2.3 群落的演替-【优选课】2024-2025学年高二生物同步备课课件（人教版2019选择性必修2）

生物群落是静止不变的吗? 喀拉喀托 火山 时间： 1883 年 8 月 7 日 地点： 印度尼西亚 事件： 喀拉喀托火山大爆发 SZ-LWH SZ-LWH SZ-LWH SZ-LWH SZ-LWH SZ-LWH SZ-LWH SZ-LWH SZ-LWH SZ-LWH SZ-LWH SZ-LWH 第三节 群落的演替 群落及其演替 问题探讨 1883年8月7日，印度尼西亚喀拉喀托火山爆发，岩浆滚滚而出，所到之处生物全部死亡，成了一片裸地。几年后，地面上长出了小草，出现了一种蜘蛛。到1909年，有202种动物在这块土地生活。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。 讨论： 火山爆发后环境条件发生了变化，在火山爆发中，有些物种可能会消失，在恢复过程中，外来新物种可能会进入，群落结构因此而发生了变化，一般不能恢复原来的群落结构。 1.生物是如何一步步地定居在新土地上的？ 2.这一地区有可能恢复原来群落的的结构吗？ 蜘蛛 202种动物 621种动物 880种动物 小草 小树林 火山爆发 1883年 几年后 1909年 1919年 1934年 至今 随时间的推移，一个群落被另一个群落代替的过程，叫作群落的演替。 SZ-LWH SZ-LWH 在这个案例中，岩浆覆盖的地方从一片荒芜到长出小草，再到长出树林，可见，该地区先后长出了草原群落和森林群落，像这样-- 10 上世纪六十年代初的塞罕坝 二十一世纪的塞罕坝 由于开垦伐木，塞罕坝曾是一片荒漠，经过半个多世纪三代人努力，塞罕坝已成为世界上面积最大的人工林，面积达112万亩。 1962年，有369名来自全国18个省区市，平均年龄不到24岁的林业工人，肩负使命，豪迈上坝，在短短两年时间里，种下了6400亩落叶松，尽管成活率不足8%，但他们毫不气馁，不懈努力，经过10年的努力，培育60多万亩树木，让荒山变了模样。直到现在三代人，万顷森林 冰川湾被誉为世界七大自然景观之一。1794年人类首次记录到达此处，高耸的冰川挡住了水道。1879年人们在向导的带领下进入了冰川湾，据估计，从首先记录冰川湾时算起，这些冰川大约已经向上游消退了30~40 km。冰川消退后，大地裸露，许多生物进入该地，经过75~100年后，该地区植被演变成以云杉为优势种的森林。由于冰川湾冰川是逐渐消退的，因此可同时观察到不同时间发生冰川消退的区域，这对研究带来了极大便利。 这段锈迹斑斑的铁轨透着几分荒凉，但它们依然记忆着曾经的辉煌。时过境迁，废弃的轨道逐渐被杂草掩没，残破的枕木逐渐被苔薛覆盖，曾经川流不息的铁路线逐渐被生机勃勃的生物群落所占据。 自然界的任何事物都不是静止不变的，生物群落也处在发展变化之中，这是一个群落演替过程。群落演替如何发生的？环境如何影响群落演替过程？ SZ-LWH SZ-LWH 一、演替的类型 1.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.类型： 注意:“代替”是优势种地位的取代，而不是群落中原有种群的消失。 初生演替和次生演替 （根据起始条件划分） SZ-LWH SZ-LWH 几十年后 几百年后 火灾后的大兴安岭 现在的大兴安岭 火山爆发后的喀拉喀托火山 现在的喀拉喀托火山 次生演替 初生演替 （有1→有2） （无→有） 一、演替的类型 SZ-LWH SZ-LWH 图片排序 光裸的岩地是怎样长出森林的呢？ 是一个漫长而艰难的演替过程...... SZ-LWH SZ-LWH 裸岩阶段 地衣阶段 苔藓 阶段 草本植物阶段 灌木阶段 乔木阶段 例1 裸岩上的演替： 二、演替的实例 SZ-LWH SZ-LWH 表层为岩石或石砾，裸岩上没有任何生物。没有植物及植物繁殖体，或者是原来存在植被但被彻底消灭。 ①裸岩阶段 例1 裸岩上的演替： 二、演替的实例 不可直接种植植物，不能生长，不具备土壤等条件不具备提供生命体生长的能力。 土壤是由各种颗粒状矿物质、有机物质、水分、空气以及微生物等组成的，能够为生命体提供养分和生长的条件。 SZ-LWH SZ-LWH 例1 裸岩上的演替： 二、演替的实例 ②地衣阶段 地衣首先侵入→定居→分泌有机酸→加速岩石风化→土壤颗粒和有机物增多。 “拓荒先锋” 地衣 = 藻类 + 真菌 有机物 水分、无机盐 互利共生 SZ-LWH SZ-LWH SZ-LWH SZ-LWH 例1 裸岩上的演替： 二、演替的实例 ③苔藓阶段 在地衣开拓的基础上，苔藓便能生长起来。苔藓比地衣长得高，更适应这里的环境，于是就逐渐扩展。苔藓的生长会进一步使岩石分解，土层加厚，有机物增多，土壤中微生物的种类也越来越多。 SZ-LWH SZ-LWH SZ-LWH SZ-LWH 例1 裸岩上的演替： 二、演替的实例 ④草本植物阶段 在土壤能保持一定水分时，草本植物的种子就能够萌发生长。竞争的结果是较高的草本植物逐渐占据了优势。这时，各种昆虫和其他小动物开始进入这个地区。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。 SZ-LWH SZ-LWH 例1 裸岩上的演替： 二、演替的实例 ⑤灌木阶段 灌木和小乔木开始生长。灌木比草本更为高大，剥夺了草本植物的阳光，逐渐取代了草本植物。灌木的生长起到了遮阴、避风等作用，同时提供了更为丰富的食物，于是成为很多鸟类的栖息地。物种的多样化使群落的结构较为稳定，抵御环境变化的能力增强。 SZ-LWH SZ-LWH 例1 裸岩上的演替： 二、演替的实例 ⑥乔木阶段 在灌木群落所形成的湿润土壤上，各种乔木的种子萌发出来，乔木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。树林的形成进一步改善了生物生存的环境，物种进一步多样化，生物与环境之间的关系变的更加丰富多样，于是，群落演替到了相对稳定的森林阶段。 SZ-LWH SZ-LWH 裸岩阶段 地衣阶段 苔藓阶段 草本植物阶段 灌木阶段 乔木阶段 二、演替的实例 例1 裸岩上的演替： 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。 初生演替 沙丘 火山岩 冰川泥 SZ-LWH SZ-LWH 思考·讨论 1.森林阶段，群落中还能找到地衣、苔藓、草本植物和灌木吗？ 能找到这些植物。在群落演替过程中，一些种群取代另一些种群是指“优势取代”，而不是“取而代之”。 SZ-LWH SZ-LWH SZ-LWH SZ-LWH 群落是不断发展的动态系统，群落演替体现的是群落内物种组成、群落结构和优势物种的更替。 演 替 每个阶段的动植物都是与当时环境条件相适应的。 演 替 动态变化 “优势取代” 归纳总结 SZ-LWH SZ-LWH 29 如果一块农田弃耕了，演替会如何进行？ SZ-LWH SZ-LWH 二、演替的实例 例2 弃耕农田上发生的演替 弃耕农田 杂草 灌木 乔木 森林 农田被弃耕后，很快就会长满一年生的杂草。 SZ-LWH SZ-LWH 二、演替的实例 例2 弃耕农田上发生的演替 杂草 弃耕农田 灌木 乔木 森林 一年生杂草生长→土壤条件改善→多年生杂草接踵而至。 SZ-LWH SZ-LWH 二、演替的实例 例2 弃耕农田上发生的演替 杂草 弃耕农田 灌木 乔木 森林 土壤有机物增多，土壤保水能力增强→小灌木生长→形成灌木丛 SZ-LWH SZ-LWH 二、演替的实例 例2 弃耕农田上发生的演替 杂草 弃耕农田 灌木 乔木 森林 乔木出现→逐渐取代灌木，成为优势种。 SZ-LWH SZ-LWH 二、演替的实例 例2 弃耕农田上发生的演替 杂草 弃耕农田 灌木 乔木 森林 气候适宜的条件下，逐渐演替出树林。 SZ-LWH SZ-LWH 弃耕的农田最后一定会演替成森林吗？ 不一定，如果是在干旱的荒漠地区，群落的演替就很难形成树林，或许只能发展到草本植物阶段或稀疏的灌木阶段。 二、演替的实例 例2 弃耕农田上发生的演替 SZ-LWH SZ-LWH SZ-LWH SZ-LWH 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(如能发芽的地下茎)的地方发生的演替。 火灾过后的草原 过量砍伐的森林 弃耕的农田 二、演替的实例 SZ-LWH SZ-LWH 22日，据贵州省森林草原防灭火应急指挥部最新通报：2024年2月10日至21日，全省共发生森林火情221起，目前已全部扑灭。已核实为森林火灾的11起，造成人员伤亡2人。 SZ-LWH SZ-LWH 实 例 裸岩 弃耕地 起始条件 演替阶段 裸岩→地衣→苔藓→草本→灌木→乔木 弃耕地→草本→灌木→乔木 速 度 共 同 点 有机物越来越 ， 物种丰富度逐渐 ， 食物网越来越 ， 群落的结构越来越 。 最终群落发展成一个与所处环境相适应的相对稳定的状态。 裸地，无任何植物繁殖体 有土壤条件，甚至有植物繁殖体 慢 快 丰富 加大 复杂 复杂 初生演替 次生演替 归纳总结 SZ-LWH SZ-LWH 2.群落演替的趋势就是丰富度越来越大、群落结构越来越复杂吗？ 一般情况下，群落演替的趋势是丰富度越来越大，群落结构越来越复杂。但是有一些特殊情况，比如草原变成沙漠的过程就是由复杂变简单。 思考·讨论 注：“五个量”指物种丰富度、群落结构复杂程度、种间关系复杂程度、有机物总量、固定的能量。 SZ-LWH SZ-LWH SZ-LWH SZ-LWH 从湖泊到森林的演替过程属于哪种演替？ 例3 发生在湖泊上的演替 裸底阶段：在淡水湖泊中水深超5~7m时，湖底是原生裸地，湖泊中生活着浮萍等自由漂浮生物。这些动、植物残体以及雨水冲刷湖岸带来的矿物质微粒的沉降逐渐垫高了湖底。 沉水植物阶段：水深5～7m处，湖底原生裸地上最先出现的是轮藻属植物。其残体使湖底有机质积累加快，导致垫高湖底作用加快。当水深为2～4m 时，金鱼藻、黑藻等水生植物大量出现。这些植物生长繁殖能力更强，其残体垫高湖底作用就更强了。 浮叶根生植物阶段：随湖底日益变浅，莲、睡莲等浮叶根生植物开始出现。这些植物残枝、败叶对进一步抬高湖底起很大作用，同时由于浮叶根生植物密集地漂浮在水面，使得水下光照很弱，不利于沉水植物的生长，沉水植物逐渐被浮叶根生植物所替代。 二、演替的实例 挺水植物和沼泽植物阶段：浮叶根生植物使湖底大大变浅，芦苇、香蒲和泽泻等挺水植物开始取代浮叶根生植物。此时，原来被水淹没的土地开始露出水面与大气接触。在富含有机质和水分土壤上，莎草科和禾本科等喜湿生沼泽植物开始生长。若此地带气候干旱，旱生草类将随着生境中水分大量丧失而很快替代湿生草本植物。 森林群落阶段：灌木将在草本植物中出现，而后随着乔木的侵入，便逐渐形成了森林。湖泊演替成森林群落过程中，实际上就是湖泊被慢慢填平的过程。 SZ-LWH SZ-LWH 当群落演替发展到群落内的生物与生物之间以及生物与非生物环境之间都相适应时，群落处于比较稳定的状态，但是此时群落内的生物种群仍然进行着繁殖和变化，同时外界环境也会改变，这些因素又会使群落发生改变。 有人说，稳定是相对的、暂时的，而变化是永恒的。请结合群落的演替，谈谈你对这句话的看法。 三、影响群落演替的因素 一个群落最终演替到什么程度，主要受哪些因素的影响？ ④群落内部种群相互关系的发展变化 ②人类的活动 外因 内因 ①群落外界环境的变化 ③生物的迁入迁出 这些因素常常处于变化的过程中，适应变化的种群数量增长或得以维持，不适应的数量减少甚至被淘汰,因此，群落就不断地演替。 决定顶极群落类型的两大气候因素 顶级群落主要由当地的年平均温度和年平均降雨量决定。 三、影响群落演替的因素 群落演替是一个无休止的过程吗？ 群落演替到与群落所处环境相适应的相对稳定的状态，演替就不再进行了。此时的群落称为这个环境下的顶级群落。 四、人类活动对群落演替的影响 群落演替的结果往往是由环境和群落内的生物共同作用而决定的， 但人类活动对群落演替的影响有时超过其他因素的影响。 世界上本没有路, 走的人多了也变成了路。 四、人类活动对群落演替的影响 分析人类活动影响群落演替的实例 资料1. 我国的黄土高原历史上曾郁郁葱葱，从东南到西北，依次分布着温带落叶阔叶林、疏林灌丛草原、温带草原等。然而，现在的黄土高原上，森林和草原的覆盖率比历史上大幅度下降，很多黄土丘陵呈光秃状态除了气候变化的因素，人类活动是导致这一地区出现濯濯童山的主要原因：自秦代以来，由于移民屯田和大量砍伐森林，黄土高原的农业发展很快，环境却年复一年地遭到破坏，导致大片森林和草原消失。 某湖泊20世纪60年代和80年代水生植物和鱼类的调查统计表 四、人类活动对群落演替的影响 分析人类活动影响群落演替的实例 资料2 自20世纪60年代起，长江中游某湖泊进行了大规模的围湖造田，湖水面积缩减50％。对该湖泊多种生物的调查表明，水生植物、鱼类的物种丰富度下降，占优势的物种发生变化。 生物类群 20世纪60年代 20世纪80年代 水生 植物 种类 92种 68种 占优势的物种 菱、竹叶眼子菜、苦草、黑藻 微齿眼子菜、菰（ɡū）、金鱼藻、黑藻 鱼类 种类 74种 54种 占优势的物种 鲤鱼、鲫鱼、鳊（biān）鱼 鲫鱼、黄颡（sǎnɡ）鱼、红鳍鲌（bó） 四、人类活动对群落演替的影响 讨论： 1.上述资料中，人类活动使群落演替向什么方向进行？ 人类活动使群落演替朝着物种丰富度降低，结构简单的方向进行。 2.人类活动对上述群落演替速度有什么影响？ 人类活动加快了这种演替的速度。 3.如果去除人类活动，这些群落又会向什么方向演替？ 去除人类活动，这些群落一般会朝着人类活动出现之前的状态进行演替，趋向于恢复原来的群落，物种丰富度会增加，结构会变得复杂。 人类活动往往会使群落演替按照不同于自然演替的方向和速度进行。 分析人类活动影响群落演替的实例 四、人类活动对群落演替的影响 1 消极影响 使群落演替朝着物种丰富度降低、结构简单的方向进行。 被砍伐的森林 过度放牧的草原 污水排入河流 四、人类活动对群落演替的影响 2 积极影响 掌握自然演替规律，和群落动向，使之朝着对物种增多、结构复杂和人类有益方向发展。 通过封山育林、治理沙漠、管理草原，甚至建立人工群落等。 60年前毛乌素沙漠 现在的毛乌素沙漠 封山育林 治理沙漠 人工群落 管理草原 五、退耕还林、还草、还湖 以牺牲环境为代价的垦殖活动（毁林开荒、围湖造田），导致了严重的水土流失，并且成为洪涝灾害频繁发生的重要原因。 原 因 处理好经济发展同人口、资源、环境的关系，走可持续发展道路。 目 的 五、退耕还林、还草、还湖 措 施 退耕还林、还草、还湖和退牧还草。 2014年启动了新一轮退耕还林还草工程； 2015年将这项工程列为生态文明体制改革的组成部分； 2018年，我国启动了大规模国土绿化行动。 2003年1月20日起施行《退耕还林条例》。 五、退耕还林、还草、还湖 陕西省延安市吴起县实施退耕还林前后的对比 成 效 退耕还林还草工程的实施，实现了我国从毁林毁草开荒到退耕还林还草的历史性转变，改变了过去“越垦越穷、越穷越垦”的局面。 群落的结构 群落的主要类型 群落的演替 群落及其演替 从内部结构看群落 从生物的适应性看群落 从动态变化看群落 视角决定问题 物种组成 空间结构 季节性 生态位 物种丰富度 种间关系 垂直结构 水平结构 原始合作 互利共生 捕食 寄生 种间竞争 荒漠生物群落 草原生物群落 森林生物群落 生物对环境的适应性特征 初生演替 次生演替 演替的类型 影响演替的方向和速度 退耕还林、还草、还湖 始终处于动态变化中 人类活动对演替的影响 章节小结 59 水 非洲草原 北极苔原 1. 在群落演替过程中，物种组成和数量会发生变化。下列表述是否正确。 （1）群落演替就是群落内原有物种逐渐恢复到原有状态。 （ ） （2）演替早期的种群可能在新形成的群落里出现。（ ） × √ 一、概念检测 2. 演替过程中乔木逐渐取代了灌木的优势地位，其主要原因是（ ） A. 灌木寿命较短 B. 乔木繁殖能力较强 C. 灌木生长极为缓慢 D. 乔木较为高大，能获得更多的阳光 D 3. 我国北方某地区实施退耕还林三年后，对该地区蜘蛛类群研究表明，地面蜘蛛丰富度增加，但原来分布于农田的蜘蛛种类部分消失。错误的是（ ） A. 退耕农田上发生的群落演替是次生演替 B. 部分农田蜘蛛消失说明退耕还林不利于保护生物多样性 C. 退耕还林后群落总体上朝着物种增多、结构复杂的方向演替 D. 蜘蛛类群的变化说明群落演替过程中物种组成是动态变化的 B 练习与应用 练习与应用 4.对一处弃耕农田的演替过程的记录如右上表所示,请据表回答下列问题： 弃耕年数 优势植物 非优势植物 0~1 马唐 — 1 飞蓬 豚草 2 紫菀 豚草 3 须芒草 豚草 5~10 短叶松 火炬松 50~100 栎 山核桃 （1）该地草本植物的演替速度____（“快”或“慢”），木本植物的演替速度___。 快 慢 （2）一般来讲,与草原相比，针叶林中的动物分层现象较为___（“简单”“复杂”），原因是_______________________________。 复杂 针叶林的植物分层为动物分层创造了条件 （3）如果一块弃耕农田位于半干旱地区,群 落演替最可能发展到哪个阶段? 可能发展到草本植物阶段或稀疏的灌木阶段。 一、概念检测 复习与提高 一、选择题 1.生物群落的空间结构受多种因素影响。下列叙述错误的是( ) A.植物群落垂直分层现象与光照有关 B.动物群落垂直分层现象与植物有关 C.植物群落水平分布现象与地形有关 D.动物群落水平分布一般都是均匀的 D 2.甲地发生森林火灾导致原有植被消失，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，物种丰富度逐渐增加 A 复习与提高 一、选择题 3. 甲、乙、丙是食性相同、不同种的蝌蚪，三者之间无捕食关系。某研究小组在4个条件相同的人工池塘中各放入1200只蝌蚪(甲、乙、丙各400只)和数量不等的同种捕食者， 一段时间后，各池塘中3种蝌蚪的存活率如下表所示。下列推测不合理的是（ ） A. 捕食者主要捕食甲和丙 B. 蝌蚪的种间竞争结果可能受捕食者影响 C. 无捕食者时蝌蚪的种间竞争可能导致乙消失 D. 随着捕食者数量增加，乙可获得的资源减少 D 复习与提高 二、非选择题 1.种植过大片草莓的农田，闲置多年后被木本植物覆盖，成片的草莓不见了。请解释其中的原因。为什么草莓不能和木本植物共同繁盛呢? 2.我国南方某地的一个稻田群落，近30年来发生了显著的变化：原来种群密度较高的青蛙，现在已经很少；原来有大量的泥鳅、鳍鱼、田螺等动物，现在它们几乎绝迹。 (1)试分析该稻田群落的物种组成发生变化的原因。 (2)上述变化对农业生产有什么影响?对农民的收入会有影响吗? 害虫数量会增多，土壤生态环境会被破坏，土质变差；农民对化肥、农药的依赖性将越来越强，稻田群落变得更为单一、脆弱。 主要是人类活动的影响，如化肥、农药对环境造成污染，人类的捕捉等。 这是群落演替的结果。因为木本植物较为高大，能占据更多空间，获得更多的阳光，与草莓相比，它们处于优势地位，所以能繁盛起来，而草莓得不到生长所需的阳光，难以成片生长。 复习与提高 二、非选择题 人类按照自然规律进行的创造，目的是借助自然群落中生物之间的关系使人类的活动在满足人类需求的同时，也有益于环境。这种做法体现了尊重自然的理念，因而在某种意义上也可以视作对大自然本来面貌的回归。 (4)现在有些地区发展稻田养鱼，建设“稻—萍—鱼”等立体农业。你认为这是人类的创造还是对大自然本来面貌的回归? (3)按此趋势发展下去，再过30年，稻田群落还会发生什么变化? 30年后，稻田对化肥、农药的依赖性将越来越强，稻田群落变得更为单一、脆弱。 3.我国南方很多的村落背后都有一片充当绿色屏障的防护林。防护林保留了部分原始植被的特征，但同时由于深受人类活动的干扰而与自然群落有一定差异。研究表明，在 华南某地，随着干扰(主要是砍伐成树)强度的增加，防护林林下的植物丰富度增加， 阳生植物增多。在人工干扰强度不同的防护林中，占优势的树种也有差异。受到重度干 扰的防护林，比自然林更容易遭受外来物种的入侵。 种间竞争。人工干扰后，林下阳生植物能够获得更多光照、水肥，有利于其生长繁殖。 (1)砍伐成树有助于林下植物的生长，主要是影响了哪一类种间关系?干扰后林下的阳生植物为什么会增多? 复习与提高 二、非选择题 (2) 一定程度的人工干扰可能会增加防护林群落的物种丰富度，这给我们什么启示? 适度砍伐成树，既可以增加防护林物种的丰富度而提高其稳定性，又可以获得一定的经济效益。 (3)为什么重度人工干扰的防护林比自然林更容易遭受外来物种入侵?这给我们什么启示? 重度人工干扰，导致防护林物种丰富度降低，群落结构简单，抵抗外界干扰的能力弱，就更容易遭受外来物种人侵。这提示我们要尊重自然规律， 保护好绿水青山，走可持续发展之路。 SZ-LWH SZ-LWH Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 Lavf58.51.100 Lavf58.51.100 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.76 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.51.100 Lavf58.51.100 $$