《群落随时间改变》讲义

《群落随时间改变》讲义生物群落的结构：群落随时间改变同学们好，咱们现在学习的是高中苏教版（2019）选择性必修2生物与环境的第二章群落里的第一节生物群落的结构中的群落随时间改变这个部分。这部分内容可有趣啦，就像看一部生物世界的纪录片一样。一、什么是生物群落咱们先来说说啥是生物群落。简单来说，生物群落就是在一定的区域里，各种生物种群相互依存、相互作用而形成的一个有规律的组合。比如说，咱们学校旁边那个小池塘，那里面有鱼、有青蛙、有水草，还有各种小虫子，这些生物共同构成了池塘这个小区域的生物群落。1、生物群落的组成生物群落的组成那可丰富啦。有植物、动物、微生物。植物就像生产者一样，它们通过光合作用把阳光转化成能量，就像小工厂一样。比如说池塘里的水草，它们在阳光照耀下制造出氧气和有机物，这可是整个群落生存的基础呢。动物呢，就像消费者，它们依靠植物或者其他动物来获取能量。像池塘里的小鱼吃水草，大鱼又吃小鱼。微生物就像是清洁工，分解动植物的遗体和排泄物，让营养物质又回到环境里，继续循环。就像我之前看到过的一个场景，在树林里，一棵大树倒了，慢慢地，树干上就开始长蘑菇了，这些蘑菇就是微生物的一种，它们把大树分解，让大树的营养重新回到土壤里，又能被其他植物吸收了。2、生物群落的特征生物群落有好多特征呢。首先是物种的多样性。不同的生物群落，物种的种类和数量都不一样。比如说热带雨林，那里面的物种多得数都数不过来，各种各样的植物、动物，就像一个巨大的生物宝库。而沙漠里的生物群落，物种就相对少多了，主要是一些耐旱的植物和动物。其次是群落的外貌，就像咱们看一个人，有他的长相特征一样，群落也有它的外貌特征。比如草原群落，一眼看过去就是大片的草地，偶尔有一些矮小的灌木，和一群群的牛羊在吃草。再就是群落的结构，这就包括垂直结构和水平结构啦。二、群落随时间的改变1、群落演替的概念现在咱们要进入重点内容啦，那就是群落随时间的改变，这就是群落演替。群落演替就像是生物群落的一场漫长的接力赛。一个生物群落随着时间的推移，它的物种组成、群落结构等方面会发生一系列的变化。比如说，一块荒地，一开始可能什么都没有，慢慢地会长出一些野草，然后会有一些小动物来这里安家，再后来可能会长出大树，最后可能变成一片森林，这就是一个群落演替的过程。2、初生演替（1）定义初生演替就是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。就像火山喷发后，岩浆冷却形成的新地面，一开始是光秃秃的，什么植物都没有。（2）实例：火山岩上的演替咱们来详细说说火山岩上的演替这个例子。当火山喷发后，新形成的火山岩那可是非常贫瘠的，上面几乎没有任何土壤和有机物。首先来到这里的是地衣。地衣这种生物可神奇了，它是藻类和真菌的共生体。地衣可以分泌有机酸，慢慢地腐蚀火山岩，把岩石分解成小颗粒，这样就开始有了土壤的雏形。经过地衣长时间的努力，土壤里的营养物质越来越多，这时候苔藓就可以生长了。苔藓比地衣长得快，它会把更多的阳光挡住，慢慢地地衣就竞争不过苔藓了。随着苔藓的生长，土壤进一步改良，然后草本植物就开始生长了。草本植物的根系比苔藓发达，它们可以把土壤抓得更牢，同时也带来了更多的有机物。草本植物生长一段时间后，灌木就开始出现了。灌木比草本植物高大，它会遮挡草本植物的阳光，草本植物的生长就受到了限制。最后，乔木开始生长，乔木长得最高大，它的树冠会把阳光都抢走，灌木和草本植物在乔木的阴影下，只能在缝隙里生存。最后就形成了一片森林。我有一次去一个曾经火山喷发过的地方旅游，就看到了这样的景象。在一片比较新的火山岩区域，只有星星点点的地衣和苔藓，而在稍微远一点，时间久一点的地方，就有了草本植物，再远一点就是灌木和一些小乔木了，那种从荒芜到有生机的变化，真的很让人感叹大自然的神奇。3、次生演替（1）定义次生演替就是在原来有植被覆盖，但是植被因为一些原因被破坏了，比如火灾、砍伐等，然后在这个基础上开始的演替。（2）实例：森林火灾后的演替就拿森林火灾后的演替来说吧。一场大火过后，原来的森林一片焦土，很多树木都被烧死了。但是土壤里还保留着原来植物的种子、根等。火灾过后不久，一些一年生的草本植物就会先长出来。这些草本植物生长速度快，它们利用土壤里残留的营养物质快速生长。随着草本植物的生长，土壤变得更加肥沃，因为草本植物的枯枝落叶又给土壤补充了营养。然后，灌木就开始生长了。灌木的根系可以深入到更深的土壤里，吸收更多的水分和营养。灌木长大后，就会给森林里的动物提供栖息地，一些鸟类就会来这里筑巢。最后，乔木又开始慢慢生长起来，逐渐恢复到原来森林的模样。我曾经在新闻上看到一个森林火灾后的地方，消防员们在灭火后还会关注那里的生态恢复情况。一开始就是一片黑乎乎的，只有一些小草冒出来，过了几年，再看的时候，就有很多小灌木了，估计再过一些年，就会重新变成一片森林了。4、群落演替的影响因素（1）内部因素群落演替的内部因素主要是生物本身的因素。比如说植物的繁殖体，像种子、根茎等。如果一个地方有很多植物的种子，而且这些种子能够适应环境，那这个地方的植被就容易恢复和演替。还有生物之间的相互关系，像竞争、捕食等。比如在草原上，羊和狼之间的捕食关系。如果狼太多了，羊就会减少，那么羊吃的草就会增多，这样就会影响到草原植物群落的结构，进而影响整个群落的演替。（2）外部因素外部因素就更多啦。首先是气候因素，温度、降水这些对群落演替影响很大。比如说在干旱的地区，很难演替出森林群落，因为水分不够。而在湿润的地区，就比较容易形成森林群落。其次是土壤因素，土壤的肥力、酸碱度等都会影响植物的生长，从而影响群落演替。还有人类活动，这可是一个非常重要的外部因素。人类的砍伐森林、开垦荒地、修建建筑物等活动都会破坏生物群落，改变群落演替的方向和速度。就像现在很多城市周边的自然群落，因为城市的扩张，很多都被破坏了，原本可能是森林或者农田的地方，现在都变成了高楼大厦。三、群落演替的意义1、对生态系统稳定性的意义群落演替对生态系统的稳定性有很大的意义。在群落演替的过程中，生物群落的物种多样性会逐渐增加。就像我们前面说的初生演替和次生演替的例子，从一开始比较单一的物种，到最后形成复杂的生物群落。物种多样性增加了，生态系统的稳定性就提高了。因为不同的物种在生态系统里有不同的作用，就像一个团队里不同的成员有不同的分工一样。如果一个物种受到影响，其他物种可以起到一定的弥补作用。比如说在一个森林生态系统里，如果一种树生病了，其他的树和植物还可以继续维持生态系统的功能，像保持水土、制造氧气等。2、对生物多样性的意义群落演替对生物多样性的意义也非常明显。随着群落演替的进行，越来越多的物种可以在这个区域生存。像在森林演替的过程中，从草本植物到乔木的生长过程中，会吸引各种各样的动物来这里生活。昆虫会来采食花蜜，鸟类会来筑巢，小型哺乳动物会在树林里寻找食物和栖息地。这样就增加了整个区域的生物多样性。生物多样性可是地球的宝贵财富，就像一个巨大的基因库，里面有各种各样的基因，对生物的进化和发展有着重要的意义。3、对人类的意义群落演替对我们人类也有很多意义呢。首先，一个健康的生物群落可以给我们提供很多资源。比如说森林群落可以给我们提供木材、药材、水果等。其次，生物群落可以调节气候、净化空气、保持水土等。就像城市里的公园，里面的树木和花草可以吸收灰尘、二氧化碳，释放氧气，还可以减少噪音。还有，一些特殊的生物群落，像湿地，对洪水的调节有很大的作用。湿地就像一块大海绵，在洪水来的时候可以吸收大量的水，在干旱的时候又可以释放水。四、群落演替的研究方法1、样方法样方法是研究群落演替比较常用的方法。就是在要研究的生物群落里，选取一定大小的样方。比如说在一片草原上，我们可以用一个一平方米的正方形框架作为样方。然后统计样方里的植物种类、数量、高度等。这样可以了解这个区域植物群落的情况。我们可以在不同的演替阶段设置样方，然后对比不同阶段样方的数据，就可以知道群落演替的过程中植物群落的变化情况。2、标记重捕法这个方法主要是用来研究动物群落的。比如说我们要研究一个池塘里鱼的数量变化在群落演替过程中的情况。我们先捕捉一些鱼，然后给它们做上标记，再放回池塘里。过一段时间后，我们再捕捉一些鱼，看看其中有标记的鱼占多少比例，这样就可以估算出池塘里鱼的总数了。通过在群落演替的不同阶段使用标记重捕法，我们就可以知道动物群落数量和种类的变化情况。3、长期观测长期观测也是很重要的研究方法。就是对一个特定的生物群落进行长时间的观察和记录。比如说，我们可以在一个森林里设置观测点，每年定期去观察森林里的植物生长情况、动物的活动情况、土壤的变化情况等。通过长期的观测，我们可以详细地了解群