實例分析法在群落生態(tài)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

黃紅英 徐 劍 易道生 鄒佩貞 石海英

（韶關(guān)學(xué)院英東生命科學(xué)學(xué)院 廣東韶關(guān) 512005）

群落生態(tài)學(xué)是從生物群落層次對生態(tài)學(xué)的詮釋，是生態(tài)學(xué)的重要組成部分［1-2］。群落生態(tài)學(xué)因內(nèi)容多、專業(yè)性強(qiáng)及涉及多學(xué)科（統(tǒng)計學(xué)、動物學(xué)、植物學(xué)等）交叉等特點(diǎn)，教學(xué)中對調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性方面有著客觀的一面；由于種群生態(tài)學(xué)的許多理論知識是實踐（驗）研究的升華，利用學(xué)者在群落生態(tài)學(xué)領(lǐng)域取得的成果作為實例應(yīng)用于理論課教學(xué)中，以理論聯(lián)系實際，在活躍課堂氣氛、吸引學(xué)生注意力及激發(fā)學(xué)習(xí)熱情方面有著主觀能動性的一面；再者群落生態(tài)學(xué)（尤其是植物生態(tài)學(xué)）因研究取材廣、研究方法規(guī)范可循一直以來是研究的熱點(diǎn)，以學(xué)者對韶關(guān)本土資源研究的成果作為實例，對于強(qiáng)化學(xué)生群落生態(tài)學(xué)研究意識、訓(xùn)練群落生態(tài)學(xué)研究的技能有著積極促進(jìn)作用［2-4］。

為了提高群落生態(tài)學(xué)的教學(xué)效果，達(dá)到高校培養(yǎng)高素質(zhì)人才的培養(yǎng)目標(biāo)，本文就如何利用研究成果作為輔助教材、用實例分析法開展群落生態(tài)學(xué)的理論教學(xué)與實踐指導(dǎo)進(jìn)行探討。

1 實例分析法詮釋群落的組成與數(shù)量特征

群落的基本特征包括物種組成與數(shù)量特征。因?qū)W生不理解物種組成與數(shù)量特征之間的內(nèi)在聯(lián)系，認(rèn)為群落基本特征內(nèi)容中概念和公式繁多枯燥，出現(xiàn)被動學(xué)習(xí)的消極心態(tài)從而影響教學(xué)效果，導(dǎo)致在進(jìn)行群落的實踐調(diào)查研究時，對群落成員在群落中的生態(tài)位劃定感到無所適從。

1.1 以實例分析法詮釋群落組成名錄 以校園及周邊某一植物群落與動物群落調(diào)查結(jié)果為例，詮釋群落結(jié)構(gòu)組成的基本特征的教學(xué)，見表1。通過對堆積性紅壤演替植物群落組成、同一土壤肥力不同種植根系土壤動物群落組成及某林場秋季節(jié)肢動物群落組成的綜合比較，使學(xué)生明白任何一個生物群落都是由不同物種成員組成（即名錄），要進(jìn)行對某一生物群落生態(tài)學(xué)的研究時，首先應(yīng)對群落的種類組成進(jìn)行逐一鑒定、計數(shù)和登記后，才能得到一份所研究群落的生物種類名錄；其次對不同物種逐一進(jìn)行計數(shù)（個體數(shù)）、測量（株高、冠幅、莖粗）、計算（密度、頻度、蓋度、重要值、優(yōu)勢度）與排序；最后確定每個組成成員在群落中的定位。而群落物種成員組成（即名錄）的確定基于物種的鑒定技能，植物分類學(xué)、動物分類學(xué)及微生物分類學(xué)的知識與技能及其在生物群落調(diào)查研究時的充分應(yīng)用，這也是生態(tài)學(xué)課程開設(shè)在基礎(chǔ)學(xué)科（動物學(xué)、植物學(xué)、微生物學(xué)）之后的原因之一。由于實驗數(shù)據(jù)來自周邊的生境，具有真實性與直觀性，幫助學(xué)生拉近了理論知識與實踐研究的距離，起到吸引學(xué)生學(xué)習(xí)注意力的效果。

表1 植物、土壤動物與節(jié)肢動物群落結(jié)構(gòu)的組成

1.2 采用學(xué)生的實驗原始數(shù)據(jù)作為案例，詮釋群落數(shù)量特征的統(tǒng)計與應(yīng)用 對某一群落進(jìn)行生態(tài)調(diào)查與研究時，除對其種類組成進(jìn)行鑒定與分類外，還要開展數(shù)量特征（密度、頻度、蓋度）的測量與統(tǒng)計，因為某物種的數(shù)量特征決定了該物種在群落中的地位。如何給物種定位？采用學(xué)生調(diào)查的原始數(shù)據(jù)作為課堂教學(xué)素材，在講授群落數(shù)量特征的概念與計算公式時，用原始實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行演算和推導(dǎo)，幫助學(xué)生理解物種組成的群落數(shù)量特征 （密度、頻度、蓋度、重要值、優(yōu)勢度）不僅可以確定其在群落中的地位，還能確定與其組成的群落的命名、分類與排序，見圖1。

圖1 植物群落組成成員的數(shù)量特征與應(yīng)用

1.3 以本地土壤動物群落研究的成果作為地方教材詮釋動物群落組成表示方法 由于群落生態(tài)學(xué)的研究與發(fā)展是以植物群落的研究為基礎(chǔ)的，所以群落生態(tài)學(xué)課程內(nèi)容主要以植物群落的特征而展開，對于動物群落研究涉及較少。以教師指導(dǎo)學(xué)生調(diào)查結(jié)果作為教學(xué)案例，開展植物Clements、Drude［2］多度等級制與土壤動物群落多度表示方法的差別，物種的重要值決定了植物群落中優(yōu)勢種、建群種、常見種、伴生種、稀有種、偶見種、罕見種及亞優(yōu)勢種的判斷，而動物群落結(jié)構(gòu)組成由優(yōu)勢類群（多度等級表示方法+++）、常見類群（++）和稀有類群（+）3類成員組成，見表2。通過實例對比分析，使學(xué)生理解群落組成成員的數(shù)量特征的應(yīng)用。

表2 植物與土壤動物群落組成員多度的表示方法的比較

2 實地考察詮釋植物群落結(jié)構(gòu)特征

親臨其境的實地教學(xué)能使學(xué)生對植物群落結(jié)構(gòu)特征包括層片結(jié)構(gòu)、垂直結(jié)構(gòu)及時間結(jié)構(gòu)等知識的理解更為深刻。利用韶關(guān)獨(dú)特的地理概貌與豐富的生物多樣性的優(yōu)勢，將植物群落結(jié)構(gòu)分布特征課堂搬到丹霞山世界地質(zhì)公園和南嶺國家森林公園中，要求學(xué)生帶著問題進(jìn)行觀察與學(xué)習(xí)，例如1）山麓到山頂，隨著海拔的升高，丹霞地貌的植物群落分布有什么特征？ 2）韶關(guān)地理位置屬于南亞熱帶北緣，植被具有南亞熱帶和中亞熱帶的過渡特征，其植物群落的結(jié)構(gòu)單元特征是什么？整合學(xué)生的答案，對韶關(guān)境內(nèi)同一地帶不同土壤生境植物群落垂直分布特征進(jìn)行歸納總結(jié)，見表3。帶著問題考查與學(xué)習(xí)，學(xué)生的積極性很高。學(xué)生都反映通過實地考察的學(xué)習(xí)方式，親自體會了群落生態(tài)學(xué)研究的廣泛性與應(yīng)用性，開啟了學(xué)生自主選題探究的窗口，增強(qiáng)了使命感與成就感。

表3 韶關(guān)地區(qū)植物群落垂直分布特征

3 實訓(xùn)詮釋群落生態(tài)學(xué)的應(yīng)用

學(xué)以致用是教育的宗旨。韶關(guān)及周邊地區(qū)具有豐富的自然資源，許多生態(tài)領(lǐng)域的研究沒有開展，是生態(tài)學(xué)研究的處女地。利用群落生態(tài)學(xué)的取材廣、研究方法體系嫻熟及應(yīng)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識研究發(fā)現(xiàn)及解決當(dāng)前的生態(tài)問題，運(yùn)用是很有必要的。

3.1 應(yīng)用Raunkiaer的標(biāo)準(zhǔn)頻度圖解詮釋入侵種豚草在校園的危害 豚草（Ambrosia artemisiifoliaL.）原產(chǎn)于北美，是世界公認(rèn)的廣布型惡性害草，被國家環(huán)保總局列為l6種禁止入境有害生物之一［5］。針對豚草在本校校園的分布及危害狀況，指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用Raunkiaer的標(biāo)準(zhǔn)頻度圖解詮釋豚草在校園的危害程度。選取西區(qū)生態(tài)園為實驗樣地，以生態(tài)園新鋪校道路基、輪作地、新堆積撂荒地為樣點(diǎn)進(jìn)行隨機(jī)抽樣調(diào)查，通過鑒定、計數(shù)與統(tǒng)計，繪制了生態(tài)園不同生境植物的Raunkiaer頻率分布圖，從實驗結(jié)果得出，豚草在Raunkiaer頻度分布圖中，扮演E級別的角色，在群落中屬于優(yōu)勢種和建群種，說明豚草種子大量萌發(fā)與快速生長，占據(jù)了輪作地與新堆積土壤的大部分資源，嚴(yán)重限制了其他物種的生長，證實了入侵種易擴(kuò)散難治理的生態(tài)危害的一面；但從另一方面說明，豚草在群落次生演替中起了固定水土流失的積極作用。

3.2 以浮游動物群落多寡詮釋校園湖泊的清潔度 衡量水質(zhì)的好壞有很多種方法，其中生物指示法是簡單易行的方法之一［3］。利用校園有多個人工湖泊與池塘的優(yōu)勢，指導(dǎo)學(xué)生分別采（?。┖础⒊靥良吧钗鬯欧徘乃畼舆M(jìn)行水體pH檢測和浮游生物群落結(jié)構(gòu)與多樣性調(diào)查，從浮游生物群落多樣性及以草履蟲作為指示生物判斷水質(zhì)。調(diào)查結(jié)果說明教師公寓西側(cè)池塘草履蟲、綠眼蟲、蚤狀蚤等浮游生物種類最豐富，望湖藻類占優(yōu)勢，西區(qū)生活污水排放渠僅見大腸桿菌未見浮游生物，結(jié)論是教師公寓西側(cè)池塘水質(zhì)適合浮游動物生存，發(fā)現(xiàn)了原生動物的實驗取樣點(diǎn)，進(jìn)一步啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行結(jié)果分析與討論。

3.3 以土壤動物群落結(jié)構(gòu)詮釋土壤的清潔度土壤動物指長期或一生中大部分時間生活在土壤或地表凋落物層中的動物［6］。土壤動物通過取食、排泄、挖掘等生命活動破碎其他生物殘體，直接或間接地參與土壤中物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)化，是土壤生態(tài)系統(tǒng)中不可分割的組成部分［6］。而土壤是其生存的環(huán)境，土壤的物理性質(zhì)（通氣狀況）、化學(xué)性質(zhì)（污染）及生物化學(xué)性質(zhì)（肥力及微生物）發(fā)生變化時，均會對土壤動物的生存造成威脅［6］。以受大寶山礦污染的棄耕農(nóng)田土壤（重金屬污染）與經(jīng)過植物修復(fù)的土壤進(jìn)行土壤動物的分離、鑒定與統(tǒng)計，以土壤動物群落結(jié)構(gòu)詮釋土壤的清潔度及肥力，見表4。從表中可知，經(jīng)過植物修復(fù)后的重金屬污染相比原位未修復(fù)的污染土壤，動物的種類與數(shù)量明顯增多，實驗結(jié)果證實了重金屬污染對土壤動物的生存造成威脅，土壤動物是土壤生境的指示生物。

表4 大寶山重金屬污染不同修復(fù)土壤動物群落結(jié)構(gòu)比較

4 總言

以研究結(jié)果作為實例應(yīng)用于教學(xué)之中，是將選題原則、實驗設(shè)計原理、實驗調(diào)查方法、數(shù)據(jù)統(tǒng)計及結(jié)果分析等知識技能逐步滲透，起到潛移默化的作用。讓學(xué)生體會到通過實驗實踐詮釋群落生態(tài)學(xué)理論的樂趣，可以用自己的研究結(jié)果補(bǔ)充當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)研究空白，學(xué)生的自豪感油然而生，學(xué)生參與的積極性與探究性得到較大提高，在提高教學(xué)效果的同時，也為學(xué)生的畢業(yè)論文選題及生態(tài)學(xué)考研方向開啟另一個視野。

主要參考文獻(xiàn)

［1］孫儒泳，李慶芬，牛翠娟，等.基礎(chǔ)生態(tài)學(xué).北京：高等教育出版社，2002.

［2］楊持.生態(tài)學(xué).北京：高等教育出版社,2008.

［3］付榮恕，劉林德.生態(tài)學(xué)實驗教程.北京：科學(xué)出版社,2004.

［4］黃紅英,徐劍.生態(tài)學(xué)的“教”與“做”的教學(xué)模式探討.生物學(xué)通報，2010,45(9):36.

［5］李振宇,解焱.中國外來入侵種.北京：中國林業(yè)出版社，2002:11.

［6］尹文英.中國土壤動物.北京：科學(xué)出版社，2000.