備課素材：群落的演替教學(xué)建議及補(bǔ)充資料 高二上學(xué)期生物人教版（2019）選擇性必修1

群落的演替教學(xué)建議及補(bǔ)充資料一、教學(xué)建議(一)創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入課題策略一采用學(xué)生比較熟悉的情境導(dǎo)人，如在棄耕農(nóng)田.火災(zāi)過后的草原和過量采伐的森林上進(jìn)行群落演替的視頓或圖文資料，啟迪學(xué)生思考:在棄耕農(nóng)田、火災(zāi)過后的草原和過量采伐的森林上，首先定居的是什么植物?這些區(qū)域能恢復(fù)原來群落的結(jié)構(gòu)嗎?采用學(xué)生較為熟悉的情境導(dǎo)人，既能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又能使學(xué)習(xí)與經(jīng)驗(yàn)對接。策略二播放喀拉喀托火山

1883剛噴發(fā)后和幾十年后變得郁郁蔥蔥的視頻，啟迪學(xué)生思考“問題探討”中的問題:生物是如何--步步地定居在新土地上的?這一地區(qū)有可能恢復(fù)原來群落的結(jié)構(gòu)嗎?通過對比，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的好奇心和學(xué)習(xí)興趣，并啟迪思維。(二)基于群落演替的實(shí)例，合作探究建構(gòu)群落演替的概念要借助群落演替的實(shí)例和現(xiàn)象等生物學(xué)事實(shí)，通過問題串，引導(dǎo)學(xué)生在解決系列問題中層層遞進(jìn)、深入思考，建構(gòu)群落演替的概念，并闡明初生演替與次生演替的異同。群落演替往往歷經(jīng)數(shù)十年甚至上百年，這么久的緩慢變化過程，學(xué)生無法直接觀察，有些學(xué)生很難通過圖片想象其中的變化，教師可借助視頻快速展示演替的真實(shí)過程，以避免有些學(xué)生把群落演替誤認(rèn)為是一個(gè)靜態(tài)的群落代替另一個(gè)靜態(tài)的群落的過程。如果用上述策略二引入，在解決“問題探討”中的問題后可追同學(xué)生:該區(qū)域生物的總和被稱作什么?火山噴發(fā)后不久與1934年時(shí)相比，該地區(qū)生物群落的物種組成、種間關(guān)系、空間結(jié)構(gòu)等是相同的嗎?群落的變化過程與環(huán)境有什么關(guān)系?通過探究上述問題，說明群落是不斷發(fā)展的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，順勢可給出群落演替的概念。接著，通過分析裸巖上的演替過程，加深學(xué)生對群落演替概念的理解。可讓學(xué)生仔細(xì)分析教材第38-39頁的圖2-11,或讓學(xué)生觀看裸巖上演替的多媒體課件，或讓學(xué)生展示搜集到的發(fā)生在冰川泥、沙丘上的演替，討論教材第40頁“思考.討論”中的問題，并適當(dāng)穿插如下問題串:土壤的形成和變化、生物種類的變化及生物間的相互關(guān)系、生物與環(huán)境之間的關(guān)系對裸巖上的演替有什么影響?為什么主要用植物類型來描述演替的階段特點(diǎn)?隨著植物的發(fā)展變化,群落中的動(dòng)物是否發(fā)生變化?演替中的取代是“優(yōu)勢取代”還是“取而代之”?在適宜條件下，演替最終會(huì)發(fā)展到什么狀態(tài)?圍繞裸巖上的演替所經(jīng)歷的每個(gè)階段的特點(diǎn)、變化原因和發(fā)展趨勢，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行總結(jié);閘明“演"是動(dòng)態(tài)的變化，“替"是優(yōu)勢取代;概括初生演替的概念;培養(yǎng)科學(xué)探究能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。接下來，引導(dǎo)學(xué)生分析發(fā)生在棄耕農(nóng)田上的群落演替，可讓學(xué)生仔細(xì)分析教材第40頁的圖2-12，或讓學(xué)生觀看發(fā)生在棄耕農(nóng)田上的群落演替的課件，或讓學(xué)生展示搜集到的發(fā)生在棄耕農(nóng)田、火災(zāi)過后的草原或過度采伐的森林上的演替的資料，討論教材第41頁“思考.討論”中的問題，分析比較兩種演替的起始條件、動(dòng)力、速度、過程、趨向、最終狀態(tài)和影響因素等，歸納概括兩種演替的異同點(diǎn)，抽象出次生演替的概念。教學(xué)中要圍繞生物之間、生物與環(huán)境之間的聯(lián)系和相互作用，以動(dòng)態(tài)發(fā)展觀引導(dǎo)學(xué)生理解群落演替的過程、本質(zhì)及群落演替過程中的協(xié)同進(jìn)化，幫助學(xué)生進(jìn)一步樹立進(jìn)化與適應(yīng)觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀、結(jié)構(gòu)與功能觀等生命觀念。(三)分析實(shí)例，辯證看待人類活動(dòng)對群落演替的影響引導(dǎo)學(xué)生分析教材第42-43頁人類活動(dòng)影響群落演替的實(shí)例，或讓學(xué)生展示搜集到的實(shí)例，認(rèn)同人類活動(dòng)影響了群落演替，往往使群落演替按照不同于自然演替的方向和速度進(jìn)行，使群落朝著物種豐富度降低、結(jié)構(gòu)簡單的方向演替，或者朝物種增多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的方向演替，幫助學(xué)生樹立辯證唯物主義自然觀，并認(rèn)同群落演替是有一定規(guī)律的，人類應(yīng)遵循群落演替規(guī)律，使之朝著對人類有益的方向發(fā)展。人類活動(dòng)影響群落演替還有一個(gè)重要方面，即外來物種入侵，這在本節(jié)“練習(xí)與應(yīng)用"中有所涉及，教學(xué)時(shí)可適當(dāng)介紹相關(guān)內(nèi)容，如外來物種人侵對群落演替的影響、對生態(tài)環(huán)境的破壞等，還可以簡單介紹我國公布的外來人侵物種名單，以加強(qiáng)學(xué)生的認(rèn)識。(四)認(rèn)同退耕還林、還草、還湖工程，增強(qiáng)保護(hù)生態(tài)的責(zé)任感在引導(dǎo)學(xué)生一分為二地看待人類活動(dòng)對群落演替的影響，正確理解人類發(fā)展與群落演替的良性發(fā)展之間的關(guān)系的基礎(chǔ)上,引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材并對比分析圖2-16,或者將學(xué)生搜集到的毀林開荒、過度放牧、圍湖造田等導(dǎo)致水土流失、洪澇災(zāi)害頻發(fā)的資料，與我國實(shí)施退耕還林、還草、還湖工程取得的成績進(jìn)行對比，使他們了解我國政府制定《退耕還林條例》的歷史背景，認(rèn)同我國實(shí)施退耕還林、還草、還湖工程的政策及其意義，進(jìn)--步樹立人與自然和諧相處的觀念，增強(qiáng)參與生態(tài)文明建設(shè)的責(zé)任感。二、補(bǔ)充資料(一)群落演替的實(shí)例我國東北科爾沁草原地區(qū)的農(nóng)田在棄耕后發(fā)生了次生演替。耕作前的原始植被為貝加爾針茅草原，開墾后種了幾年玉米，后因產(chǎn)量下降面棄耕。棄耕后的1~2年內(nèi)豬毛嵩、狗尾草、豬毛菜、苦荬菜等雜草占優(yōu)勢;2~3年后，豬毛蒿占優(yōu)勢;3-4年后，羊草、野古草，狼尾草等根莖禾草入侵，并逐漸占優(yōu)勢，進(jìn)入根莖禾草階段;7-8年后，叢生禾草開始定居，并逐漸代替了根基禾草，恢復(fù)到貝加爾針茅群落。這--過程需要?dú)v經(jīng)10-15年,因耕作時(shí)期、土壤侵蝕程度及周圍原始物種距離的不同而有所不同。(二)人類活動(dòng)對群落演替的影響群落演替與人類的活動(dòng)密切相關(guān)。人類既可以因?yàn)榭撤ド帧焯?、過度放牧等活動(dòng)使群落演替向群落物種豐富度下降、結(jié)構(gòu)簡單等不良的方向進(jìn)行;也可以通過封山育林、治理沙漠、管理草地等活動(dòng)使群落演替向良性的方向發(fā)展，從而有利于改善生態(tài)環(huán)境、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。下面以放牧和國欄封育(以下簡稱“圍封")對草原群落演替的影響為例，來說明人類活動(dòng)對群落演替的影響。在我國西北地區(qū)分布著以針茅屬植物為建群種構(gòu)成的針茅草原，由于長期超載放牧，出現(xiàn)了明顯的衰退演替現(xiàn)象。這些草原的放牧演替(指由于放牧因素導(dǎo)致的演替過程)，可以區(qū)分為輕度放牧、適度放牧、重度放牧、過度放牧與極度放牧5個(gè)階段。[16]有研究人員發(fā)現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)地的5個(gè)處于不同放牧演替階段的生境中，土壤水分、植物群落的分化程度，包括群落中各種群的密度、實(shí)生苗數(shù)量、種子等器官特征。生活型以及群落結(jié)構(gòu)等特征，都有很大區(qū)別。放牧可以導(dǎo)致草地植被退化，其表現(xiàn)是群落中植物的種類成分和群落結(jié)構(gòu)具有簡單化趨向。草原退化時(shí)，土壤中有機(jī)質(zhì)含量下降，侵蝕作用加劇，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致荒漠化，從而使整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生變化。圍封是草地管理的重要手段，它通過排除家畜的踐踏、采食及排便等干擾，使群落向著一定方向演替，從而有利于退化的或生態(tài)環(huán)境脆弱的草地的保護(hù)與恢復(fù)。一些研究表明，合理的圍封可以增加植物多樣性、土壤種子庫密度，提高草地生產(chǎn)力，改善退化草地的土壤質(zhì)量等。例如，研究人員分析了自由放牧和圍封10年的科爾沁沙化草地的植物群落演替，發(fā)現(xiàn)放牧草地植物種類為15種，圍封草地為21種，植物的物種數(shù)增加了40%;放牧草地處于一年生雜草+差巴嘎蒿的沙地退化演替階段，圍封草地處于達(dá)烏里胡枝子+-年生禾本科+-年生雜草的沙地恢復(fù)演替階段。該圍封草地土壤的理化性質(zhì)同樣得到了顯著改善，這也有利于群落物種豐富度的增加。(三)退耕還林、還草、還湖的進(jìn)展情況我國的農(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，我國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3.58x107

hm2,其中80%是1970年以前開墾的。大量的開墾直接導(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。我國已大規(guī)模實(shí)施退耕還林、退牧還草、退田還湖等重要政策，并從2003年1月20日開始實(shí)施《退耕還林條例》。1.退耕還林實(shí)施退耕還林是國家為改善生態(tài)環(huán)境作出的重大決策，1999年開始在四川、陜西、甘肅三省試點(diǎn)，之后在三年試點(diǎn)的基礎(chǔ)上，退桃還林工程在全國25個(gè)省(自治區(qū)、直轄市)及新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)全面實(shí)施。到2015年，中央累計(jì)投人4056.6億元，完成退耕地造林9.27x106

hm2、配套荒山荒地造林和封山育林2.06x107

hm2,工程區(qū)森林覆蓋率提高了3個(gè)百分點(diǎn)，生態(tài)環(huán)境明顯改善。2014年，國務(wù)院批復(fù)《新一輪退耕還林還草總體方案》，標(biāo)志著新一輪退耕還林還草進(jìn)人實(shí)施階段。新一輪退耕還林還草的目標(biāo)是，到2020年，將全國具備條件的約2.83x106

hm2耕地退耕還林還草，主要是25°以上坡耕地、嚴(yán)重沙化耕地和重要水源地的15-25°坡耕地。截至2019年，我國已在25°以上坡耕地、嚴(yán)重沙化耕地、丹江口庫區(qū)和三峽庫區(qū)15-259坡耕地完成退耕還林2.58x106

hm2.退耕還草2.48x105

hm2。2.退牧還草2003年，國家啟動(dòng)退牧還草工程，在內(nèi)蒙古、新疆、青海、甘肅.四川、西藏、寧夏、云南等省(自治區(qū))及新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)實(shí)行體牧育草、劃區(qū)輪牧、封山禁牧、舍飼圈養(yǎng),不斷提升草原生態(tài)承載力。2016年，國務(wù)院印發(fā)《“十三五”控制溫室氣體排放工作方案)，指出要推進(jìn)退牧還草等草原生態(tài)保護(hù)建設(shè)工程，推行禁牧體牧輪牧和草畜平衡制度，加強(qiáng)草原災(zāi)害防治，積極增加草原碳匯，到2020年實(shí)現(xiàn)草原綜合植被蓋度達(dá)到56%的目標(biāo)。2017年，我國草原綜合植被蓋度已達(dá)55.3%，較2011年提高4.3個(gè)百分點(diǎn);我國天然草原面積達(dá)3.928x108

hm2,約占全球草原面積的12%，居世界第-位。到2018年，中央已累計(jì)投人資金295.7億元，累計(jì)增產(chǎn)鮮草8.3x108t,約為5個(gè)內(nèi)蒙古草原的年產(chǎn)草量。3.退田還湖《中華人民共和國河道管理?xiàng)l例》第二十七條明確規(guī)定禁止圍湖造田。已經(jīng)圍墾的，應(yīng)當(dāng)按照國家規(guī)定的防洪標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行治理，逐步退田還湖。湖泊的開發(fā)利用規(guī)劃必須經(jīng)河道主管部1審查同意。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。經(jīng)過多年的努力，洞庭湖、鄱陽湖區(qū)域的生態(tài)恢復(fù)取得了--系列成果。目前，洞庭湖的調(diào)蓄面積較1978年增加了779km2，國家還將繼續(xù)加大力度實(shí)施退田還湖、平垸行洪，增加調(diào)蓄能力，擴(kuò)大水生態(tài)空間，切實(shí)提升兩湖生態(tài)功能。2016年，國家有關(guān)部門印發(fā)了《退田還湖試點(diǎn)方案》，組織指導(dǎo)江蘇省和湖北省編制退田還湖試點(diǎn)實(shí)施方案。(四)外來物種對生物群落的影響外來物種是指借助人類活動(dòng)越過不能自然逾越的空間障礙，而進(jìn)入--個(gè)原來并沒有該物種存在的生態(tài)系統(tǒng)的物種。在自然情況下，自然或地理?xiàng)l件構(gòu)成了物種遷移的障礙，依靠物種的自然擴(kuò)散能力進(jìn)入一個(gè)新的生態(tài)系統(tǒng)是相當(dāng)困難的。但是，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)中人侵成功，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物種。因此“外來"這個(gè)概念不是以國界，而是以生態(tài)系統(tǒng)來定義的。經(jīng)常有人向?yàn)槭裁此拇蠹音~也成了外來物種，它們不是我國土生士長的物種嗎?是的，四大家魚在中國南方地區(qū)是當(dāng)?shù)氐耐林锓N，如果它們被引入云南、青海、新疆等高海拔地區(qū)的水域，它們就成了外來物種。云南高海拔水域中生物多樣性減少的最主要原因就是外來魚種的入侵。外來物種入侵的負(fù)面影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。1.破壞景觀的自然性和完整性外來植物物種人侵后，會(huì)乘機(jī)扎根、繁殖，不斷擴(kuò)張，逐漸發(fā)展為優(yōu)勢種，使得原有的天然植被景觀遭到破壞，并阻礙植被的自然恢復(fù)。例如，鳳眼藍(lán)原產(chǎn)南美，1901年作為花卉引入中國，20世紀(jì)50--60年代曾作為豬飼料推廣，此后大量逸生。在昆明滇池內(nèi)，1994年該物種的覆蓋面積約達(dá)10km',不但破壞當(dāng)?shù)氐乃脖唬瑖?yán)重?fù)p害當(dāng)?shù)厮鷳B(tài)系統(tǒng)，還堵塞水上交通，給當(dāng)?shù)氐臐O業(yè)和旅游業(yè)造成很大損失。2.摧毀生態(tài)系統(tǒng)由于外來入侵物種殺死或排擠當(dāng)?shù)刂参?，依靠?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，包括引起水土流失、火災(zāi)蟲災(zāi)以及當(dāng)?shù)靥赜械纳镔Y源喪失等，最終導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)的崩潰。3.危害物種多樣性外來入侵物種中的一些惡性雜草，

如紫莖澤蘭、飛機(jī)草、薇甘菊、豚草、小蓬草、反枝莧等，可分泌某些化合物抑制其他植物發(fā)芽和生長，排擠本土植物并阻礙植被的自然恢復(fù)。外域病蟲害的人侵會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重災(zāi)害。原產(chǎn)日本的松突圓蚧于20世紀(jì)80年代初入侵我國南部，到1990年年底，已有1.3x105

hm2以上的馬尾松林因受松突圓蚧的危害而枯死，松突圓蚧還侵害-些狹域分布的松屬植物，如南亞松。原產(chǎn)北美的美國白蛾1979年入侵我國，僅遼寧省的蟲害發(fā)生區(qū)就有100多種本地植物受到危害。4.影響遺傳多樣性殘存的次生植被常被入侵種分割、包圍和滲透，使本土生物種群的分布區(qū)進(jìn)-一步破碎化，還可以造成一些物種的近親繁殖和遺傳漂變。有些入侵種可與同屬近緣種，甚至不同屬的種雜交,例如，加拿大一枝黃花可與紫菀屬植物Asterptarmicoides雜交。入侵種與本地種的基因交流可能導(dǎo)致后者的遺傳侵蝕。在植被恢復(fù)中，將外來種與近緣本地種混植，如在華北和東北國產(chǎn)落葉松產(chǎn)區(qū)種植日本落葉松，以及在海南國產(chǎn)海桑屬產(chǎn)區(qū)栽培從孟加拉國引進(jìn)的無瓣海桑，都存在相關(guān)問題，已有一些這些屬間、種間植物雜交的報(bào)道。(五)群落演替的頂極學(xué)說群落的演替是--個(gè)漫長的過程，但演替也不是無休無止、永恒延續(xù)的。-般來說，當(dāng)一個(gè)群落演替到平衡狀態(tài)的時(shí)候，演替就不再進(jìn)行了。在這個(gè)平衡點(diǎn)上，群落結(jié)構(gòu)最復(fù)雜、最穩(wěn)定，只要不受到外力干擾，它將永遠(yuǎn)保持原狀，這個(gè)處于平衡狀態(tài)的群落就叫作頂極群落。“關(guān)于頂極群落，目前主要有以下三種學(xué)說。1.單頂極學(xué)說單頂極學(xué)說是美國生態(tài)學(xué)家克萊蒙茲(R.Clements)首先提出的。該學(xué)說的要點(diǎn)是:在同一個(gè)地區(qū)，只有一個(gè)頂極群落，而這個(gè)頂極群落的特征完全由當(dāng)?shù)氐臍夂驔Q定，因此該頂極群落又叫作氣候頂極。根據(jù)該學(xué)說，在任何-一個(gè)特定的氣候地區(qū)，所有的演替最終都將趨向于一個(gè)頂極群落(只要給它們足夠的演替時(shí)間)。然而，在實(shí)際的研究中，人們發(fā)現(xiàn)任何一個(gè)地區(qū)都不止有一-種處于平衡狀態(tài)的群落。也就是說，在自然界我們會(huì)看到如果按照單頂極學(xué)說的標(biāo)準(zhǔn)判斷，--些群落并不是頂極群落，但它們顯然也處于平衡狀態(tài)。這說明頂極群落除了決定于各地區(qū)的氣候條件，還決定于其他的一些因素，如地形、土壤和生物因素等。2.多頂極學(xué)說最早提出多頂極學(xué)說的是英國生態(tài)學(xué)家坦斯利(A.Tansley)。該學(xué)說的要點(diǎn)是:任何一個(gè)地區(qū)的頂極群落都有多個(gè)，它們決定于地形、土壤濕度、土壤的營養(yǎng)特性、動(dòng)物的活動(dòng)等因素。也就是說，在一個(gè)氣候地區(qū)，群落演替的最終結(jié)果不--定都匯集于一個(gè)共同的氣候頂極。只要這個(gè)群落達(dá)到平衡狀態(tài)，其中的生物能自行繁殖，并且群落的演替過程基本結(jié)束就可以被看作頂極群落。所以，根據(jù)該學(xué)說，除了氣候頂極，還有土壤頂極、地形頂極、動(dòng)物頂極及一些復(fù)合型頂極(如地形-土壤頂極)等。單頂極學(xué)說和多頂極學(xué)說之間的真正差異可能在于衡量群落相對穩(wěn)定性的時(shí)間因素。支持單頂極學(xué)說的人認(rèn)為，只要有足夠的時(shí)間，總會(huì)產(chǎn)生-一個(gè)單--的頂極群落，土壤頂極、地形頂極、動(dòng)物頂極等最終都會(huì)被氣候頂極所取代。問題在于我們以什么樣的時(shí)間尺度來考慮問題。由于氣候不是一-成不變的，群落的演替面臨的是一個(gè)變化的氣候，所以平衡的條件從這個(gè)意義上說是永遠(yuǎn)不會(huì)達(dá)到的。3.頂極-格局學(xué)說頂極-格局學(xué)說實(shí)際上是多頂極學(xué)說的一一個(gè)變形。該學(xué)說的要點(diǎn)是:在任何一個(gè)地區(qū)，環(huán)境因子都是連續(xù)變化的，隨著環(huán)境因子的變化，各種類型的頂極群落也不是截然呈離散狀態(tài)的，而是連續(xù)變化的，進(jìn)而形成連續(xù)的頂極類型，構(gòu)成--個(gè)頂極群落連續(xù)變化的格局。在這個(gè)格局中，分布最廣泛且通常位于格局中心的頂極群落叫作優(yōu)勢頂極，它是最能反映該地區(qū)氣候特征的頂極群落，相當(dāng)于單頂極學(xué)說中的候頂極。綜合來看，單頂極學(xué)說認(rèn)為在--個(gè)地區(qū)有一個(gè)氣候頂極存在;多頂極學(xué)說則認(rèn)為一個(gè)地區(qū)有多個(gè)頂極