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(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1.闡明群落的演替過程。2.說明人類活動(dòng)對群落演替的影響。3.關(guān)注我國實(shí)行退耕還林、還草、還湖，退牧還草的政策。能力目標(biāo)1.通過群落演替的過程培養(yǎng)學(xué)生要用“動(dòng)態(tài)發(fā)展”的觀點(diǎn)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(xué)生仔細(xì)觀察、全面獨(dú)立分析問題的習(xí)慣。情感、態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)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(xué)生意識(shí)到環(huán)保的重要性和必要性。教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)：群落的演替過程。教學(xué)工具多媒體教學(xué)過程導(dǎo)入新課師對于森林群落來說，通過群落各種種群間復(fù)雜的種間關(guān)系，一般情況下，可以維持群落結(jié)構(gòu)的相對穩(wěn)定，處于一個(gè)動(dòng)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(huì)發(fā)生些什么樣的變化呢？我們先來看一個(gè)實(shí)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(dòng)物生活在這塊新的土地上了。1919年動(dòng)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(gòu)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(gè)時(shí)候我們能不能把這些生物稱為一個(gè)群落呢？生雖然生物種類比較少，但我還是覺得它們應(yīng)該是一個(gè)群落。師是的，但是這個(gè)群落是不是非常穩(wěn)定呢？生不穩(wěn)定，因?yàn)?，過了一些年后，這里的動(dòng)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(gè)群落呢？生也應(yīng)該是的。師那么，小樹林這個(gè)群落和前面有小草、蜘蛛的群落還是同一個(gè)群落嗎？生不是了。因?yàn)樗麄兊奈锓N組成不一樣了，而且，種間關(guān)系、空間結(jié)構(gòu)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(chǔ)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(shí)間，又會(huì)有另一些生物的種群興起，最后，達(dá)到一個(gè)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(jìn)新課課件展示：演替：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，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(gè)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(yīng)該是植物。師但是，我們也知道植物一般都是扎根在泥土當(dāng)中的，你見過長在光溜溜的巖石上的植物嗎？生沒有。師實(shí)際上，先來作貢獻(xiàn)的是地衣。地衣是一種真菌和藻類的共生體。它能分泌有機(jī)酸從裸巖中獲取養(yǎng)分，并且有機(jī)酸可加速巖石風(fēng)化形成土壤的過程。于是，土壤顆粒和有機(jī)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(huì)不會(huì)一直維持下去呢？生不會(huì)。因?yàn)榻?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(chǔ)上，苔蘚慢慢長了起來。那么，有了兩類生物，它們之間肯定會(huì)出現(xiàn)種間關(guān)系?？赡苁窃鯓拥姆N間關(guān)系呢？生競爭。師為了什么而競爭呢？生1會(huì)為了生活的空間而競爭。生2它們都要進(jìn)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(huì)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(kuò)展。而且，苔蘚的生長能進(jìn)一步使巖石分解，土層加厚，有機(jī)物增多，土壤中的有機(jī)物增多又能使哪一類生物增多呢？生微生物。因?yàn)槲⑸锸欠纸庥袡C(jī)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(jī)物越來越多，而且能保持一定的水分，這時(shí)，各種草本植物的種子就能萌發(fā)生長了。這時(shí)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?yàn)樗鼈兲峁┦澄镆约皸⒎敝车膱鏊?，所以各種昆蟲和其他小動(dòng)物開始進(jìn)入到這個(gè)地區(qū)。這時(shí)，這個(gè)小家庭的成員越來越多，生物越來越多對外界的無機(jī)環(huán)境影響也就越來越大。在動(dòng)植物的共同作用下，土壤中的有機(jī)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(gè)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(diǎn)？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(qiáng)。師所以，大家分析一下這往下發(fā)展又會(huì)發(fā)生什么樣的變化呢？生會(huì)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(fēng)擋雨的作用，同時(shí)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(huì)越來越強(qiáng)，空間結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜，抵御環(huán)境變化的能力也增強(qiáng)。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?yàn)檫€有比灌木更高更強(qiáng)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(qiáng)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(jìn)一步改善了生物生存的環(huán)境，物種豐富度越大，種間關(guān)系越復(fù)雜，群落的結(jié)構(gòu)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(shí)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(huì)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(yīng)該可以的。因?yàn)榻?jīng)?？吹揭恍壐霓r(nóng)田上會(huì)長滿雜草。我想如果人類不去干預(yù)的話，上面的生物肯定還會(huì)發(fā)生變化的。師是的，這位同學(xué)是生活中的有心人，我們的生活總是會(huì)和各種生物和生命現(xiàn)象打交道，所以，我們每一位同學(xué)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(huì)長滿一年生的雜草。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。土壤表層有機(jī)物質(zhì)逐漸增多，保水能力也逐漸增強(qiáng)，這將更有利于植物的生長，幾年后，一些小灌木便會(huì)生長起來，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(diǎn)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(gè)演替過程的起點(diǎn)不相同呢？生因?yàn)樵诼銕r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(fù)成原有的群落結(jié)構(gòu)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(fù)成原有的群落結(jié)構(gòu)了，因?yàn)樵诨鹕奖l(fā)中，有些物種可能會(huì)絕滅；在恢復(fù)過程中外來新物種可能會(huì)進(jìn)入。而農(nóng)田就不一樣了，因?yàn)檗r(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(dòng)恢復(fù)成原有的群落結(jié)構(gòu)的。師這位同學(xué)分析得非常好。實(shí)際上，上述兩個(gè)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(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。例如：在沙丘、火山巖、冰川泥上進(jìn)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(zāi)過后的草原、過量砍伐的森林、棄耕的農(nóng)田上進(jìn)行的演替。板書：二、人類活動(dòng)對群落演替的影響師群落的演替是一個(gè)長期的過程，在這個(gè)演替的漫長過程中，其實(shí)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(dòng)物的活動(dòng)性，群落內(nèi)部環(huán)境的變化，種內(nèi)與種間關(guān)系的改變都有關(guān)系。同時(shí)，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(dòng)。你了解的有哪些人類的活動(dòng)會(huì)影響群落的演替呢？生我們學(xué)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(xué)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(yán)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(shí)間。生在以前，有些人為了經(jīng)濟(jì)利益隨意地捕殺動(dòng)物、砍伐森林，還有的亂扔煙頭而導(dǎo)致大片森林被化為平地，這些行為都會(huì)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(gè)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?！蹦闶欠裼^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(xué)去學(xué)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(jié)果。生我們觀察得結(jié)果：被踩踏嚴(yán)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(guān)系嗎？生應(yīng)該有關(guān)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(dòng)停止了，會(huì)出現(xiàn)“遠(yuǎn)芳侵古道，晴翠接荒城”的景象嗎？生會(huì)的。在路周圍會(huì)慢慢長出莖稈較高的植物，逐漸成為優(yōu)勢植物。于是，就會(huì)出現(xiàn)“遠(yuǎn)芳侵古道，晴翠接荒城”的景象。師還有一個(gè)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(dòng)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(kuò)散，而且對當(dāng)?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(diǎn)？生會(huì)呈“J”型增長。師由于外來入侵物種大量繁殖殺死或排擠當(dāng)?shù)刂参铮蚨揽慨?dāng)?shù)刂参锷娴膭?dòng)物也就緊跟著大量減少，引起生態(tài)系統(tǒng)中物種的單一化，從而導(dǎo)致很多相應(yīng)的生態(tài)問題，包括水土流失、火災(zāi)、蟲災(zāi)以及當(dāng)?shù)靥赜猩镔Y源喪失等，最終導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)的崩潰。還會(huì)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(shí)質(zhì)上人對生物群落演替的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了其他自然因素，因?yàn)槿祟惖幕顒?dòng)是有意識(shí)、有目的地進(jìn)行的。人類的活動(dòng)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(dòng)往往會(huì)使群落演替按照不同于自然演替的速度和方向進(jìn)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(cuò)誤行為也在不斷地糾正過來。以前為了擴(kuò)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(zāi)害頻繁發(fā)生。為什么大面積圍湖造田是洪澇災(zāi)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(dǎo)致洪災(zāi)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(xué)上網(wǎng)為我們提供的我國有關(guān)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(shí)際上是一部邊際土地開墾史。20世紀(jì)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(jì)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(dòng)。1952～1990年，全國累計(jì)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(dǎo)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(jié)果是：水土流失，江河蓄洪能力下降，以及土地嚴(yán)重退化。這些問題已引起各方面廣泛關(guān)注。我國已實(shí)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(shí)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(diǎn)，2023年全面實(shí)施，已累計(jì)完成退耕還林3.18×106hm2，荒山造林3.25×106hm2，中央累計(jì)投入達(dá)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(gè)百分點(diǎn)，水土流失控制面積8.67×107hm2，防風(fēng)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(wù)量最大、農(nóng)民參與度最高的生態(tài)建設(shè)工程。退田還湖。1998年以來，為治理長江水患，國家實(shí)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(fù)到60年前的4350km2。兩大湖區(qū)為此搬遷的移民相當(dāng)于三峽移民的1.4倍。兩大湖泊的擴(kuò)容，改善了長江流域的生態(tài)。目前，長江干流水面恢復(fù)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(shí)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(yán)重退化草原的40%?！巴四吝€草”將采取禁牧、休牧和劃區(qū)輪牧3種形式進(jìn)行，實(shí)行草場圍欄封育，適當(dāng)建設(shè)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(fù)，天然草場得到休養(yǎng)生息，變過牧超載為以草定畜，達(dá)到草畜平衡，實(shí)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(yīng)的草原生態(tài)系統(tǒng)。課堂小結(jié)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(huì)帶來嚴(yán)重的后果。生2絕不能以犧牲環(huán)境和浪費(fèi)資源為代價(jià)求得一時(shí)的發(fā)展，必須走可持續(xù)發(fā)展道路，處理好經(jīng)濟(jì)發(fā)展同人口、資源、環(huán)境的關(guān)系。師大家都能夠意識(shí)到這一點(diǎn)，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(jié)如果說群落的結(jié)構(gòu)可從橫向進(jìn)行剖析，是現(xiàn)時(shí)性的。那么在群落的演替中，要用歷史性的眼光，從縱向進(jìn)行尋蹤。群落演替是一個(gè)長期的過程，總是向著群落恢復(fù)相對穩(wěn)定狀態(tài)的方向進(jìn)行。在第4節(jié)