高中生物人教版稳态与环境第4章种群和群落第4节群落的演替

《群落的演替》教学设计教学目标知识目标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。能力目标1.通过群落演替的过程培养学生要用“动态发展”的观点来分析事物。2.从生活中大家都熟悉的现象中来分析新的问题，从而培养学生仔细观察、全面独立分析问题的习惯。情感、态度与价值观目标从以前的围湖造田、毁林开荒到现在的退耕还林、还草、还湖，要让学生意识到环保的重要性和必要性。教学重难点教学重点与难点：群落的演替过程。教学工具多媒体教学过程导入新课师对于森林群落来说，通过群落各种种群间复杂的种间关系，一般情况下，可以维持群落结构的相对稳定，处于一个动态平衡。但是这样稳定的森林群落是如何产生的呢？如果现有的森林群落被破坏后，会发生些什么样的变化呢？我们先来看一个实例：课件展示：1883年8月7日，印度尼西亚客拉客托火山爆发，炽热的岩浆滚滚而出，所到之处生物全部死亡，成了一片裸地。几年之后，地面上稀稀疏疏长出了小草，还出现了一种蜘蛛。到了1909年，已有202种动物生活在这块新的土地上了。1919年动物增加到621种，1934年增加到880种。在此期间植物逐渐繁茂起来，形成了小树林。师在火山未爆发之前，这块土地上生活着各种各样的生物，构成群落。由于火山爆发，使原有生物都死亡。但在这块裸地上，先长出了小草，还出现了一种蜘蛛。这个时候我们能不能把这些生物称为一个群落呢？生虽然生物种类比较少，但我还是觉得它们应该是一个群落。师是的，但是这个群落是不是非常稳定呢？生不稳定，因为，过了一些年后，这里的动植物种类都在不断地增加，形成了小树林。师后来形成的小树林是不是一个群落呢？生也应该是的。师那么，小树林这个群落和前面有小草、蜘蛛的群落还是同一个群落吗？生不是了。因为他们的物种组成不一样了，而且，种间关系、空间结构都不相同了。师是的，但是这小树林群落是在前面群落的基础上一步步发展起来的。也可以说，前面的群落在不断地发展变化，一些生物的种群消失，而其他一些生物的种群来占据它们的空间，再过一段时间，又会有另一些生物的种群兴起，最后，达到一个相对稳定的阶段，形成了小树林。这样的过程就叫做群落的演替。推进新课课件展示：演替：随着时间的推移，一个群落被另一个群落代替的过程，就叫做演替。板书：一、演替的类型师那么，光裸的岩地上是怎样长出森林的呢？这是一个漫长而艰难的演替过程，大致要经历哪些阶段呢？一开始，光裸的岩石上任何生物都没有，这一阶段我们称它为裸岩阶段。那么最早在裸岩上定居的是哪一种生物呢？生我觉得应该是植物。师但是，我们也知道植物一般都是扎根在泥土当中的，你见过长在光溜溜的岩石上的植物吗？生没有。师实际上，先来作贡献的是地衣。地衣是一种真菌和藻类的共生体。它能分泌有机酸从裸岩中获取养分，并且有机酸可加速岩石风化形成土壤的过程。于是，土壤颗粒和有机物逐渐增多。这一阶段，主要是地衣，那这一阶段我们称它为什么呢？生地衣阶段。师很好。那么，这样的地衣阶段会不会一直维持下去呢？生不会。因为经过了地衣的作用，岩石已经慢慢变成土壤了。师是的。由于外界环境的变化，在地衣开拓的基础上，苔藓慢慢长了起来。那么，有了两类生物，它们之间肯定会出现种间关系。可能是怎样的种间关系呢？生竞争。师为了什么而竞争呢？生1会为了生活的空间而竞争。生2它们都要进行光合作用，所以还要为了阳光而竞争。师那么在这竞争过程中，谁会处于优势呢？要注意苔藓比地衣长得高。生那肯定是长得高的苔藓能获得更多的阳光，处于优势。师所以，苔藓就能逐渐扩展。而且，苔藓的生长能进一步使岩石分解，土层加厚，有机物增多，土壤中的有机物增多又能使哪一类生物增多呢？生微生物。因为微生物是分解有机物的。师这一阶段的优势物种是苔藓，所以这一阶段我们称它为苔藓阶段。要注意苔藓阶段还有没有地衣生长呢？生有的，只是没有苔藓多。师由于前面两类生物的作用，土壤有机物越来越多，而且能保持一定的水分，这时，各种草本植物的种子就能萌发生长了。这时竞争阳光的话，又是谁能处于优势了？生草本植物。草本植物长得比它们更高。师有草的地方就能找到各种昆虫。由于草本植物能够为它们提供食物以及栖息繁殖的场所，所以各种昆虫和其他小动物开始进入到这个地区。这时，这个小家庭的成员越来越多，生物越来越多对外界的无机环境影响也就越来越大。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。这一阶段称为草本植物阶段。师大家有没有发现什么规律？在这个慢慢演替的过程中，土壤怎么变化？生物怎么变化？特别是植物的变化有什么样的特点？生土壤的各种理化性质越来越好，生物的种类越来越多，每一种类后出现的植物都比前面长得高大，竞争能力更强。师所以，大家分析一下这往下发展又会发生什么样的变化呢？生会有灌木生长。师是的，灌木和小树开始生长，灌木“剥夺”了草本植物的阳光，逐渐取代了部分草本植物。而且，灌木起到了一定的避风挡雨的作用，同时还能提供更为丰富的食物，于是成为许多鸟类的栖息地。生物种类越来越多，对于群落的稳定性来说有什么变化呢？生群落的稳定性会越来越强，空间结构也越来越复杂，抵御环境变化的能力也增强。师这一阶段我们称为灌木阶段，灌木阶段的群落已经相对比较稳定，那么，该群落是否就是处于演替的稳定阶段了呢？生不是，因为还有比灌木更高更强竞争能力的植物类群——乔木。师很好。所以，在灌木群落形成的湿润土壤上，各种乔木种子萌发出来了。乔木有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。树林形成后，对其他生物和周围环境又带来什么影响呢？生树林的形成进一步改善了生物生存的环境，物种丰富度越大，种间关系越复杂，群落的结构也越稳定。师这一阶段称为森林阶段，由于高大的乔木是植物中的较高等的生物了，所以，这样的森林阶段也是相对稳定的阶段了。在森林阶段，群落中还能不能找到地衣、苔藓、草本植物和灌木？生可以的，只是这些植物不再是优势种了。师是的，其实乔木只是取代了其他植物的优势种地位。现在我们一起来回顾一下：从光裸的岩地到长出森林，一共经历了哪些阶段？生由裸岩阶段到地衣阶段、到苔藓阶段、到草本植物阶段、到灌木阶段，最后到森林阶段。师在裸岩上群落会发生演替，那么，在弃耕的农田上，能不能发生群落的演替呢？生也应该可以的。因为经常看到一些弃耕的农田上会长满杂草。我想如果人类不去干预的话，上面的生物肯定还会发生变化的。师是的，这位同学是生活中的有心人，我们的生活总是会和各种生物和生命现象打交道，所以，我们每一位同学都要做生活的有心人，这样才能更好地了解生物和各种生命现象，很可能你还能发现新的生命规律。下面我们一起来看一下发生在弃耕的农田上的群落演替过程。课件展示：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。土壤表层有机物质逐渐增多，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。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。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，或许只发展到草本植物阶段或稀疏的灌木阶段。师从以上描述中，你觉得这种演替和发生在裸岩上的演替过程有什么异同之处？生在裸岩上发生的演替是从地衣阶段开始的，而在弃耕的农田上发生的演替是从草本植物阶段开始的。起点是不相同的。而以后，都经历了草本植物阶段到灌木阶段再到森林阶段。师为什么这两个演替过程的起点不相同呢？生因为在裸岩上发生的演替外界条件是岩石，只能从能利用岩石养分的地衣开始；而在弃耕的农田上发生的演替外界条件是土壤，直接生长各种草本植物。师那么火山爆发后的裸岩上发生的演替一般来说还能恢复成原有的群落结构吗？而在弃耕的农田上发生的演替呢？生在火山爆发后的裸岩上发生的演替一般来说不太可能再恢复成原有的群落结构了，因为在火山爆发中，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。而农田就不一样了，因为农田的形成本身就有人为因素，所以还是可以通过人类的活动恢复成原有的群落结构的。师这位同学分析得非常好。实际上，上述两个例子代表了演替的两种类型——初生演替和次生演替。分类的依据就是根据演替发生的起始条件来划分的。课件展示：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。例如：在沙丘、火山岩、冰川泥上进行的演替。次生演替：是指在原有植被虽已不存在，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繁殖体（如能发芽的地下茎）的地方发生的演替。例如：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。板书：二、人类活动对群落演替的影响师群落的演替是一个长期的过程，在这个演替的漫长过程中，其实每一步都有它发生的原因和影响因素。决定群落演替的原因在于群落的内部，和植物繁殖体的迁移、散布，动物的活动性，群落内部环境的变化，种内与种间关系的改变都有关系。同时，外界环境条件诸如气候、地貌、土壤和火等可成为引起演替的重要条件。不可忽略的还有人类的活动。你了解的有哪些人类的活动会影响群落的演替呢？生我们学校宿舍旁的小河，原来河水非常清澈，经常能看到有鱼鹰的小船来捕鱼。但是，从今年三月份开始，河水开始越来越浑浊，而且开始发臭。也看不到任何绿色植物，河内的鱼也全都死了。后来，大家去反映后，上游的污染源取消以后，河水开始慢慢变清，慢慢出现了水草，近阶段，我还看到河里有水葫芦大量生长。师这位同学所举的例子也是我们现在随着工业的发展而带来的较为严重的现象。由于人类把大量污水排入河流，破坏了原有的河流群落，要重新出现稳定的生物群落需要比较长的时间。生在以前，有些人为了经济利益随意地捕杀动物、砍伐森林，还有的乱扔烟头而导致大片森林被化为平地，这些行为都会引起群落的演替。生在草原上，也有影响群落演替的例子。有些地方由于过度放牧破坏了原有的草地。师大家的例子举得都非常好。我也来给大家举个非常熟悉的例子。鲁迅先生著作中有过这样一句话：“走的人多了也便成了路。”你是否观察过被人踩踏成的小路周围杂草是怎样分布的呢？课前，我们请了兴趣小组的同学去学校附近观察了，现在我们请他们来给大家说一下观察的结果。生我们观察得结果：被踩踏严重的地方，主要长了一些像车前草这样的植物；轻度踩踏的地方主要是狼尾草等植物；几乎不被踩踏的地方，生长着狗尾草等植物。师谢谢兴趣小组为我们提供的这些资料。下面，我们要研究的是，植物的这种分布和人类的踩踏有关系吗？生应该有关系的，车前草特别矮小而且茎干相对粗一些，我觉得它要比狗尾草等耐踩踏些。师那么如果这样的小路被废弃后，人的践踏活动停止了，会出现“远芳侵古道，晴翠接荒城”的景象吗？生会的。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。师还有一个现象也越来越引起我们的注意：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。外来物种入侵后，增长有什么特点？生会呈“J”型增长。师由于外来入侵物种大量繁殖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。还会在一定程度上污染原有的基因。所以，世界各国现在越来越重视外来物种的引入问题。师实质上人对生物群落演替的影响远远超过了其他自然因素，因为人类的活动是有意识、有目的地进行的。人类的活动都是破坏现有的各种生物群落的吗？生不是的。现在我们国家也在治理沙漠、管理草原、建立人工群落等。师无论是哪一种类型的，人类的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。板书：三、退耕还林、还草、还湖师随着人类越来越感觉到可持续发展的重要性，对以前所采取的一些只顾眼前利益的错误行为也在不断地纠正过来。以前为了扩大耕地面积，不惜毁林开荒、围湖造田。带来的后果就是大量水土流失，洪涝灾害频繁发生。为什么大面积围湖造田是洪涝灾害频繁发生的原因之一呢？大家想想，河流湖泊有什么作用呢？生大面积围湖造田，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。师所以，我国政府明确提出了退耕还林、还草、还湖，退牧还草，颁布了《退耕还林条例》，从2023年1月起施行。下面我们来看看兴趣小组的同学上网为我们提供的我国有关退耕还林、还草、还湖的情况。课件展示：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3.58×107hm2，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2023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，2023年全面实施，已累计完成退耕还林3.18×106hm2，荒山造林3.25×106hm2，中央累计投入达232亿元。规划在2023年前退耕还林1.47×107hm2，宜林荒山荒地造林1.73×107hm2。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8.67×107hm2，防风固沙控制面积1.03×108hm2。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3950km2“长”到了5100km2，第二大淡水湖——洞庭湖面积增长了35%，恢复到60年前的4350km2。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1400多平方千米，增加蓄洪容积1.3×1010m3。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2023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6.67×107hm2，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。课堂小结师从退耕还林、还草、还湖这件事上，你得到了哪些启发？生1必须与大自然和谐相处，不然，就会带来严重的后果。生2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。师大家都能够意识到这一点，那么往后，在我们的努力下，地球一定能为我们人类提供更好的生存环境！课后小结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，要用历史性的眼光，从纵向进行寻踪。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。在第4节