全国通用版版高中生物 第4章 种群和群落 第4节 群落的演替学案 新人教版必修.docx

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全国通用版版高中生物第4章种群和群落第4节群落的演替学案新人教版必修

第4节　群落的演替

[目标导读]　1.结合教材P79图4－14、P80图4－15理解群落的初生演替、次生演替过程。

2.结合教材P81图4－16和思考与讨论，说明人类活动对群落演替的影响，并关注相关政策。

[重难点击]　理解群落的初生演替、次生演替过程。

方式一　导入新课：

课件展示有关群落演替图片。

提出问题：

大火之后的公园土地上的种群有什么变化？

如何一步一步的变回森林？

学生回答：

大火后的土地上随着时间的推移，出现了不同的植被，由低级到高级，生物的种群一个替代一个，最后成为森林。

教师总结：

群落是一个动态的系统，它是不断变化的，如果群落结构受到干扰，一个群落被另一个群落代替，这种现象就叫做演替。

提问：

通过预习，大家讨论回答演替的种类有哪些？

学生回答：

初生演替和次生演替。

问题导入：

既然群落是一个动态变化过程，而且在一定条件下还可以演替，那么演替如何进行？

展示发生在裸岩上的演替过程图解，学生讨论回答初生演替的过程。

方式二　创设情境：

教师播放“黄土高原的历史变迁”资料。

并组织学生观察讨论：

（1）甘肃省大部分地区地处黄土高原，什么原因使黄土高原从6000年前的伊甸园变成了如今千沟万壑的荒山秃岭？

（2）这样的荒山秃岭千百年后会形成茂密郁葱的森林吗？

学生讨论回答：

（1）由于地质原因，外加人类的乱砍乱伐，导致黄土高原植被减少，失去原来的森林。

（2）如果条件合适的话，也有可能恢复成森林。

教师：

多媒体展示印尼喀拉喀托火山爆发的资料。

提出问题：

裸露的岩石上是怎样长出森林的呢？

组织学生讨论分析初生演替的过程。

一、演替的类型

1．演替的概念：

随着时间的推移，一个群落被另一个群落代替的过程。

2．原因：

群落是一个动态系统，是不断发展变化的。

3．演替的类型

项目

概念

实例

初生

演替

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

裸岩上的演替过程：

裸岩阶段→地衣阶段→苔藓阶段→草本植物阶段→灌木阶段→森林阶段

次生

演替

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的地方发生的演替

弃耕农田的演替过程：

弃耕农田→一年生杂草→多年生杂草→小灌木→森林

问题探究

1．光裸的岩地上首先定居的生物为什么不是苔藓和草本植物，而是地衣？

答案　因为苔藓和草本植物无法直接从裸岩中获取养分，而地衣可以通过分泌有机酸从裸岩中获取养分。

2．地衣阶段为苔藓的生长提供了怎样的基础？

为什么苔藓能够取代地衣？

在某山区群落的演替过程中，出现了针叶林取代灌草丛进而成为优势种的过程，其原因是什么呢？

答案　地衣分泌有机酸加速岩石风化形成土壤，为苔藓的生长提供了条件。

苔藓植株高于地衣，能获得更多的阳光，处于优势地位，结果逐渐取代了地衣。

针叶林比灌草丛更容易获取阳光。

3．在森林阶段内，还能找到地衣、苔藓、草本、灌木吗？

答案　能。

群落演替中一些种群取代另外的一些种群，指的是优势取代，而非取而代之。

4．群落的演替能无休止地进行下去吗？

都能演变成森林阶段吗？

为什么？

答案　不能，任何环境下的演替都是最终达到一个成熟阶段，最后终止在一种稳定状态。

并不是所有群落演替的顶极群落都是森林，如在干旱、半干旱地区，群落演替的顶极群落是草原，这主要与当地的气候条件、降水量等环境条件有关。

5．下图为在弃耕的农田上发生的群落演替。

（1）上述群落演替类型属于次生演替。

（2）该演替过程的突出特征为：

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，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。

1．下列关于生物群落演替的叙述中，错误的是（　　）

A．群落演替主要有初生演替和次生演替两种类型，火灾后的草原、森林、冰川泥上进行的演替都属于次生演替

B．演替过程中由草本植物阶段渐变为灌木阶段，主要原因是灌木较为高大，能获得更多阳光

C．群落发展变化过程中，一个群落被另一个群落代替的过程，就是群落演替

D．群落演替的根本原因是群落内部因素的变化

答案　A

解析　冰川泥上进行的演替属于初生演替。

2．下图表示两种群落演替的类型，下列叙述正确的是（　　）

A．a处可表示发生特大火灾原有生物彻底灭绝

B．b处可表示火山爆发形成火山岩

C．甲、乙演替的起点均具备基本的土壤条件

D．如果时间允许，甲、乙都会形成森林

答案　B

解析　由图分析可知，甲表示次生演替，乙表示初生演替，a处遭受破坏但是物种丰富度并未降到0，即原有生物没有彻底灭绝；而b处所遭受的破坏导致物种丰富度降为0，即原有生物彻底灭绝，可表示火山爆发；初生演替的起点不具备基本的土壤条件；群落演替最终能否形成森林不是时间问题，而是取决于气候条件。

方法链接

　判断初生演替和次生演替的方法

（1）从起点上判断

①起点为从没有过植被或原有植被被彻底消灭了的环境是初生演替。

②起点为只是失去了原有植被的环境是次生演替。

（2）从时间和速度上判断

①经历的时间长，速度缓慢的是初生演替。

②经历的时间短，速度较快的是次生演替。

二、人类活动对群落演替的影响

1．人类活动对群落演替的影响

（1）活动方式

①破坏性行为：

砍伐森林、填湖造地、捕杀动物。

②保护性行为：

封山育林、治理沙漠、管理草原、建立人工群落。

（2）影响后果

人类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。

2．退耕还林、还草、还湖

（1）原因：

毁林开荒、围湖造田等以牺牲环境为代价的垦殖活动，造成严重的水土流失，并且成为洪涝灾害频繁发生的重要原因。

（2）解决方案：

走可持续发展道路，我国政府明确提出退耕还林、还草、还湖，退牧还草，颁布了《退耕还林条例》，自2003年1月20日起施行。

问题探究

在现实生活中，人类的许多活动影响着群落的演替。

资料1　践踏对草地群落的影响

资料2　密集的羊群

资料3　顺流而下的木材

资料4　废水排入河流

分析以上人类的活动可知：

（1）人类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。

（2）结合上述分析完成下面的不同方向的演替比较

项目

类型一

类型二

实例

大多数自然群落

受污染或被破坏的群落

方向

简单→复杂→稳定

复杂→简单→稳定

物种丰

富度

增加

降低

能量

变化

增加并趋于稳定

减少并趋于稳定

物质

变化

3．下列有关人类活动对群落演替影响的表述，不正确的是（　　）

A．人类的许多活动正影响着群落的演替

B．人类可以建立人工群落，使演替的方向和速度按照不同于自然演替的方向和速度进行

C．人类活动对生物群落演替的影响有时超过其他某些自然因素

D．人类的活动对群落的演替均是具有破坏性的

答案　D

解析　人类活动对群落演替既有正面影响，又有负面影响，从而使群落演替的方向和速度按照不同于自然演替的方向和速度进行。

4．一块弃耕的农田很快长满杂草，几年后，草本植物开始减少，各种灌木却繁茂起来，最后这块农田演变成了一片森林。

这片森林在不受外力干扰的情况下将会长期占据那里，成为一个非常稳定的生态系统。

在此演变过程中，相关变化趋势正确的是（　　）

A．①③B．②④

C．①④D．②③

答案　B

解析　弃耕的农田由于气候条件适宜，生物量应越来越多。

在弃耕的农田上存在着生物，故各曲线均不能从原点开始。

从演替过程看：

物种丰富度由少到多；总光合量逐渐增加，后期稳定。

知识拓展

　物种入侵对群落演替的影响

（1）人类活动中，会有意或无意地将某个新物种引入到某一群落之中。

在适宜的条件下，新物种会迅速成为优势种，破坏原有群落的稳定性。

（2）与人类对环境的直接破坏不同，外来入侵物种对环境的破坏及对生态系统的威胁是长期的、持久的。

1．下列有关群落演替的叙述，正确的是（　　）

A．群落中一些生物消失了，另一些生物来占据它们的空间，就属于演替

B．光裸的岩石上最先出现的是地衣

C．在弃耕的农田上不可能形成森林

D．不论在什么条件下，群落的演替都能形成森林

答案　B

解析　演替是指一个群落被另一个群落代替的过程，另一些生物不一定形成了新的群落，A项不对；如果在干旱的沙漠地区，群落的演替很难形成森林，但如果气候适宜，弃耕的农田就会演替成森林，故C、D两项错误。

2．下列关于弃耕农田和裸岩上的演替，说法正确的是（　　）

A．弃耕农田上的演替为初生演替

B．裸岩上的演替为次生演替

C．这两种演替过程完全相同

D．这两种演替过程不完全相同

答案　D

解析　影响群落演替的因素除了群落内部的环境变化、外界环境的变化等，人类活动也是一个重要的方面，人类的许多活动正在影响着群落的演替。

弃耕农田上的演替为次生演替，裸岩上的演替为初生演替，这两种演替过程不完全相同。

3．人类活动对演替的影响是（　　）

A．人类活动会加速演替的速度

B．人类活动会延缓演替的进行

C．人类活动往往会使演替偏离其自然的方向

D．人类活动会降低群落的丰富度

答案　C

解析　在自然状态下，群落的演替会沿着自身的规律，在外界环境的变化下，适者生存，不适者被淘汰。

而如果有了人类的干预则会加速或者减缓演替的速度，当然对于群落的丰富度的影响也应该是两方面的。

4．有关初生演替和次生演替的叙述，正确的是（　　）

A．沙丘、火山岩上进行的演替是初生演替，冰川泥、弃耕的农田上进行的演替是次生演替

B．初生演替形成的群落内无竞争现象，次生演替形成的群落内竞争现象明显

C．通常情况下，初生演替所需时间较长，次生演替所需时间较短

D．初生演替能形成森林，次生演替很难形成森林

答案　C

解析　次生演替时虽然原有的植被已不存在，但原有的土壤条件基本保留，因此演替所需时间短。

在冰川泥上进行的演替是初生演替，而不是次生演替；初生演替形成的群落内也存在竞争现象，但不明显；次生演替比初生演替更容易形成森林。

5．根据群落演替的理论，在光裸的岩地上经过一定的时间，最终就会演替出森林。

请据此回答问题：

（1）光裸的岩地上最终演替出森林，其过程大致是___________________________________

________________________________________________________________________。

（2）地衣首先在裸岩上定居。

同时，地衣分泌的有机酸腐蚀了坚硬的岩石表面，加速了岩石风化成________的过程。

（3）各种昆虫及其他小动物开始进入生物群落的阶段是________________。

（4）地衣阶段与苔藓阶段相比，土壤中的有机物含量较多的是________，微生物种类较多的是________。

（5）在以上演替的各阶段中，达到相对稳定的阶段是（　　）

A．地衣阶段和苔藓阶段

B．草本植物阶段和灌木阶段

C．灌木阶段和森林阶段

D．森林阶段

答案　

（1）地衣阶段→苔藓阶段→草本植物阶段→灌木阶段→森林阶段　

（2）土壤　（3）草本植物阶段　（4）苔藓阶段　苔藓阶段　（5）D

40分钟课时作业

[学考达标]

1．某岛屿由海底火山喷发形成，现已成为旅游胜地，岛上植被茂盛，风景优美。

下列叙述不正确的是（　　）

A．该岛屿不同地段物种组成上的差异是群落水平结构的体现

B．该岛屿形成后最初进行的群落演替属于次生演替

C．旅游可能使岛上的群落演替按照不同于自然演替的速度进行

D．该岛屿一定发生过漫长的群落演替过程

答案　B

解析　该岛屿不同地段物种组成上的差异是群落水平结构的体现；该岛屿由海底火山喷发形成，其最初演替属于初生演替；旅游时因人类活动的影响可能改变群落演替的速度；该岛屿上发生的初生演替为漫长的演替过程。

2．从光裸的岩地上演替出森林的过程中，由草本植物阶段演替到灌木阶段所需的时间相对较短，原因是（　　）

①草本植物阶段，土壤中有机物较丰富，通气性好　②灌木根系发达，吸水能力强　③灌木更高大，具更强的获得阳光的能力　④灌木阶段，群落内竞争激烈

A．①②③B．②③C．③④D．①②

答案　A

解析　从裸岩到森林的演替过程中，草本植物阶段，土壤中有机物越来越丰富，使得土壤的透气性越来越好，为灌木的生长创造了条件。

灌木根系发达且草本植物高大，所以在与草本植物的竞争中优势明显，很快就能成为优势种。

3．下列各图中最能准确表示发生在弃耕农田上群落演替过程中群落丰富度的是（　　）

答案　B

解析　弃耕农田上的群落演替，在气候条件适宜的情况下，最终形成森林，此时的群落丰富度已达到顶级，趋于稳定。

4．甲地因森林火灾使原有植被消失，乙地因火山喷发被火山岩全部覆盖，之后两地均发生了群落演替。

关于甲、乙两地群落演替的叙述，错误的是（　　）

A．甲地和乙地发生的演替类型相同

B．若没有外力干扰，甲地可重现森林

C．地衣会比苔藓更早地出现在乙地火山岩上

D．甲、乙两地随着时间延长生物多样性逐渐增多

答案　A

解析　甲地因森林火灾引起的植被受损，其实并没有彻底消灭植物，而乙地火山喷发导致植被彻底被破坏，所以两地的群落演替应为不同类型，故A错误。

5．下列有关群落演替的叙述中，正确的是（　　）

A．原来存在过植被的地方只能出现次生演替

B．从光裸的岩地演替为森林的过程中，营养结构逐渐趋于复杂

C．群落演替的过程中生物多样性逐渐降低

D．人类活动一定会使群落演替按照不同于自然演替的速度和方向进行

答案　B

解析　原来存在植被的地方，如果植被被彻底消灭则为初生演替，如还保留有植物的种子和其他繁殖体则为次生演替，A错误；裸岩到森林的演替过程包括以下几个阶段：

地衣→苔藓→草本植物→灌木→森林阶段，则营养结构逐渐复杂，稳定性增强，B正确；群落演替过程中不断出现新的植物、动物和微生物，种间关系会不断调整，生物多样性逐渐提高，C错误；人类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，也可能使群落演替沿着正常方向进行，D错误。

6．关于群落演替的叙述，错误的是（　　）

A．人类活动可以影响演替的方向和速度

B．森林阶段动物的分层比灌木阶段的简单

C．初生演替可发生在从来没有植被分布的地带

D．森林阶段对太阳光的利用比灌木阶段更充分

答案　B

解析　人类活动往往使群落按照不同于自然演替的速度和方向进行，A正确；森林阶段比灌木阶段复杂而稳定，动物的分层比灌木阶段的复杂，B错误；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，C正确；森林阶段叶面积指数比其灌木阶段大，对太阳光的利用比灌木阶段更充分，D正确。

[高考提能]

7．某山区实施退耕还林之后，群落经过数十年的演替发展为森林。

如图甲、乙、丙分别表示群落演替的三个连续阶段中，优势植物种群数量变化情况。

下列说法中错误的是（　　）

A．实施退耕还林等措施之后，可增大部分野生动植物种群的环境容纳量

B．甲、乙、丙之间为竞争关系，第3阶段群落具有明显的垂直分层现象

C．演替中后一阶段优势物种的兴起，一般会造成前一阶段优势物种的消亡

D．该过程中，群落的物种丰富度会逐渐提高

答案　C

解析　由题干可知，山区实施退耕还林之后，群落由原来较单一的农作物，经过数十年的演替发展为森林，这时群落具有明显的垂直分层现象，部分野生动植物种群的环境容纳量会增大，群落的物种丰富度提高。

在三个连续群落演替阶段中，甲、乙、丙依次作为优势种群，但在竞争中，前者被后者替代，由图示可知，这种演替虽然使前一优势物种的数量降至较低水平，却没有造成前一阶段优势物种的消亡只是优势取代。

故C项错误。

8．东北东部山地的阔叶红松林受破坏之后，形成一片空地，叫做“林窗”，这时候往往最先进入的是杨树、白桦等。

但随着时间的推移，周围的红松林会慢慢在这片区域生长繁殖并逐渐替代杨树和白桦重新成为林地中的优势种。

下列有关说法正确的是（　　）

A．杨树、白桦在受破坏的空地上生长繁殖引起的群落演替属于初生演替

B．红松林重新取代杨树和白桦的结果说明红松林在竞争中处于优势

C．在群落演替的初期，不存在种群间的竞争关系

D．在群落演替的过程中，群落的物种组成不会发生变化

答案　B

解析　红松林受破坏后原有的土壤和繁殖体还存在，这种演替属于次生演替；红松林取代杨树和白桦的原因是红松林在竞争中处于优势；在群落演替的整个过程中都存在种群间的竞争关系；在演替的过程中，群落的物种组成会发生改变。

9．为了研究某降水丰沛、气温较高的山区群落演替的规律，生态学家利用把同一时间内的不同群落当作同一群落在不同演替阶段的原理，研究了灌草丛、针阔混交林、常绿阔叶林、针叶林的相关特征，结果如下表（叶面积指数是指每单位土地面积上叶片总面积）：

灌草丛

针阔混

交林

常绿阔

叶林

针叶林

生产者固定有机物的量[t·（hm－2·a－1）]

17.43

116.61

150.81

55.50

总呼吸量[t·（hm－2·a－1）]

15.93

92.73

124.81

40.98

叶面积指数

2.48

11.28

17.76

6.63

植被干物质的量

（t·hm－2）

6.65

377.52

398.57

184.74

下列有关说法正确的是（　　）

A．该地区群落演替过程中，其叶面积指数逐渐减小

B．该地区群落演替过程中，植被干物质的量前期增长迅速，后期增长缓慢

C．四个群落中灌草丛和常绿阔叶林有垂直结构，其他两个群落则没有

D．植被干物质的量只与群落中植被的光合作用、呼吸作用有关

答案　B

解析　群落演替顺序应该为：

灌草丛→针叶林→针阔混交林→常绿阔叶林，结合表中数据可知，该地区群落演替过程中，其叶面积指数逐渐增大，A错误；由表中数据可知：

群落演替过程中，前期的干物质量增长迅速，后期增长缓慢，B正确；表中的四个群落均有垂直结构，C错误；植被干物质的量除了与群落中植被的光合作用、呼吸作用有关外，还与叶面积指数等有关，D错误。

10．如图为某珊瑚礁群落演替过程中鱼的种数、鱼的个体数及珊瑚礁体积的变化。

下列叙述正确的是（　　）

A．珊瑚虫和该区域的鱼组成珊瑚礁群落

B．珊瑚礁体积变化影响鱼类的多样性

C．该珊瑚礁群落的演替过程属于初生演替

D．演替至第4年时各种鱼类个体数才达到K值

答案　B

解析　群落是指同一时间内聚集在一定区域中各种生物种群的集合，而珊瑚虫和该区域的鱼只是该区域动物中的一部分，A错误；图中可以看出，珊瑚礁为鱼类提供了食物和栖息场所，并且珊瑚礁的体积和鱼的种数呈现出正相关的变化，B正确；该珊瑚礁群落的演替属于次生演替，C错误；演替至第4年时，珊瑚礁体积和鱼的种数仍处在向下波动的状态，到第5年才基本维持相对稳定，因此演替至第5年时各种鱼类个体数才达到K值，D错误。

11．如表是某地森林群落演替过程中相关项目的调查，试根据表中数据回答问题：

调查时间

调查项目　　　

1953年

1973年

1984年

1996年

叶面积指数

2.48

6.61

11.28

17.76

光能截获率/%

20.3

42.3

88.9

95.9

总初级生产量

（t·hm－2·a－1）

17.43

55.50

116.61

150.81

净初级生产量

（t·hm－2·a－1）

1.50

14.52

23.88

26.00

注：

叶面积指数指单位土地面积上植物的总叶面积，叶面积指数越大，叶片交错重叠程度越大。

（1）该地区生物群落的演替类型属于________演替，从数据分析，在演替过程中群落物种丰富度变化趋势是________________。

要获知该群落的垂直结构，需注意调查不同物种________________情况。

（2）请在图中绘出生产者呼吸量与叶面积指数之间的关系曲线。

（3）统计表明随着群落演替的进行，生态系统光能截获率变化与叶面积指数的关系是________________________________________________。

（4）当各项调查数据_________________________________________________________时，可判断此生物群落发展到了顶极群落。

答案　

（1）次生　逐渐提高　在垂直空间上的分层

（2）如下图

（3）随着叶面积指数的增大，光能截获率升高

（4）长时间在一定范围内波动（长时间相对稳定）

解析　从时间上看，该演替的速度较快，属于次生演替。

由图表数据可以看出，叶面积指数、净初级生产量都增大，说明生态系统中物种增多。

群落是一个动态系统，它是不断发展变化的，任何环境下的演替最终都是达到一个成熟阶段，这时候群落和周围环境处于相对平衡的稳定状态。

12．某地实施退耕还林多年后，原有耕地变为林地。

科研人员对林地植被的种群密度进行了调查，发现阳坡和阴坡植被差异明显。

对阳坡的物种生态位重叠（即两个物种在同一资源状态上的相遇频率，见表中数据）变化进行分析，其结果如下：

种名

山桃

丁香

油松

刺槐

山桃

1

丁香

0.124

1

油松

0.125

0.834

1

刺槐

0.148

0.761

0.884

1

（1）耕地逐渐过渡为林地的过程属于______________。

（2）在调查该林地山桃的种群密度时应采用______________法。

（3）据表中数据可知，阳坡群落物种中竞争最激烈的是________________。

造成阳坡和阴坡植被差异明显的主要非生物因素是________________。

答案　

（1）群落演替（或“次生演替”）

（2）样方　（3）油松和刺槐　阳光

解析　

（1）耕地上发生的演替属于次生演替。

（2）调查植物种群密度所用的方法是样方法。

（3）两种生物重叠越大，说明它们之间的资源竞争就越激烈，分析表可知油松和刺槐的重叠度最大，即油松和刺槐的竞争最激烈；造成阳坡和阴坡植被差异明显的主要非生物因素是阳光。

13．阅读提供的材料，并回答相关问题。

材料一　在许多自然景区，将原有植被清除，然后从农田运来土壤种植草坪。

绿化用草坪不但需要大量灌溉来保证其生长，还需要不断地进行施肥、除草、药物防治病虫害等工作，对当地原有生态环境造成巨大的破坏。

材料二　由于人类活动的影响，我国著名旅游景区泰山的动植物种类逐渐减少，现在山上的森林多为上世纪50年代种植的人工林，海拔800米以下几乎都是刺槐，挤占了泰山原有物种的生存空间。

（1）材料一中群落的演替与自然演替不同，自然演替的方向是________________________________________________________________________。

如果对人工草坪不再进行种植管理，让其自然恢复，这种演替的类型是________________。

（2）材料二中刺槐在泰山当地无节制繁殖的原因可能是___________________________。

这会导致当地的________丧失。

自然林往往有病无灾，而人工林则往往会爆发严重的虫害，原因是________________________________________。

（3）如果你是自然景观设计师，该如何对城市进行绿化设计？

____________________

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