2.3 群落的演替（情境任务式课件）（3大任务）生物人教版选择性必修2

2.3 群落的演替 第二章 群落及其演替 本课以废弃矿山生态修复的真实情境为主线，通过“裸岩拓荒→坡地对比→人类之手”三级递进任务，引导学生在解决真实生态问题的过程中自主建构演替概念、区分演替类型、辩证认识人类活动的影响，实现从“记住知识”到“运用规律”的素养进阶。 1 情境导入 同学们，这是我市的一处生态修复现场。2016年这里还是一片光秃秃的碎石坡，几乎看不到绿色。但在2024年的回访照片中，这里已经长满了草本植物和灌木丛，甚至出现了小乔木。 思考：一片几乎没有土壤的裸露矿山上，植物是怎样“一步步占领”这片土地的？是什么力量推动了这种变化？ 我们在上一节课学习了群落的结构，认识到红树林湿地是一个物种丰富度较高的群落。但地球上并非所有群落都像红树林一样‘热闹’。今天我们就沿着这条路线，去看看不同环境下的群落有什么不一样，以及那里的生物是如何适应各自环境的。 学习目标 重点 人类活动对群落演替的影响 群落演替的类型和过程 任务一：裸岩上的“拓荒者”——初生演替的过程 1 4 任务一：裸岩上的“拓荒者”——初生演替的过程 任务探究 即时演练 探究新知 裸岩 这片裸岩上，最先出现的生物可能是什么？它凭什么能活下来？ 阅读教材P38—39“发生在裸岩上的演替”示意图； 思考：①为什么地衣能成为裸岩上的“首批定居者”而不是苔藓或草本植物？②地衣阶段为后续生物的到来提供了什么条件？ 任务一：裸岩上的“拓荒者”——初生演替的过程 任务探究 即时演练 探究新知 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 表层为岩石或石砾，裸岩上没有任何生物，或者是原来存在过植被但被彻底消灭。 任务一：裸岩上的“拓荒者”——初生演替的过程 任务探究 即时演练 探究新知 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？ 地衣侵入→定居→分泌有机酸→加速岩石风化→土壤颗粒和有机物增多。 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 任务一：裸岩上的“拓荒者”——初生演替的过程 任务探究 即时演练 探究新知 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，在与地衣争夺阳光的竞争中处于优势，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，土壤中微生物的群落也越来越丰富 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 任务一：裸岩上的“拓荒者”——初生演替的过程 任务探究 即时演练 探究新知 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。 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 任务一：裸岩上的“拓荒者”——初生演替的过程 任务探究 即时演练 探究新知 灌木和小树开始生长。灌木比草本植物更为高大，“剥夺”了草本植物的阳光，逐渐取代了部分草本植物。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，于是成为许多鸟类的栖息地。物种的多样化使得群落结构较为稳定，抵御环境变化的能力较强 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 任务一：裸岩上的“拓荒者”——初生演替的过程 任务探究 即时演练 探究新知 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得更加丰富多样，于是群落演替到了相对稳定的森林阶段 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 任务二：对比中见差异——初生演替 vs 次生演替 2 12 任务二：对比中见差异——初生演替 vs 次生演替 任务探究 即时演练 探究新知 在矿山的另一侧，有一片被推土机清理过的坡地——虽然原有的植被被破坏了，但土壤层还在。8年后，这里已经长出了灌木丛。 思考：为什么矿山“石壁”和“坡地”两个地点，修复速度截然不同？ 对比两个情境的起始条件差异； 阅读教材P40“弃耕农田上的演替”，归纳次生演替的过程； 填写对比表格： 任务二：对比中见差异——初生演替 vs 次生演替 任务探究 即时演练 探究新知 对比项 初生演替（矿山裸岩） 次生演替（矿山坡地/弃耕农田） 起始条件 无土壤、无繁殖体 保留土壤条件和繁殖体 演替速度 缓慢 较快 典型过程 裸岩→地衣→苔藓→草本→灌木→乔木 弃耕农田→一年生杂草→多年生杂草→小灌木→灌木丛→乔木 实例 火山岩、冰川泥、沙丘 火灾后草原、过量砍伐的森林、弃耕农田 任务二：对比中见差异——初生演替 vs 次生演替 任务探究 即时演练 探究新知 指在一个____________________的地面，或者是___________________、__________________的地方发生的演替。 从来没有被植物覆盖 （1）概念 （2）案例 如在______、_______、________上进行的演替。 原来存在过植被 但被彻底消灭了 沙丘 火山岩 冰川泥 初生演替 从0开始 任务二：对比中见差异——初生演替 vs 次生演替 任务探究 即时演练 探究新知 是指在______________________，但______________基本保留，甚至还保留了__________________或_________________； 原有植被虽已不在 （1）概念 （2）案例 如在_________________、_______________、___________上进行的演替。 植物的种子 其他繁殖体 火灾过后的草原 土壤条件 过量砍伐的森林 弃耕的农田 次生演替 从1开始 即时演练 任务探究 1. 种植过大片草莓的农田闲置多年后，被柳等木本植物覆盖，成片的草莓不见了。下列说法错误的是（ ） A. 该农田朝着木本植物方向进行次生演替 B. 光照在该农田的演替过程中起着重要作用 C. 演替就是一种生物代替另一种生物过程 D. 草莓消失的主要原因是在争夺阳光、空间等的竞争中处于劣势 C 17 任务三：人类之手——是破坏者还是修复者？ 3 18 任务三：人类之手——是破坏者还是修复者？ 任务探究 即时演练 探究新知 这些因素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。 1.内因： 群落内部种群相互关系的发展变化；生物的迁入迁出； 2.外因： 群落的外界环境的变化；人类的活动； 总结： 群落演替的环节 任务三：人类之手——是破坏者还是修复者？ 任务探究 即时演练 探究新知 矿区在开采期间，由于过度开采和废石堆放，植被几乎消失。2016年，当地政府启动矿山生态修复工程，采取“封山育林+人工辅助种植先锋植物”等措施，经过8年管护，植物种类从修复初期的不足10种增加到30余种，植被覆盖率从不到15%提升到70%以上。 任务三：人类之手——是破坏者还是修复者？ 任务探究 即时演练 探究新知 在矿山生态修复中，人类扮演了什么角色？如果没有人类干预，这片矿山会怎样？人类干预是否“代替”了自然演替？ 负面方向：过度放牧使草地退化，羊草消失、群落物种丰富度下降；围湖造田导致湿地退化。 正面方向：封山育林、退耕还林、矿山生态修复等使群落朝物种增多、结构复杂的方向演替。 讨论：人类活动与自然演替的关系是什么？ 人类的许多活动正在影响着群落的演替，_______使群落演替按照__________________的_________和_______进行。 任务三：人类之手——是破坏者还是修复者？ 任务探究 即时演练 探究新知 不同于自然演替 速度 方向 注意： ① 人类活动可以使群落演替的速度在原来的基础上加快或者减慢； ② 人类活动往往会使演替偏离其自然演替的方向，有时也会和自然演替的方向一致。 ③ 人类活动不一定同时改变速度和方向。 往往 即时演练 任务探究 1. 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，物种丰富度逐渐增加 A 23 课后作业 “寻找身边的演替”校园/社区撂荒地调查报告 实地观察（课后1周内完成）：选择校园或社区中一块长期未管理的荒地、墙角、废弃花坛等区域，拍摄照片，记录该区域当前的植物种类和大致覆盖情况。 数据分析：尝试判断该区域的群落演替处于哪个阶段（草本阶段/灌木阶段等），推测其起始条件（初生还是次生），并说明判断依据。 方案设计：如果请你为这块荒地设计一个“加速恢复”的方案，你会怎么做？请写出2—3条具体措施，并说明每条措施背后的生物学原理。 成果形式：以图文报告（A4纸一页）或PPT（3—5页）形式呈现，下节课分组交流。 这就解释了为什么“常规杀菌方法难以根除”——蓝细菌是原核细胞生物，不是一般意义上的“菌”，且它与环境中的营养物质富集有关，是生态问题，不仅是杀菌问题。 随堂小练 1. 在群落演替的过程中，物种的组成和数量会发生变化。判断下列相关表述是否正确。 （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。 （ ） 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 25 随堂小练 3. 我国北方某地区实施退耕还林三年后，对该地区蜘蛛类群的研究表明，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了。 下列表述错误的是 （ ） 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 26 随堂小练 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。 （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？ （1）该地草本植物的演替速度_______（填“快”或“慢”），木本植物的演替速度________。 （2）一般来讲，与草原相比，针叶林中的动物分层现象较为_______（填“简单”或“复杂”），原因是_________________________________。 快 慢 复杂 针叶林的植物分层为动物分层创造了条件 【答案】可能发展到草本植物阶段或稀疏的灌木阶段。 27 下节再见 28 $