資源簡介

群落及其演替
第3節 群落演替
年級 高二年級 授課時間 1 課時
課題 第2節 群落演替
教材分析 本節內容包括“演替的類型”“人類活動對群落演替的影響”和“退耕還林、還草、還潮”三部分。第一部分是在群落層次上分析生命系統的發展變化，第二、三部分探討人類活動在這方面的作用，并重點介紹我國在生態恢復方面的政策、揩施及取得的成就，滲透了尊重自然、保護自然的生態文明思想，也體現科學、技術與社會的關系。 關于群落的演替過程，教材一方面介紹群落演替的概念、類型和演替過程，另一方面讓學生分析生物與環境的相互作用。教材正文在解釋演替的過程時，注意解釋土壤中有機物、群落中物種豐富度及群落結構的變化。土壤是生物群落賴以生存的基本的環境條件之一 ，物種豐富度和群落結構是群落的重要特征。這樣講述，可以幫助學生關注群落演替過程中生物與環境的變化，從整體上理解群落演替的過程。對開頁的設計呈現了群落由簡單到復雜、由蒼白荒蕪到濃綠繁茂的過程，既有渾然一體之感，也給學生強烈的視覺刺激。 教材接下來也用圖文結合的方式介紹了棄耕農田上的演替,并讓學生將其與裸巖上的演替進行比較。進行比較的同時介紹“初生演替”和“次生演替”的概念，解釋二者的區別(如起點、演替速度、經歷的階段)，總結二者的共性(由簡單到復雜),并進一步歸納影響群落演替的因素，滲透生物種群在適應環境的過程中形成群落，群落始終處于動態變化中并趨向于達到穩定狀態的觀念。 教材最后著重介紹了我國的“退耕還林、還草、還湖"政策，以及取得的建設成就，并重點介紹了我國近年來啟動的多項生態文明建設工程。這既可以讓學生理解國家的有關政策及其意義，培養愛國情懷，也能使他們進一步樹立尊重自然、 保護自然的觀念。這些內容也為學生后續學習“生態系統及其穩定性”和“人與環境”的相關內容打下了基礎。
教學目標 1.通過分析裸巖上的演替和棄耕農田上的演替，闡明演替的概念、類型和過程。 2.通過分析人類活動與演替的關系，說明人類活動對群落演替的影響。 3.認同我國實行退耕還林，還草、還湖的政策。
教學重、難點 教學重難點 群落的演替過程。
教學過程
教學內容 教師活動 學生活動
引入新課 夏威夷群島是由地殼斷裂處噴發出的巖漿形成的火山島,因雨水充沛,許多丘陵和山地經過長時間的演化,現已被濃密的森林和草地覆蓋著，顯現出優美的自然景色。夏威夷群島是世界著名的旅游勝地,在夏威夷各島上,一年四季都可以看到盛開的鮮花。觀看視頻《火山島的演化》。根據視頻，提出問題引發學生思考和討論： 1.夏威夷群島上群落演替經歷怎樣的過程？ 2. 群落演替與人類活動之間有何關系？ 通過這些問題進一步引出群落演替的過程與實例。 學生觀看視頻，探究思考并回答相應問題。 嘗試對群落演替過程進行討論，初步了解演替的概念。 火山后的演替，神秘又有趣，采用該的情境導人，既能激發學生的學習興趣，又能使學習與經驗對接。
新課教學 一、群落演替的類型和過程 【任務一、從裸巖上開始的群落演替分析】 情境：根據“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”的研究整理的數據。 問題1：據表中信息，初步判斷裸巖上植物群落演替依次經歷哪些階段？ 裸巖階段、地衣階段、苔蘚階段、草本植物階段、灌木階段、喬木階段 問題2: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？ 地衣是真菌和藻類共同生活而成的共生體。地衣侵入、定居于光裸的巖石上，分泌有機酸加速巖石風化，土壤顆粒和有機物增多。 問題3：地衣階段為苔蘚的生長提供了怎樣的基礎？為什么苔蘚能夠取代地衣？ 通過地衣分泌有機酸加速巖石風化形成土壤，并積累起了有機物，這為苔蘚的生長提供了條件。而苔蘚生長后高于地衣, 能獲得更多的陽光，處于優勢地位，其結果是逐漸取代了地衣。 土壤能保持一定 水分 → 草本 植物侵入→定居→競爭→ 較高草本植物占優勢→小動物增多 →土壤有機物豐富 、通氣性好 問題 4：為什么灌木、小喬木會取代草本？ 灌木、小喬木侵入并定居 → 競爭 → 灌木、小喬木占優勢 → 動物進一步增多 → 物種__多樣化_____ → 群落結構較___穩定____→ 抵御環境變化的能力__增強______ 問題 5：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“優勢取代”，而不是“取而代之”。形成森林后，喬木占據了優勢，取代了灌木的優勢，但在森林中各種類型的植物都是存在的。 引導學生歸納概括初生演替的概念、實例、演替趨勢。 （1）概念：在一個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生的演替。 （2）例子：沙丘、火山巖、冰川泥上進行的演替 （3）趨勢：演替過程中，土壤的有機物越來越豐富，物種的豐富度逐漸加大,食物網越來越復雜，群落的結構也越來越復雜。 【任務二、棄耕農田上的群落演替分析】 閱讀P40圖2-12內容并思考以下問題： 用文字和箭頭的形式寫出棄耕的農田上群落演替經歷的階段？ 棄耕農田、雜草、灌木、喬木、森林。 2.每個階段各有什么特點？ 雜草階段：一年生雜草生長→土壤條件改善→多年生雜草接踵而至。 灌木階段：土壤有機物增多，土壤保水能力增強→小灌木生長→形成灌木叢。 喬木階段：喬木 出現 → 逐漸取代灌木，成為優勢種。 森林階段：氣候適宜的條件下，逐漸演替出樹林。 演替都會發展為森林嗎？一個群落最終演替到什么程度，主要受哪些因素的影響？ 不一定 這些因素常常處于變化的過程中，適應變化的種群數量增長或得以維持，不適應的數量減少甚至被淘汰。 群落的演替，結構一定會越來越復雜嗎？ 群落的結構不一定越來越復雜。群落結構也可能從復雜到簡單，如從草原演變為沙漠。 引導學生歸納概括次生演替的概念、實例、演替趨勢。 1）概念：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(如能發芽的地下莖)的地方發生的演替。 （2）例子：火災過后的草原、過量砍伐的森林、棄耕的農田。 （3）趨勢：物種的豐富度逐漸加大, 群落的結構也越來越復雜。 【任務3、歸納、比較裸巖與棄耕地上發生演替的異同】 裸巖棄耕農田起始條件　裸地,無任何植物繁殖體　有土壤條件,甚至有植物繁殖體演替階段裸巖→地衣→苔蘚→草本植物→灌木→喬木　　　　棄耕地→草本植物→灌木→喬木　速度慢快共同點群落結構越來越　復雜　　　,群落中的物種數量和群落層次　　增多　　,土壤和光能得到　 　　　更充分的利用最終發展成一個與群落所處環境相適應的相對穩定的狀態
學生根據前面情境的理解，在教師的引導下，討論從裸巖如何一步步演替的。 觀察圖片，結合生活常識，合作建構發生在裸巖上的演替模型。 學生結合和所給資料，思考并討 論教師提出的問題，相互交流，得出結論。從物種組成、優勢種種間關系、群落結構等方面，探討初生演替過程，特別關注土壤條件的變化，初步總結出群落演替的方向和規律。 觀察圖片，結合生活常識，合作建構發生在棄耕農田上的演替模型。 學生結合和所給資料，思考并討論教師提出的問題，相互交流，得出次生演替的過程、方向和規律。 討論交流，概括影響群落演替的內因和外因。 小組合作，從起點、經歷時間、演替速度、實例等方面比較初生演替和次生演替。
【習題鞏固】 1. 研究人員在調查某沙地的植物群落演替時，發現其自然演替順序為：一年生草本→多年生草本→多年生亞灌木→多年生灌木。下列有關敘述正確的是（ ） A．在多年生亞灌木群落中不存在一年生草本植物 B．該沙地群落演替的類型與棄耕農田上發生的演替類型不同 C．如果時間允許，該地一定能夠形成森林群落 D．該沙地主要植被是多年生灌木，與其根系發達、抗風和吸水能力較強有關 【答案】D 【詳解】A、群落演替的過程是一個優勢種被替代的過程，在多年生亞灌木群落中仍然存在一年生草本植物，A錯誤； B、該沙地群落演替的類型與棄耕農田上發生的演替類型相同，都屬于次生演替，B錯誤； C、該沙地的環境條件不適宜喬木的生長，即使時間允許，該地也不能形成森林群落，C錯誤； D、生活在該沙地的多年生灌木，因其根系發達、抗風和吸水能力較強而成為適應該沙地生存的主要植被類型，D正確。 2. 斗轉星移間，滄海變桑田，地球的外貌總是在不斷地發生著變化。下圖表示發生在某裸巖地區的群落演替的不同階段，下列說法錯誤的是（ ） A．由題圖可知，群落演替實質上為群落更替的過程 B．該種演替速度相對較慢，主要原因是起點沒有土壤條件及繁殖體 C．Ⅱ階段草本植物占據優勢地位，此時群落還未形成垂直結構 D．Ⅰ階段～V階段，群落對空間和資源的利用率逐漸加大 【答案】C 【詳解】A、群落演替是指隨著時間的推移，一個群落被另一個群落代替的過程，即實質上為群落更替的過程，A正確。 B、該種演替為裸巖地區的群落演替，起點沒有土壤條件及繁殖體，因此演替速度相對較慢，B正確； C、在垂直方向上，大多數群落具有明顯的分層現象，因此Ⅱ階段草本植物占據優勢地位，此時群落具有垂直結構，C錯誤； D、Ⅰ階段～V階段，隨著演替的進行，群落結構變得復雜，垂直方向上分層明顯，因此群落對空間和資源的利用率逐漸加大，D正確。 根據所學知識，完成相關習題，對知識進行運用，鞏固知識。
二、人類活動對群落演替的影響 【任務4、分析人類活動影響群落演替的實例】 展示資料，引導學生分析資料，回答問題。 資料1 除了氣候變化的因素，人類活動導致我國的黃土高原從歷史上的郁郁蔥蔥到現在的很多黃土丘陵呈光禿狀態。 資料2 自20世紀60年代，長江中游某湖泊進行了大規模的圍湖造田，統計該湖泊20世紀60年代和80年代占優勢的物種變化如表。 資料中，人類活動使群落演替向什么方向進行？ 人類活動使群落演替朝著物種豐富度降低、結構簡單的方向進行。 人類活動對上述群落的演替速度有什么影響？ 人類活動加快了這種演替的速度。 如果去除人類活動，這些群落又會向什么方向演替？ 去除人類活動，這些群落一般會朝著人類活動出現之前的狀態進行演替，趨向于恢復原來的群落，物種豐富度會增加，結構會變得復雜。 綜上分析人類活動對群落的演替有什么影響？ 人類活動往往使群落演替按照不同于自然演替的方向和速度進行。 人類活動對群落演替的影響都是不良的嗎？ 研究并掌握群落演替的規律，利用演替規律使群落朝著對人類有益的方向發展。 2003年1月20日起施行頒布了《退耕還林條例》，2019年，已累計完成退耕還林3.18×107hm2。 概況人類活動對群落演替的影響 聯系地理學科地域分異的相關知識根據資料分析回答影響群落演替的因素有哪些 分析人類活動對群 落演替的影響。 思考交流，認同“綠水青山就是金山銀山”的理念。 了解《退耕還林條例》的內容，思考、討論并回答認同人類活動對群落演替的影響。 以概念圖的形式自主總結，形成知識網絡。
【習題鞏固】 3.某地常綠闊葉林因過度砍伐而遭到破壞，停止砍伐一段時間后，該地常綠闊葉林逐步得以恢復。該地常綠闊葉林恢復過程中（ ） A．群落演替的類型為初生演替 B．每個種群的生態位保持穩定 C．不同季節的物種豐富度相同 D．群落的結構和功能趨向穩定 【答案】D 【詳解】A、停止砍伐一段時間后，該地常綠闊葉林逐步得以恢復，該過程中土壤條件還存在，所以該群落演替類型是次生演替，A錯誤； B、一個物種在群落中的地位或作用，包括所處的空間位置，占用資源的情況，以及與其他物種的關系等，稱為這個物種的生態位，群落演替過程中會發生優勢種額取代，故每個種群的生態位會發生變化，B錯誤； C、豐富度是指生物群落中物種數目的多少，群落在不同季節和不同年份內其物種組成和空間結構會隨時間而發生有規律的變化，故不同季節的物種豐富度不同，C錯誤； D、群落演替過程中，在一定時間和相對穩定的條件下，群落的結構和功能趨向穩定，D正確。 4. 據調查，某地區由于氣候越來越干燥，森林逐漸被灌叢取代，這也是自然界存在的一種演替類型。近年來，由于人類過度開墾，導致局部灌叢出現了荒漠化，該現象表明：與該地區具有的自然演替相比，人類的開墾活動使得該地區群落的（ ） A．演替速度變快，演替的方向未變B．演替速度變慢，演替的方向未變 C．演替速度變快，演替的方向改變 D．演替速度未變，演替的方向未變 【答案】A 【詳解】人類過度開墾，導致局部灌叢出現了荒漠化，說明人類的開墾活動使得該地區群落的演替速度變快，某地區由于氣候越來越干燥，森林逐漸被灌叢取代，自然狀態下也是演替為沙漠，因此演替方向未變，BCD錯誤，A正確。 完成相關習題，對知識點進行鞏固。運用所學知識，解決問題。
課堂小結 本節課的教學理念符合課程標準的要求，教學目標設計合理，教學中注重創設真實的問題情境，重視群落演替概念的形成，幫助學生進一步形成生命觀念， 注重科學探究，著力培養學生的科學思維，激發學生主動參與生態文明建設的積極性，增強學生保護環境的責任感。本節的教學設計主要有以下特點。 1.以真實的實例導人，激發學習興趣。通過視頻學生對群落演替的概念有了感性認識。用學生熟悉的身邊實例導入，既能激發學生的學習興趣和探究欲望，又能啟迪學生思維。 2.注重直觀教學，突出教學重點，突破教學難點。群落演替的過程既是教學重點又是教學難點。群落演替的時間跨度長，學生不可能觀察全過程，也難以想象其中的變化，本節課注重直觀教學，通過大量視頻、圖片創設情境，有助于引導學生基于群落演替的生物學現象和事實，形成群落演替、初生演替、次生演替等概念。這樣的設計遵循了由直觀到抽象的規律，符合生物學概念形成的一般規律， 也有助于學生形成生命觀念。 3. 密切聯系人類活動影響群落演替的案例，增強學生保護環境的責任感。本節課在教材提供的實例基礎上，補充了北方地區的沙塵暴，各種視頻，讓學生在強烈的對比中，認同群落的自然演替是有規律的，應辯證地看待人類活動對群落演替的影響，幫助學生樹立辯證唯物主義自然觀，認同“綠水青山就是金山銀山”的理念，支持退耕、還草、還湖的政策，增強“保護環境、從我做起”的社會責任意識。
板書設計
課后作業 1. 在群落演替的過程中，物種的組成和數量會發生變化。判斷下列相關表述是否正確。 （1）群落演替就是群落內原有物種逐漸恢復到原有狀態。( ) （2）演替早期的種群可能在新形成的群落里出現。( ) 【答案】 錯誤 正確 【詳解】（1）群落演替是指隨著時間的推移，一個群落被另一個群落代替的過程，是優勢的取代，原有物種也可能會消失，故錯誤。 （2）群落演替的“代替”不是“取而代之”，而是指優勢取代，所以演替早期的種群可能在新形成的群落里出現，故正確。 2. 演替過程中喬木逐漸取代了灌木的優勢地位，其主要原因是（ ） A．灌木壽命較短 B．喬木繁殖能力較強 C．灌木生長極為緩慢 D．喬木較為高大，能獲得更多的陽光 【答案】D 【詳解】群落演替過程中喬木逐漸取代了灌木植物，其主要原因是喬木較為高大，能獲得更多的陽光，成為優勢物種，ABC錯誤，D正確。 3.我國北方某地區實施退耕還林三年后，對該地區蜘蛛類群的研究表明，地面蜘蛛豐富度增加，但原來分布于農田的蜘蛛種類部分消失。下列敘述錯誤的是（ ） A．退耕農田上發生的群落演替是次生演替 B．人為因素的干擾可以改變群落演替的方向 C．部分農田蜘蛛消失說明退耕還林不利于保護生物多樣性 D．蜘蛛類群的變化說明群落演替過程中物種組成是動態變化的 【答案】C 【詳解】A、退耕農田還存在土壤等基本條件，因此退耕農田上發生的群落演替是次生演替，A正確； B、人為因素的干擾可以改變群落演替的速度和方向，B正確； C、退耕還林后，該處的次生演替的一般過程是：棄耕農田→一年生雜草→多年生雜草→灌木→喬木，演替過程中，個別原有的物種可能消失（部分農田蜘蛛消失），但群落總體朝著物種增多（地面蜘蛛豐富度增加）、結構復雜的方向演替，有利于保護生物的多樣性，C錯誤； D、群落演替是一個群落被另一個群落替代的過程，該地區地面蜘蛛豐富度增加，但原來分布于農田的蜘蛛種類部分消失了，說明群落演替過程中物種組成是動態變化的，D正確。 4. 對一處棄耕農田的演替過程的記錄如下表所示，請據表回答下列問題。 棄耕年數優勢植物非優勢植物0～1馬唐—1飛蓬豚草2紫菀豚草3須芒草豚草5～10短葉松火炬松50～150櫟山核桃
（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，針葉林中的動物分層現象較為 （填“簡單”或“復雜”），原因是 。 （3）如果一塊棄耕農田位于半干旱地區，群落演替最可能發展到哪個階段 ？ 【答案】 快 慢 復雜 針葉林比草原物種豐富度大，群落結構更復雜，層次性更明顯，分層更多，所以動物分層更復雜 只能發展到草本植物階段或稀疏的灌木階段。 【詳解】（1）由表可知，該地草本植物的優勢種幾乎每年在變化，演替速度快，木本植物的演替需要的年份長速度慢。 （2）針葉林比草原物種豐富度大，群落結構更復雜，層次性更明顯，分層更多，所以動物分層更復雜，因此一般來講，與草原相比，針葉林中的動物分層現象較為復雜。 （3）由于處于半干旱地區，受水分影響，棄耕農田最可能演替到草本植物階段或稀疏的灌木階段。

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