物階段或稀疏的灌木階段。
②從湖泊開始的群落演替分析
裸底階段。在一般的淡水湖泊中，水深超過5~7m時(shí)，湖底是原生裸地，湖泊中生活著浮萍等自由漂浮生物。這些動(dòng)、植物殘?bào)w以及雨水沖刷湖岸帶來的礦物質(zhì)微粒的沉降逐漸墊高了湖底。
浮葉根生植物階段。隨著湖底的日益變淺，蓮、睡蓮等浮葉根生植物開始出現(xiàn)。這些植物的殘枝、敗葉對(duì)進(jìn)一步抬高湖底起很大作用，同時(shí)由于浮葉根生植物密集地漂浮在水面，使得水下光照很弱，不利于沉水植物的生長(zhǎng)，沉水植物逐漸被浮葉根生植物所替代。
沉水植物階段。在水深5～7m處，湖底原生裸地上最最先出現(xiàn)的是輪藻屬植物。輪藻屬植物的殘?bào)w使湖底有機(jī)質(zhì)積累加快，導(dǎo)致墊高湖底的作用加快。當(dāng)水深為2～4m 時(shí)，金魚藻、黑藻等水生植物大量出現(xiàn)。這些植物生長(zhǎng)繁殖能力更強(qiáng)，其殘?bào)w墊高湖底的作用也就更強(qiáng)了。
浮葉根生植物階段。隨著湖底的日益變淺，蓮、睡蓮等浮葉根生植物開始出現(xiàn)。這些植物的殘枝、敗葉對(duì)進(jìn)一步抬高湖底起很大作用同時(shí)由于浮葉根生植物密集地漂浮在水面，使得水下光照很弱，不利于沉水植物的生長(zhǎng)，沉水植物逐漸被浮葉根生植物所替代。
森林群落階段。灌木將在草本植物中出現(xiàn)，而后隨著喬木的侵入，便逐漸形成了森林。湖泊演替成森林群落的過程中，實(shí)際上就是湖泊被慢慢填平的過程。
挺水植物和沼澤植的階段。浮葉根生植物使湖底大大變淺，蘆葦、香蒲等挺水植物開始取代浮葉根生植物。此時(shí)，原來被水淹的土地開始露出水面與大氣接觸。在富含有機(jī)質(zhì)和水分的土壤上，莎草科和禾本科等喜濕生的沼澤植物開始生長(zhǎng)。若此地帶氣候干旱，旱生草類將隨著生境中水分的大量喪失而很快替代濕生草本植物。
次生演替：原有的植被雖已不存在，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的繁殖體（如能發(fā)芽的地下莖）的地方發(fā)生的演替。
例子：如火災(zāi)過后的草原、過量砍伐的森林、棄耕的農(nóng)田。
討論1：從演替的起點(diǎn)來看，發(fā)生在裸巖上的演替和棄耕農(nóng)田上的演替有什么不同？這兩種演替還有哪些差異？
①從演替的起點(diǎn)看： 裸巖上的演替是從一個(gè)從來沒有被植物覆蓋的地面，或者是原來存在過植被、后來植被徹底消失了的地方開始的演替。 棄耕農(nóng)田上的演替是在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(fā)生的演替。
②其他差異還有: 裸巖上的演替速度慢，經(jīng)歷的階段相對(duì)較多； 棄耕農(nóng)田上的演替速度快，經(jīng)歷的階段相對(duì)較少等。
思考?討論： 比較發(fā)生在裸巖上的演替和棄耕農(nóng)田上的演替
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
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
沙丘、火山巖、冰川泥等
火災(zāi)過后的草原、過量砍伐的森林、棄耕的農(nóng)田
①從結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的群落發(fā)展為結(jié)構(gòu)復(fù)雜的群落②群落中物種數(shù)量和群落層次增多③土壤、光能得到更充分的利用④群落穩(wěn)定性越來越強(qiáng)，最終都會(huì)達(dá)到一個(gè)與群落所處環(huán)境相適應(yīng)的相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)
討論2：這兩種演替有哪些共同點(diǎn)？
討論3：演替都會(huì)發(fā)展為森林嗎？一個(gè)群落最終演替到什么階段，主要受哪些因素的影響？
不一定；主要受當(dāng)?shù)貧夂驐l件（溫度、年降雨量），地形和土壤環(huán)境，生物的繁殖、遷入和遷出，群落內(nèi)部種群的相互關(guān)系，人類活動(dòng)等因素
討論4：有人說，穩(wěn)定是相對(duì)的、暫時(shí)的，而變化是永恒的。請(qǐng)結(jié)合群落的演替，談?wù)勀銓?duì)這句話的看法。
當(dāng)群落演替發(fā)展到群落內(nèi)的生物與生物之間以及生物與非生物環(huán)境之間都相適應(yīng)時(shí)，群落處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)，但是此時(shí)群落內(nèi)的生物種群仍然進(jìn)行著繁殖和變化，同時(shí)外界環(huán)境也會(huì)改變，這些因素又會(huì)使群落發(fā)生改變。因此，群落始終處于動(dòng)態(tài)的變化中，并趨向于形成新的相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。
4.影響群落演替的因素
（1）內(nèi)部因素：群落內(nèi)部種群相互關(guān)系的發(fā)展變化，生物的遷入、遷出等。
（2）外部因素：群落的外界環(huán)境的變化以及人類的活動(dòng)等。
這些因素常常處于變化的過程中，適應(yīng)變化的種群數(shù)量增長(zhǎng)或得以維持，不適應(yīng)的數(shù)量減少甚至被淘汰，因此，群落就不斷地演替。
思考：那么群落演替是一個(gè)無休止的過程嗎？
不是；任何環(huán)境下的演替最終都會(huì)達(dá)到一個(gè)與群落所處環(huán)境相適應(yīng)的相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)
群落物種豐富度降低；種間關(guān)系、空間結(jié)構(gòu)等更簡(jiǎn)單
群落演替的方向和速度改變
討論1：據(jù)表分析人類活動(dòng)使群落演替發(fā)生了怎樣的變化？
思考?討論： 群落演替的影響因素及實(shí)例分析
討論2：上述資料中，人類活動(dòng)使群落演替向什么方向進(jìn)行？討論3：人類活動(dòng)對(duì)上述群落的演替速度有什么影響？討論4：如果去除人類活動(dòng)，這些群落又會(huì)向什么方向演替？
人類活動(dòng)使群落演替朝著物種豐富度降低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的方向進(jìn)行。
人類活動(dòng)加快了這種演替的速度。
去除人類活動(dòng)，這些群落一般會(huì)朝著人類活動(dòng)出現(xiàn)之前的狀態(tài)進(jìn)行演替，趨向于恢復(fù)原來的群落，物種豐富度會(huì)增加，結(jié)構(gòu)會(huì)變得復(fù)雜。
圖4-16 踐踏對(duì)草地群落的影響
獲取陽光的能力（相反）
（2）外部因素：如：人類的活動(dòng)群落演替的影響等。
①人類活動(dòng)使群落演替朝著物種豐富度降低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的方向進(jìn)行。
②人類活動(dòng)使群落演替朝物種增多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的方向發(fā)展。
未來美麗、富強(qiáng)、民主、文明的中國會(huì)有更多的藍(lán)天白云、綠水青山。
《退耕還林條例》，自2003年1月20日起施行。
截至2013年，全國共有25個(gè)省(自治區(qū)、直轄市)參與這項(xiàng)工程,累計(jì)完成退耕還林4.47億畝。 這項(xiàng)浩大的工程堪稱世界上規(guī)模最大的生態(tài)工程。
2014年啟動(dòng)了新一輪退耕還林還草工程; 2015年將這項(xiàng)工程列為生態(tài)文明體制改革的組成部分;2018年，我國啟動(dòng)了大規(guī)模國土綠化行動(dòng)。
為什么有的地方還林，有的地方還草呢？
1.在群落演替的過程中，物種的組成和數(shù)量會(huì)發(fā)生變化。判斷下列相關(guān)表述是否正確。（1）群落演替就是群落內(nèi)原有物種逐漸恢復(fù)到原有狀態(tài)。（ ）（2）演替早期的種群可能在新形成的群落里出現(xiàn)。 （ ）
2.演替過程中喬木逐漸取代了灌木的優(yōu)勢(shì)地位，其主要原因是 （ ）A.灌木壽命較短B.喬木繁殖能力較強(qiáng)C.灌木生長(zhǎng)極為緩慢D.喬木較為高大，能獲得更多的陽光
3.我國北方某地區(qū)實(shí)施退耕還林三年后，對(duì)該地區(qū)蜘蛛類群的研究表明，地面蜘蛛豐富度增加，但原來分布于農(nóng)田的蜘蛛種類部分消失了。 下列表述錯(cuò)誤的是 （ ）A.退耕農(nóng)田上發(fā)生的群落演替是次生演替B.部分農(nóng)田蜘蛛消失說明退耕還林不利于保護(hù)生物多樣性C.退耕還林后群落總體上朝著物種增多、 結(jié)構(gòu)復(fù)雜的方向演替D.蜘蛛類群的變化說明群落演替過程中物 種組成是動(dòng)態(tài)變化的
4.對(duì)一處棄耕農(nóng)田的演替過程的記錄如右上表所示，請(qǐng)據(jù)表回答下列問題。
（1）該地草本植物的演替速度　 （填“快”或“慢”），木本植物的演替速度　 。
（2）一般來講，與草原相比，針葉林中的動(dòng)物分層現(xiàn)象較為　?。ㄌ睢昂?jiǎn)單”或“復(fù)雜”），原因是　　　　。
（3）如果一塊棄耕農(nóng)田位于半干旱地區(qū)，群落演替最可能發(fā)展到哪個(gè)階段？
針葉林的植物分層為動(dòng)物分層創(chuàng)造了條件
可能發(fā)展到草本植物階段或稀疏的灌木階段
1.種植過大片草莓的農(nóng)田，閑置多年后被木本植物覆蓋，成片的草莓不見了。請(qǐng)解釋其中的原因。為什么草莓不能和木本植物共同繁盛呢？
【提示】這是群落演替的結(jié)果。因?yàn)槟颈局参镙^為高大，能占據(jù)更多空間，獲得更多的陽光，與草莓相比，它們處于優(yōu)勢(shì)地位，所以能繁盛起來，而草莓得不到生長(zhǎng)所需的陽光，難以成片生長(zhǎng)。
2.我國南方某地的一個(gè)稻田群落，近30年來發(fā)生了顯著的變化：原來種群密度較高的青蛙，現(xiàn)在已經(jīng)很少；原來有大量的泥鍬、鰭魚、田螺等動(dòng)物，現(xiàn)在它們幾乎絕跡。（1）試分析該稻田群落的物種組成發(fā)生變化的原因。（2）上述變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有什么影響？對(duì)農(nóng)民的收入會(huì)有影響嗎？
【提示】主要是人類活動(dòng)的影響，如化肥、農(nóng)藥對(duì)環(huán)境造成污染，人類的捕捉等。
【提示】害蟲數(shù)量會(huì)增多，土壤生態(tài)環(huán)境會(huì)被破壞，土質(zhì)變差；農(nóng)民對(duì)化肥、農(nóng)藥的依賴性增強(qiáng)，生產(chǎn)成本較高，因而影響農(nóng)民增加收入。
2.我國南方某地的一個(gè)稻田群落，近30年來發(fā)生了顯著的變化：原來種群密度較高的青蛙，現(xiàn)在已經(jīng)很少；原來有大量的泥鍬、鰭魚、田螺等動(dòng)物，現(xiàn)在它們幾乎絕跡。（3）按此趨勢(shì)發(fā)展下去，再過30年，稻田群落還會(huì)發(fā)生什么變化？
【提示】此趨勢(shì)，30年后，稻田對(duì)化肥、農(nóng)藥的依賴性將越來越強(qiáng)，稻田群落變得更為單一、脆弱。
（4）現(xiàn)在有些地區(qū)發(fā)展稻田養(yǎng)魚，建設(shè)“稻—萍—魚”等立體農(nóng)業(yè)。你認(rèn)為這是人類的創(chuàng)造還是對(duì)大自然本來面貌的回歸？
【提示】這是人類按照自然規(guī)律進(jìn)行的創(chuàng)造，其目的是借助自然群落中生物之間的關(guān)系，使人類的活動(dòng)在滿足人類需求的同時(shí)，也有益于環(huán)境。這種做法體現(xiàn)了尊重自然的理念，因而在某種意義上也可以視作對(duì)大自然本來面貌的回歸。
3.我國南方很多的村落背后都有一片充當(dāng)綠色屏障的防護(hù)林。防護(hù)林保留了部分原始植被的特征，但同時(shí)由于深受人類活動(dòng)的干擾而與自然群落有一定差異。研究表明，在華南某地，隨著干擾（主要是砍伐成樹）強(qiáng)度的增加，防護(hù)林林下的植物豐富度增加，陽生植物增多。在人工干擾強(qiáng)度不同的防護(hù)林中，占優(yōu)勢(shì)的樹種也有差異。受到重度干擾的防護(hù)林，比自然林更容易遭受外來物種的入侵。（1）砍伐成樹有助于林下植物的生長(zhǎng)，主要是影響了哪一類種間關(guān)系？干擾后林下的陽生植物為什么會(huì)增多？
【提示】種間競(jìng)爭(zhēng)。人工干擾后，林下陽生植物能夠獲得更多的光照、水肥，有利于其生長(zhǎng)繁殖。

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第3節(jié) 群落的演替

版本： 人教版 (2019)

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