“群落演替”一节的教学设计

1 教学分析 1.1 教材分析 浙江科学技术出版社必修3第5章第5节“群落演替”,是在学生学习了种群和群落的相关知识的基础上,向学生展现在群落层次上分析生命系统的发展变化.本节内容包括“什么是群落演替”、“原生演替和次生演替”和“顶极群落”3部分.可以看出本节内容既是群落的物种组成、群落结构和群落类型等知识的拓展和延伸,又为后面学习生态系统打下基础.同时,该内容与选修3“现代生物科技专题”中的第5章生态工程内容相关,因此学好本节内容对学习后面的有关知识是非常必要的.     

指导学生构建“群落演替”知识体系的教学实践

结构化的知识体系体现了知识间的内在逻辑,有助于学生系统地认识生命的本质和生命活动规律,并形成对新事物更加强大的解释力。在学科教学中帮助学生用学科思想统摄学科知识,构建塔形知识结构,是学科教学的高层次要求,也是培养学生创新思维的必要基础。以"群落演替"教学内容为例,阐述了用系统论思想指导学生构建知识体系的思考和实践。     

哀牢山常绿阔叶林不同演替阶段土壤线虫群落的季节变化特征

为了解植被演替过程的土壤线虫群落结构与功能变化,本研究于2015年旱季(4月)与雨季(8月)对哀牢山不同演替阶段森林的土壤性质、微生物量和线虫群落进行取样调查。结果表明,随着植被演替进程,线虫群落总密度及类群数,植食性线虫、食真菌线虫和捕食-杂食性线虫的数量表现增加,而食细菌线虫的数量下降。线虫群落的成熟度指数(MI)、营养均匀指数(TD)为演替后期大于前期,瓦斯特乐斯指数(WI)的变化相反。典范冗余分析显示,土壤水分、p H值和无机N是线虫群落的重要影响因素。季节变化对不同演替阶段线虫群落结构的作用(R2)程度表现为常绿阔叶林(14%)、滇山杨林(15%)旱冬瓜林(22%)茶地(33%)。随植被演替进程,土壤线虫食物网复杂程度增加,对植物根部资源及真菌资源的依赖程度提高,同时增加了其营养结构、群落结构和群落功能的季节稳定性。     

苍山火烧迹地蜘蛛群落类型及多样性的量化分析

本研究以"空间序列"代替"时间序列"的研究方法以云南大理苍山地区6个不同时期的火烧迹地为基础,采用群落聚类分析和排序的方法,结合回归分析,探讨了火烧迹地的生境类型、演替历史、季节和海拔梯度对蜘蛛群落类型及多样性的影响.共采集到蜘蛛标本21942号,291种,分属于34科.聚类分析表明,火烧地蜘蛛群落总体可以分为2大群落,即落叶层-树皮下群落和地上(包括草丛、灌木和乔木层)蜘蛛群落; 生境类型是影响蜘蛛群落类型的重要因素,而演替历史对群落分类的影响也值得重视.排序分析表明,生境类型是影响火烧地蜘蛛群落的物种组成与群落结构的重要因素,这与群落的聚类分析结果是一致的.回归分析表明,演替历史、季节和生境类型明显影响火烧地蜘蛛群落的多样性.其中,影响最明显的因素是演替历史,其次是季节和生境类型.     

“群落的演替”教学设计

1教材分析“群落的演替”是人教版必修3第4章第4节的内容,教材呈现的主要内容是演替的过程。而对演替过程的分析可以逐一了解演替的概念、类型及影响演替的因素等。在章节关系上,上一节群落结构中的物种组成、种间关系、群落的空间结构等概念是学习本节的基础：在课程目标上,强调群落演替是生命系统在群落层次上发生的优势取代．     

林窗干扰与森林群落演替

林窗干扰是影响森林群落演替的一个重要因素。该文从林窗干扰和森林群落演替理论及林窗对森林群落微环境、植物入侵和定居、群落结构、群落演替的影响等方面简要介绍了当前国内外有关林窗干扰与森林群落演替的研究现状和研究前景。     

文峪河上游河岸林的演替分析与预测

以文峪河上游河岸林为研究对象,利用空间代替时间的方法,通过静态演替分析法结合Markov模型对群落的演替趋势和过程进行了研究。根据群落顶极适应值多重比较结果,结合优势树种的生物学和生态学特性,将13个群落区分成4个演替阶段,群落演替梯度分析结果与之吻合,处于同一演替阶段及相邻演替阶段的群落相似性较高,综合上述结果,构建本区河岸林群落的演替系列为:Ⅰ阔叶林阶段(群落PCS和CPM)→Ⅱ阔针混交林阶段(群落CPP、CMM和CPW)→Ⅲ针阔混交林阶段(群落PRL、PCP、MCP、PRM和PRW)→Ⅳ针叶林阶段(群落PWS);青杨辽东栎混交林(PCL)和油松白桦混交林(TPM)与其它群落相关性不强,属于低山森林演替系列。Markov模型预测杨桦落叶松混交林(CPP)和杨桦云杉混交林(CMM、CPW)的演替方向为云杉林,进一步验证了所构建群落演替系列的正确性,同时细化了群落的演替过程。     

科尔沁沙地植物群落恢复演替系列种群生态位动态特征

以科尔沁沙地草地植被恢复过程不同阶段和不同演替时间的6个群落类型的取样为对象。研究了植被恢复过程群落演替序列主要种群的生态位动态特征。结果表明：演替过程每一群落类型优势种的作用明显,具有最大的生态位宽度。生态位宽度在演替序列的动态变化较好地对应着种群动态,生态位宽度是种群动态的一个间接测度。是种群在群落中的地位和作用的数量表达。能够较好地解释群落演替过程种群的环境适应性和资源利用能力。沙米、雾冰藜、狗尾草、差巴嘎蒿、猪毛菜、隐子草分别是演替时间为1a、3a、5a、12a、20a和30a群落的优势种群。在群落演替序列较高的生态位重叠是适宜生境斑块化和空间异质性的结果,同时也反映了演替序列群落的过渡性质以及群落结构的不稳定性。     

海南岛吊罗山热带山地雨林两个演替阶段的种间联结性

种间联结一直是群落演替理论研究的焦点之一, 关于物种间相互作用与群落演替之间的动态关系仍然存在争议。本文中, 作者通过出现-不出现数据的方差比例、基于2×2列联表的种间联结分析和 ²检验, 对海南岛吊罗山热带山地雨林演替前期和演替后期群落的种间联结性进行了研究, 以揭示种间联结与群落演替的相互作用。结果表明: (1)在演替前期, 群落内所有树种间总体呈正联结, 但不显著; 发展至演替后期达到显著正联结。群落内所有物种间正、负联结种对数占总种对数的比例随演替进程呈现下降趋势, 而无联结种对数的比例则大幅上升; 优势种和伴生种间呈现相同的趋势。这表明群落演替正朝着有利于物种稳定共存的方向发展。(2)演替前期建群种和后期侵入种间正联结与无联结种对数的比例(分别为37.8%与41.5%)远大于负联结的比例(20.7%), 但正联结均不显著; 前期定居树种和后期侵入种通过分割资源而共存, 而且也趋于独立存在。(3)后期侵入种间不存在负联结, 所有正联结(占总对数的33.3%)均达显著水平, 显示它们对生境有相似的适应和相互重叠的生态位。     

微生物学数字课程的设计与应用

微生物学数字课程是以微生物学知识内容构建、借助高等教育出版社云课程平台传播的课程。作者编著的《微生物学数字课程》已由高等教育出版社出版,本文介绍了微生物学数字课程的设计与教学应用。该课程结构设计包括章节名称、作业、基本问题、小组专题讨论、课程论文、自由讨论区;资源设计包括教学录像、电子资源(教学课件、动画等)、网上自测;交互设计包括讨论、留言、疑难解答等;构建出课前教师在平台发布课程资源和学习任务—学生登录平台观看资源—课中教师进行疑难问题解答及知识总结—学生进行问题讨论、课题成果汇报—课后学生提交作业及网上自测的教学模式。教学实践结果表明,微生物数字课程对提高学生的学习兴趣、合作学习能力、信息技术素养及学习能力具有积极的作用。     

豫西丘陵坡地弃耕农田植被演替对土壤碳、氮库的影响

在豫西丘陵坡地弃耕农田中,设置一个时间梯度为1,3,8,15,25 a的弃耕演替系列,调查其群落数量特征、物种组成、植被与土壤的碳、氮储量,分析群落的自然次生演替过程,并探讨土壤碳库与氮库对植物群落演替的响应机制。结果表明,弃耕农田群落演替缓慢,阶段性不明显,大致可划分为一、二年生草本→多年生草本+灌木两个阶段。定植物种的多样性变化与附近的原生植被有关。在25 a的演替进程中,草本植物始终占据优势,旱生植物数量约是中生植物的4倍,C3植物数量逐渐增多;群落α多样性指数呈先增大后减小趋势,Margalef丰富度指数、Pielou均匀度指数与Shannon-Wiener综合多样性指数最大值分别为1.53、0.95、2.18,表明弃耕农田的自然演替促使群落结构更加复杂并趋向稳定。群落植物的碳、氮储量随着生物量的增加而增加,在25 a时分别达到313.14 g/m~2和11.69 g/m~2。土壤碳储量与氮储量的变化相反,在演替后期(25 a)土壤碳储量增加到960.98 g/m~2,而氮储量则降低至27.08 g/m~2,表明豫西弃耕农田土壤具有"固碳放氮"的生态现象。RDA分析表明,群落盖度、密度和生物量是影响土壤碳、氮储量的主要因子。从群落的生态功能变化分析,按照弃耕演替时间推进,土壤碳储量逐渐增大,有利于生态系统碳固定;而土壤氮库的缩减则不利于群落的稳定,建议增加群落中豆科植物的丰富度,从而促进土壤氮素固定,缓解氮素流失。     

南亚热带季风常绿阔叶林不同演替阶段物种-面积关系

通过对云南普洱地区季风常绿阔叶林演替15年、30年及原始林群落的调查,探讨了不同演替阶段群落的物种-面积关系.结果表明:不同演替阶段群落中,取样面积与总物种数,乔木、灌木和藤本物种数均具有极显著相关关系,其变化解释率均超过94%;演替30年群落中总物种和乔木的物种累积速率(Z)最低(0.334和0.394),演替15年群落中灌木和藤本的Z值最低(0.437和0.326);不同演替阶段中总物种、乔木、灌木和藤本的物种-面积曲线截距无显著变化,但原始林中总物种和藤本物种-面积曲线的决定系数(R2)显著高于演替15年和30年群落.演替15年群落中,初始乔木及灌木物种丰富度解释了Z值变化的99.9%,而其他演替阶段群落中初始乔木、灌木、藤本及总物种丰富度与Z值均无显著相关性.     

演替过程中植物功能性状研究进展

植物功能性状是植物在漫长的进化和发展过程中与环境相互作用形成的属性, 与演替有紧密的关系。文章从植物在定居、植物聚集和群落演替过程中的功能性状变化, 以及在群落演替过程中功能性与环境因子相互作用机理等方面进行综述, 探讨植物功能性状与群落演替内在的相关性和规律性, 指出群落演替过程中植物功能性状研究的可能发展方向。     

黄土丘陵区退耕地先锋群落演替过程中细根特征的变化

采用空间序列取代时间序列的方法,对退耕时间分别为2、4、6和8年的退耕地群落细根特征进行了分析,以探讨退耕地植被演替过程中细根特征在土壤剖面上的变化及其在演替过程中的作用.结果表明:(1)群落细根根长密度和根面积密度随植被演替显著增加;比根长、比根面积和地下/地上生物量也有增加趋势;细根平均直径随植被演替波动,但有减少趋势;(2)在土壤剖面上根长密度、根面积密度和根系生物量均随土壤深度的增加而降低.其中超过63%的根长、61%的根面积和72%的生物量分布在0～20 cm的表层土壤中;(3)根径级统计表明,多数细根直径在0～0.5和0.5～1.0 mm之间,这两级细根长度占细根总长度的80%以上;(4)逐步回归分析表明,植被演替过程中细根特征的变化主要与土壤有效氮(第2年)、有效磷(第2～8年)和土壤水分(第8年)的含量有关,且随着植被演替,2～6年退耕地中细根特征与土壤资源正相关,而第8年中二者呈负相关.这可能与植物生长对资源的需求与土壤提供资源的能力之间的平衡有关.研究表明,退耕地植被演替过程对土壤资源有一定影响,尤其是土壤水分含量显著减少;而土壤水分等土壤资源的变化又对群落产生影响,导致茵陈蒿先锋群落向地带性长芒草群落演替.     

陕西子午岭植物群落演替过程中物种多样性变化与环境解释

采用空间代替时间的方法研究了黄土高原子午岭植物群落自然演替过程中不同层α物种多样性的变化规律,并通过CCA分析了物种多样性与环境间的关系。结果表明:(1)随演替的进展,草本层物种丰富度、均匀度及物种多样性均逐渐降低(P0.05);灌木层物种的丰富度与物种多样性均呈现相似的"J"形变化趋势,而均匀度(虎榛子(Ostryopsis davidiana)群落除外)差异不显著(P0.05);乔木层物种丰富度、均匀度以及物种多样性差异均不显著(P0.05);群落总体物种丰富度随演替进展呈现明显的单峰模型,与中期物种丰富度假说一致。(2)林冠郁闭度是影响草本层和灌木层物种组成的主要环境因子(P0.01),其次为土壤养分和坡位;而坡位对乔木层物种组成的影响极显著(P0.01),这可能与乔木树种的更新差异有关。(3)群落演替是物种扩散和环境筛综合作用的过程,物种对演替过程中变化光照资源的响应差异可能是该区不同层物种多样性变化的主要原因。     

黔中喀斯特山区植物功能性状的变异与关联

认识植物功能性状随演替进展的变化规律和不同性状之间的关系, 有助于从功能生态学的角度来理解群落演替。该文调查了位于贵州省中部的普定县喀斯特山区26个样方的物种组成, 这些样方分别处于灌丛、落叶阔叶林、落叶常绿混交林3个演替阶段; 测量了分布于该区域的82种木本植物的3个功能性状值(叶面积、比叶面积、最大高度); 根据物种在样方中的多度加权计算得到26个样方的性状平均值, 在此基础上分析了随演替进展植物功能性状在群落水平上的变异格局和不同性状之间的相关性; 采用性状梯度分析法分析了各阶段优势物种的功能性状在群落间(β组分)和群落内(α组分)的变异格局及相关性。结果表明: 1)沿灌丛→落叶阔叶林→落叶常绿混交林这一演替顺序, 群落平均叶面积和平均高度逐渐增加, 而群落平均比叶面积则逐渐变小; 2)就群落平均性状值而言, 叶面积与最大高度呈较强的正相关关系, 最大高度与比叶面积、叶面积与比叶面积均呈较强的负相关关系; 3)物种功能性状的α组分之间没有显著的相关关系, 而β组分之间相关性显著。这说明: 随演替的进展, 群落优势物种对环境的适应策略由高速生长转向提高资源利用效率, 而同一群落内共存的物种采取不同的性状组合来适应共同的群落环境。     

三江平原沼泽湿地群落演替系列β多样性

选择三江平原沼泽湿地4个群落演替系列,采用样方法研究其β多样性的变化.结果表明:以水分条件最充分的群落为起点,随着水分梯度递减和水平距离的增大,各群落与起始群落的相似性系数呈减小趋势.不同演替系列内群落间物种更替速率从低地向高地呈现增大趋势.各系列的基本演替趋势是物种数逐渐增多,共有种逐渐减少,群落间卢多样性增大.演替机制分析支持了"初始植物区系组成说".在三江平原沼泽湿地中,小叶章的优势地位将进一步扩大.     

深圳湾福田红树林群落演替

对深圳湾福田凤塘河红树林演替过程中的群落结构、物种组成、多样性变化及演替趋势的研究结果表明:(1)演替各阶段群落均由秋茄(Kandelia candel)、木榄(Bruguiera gymnorrhiza)、桐花树(Aegiceras corniculatum)、白骨壤(Avicennia marina)及老鼠簕(Acanthus ilicifolius)5个种类组成。(2)演替早期(4 a)群落高度增长较快,之后继续保持较快增长,至17 a时趋于稳定,之后增长速度缓慢。(3)4 a和17 a的群落立木级均分布在Ⅱ级—Ⅳ级,56 a和73 a的群落立木均达到最高级Ⅴ级,该两群落立木在Ⅱ级—Ⅴ级均有分布。(4)随着演替的进展,除了73 a群落盖度较56 a群落稍有下降外,其它演替群落盖度逐渐增加;群落胸高断面积表现出与盖度一致的变化趋势;群落个体密度则逐渐下降;群落物种多样性和均匀度不断提高,群落优势度则逐渐下降;群落相似性系数的变化表明在演替过程中群落物种组成结构没有发生明显变化。(5)群落变化及演替为:秋茄+桐花树群落→秋茄群落→白骨壤+秋茄群落→白骨壤群落。     

不同演替阶段东方水韭群落特征初步研究

采用"空间代替时间"的方法,对处于不同演替阶段的东方水韭(Isotes orientalis H. Liu et Q. F. Wang)群落进行了物种组成、群落生态学数量特征、物种多样性及繁殖方式的比较分析,结果表明,在演替初期,群落的多样性(物种丰富度、Shannon-Wiener指数、Pielou均匀度指数和β多样性指数)最低,群落中东方水韭的多度、盖度、重要值和生态位宽度均最大,是明显的优势种;演替中期,东方水韭的多度、盖度、重要值和生态位宽度降低,但群落的物种多样性最高,是东方水韭的顶极群落;演替后期,群落中东方水韭的多度、盖度、重要值和生态位宽度均最低,多年生草本植物细叶芒(Miscanthus sinensis Anderss. )和菰[Zizania latifolia (Griseb. ) Turcz. ex Stapf]等逐渐占据重要地位.随群落的演替,群落中营无性/营养繁殖方式的物种数量逐渐增加,群落的繁殖策略由有性繁殖为主转为以无性/营养繁殖为主.研究结果显示,在东方水韭群落演替过程中,群落物种组成的改变、物种多样性的提高、物种繁殖策略的变化以及生境中生化,可能是导致东方水韭种群衰退的主要原因.     

青藏高原东部植物种子萌发能力与其在群落中相对多度的关系

不同演替阶段的群落中植物幼苗建植特性以及幼苗建植时所处的环境都会有所不同.这些差异可能会导致种子萌发率与物种多度之间的关系随着群落的演替阶段而发生改变.目前关于不同类型群落中以及同一类型群落的不同演替阶段物种多度和种子萌发能力之间的关系的研究较少.本研究以全面收集的青藏高原东缘3种常见次生植被(鼢鼠土丘群落、人工草地群落和弃耕地群落)中植物种子为基础,沿着群落演替梯度来探明种子萌发和物种多度之间的关系.通过对结果的线性回归分析发现:在鼢鼠土丘群落和人工草地群落中,种子萌发率和物种多度之间无显著相关性;而在弃耕地群落中,种子萌发率和物种多度之间的关系有随着群落的演替呈现由正相关向负相关转变的趋势.