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第3节 群落的演替
【学习目标】
1.通过探究学习群落演替的过程，掌握运用结构与功能观分析群落演替过程的能力。(生命观念、科学思维)
2.通过探究学习人类活动对群落演替的影响，提升运用所学知识分析并解决生活中实际问题的能力。(生命观念、科学思维、社会责任)
【自主预习】
一、群落演替的类型
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，叫作群落演替。
2.演替的类型:初生演替和次生演替。
3.初生演替
(1)定义: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。
(2)特点:速度　慢　，趋向形成　新群落　，经历的阶段相对较多。
(3)过程(以裸岩上开始的演替为例):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。
(4)实例:　沙丘、火山岩、冰川泥　上进行的演替。
4.次生演替
(1)定义:指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。
(2)特点:速度　快　，趋向于　恢复　原来的群落，经历的阶段相对较少。
(3)过程(以弃耕农田上开始的演替为例):弃耕农田→一年生杂草→　多年生　杂草→灌木阶段→乔木阶段。
(4)实例:　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。
二、影响群落演替的因素
1.影响因素:群落　外界环境　的变化，生物的　迁入　、　迁出　，群落内部　种群相互关系　的发展变化，人类的活动等。
2.规律: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　。
如光裸岩地上发生的演替过程中，土壤中的有机物越来越丰富，群落中物种　丰富度　逐渐加大，　食物网　越来越复杂，群落的结构越来越复杂。
3.最终结果:达到一个与　群落所处环境　相适应的相对稳定的状态。
三、人类活动对群落演替的影响
1.结果:使群落演替按照不同于自然演替的　方向　和　速度　进行。
2.掌握演替规律的应用:根据现有情况，预测群落的　未来　，从而正确掌握群落的动向，使之朝着对人类　有益　的方向发展。
四、退耕还林、还草、还湖
1.原因:以　牺牲环境　为代价的垦殖活动(如毁林开荒，围湖造田等)，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。
2.目的: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。
【合作探究】
情境导入　
材料:“北大荒”这个词是以前对黑龙江垦区的称呼。这里地处小兴安岭山麓、松嫩平原和三江平原地区。虽然土壤肥沃，自然资源丰富，但曾经荒无人烟。1947年，黑龙江垦区开始开发建设，在人们数十年的不懈努力下，终于把“北大荒”变成了“北大仓”，从无人知晓的原始森林变为我国重要商品粮的生产基地，“北大仓”每年生产出的粮食甚至可以养活全国四分之一的人口。但是随着不断的垦荒种植，“北大仓”的生态环境遭到了严重的破坏，很多问题也开始显现出来。没有了植被覆盖的“北大仓”水土流失严重，而水土的严重流失，使得泥沙淤积在很多河流中，截断了人们的水源，导致很多水利工程失去了它原本的作用。因为过度地开垦，使用化肥农药等，土壤盐碱化严重，整个松嫩平原几乎无法再播种。随着经济效益的提高，社会的发展，气温的升高，人们逐渐认识到了生态平衡的重要性，在21世纪初期，国家开始停止“北大仓”广袤土地的种植，让“北大仓”退耕还荒，让这片土地重新变成“北大荒”。
问题探讨:
1.“北大荒”变成“北大仓”前后，当地的生物群落属于同种类型吗？它们在物种组成、种间关系、空间结构等方面有哪些不同？
提示　不属于。“北大仓”时植被主要是农作物，物种组成、种间关系、空间结构均较为简单。
2.为什么要将“北大仓”退耕还荒？
提示　提高生物群落结构的复杂程度及其抵抗外界干扰的能力。
3.“北大荒”变成“北大仓”以及成效显著的退耕还荒说明，人在群落演替过程中的作用是什么？
提示　改变群落演替的方向和速度。
任务1　认识群落演替
活动1　认识群落演替
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，试认识群落演替的类型和过程。
1.上图表示的演替类型是什么？
提示　图示表示的演替类型为初生演替。
2.图示演替过程中，优势种不断被取代的原因是什么？
提示　后者在竞争阳光等环境资源时处于优势，更能适应当时的环境。
3.图示的群落演替是个无休止的过程吗？为什么？
提示　不是，任何环境下的演替最终都会达到一个相对稳定的阶段，此时群落和周围环境处于相对平衡的稳定状态。
4.甲地发生的演替属于哪种演替类型？与乙地发生的演替有何不同？其是否一定能演替成森林呢？为什么？
提示　次生演替。与乙地发生的演替相比，甲地的土壤条件基本保留，甚至还保留了植物的种子或其他繁殖体，演替速度快，趋向于恢复原来的群落，经历的阶段相对较少。不一定，取决于环境条件，如果水分不充足(如在干旱的荒漠地区)，可能只发展到稀疏的灌木阶段。
认知生成
1.初生演替与次生演替的不同点
比较内容 初生演替 次生演替
起点 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 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
速度 缓慢 较快
趋向 形成新群落 恢复原来的群落
经历的阶 段的多少 相对较多 相对较少
一般过程 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 弃耕的农田→一年生杂草→多年生杂草→灌木阶段→乔木阶段
实例 沙丘、火山岩、冰川泥上进行的演替 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
2.裸岩上发生的初生演替与弃耕农田上发生的次生演替的相同点:都是从结构简单的群落发展为结构复杂的群落，群落中的物种数量和群落层次增多，土壤、光能得到更充分的利用；最终都会达到一个与群落所处环境相适应的相对稳定的状态。
3.群落演替的实质:是群落中“优势种”的取代，而不是一种生物被另一些生物完全取代。
4.群落演替的结果:影响群落演替的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，最终都会达到一个与群落所处环境相适应的相对稳定的状态。
5.群落演替理解的三个误区
(1)演替是“不可逆”的。演替是生物和环境反复相互作用，发生在时间和空间上的不可逆变化，但人类活动可使其不按自然演替的方向和速度进行。
(2)群落演替是一个漫长但并非永无休止的过程。当群落演替到与环境处于平衡状态时，就以相对稳定的群落为发展的顶点。
(3)并不是所有群落都可能演替到森林阶段。如果陆地环境条件适宜，群落都能演替到最高阶段——森林阶段。在干旱地区，一般只能演替到草本植物阶段或低矮灌木阶段。
例1　下图表示某地云杉林的形成过程，下列相关叙述正确的是(　　)。
A.该群落的演替属于初生演替，群落结构越来越复杂
B.在人为干扰下可能发生⑤→①的动态变化，但不属于群落演替
C.该群落演替是群落内部因素和外界环境因素综合作用的结果
D.在⑤云杉林群落中有明显的垂直结构，没有水平结构
【答案】C
【解析】该演替中，原有植被虽已不存在，但保留了原有土壤条件、植物的种子或其他繁殖体，属于次生演替，A错误；在
人为干扰下，群落演替会按不同于自然演替的方向和速度进行，⑤→①仍为群落演替，B错误；该群落演替是群落内部因素(如种间竞争)和外界环境因素综合作用的结果，C正确；在⑤云杉林群落中有明显的垂直结构，也有水平结构，比如森林中每棵树的树枝树叶形状不一样，阳光照射产生的阴影也不同，所以形成的微环境不同，就会对地面的物种组成产生影响，从而出现水平结构，D错误。
技巧总结　　“三看法”判断初生演替与次生演替
对点练1　(2022·黄石月考)下图表示两个陆生群落的演替过程。据图判断，下列说法错误的是(　　)。
A.a曲线代表群落的次生演替，b曲线代表群落的初生演替
B.E点可代表群落达到平衡状态，其类型由气候和土壤等条件决定
C.图中C点到D点表示生态系统可能遭到破坏
D.E点的物种丰富度最高，且各种群密度达到最大
【答案】D
【解析】a曲线的起点不为0，b曲线的起点为0，因此a曲线代表群落的次生演替，b曲线代表群落的初生演替，A正确；E点处的物种丰富度最高，可代表群落达到平衡状态，其类型由气候和土壤条件决定，但是群落演替过程中，群落中的优势种在不断地改变，因此E点各种群密度不一定达到最大，B正确，D错误；题图中C点到D点生物多样性降低，说明此时生态系统可能遭到破坏，C正确。
任务2　了解人类活动对群落演替的影响
活动2　了解人类活动对群落演替的影响，认同退耕还林、还草、还湖和退牧还草的重要性
1.砍伐森林会对群落演替产生怎样的影响？
提示　会在短期内改变森林群落中的物种组成和物种丰富度，进而改变群落演替的方向。
2.举例说明未经处理的污水直接排入河流后对水体造成的不良影响。
提示　化工厂排放的污水中含有有毒、有害物质，可能给水生生物带来灭顶之灾；生活污水中富含氮、磷等，可能会引起水华现象。
3.退耕还林、还草、还湖和退牧还草有何意义？
提示　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，过度放牧可能很快导致土地荒漠化；退耕还林、还草、还湖和退牧还草有利于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，改善我国的生态环境，打造绿色经济。
4.在国人的不懈努力下，毛乌素沙漠已经从60年前荒凉的景象，变成现在水草丰茂的景象。这说明人类活动对群落演替有何影响？
提示　通过封山育林、治理沙漠、管理草原，甚至建立人工群落等，人类活动也可以使群落朝着物种增多、结构复杂的方向演替。这也说明人类活动可以改变群落演替的方向和速度。
5.上述人类活动使群落演替向什么方向进行？如果去除人类活动，这些群落又会向什么方向演替？
提示　人类活动可使群落演替朝着物种丰富度降低、结构简单的方向进行，也可使群落演替朝着物种丰富度增大、结构复杂的方向进行。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，通常，物种丰富度会增加，结构会变得复杂。
认知生成
1.群落演替的方向
(1)随着演替的进行，某些生物群落的结构和种类成分由简单到复杂，物种数量和群落层次增多，土壤、光能得到更充分的利用，如封山育林。
(2)随着演替的进行，某些生物群落的结构简单化，不能充分利用环境，生产力逐渐下降，土壤、光能不能得到充分利用，如过度放牧导致土地荒漠化。
2.影响群落演替的因素总结
(1)群落内部因素:包括植物繁殖体的迁移、散布和动物的活动性等。
(2)外界环境因素:如气候的变化、大规模的地壳运动等。
(3)人类活动:在现实生活中，人类活动对群落的影响有的有利，有的不利，但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。因为人类活动通常是有意识、有目的的，因此人类对群落演替的影响有时会超过其他因素的影响。
①自然资源利用
人类可以砍伐森林、围湖造田、捕杀动物，也可以封山育林、治理沙漠、管理草原，甚至可以建立人工群落。
②外来物种的引入
人类活动中，会有意或无意地将一个新物种引入某一群落中。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。
例2　(不定选)下列关于人类活动对群落演替的影响的叙述，正确的是(　　)。
A.人类活动对群落的影响都是破坏性的
B.人类活动可以任意对生物与环境的关系加以控制
C.人类活动往往使群落演替按照不同于自然演替的方向和速度进行
D.人类活动对群落演替的影响有时超过其他因素的影响
【答案】CD
【解析】人类活动对群落的影响可以是积极性的，如封山育林、治理沙漠等；也可以是破坏性的，如乱砍滥伐、过度放牧等；但不可以任意对生物与环境的关系加以控制，A、B错误。
对点练2　(2022·宜昌月考)羊草是北方草原的一种多年生优势牧草，前些年由于人为开垦的影响，羊草数量显著下降。开展退耕还草工程之后，退耕区域的羊草数量明显增加。下列有关叙述正确的是(　　)。
A.羊草种群恢复过程中，其年龄结构属于稳定型
B.羊草种群恢复过程中，退耕区域发生了群落演替
C.开展退耕还草工程后，生物群落的垂直结构不发生变化
D.开展退耕还草工程后，羊草种群的环境容纳量不变
【答案】B
【解析】羊草种群恢复过程中，退耕区域的羊草数量明显增加，说明其年龄结构属于增长型，A错误；羊草种群恢复过程中，退耕区域发生了次生演替，B正确；开展退耕还草工程后，生物种类增多，生物群落的垂直结构也发生了变化，C错误；开展退耕还草工程后，环境条件改善，故羊草种群的环境容纳量增大，D错误。
素能提升　塞罕坝由荒原变林海过程、群落结构
分析(社会责任、科学解释能力)
(2022·福州月考)联合国环境规划署宣布，中国塞罕坝林场建设者获得2017年联合国环境领域的最高荣誉——地球卫士奖。历史上塞罕坝林场由于过度采伐，土地日渐贫瘠，北方沙漠的风沙可以肆无忌惮地刮入北京。自1962年开始，塞罕坝林场三代建设者在“黄沙遮天日，飞鸟无栖树”的荒漠沙地上艰苦奋斗、甘于奉献，创造了荒原变林海的人间奇迹。请回答下列问题:
(1)塞罕坝人通过植树造林将“昔日的茫茫荒原变为林的海洋”，这一过程属于群落的　　　　演替，理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。随着时间的推移，一个群落被另一个群落代替，则发生代替的原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　　。演替过程中植物的垂直结构为动物创造了栖息空间和食物条件，从而使动物群体也具有垂直　　　　现象。
(2)林海中不同生物之间的关系是在　　　　水平上进行研究获得的。
(3)在自然环境不发生根本变化的前提下，我国西北地区的荒漠地带，能否建立起塞罕坝式的林海？　　　　。请说明理由:　。
(4)下表是研究者对某林场中两种乔木的调查数据(单位:株/hm2)。
乔木树种 老年树 成年树 幼年树
华北落叶松 50 55 56
长白落叶松 50 80 880
据表可知，华北落叶松和长白落叶松的年龄结构分别为　　　　　和　　　　　，其中华北落叶松的种群密度是　　　　株/hm2。
【答案】(1)次生　原有土壤条件基本保留(或原有植物的繁殖体仍有可能存在)　后一个群落中的物种竞争能力强　分层　(2)群落　(3)不能　两地自然环境不同，群落演替的最终结果不同　(4)稳定型　增长型　161
【解析】(1)次生演替是指在原有植被虽已不存在，但是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。该林场由荒原变为林海的过程中原有土壤条件基本保留，故属于次生演替。该演替发生的原因是后一个群落中的物种竞争能力强，处于优势地位，同时前一个群落为后一个群落的产生提供了良好的环境，因为群落演替的实质是优势取代的过程，而不是取而代之。演替过程中植物的垂直结构为动物创造了栖息空间和食物条件，从而使动物群体也具有垂直分层现象。(2)林海中不同生物之间的关系是群落水平的特征，是在群落水平上进行研究获得的。(3)在自然环境不发生根本变化的前提下，我国西北地区的荒漠地带因缺乏水分等气候条件，故不能建立起塞罕坝式的林海。因为不同的自然环境，群落演替的最终结果不同。(4)据表可知，华北落叶松各年龄期的比例相近，为稳定型种群；而长白落叶松幼年树数量较多，老年树数量少，因此长白落叶松的年龄结构为增长型。种群密度是指种群在单位面积或单位体积中的个体数，包括各年龄期的个体数，因此，表中华北落叶松的种群密度是50+55+56=161株/hm2。
【随堂检测】
课堂小结 课堂小测
1.群落演替都要经历地衣阶段。 (×) 2.裸岩上进行的演替与弃耕农田上进行的演替的起点不同，但都是从结构简单群落向复杂群落发展。 (√) 3.人类对群落演替的影响都是不良的。 (×) 4.初生演替不一定能发展到乔木阶段，次生演替都能发展到乔木阶段。 (×) 5.初生演替的过程是生物群落与非生物环境协同进化的过程。 (√)
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