第十三节 群落的演替.docx

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第十三节群落的演替

群落的演替

主讲：

黄冈中学生物高级教师　童金元

资料：

来自黄冈中学新校区的一组摄影照片：

问题1：

　　比较三张照片，分析讨论群落变化特点是什么？

　　群落的动态发展。

　　群落是一个动态的开放的生命系统。

它是不断发展变化的。

　　由于人类活动的结果，使群落结构受到干扰或破坏，一些生物的种群消失了，就会有其他一些生物的种群来占据它们的空间，再过一段时间，就会有另一些生物的种群兴起，达到一个相对稳定的阶段。

　　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。

一、演替的类型

案例1：

发生在裸岩上的演替

案例分析：

裸岩上的演替

思考讨论：

阅读教材，回答下列问题

问题2：

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？

问题3：

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？

问题4：

在森林阶段，群落中还能找到地衣、苔藓、草本植物和灌木吗？

初生演替：

指一个从来没有被植物覆盖的地面，或者是原来存在过植物，但被彻底消灭的地方发生的演替。

案例2：

弃耕农田上的演替

问题5：

　　总结弃耕农田上的演替的过程。

弃耕农田上的演替，与裸岩上演替过程的完全相同吗？

　　次生演替：

指在原有植物虽然已不存在,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。

二、人类活动对群落演替的影响

（一）人类活动往往是有目的、有意识地进行的，可以对生物之间、人类与其他生物之间以及生物与环境之间的相互关系加以控制，甚至可以改造或重建起新的关系；

（二）人类可以砍伐森林、填湖造地、捕杀动物，也可以封山育林、治理沙漠、管理草原。

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。

案例3：

人类活动对环境的影响

问题6：

解释小路周围杂草的分布与人类活动的关系？

第一批外来入侵物种名单

1.紫茎泽兰　　　　2.薇甘菊　　　3.空心莲子草　　4.豚草　　　　　5.毒麦

6.互花米草　　　　7.飞机草　　　8.凤眼莲　　　　9.假高梁　　　　10.蔗扁蛾

11.湿地松粉蚧　　12.强大小蠹　　13.美国白蛾　　14.非洲大蜗牛　　15.福寿螺　　　16.牛蛙

综合实践活动

　　请结合当地实际情况，进行调查或收集有关资料，以“警惕外来物种入侵”为题，撰写一篇研究报告。

三、退耕还林、还草、还湖

背景材料：

　　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。

　　问题7：

为什么大面积围湖造田是洪灾频繁发生的原因之一？

　　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。

　　措施：

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2003年1月起开始实施《退耕还林条例》。

典型例题

例1、从裸岩到森林的演替过程中会发生的是（　）

A．有机物越丰富，土壤的透气性越差

B．地衣使土壤中有机物减少

C．灌木容易得到阳光而取代草本植物

D．微生物随有机物增加而减少

答案：

C

解析：

　　从裸岩到森林的演替属于初生演替，在其演替过程中，地衣分泌的有机酸可加速岩石风化形成土壤的过程，土壤中有机物越来越丰富，条件越来越好，微生物的群落越来越丰富，灌木容易得到阳光长的比草本植物更高大从而取代草本植物。

例2、在新形成的火山岛上最先能成功地生长的生物是（　）

A．松　　　　　　　　　　B．地衣

C．绿藻　　　　　　　　　D．苔藓

答案：

B

解析：

　　地衣能够分泌有机酸可加速岩石风化形成土壤的过程，地衣首先在岩石上定居。

例3、群落不断发展变化，按照一定的规律进行着演替。

下列关于演替的叙述，正确的是（　）

A．初（原）生演替历程短、速度慢

B．在正常情况下，群落演替的最终结果使生物多样性降低

C．在演替早期，群落中的优势种群的基因频率发生显著变化

D．在森林遭受火灾后的地段上重新形成森林，是次生演替的一个例子

答案：

D

解析：

　　根据发生环境的差异，群落演替可分为初（原）生演替和次生演替。

与次生演替相比，初生演替的速度要缓慢的多，历程也长的多。

初生演替是从岩石裸地开始的，地表的植被变化首先是地衣其次是苔藓，再次是一年生草本植物，接着是小型灌木，之后是小型乔木，最后才是高大乔木，发展到高大乔木为优势种的时候，说明演替已进入了顶级阶段—森林阶段，在这一过程中，生物种类逐渐增多。

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同步测试

一、单项选择题

1、湖泊可以演变为一个森林，其演替过程大体为（C　）

A．湖泊→湿地→沼泽→草原→森林

B．湖泊→草原→湿地→沼泽→森林

C．湖泊→沼泽→湿地→草原→森林

D．湖泊→湿地→森林

2、下列有关生态演替的说法中，不正确的是（B　）

A．群落演替是生物与环境相互作用的结果

B．不同生物群落的演替过程是相同的

C．群落演替达到平衡状态时就不再进行了

D．群落演替导致生物种类的不断改变

3、下列演替过程不属于初生演替的（D　）

A．裸岩上进行的演替

B．沙丘上进行的演替

C．冰川泥上进行的演替

D．弃耕的农田上进行的演替

4、人类的生产活动中，不利于群落向正面演替的是（D　）

A．封山育林　　　　　　　　　B．治理沙漠

C．兴修水利　　　　　　　　　D．围湖造田

5、下图是温带原始裸地开始的群落演替过程中两种量值的变化曲线，这两条曲线分别表示（A　）

A．A表示草本植物的种类数量，B表示整个植被的生物量

B．A表示整个种群的生物量，B表示草本植物的各类数量

C．A表示土壤中腐殖质总量，B表示整个植被中的种类数量

D．A表示食肉生物的种类数量，B表示食肉类的生物总量

6、农田被弃耕后，在自然状态下，群落演替的类型和起点分别是（A　）

A．次生演替、从一年生草本植物开始

B．初生演替、从一年生草本植物开始

C．次生演替、从多年生草本植物开始

D．初生演替、从多年生草本植物开始

7、在光裸的岩石上演替出森林的过程中，不会发生（　B）

A．地衣使土壤中有机物增多

B．有机物越丰富，土壤的通气性越差

C．微生物随有机物增加而增加

D．灌木容易得到阳光而取代草本植物

8、我国西部大片的耕作区将退耕。

若将大面积的退耕地封闭起来，随着时间的推移，将会发生一系列的生态演替。

下面列举的情况中除哪项外，均是未来生态演替的趋势（　D）

A．营养级的数目增加

B．每年同化的太阳能增加

C．群落的结构复杂化

D．非生物的有机质（生物的遗体或脱落物）减少

9、演替过程中最重要的阶段是（A　）

A．地衣阶段　　　　　　　　　B．草本植物阶段

C．灌木阶段　　　　　　　　　D．森林阶段

10、群落演替过程中，物种多样性最丰富的阶段是（D　）

A．灌木阶段　　　　　　　　　B．草本植物阶段

C．苔藓阶段　　　　　　　　　D．森林阶段

显示提示

提示：

　　2、群落演替是生物与环境相互作用的结果；演替是群落组成向着一定方向、具有一定规律、随时间而变化的有序过程，他往往是能预见的或可测的。

顶级群落是演替达到的最终稳定状态。

演替过程中，群落营养结构复杂，物种多样性增高，稳定性增强。

　　3、初生演替是指在一个从来没有植被覆盖的地面，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，如在沙丘、火山岩、冰川泥上进行的演替。

　　4、本题考查人类活动对群落演替的影响。

　　6、农田被弃耕后，在自然状态下，群落演替的类型为次生演替，起点是从一年生草本植物开始。

　　7、在光裸岩石上的演替属于初生演替，其大体过程为：

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。

　　9、地衣首先在岩石上定居，能够分泌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。

　　10、本题考查群落演替过程中物种的变化特点。

二、简答题

11、根据群落演替的理论，在光裸的岩地上经过一定的时间，最终会演替出森林。

请据此回答问题：

（1）光裸的岩地上最终会演替出森林，其过程大致是____________________。

（2）地衣首先在裸岩上定居，同时，地衣分泌的__________腐蚀了坚硬的岩石表面，加速了岩石风化成__________的过程；各种昆虫及其他小动物开始进入群落的阶段是__________。

　　（3）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__________。

　　（4）在以上演替的各阶段中，所需时间最长的是__________，所需时间最短的是__________。

　　A．地衣和苔藓阶段

　　B．草木植物阶段到灌木阶段

　　C．灌木阶段到森林阶段

　　D．森林阶段

显示答案

　　11、

（1）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

（2）有机酸　　土壤　　草本植物阶段

　　（3）苔藓阶段　　苔藓阶段

　　（4）A　　B

　　解析：

初生演替的过程为：

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；地衣首先在岩石上定居，能够分泌有机酸可加速岩石风化形成土壤的过程；在群落演替的过程中，不同的阶段所需要的时间长短不同。

12、一种以地下茎繁殖为主的多年生野菊分别生长在海拔10米，500米，1000米的同一山坡上。

在相应生长发育阶段，同一海拔的野菊株高无显著差异，但不同海拔的野菊株高随海拔的增高而显著变矮，为检验环境和遗传因素对野菊株高的影响，请完成以下实验设计。

（1）实验处理：

春天，将海拔500米和1000米处的野菊幼苗同时移栽于海拔10米处。

（2）实验对照：

生长于__________米处的野菊。

　　（3）收集数据：

第二年秋天__________。

　　（4）预测支持以下假设的实验结果：

　　假设一：

野菊株高的变化只受环境因素的影响，实验结果是：

移栽至10米处野菊株高____________________。

　　假设二：

野菊株高的变化只受遗传因素的影响，实验结果是：

移栽至10米处野菊株高____________________。

　　假设三：

野菊株高的变化受环境因素和遗传因素的共同影响，实验结果是：

移栽至10米处野菊株高____________________。

显示答案

　　12、

（2）10m

　　（3）测量株高记录数据

　　（4）与10m处野菊株高无显著差异　　与原海拔处（500m、1000m）野菊株高无显著差异　　比10m处矮，比原海拔处高

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课外拓展

外来物种对生物群落的影响

　　外来物种是对于一个生态系统而言，原来并没有该物种的存在，是借助人类活动越过不能自然逾越的空间障碍而进入该生态系统的物种。

在自然情况下，自然或地理条件构成了物种迁移的障碍，依靠物种的自然扩散能力进入一个新的生态系统是相当困难的。

但是，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。

因此“外来”这个概念不是以国界，而是以生态系统来定义的。

经常有人问为什么四大家鱼也成了外来物种，它们不是我国土生土长的物种吗？

是的，四大家鱼在中国南方地区是当地的土著物种，如果它们被引入云南、青海、新疆等高海拔地区的水域中，它们就成了外来物种。

云南高海拔水域中生物多样性减少的最主要原因就是外来鱼种的入侵。

　　外来入侵种的负面影响主要表现在以下几个方面。

（1）破坏景观的自然性和完整性

　　外来物种入侵后，就会乘机扎根、繁殖，不断扩张，逐渐形成优势种，使得原有的天然植被景观遭到破坏，并阻碍植被的自然恢复。

例如，凤眼莲原产南美，1901年作为花卉引入中国，20世纪五六十年代曾作为猪饲料推广，此后大量逸生。

在昆明滇池内，1994年该种的覆盖面积约达10km2，不但破坏当地的水生植被，堵塞水上交通，给当地的渔业和旅游业造成很大损失，还严重损害当地水生生态系统。

（2）摧毁生态系统

　　由于外来入侵物种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。

（3）危害生物多样性

　　入侵种中的一些恶性杂草，例如，紫茎泽兰、飞机草、小花假泽兰（薇甘菊）、豚草、小白酒草、反枝苋等种可分泌某些化合物抑制其他植物发芽和生长，排挤本土植物并阻碍植被的自然恢复。

外域病虫害的入侵会导致严重灾害。

原产日本的松突圆蚧于20世纪80年代初入侵我国南部，到1990年底，已有1.3×105hm2以上的马尾松林因受松突圆蚧的危害而枯死，松突圆蚧还侵害一些狭域分布的松属植物，如南亚松。

原产北美的美国白蛾1979年侵入我国，仅辽宁省的虫害发生区就有100多种本地植物受到危害。

（4）影响遗传多样性

　　随着生境片段化，残存的次生植被常被入侵种分割、包围和渗透，使本土生物种群进一步破碎化，还可以造成一些物种的近亲繁殖和遗传漂变。

有些入侵种可与同属近缘种，甚至不同属的种杂交，例如，加拿大一枝黄花可与假蓍紫菀杂交。

入侵种与本地种的基因交流可能导致后者的遗传侵蚀。

在植被恢复中将外来种与近缘本地种混植，例如，在华北和东北国产落叶松产区种植日本落叶松，以及在海南国产海桑属产区栽培从孟加拉国引进的无瓣海桑，都存在相关问题，已有一些这些属间、种间杂交的报道。

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高考解析

例1、在自然状态下，某一桦树林中出现了云杉树苗，云杉长大后，高度超过桦树林。

桦树不如云杉耐阴，而逐渐减少，最终形成以云杉为主的树林，这种现象是（　）

A．初生演替　　　　　　B．生物入侵　　　　　　C．生物进化　　　　　　D．种间竞争

答案：

D

解析：

　　由题意可知，云杉和桦树因争夺阳光而发生竞争，桦树因得不到阳光而被淘汰。

例2、某岛屿引入外来物种野兔，研究人员调查了30年间野兔种群数量的变化，并据此绘制了入值变化曲线（如下图）。

以下叙述正确的是（　）

A．第1年至第5年间野兔种群数量保持相对稳定

B．第5年起野兔种群数量开始下降

C．第15年至第20年间野兔种群数量呈“J”型增长

D．第20年至第30年间野兔种群数量增长率为0

答案：

D

解析：

　　由图示可知，λ值为当年种群数量与一年前种群数量的比值，增长率=λ值－1，λ值越大，种群增长率越大，第20年至第30年问，λ值不变，野兔种群数量增长率为0；第1年至第5年间，λ值大于1，野兔种群数量逐年递增，第5年起，λ值减小但仍大于0，增长率下降，野兔种群数量增加幅度减小，但不会下降；种群增长的“J”型曲线增长率不变，第15年至第20年间野兔种群增长率先增加后减小，呈“S”型增长。

-END-