實例分析法在群落生態學教學中的應用

黃紅英 徐 劍 易道生 鄒佩貞 石海英

（韶關學院英東生命科學學院 廣東韶關 512005）

群落生態學是從生物群落層次對生態學的詮釋，是生態學的重要組成部分［1-2］。群落生態學因內容多、專業性強及涉及多學科（統計學、動物學、植物學等）交叉等特點，教學中對調動學生學習積極性方面有著客觀的一面；由于種群生態學的許多理論知識是實踐（驗）研究的升華，利用學者在群落生態學領域取得的成果作為實例應用于理論課教學中，以理論聯系實際，在活躍課堂氣氛、吸引學生注意力及激發學習熱情方面有著主觀能動性的一面；再者群落生態學（尤其是植物生態學）因研究取材廣、研究方法規范可循一直以來是研究的熱點，以學者對韶關本土資源研究的成果作為實例，對于強化學生群落生態學研究意識、訓練群落生態學研究的技能有著積極促進作用［2-4］。

為了提高群落生態學的教學效果，達到高校培養高素質人才的培養目標，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學的理論教學與實踐指導進行探討。

1 實例分析法詮釋群落的組成與數量特征

群落的基本特征包括物種組成與數量特征。因學生不理解物種組成與數量特征之間的內在聯系，認為群落基本特征內容中概念和公式繁多枯燥，出現被動學習的消極心態從而影響教學效果，導致在進行群落的實踐調查研究時，對群落成員在群落中的生態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查結果為例，詮釋群落結構組成的基本特征的教學，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肢動物群落組成的綜合比較，使學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），要進行對某一生物群落生態學的研究時，首先應對群落的種類組成進行逐一鑒定、計數和登記后，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行計數（個體數）、測量（株高、冠幅、莖粗）、計算（密度、頻度、蓋度、重要值、優勢度）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、動物分類學及微生物分類學的知識與技能及其在生物群落調查研究時的充分應用，這也是生態學課程開設在基礎學科（動物學、植物學、微生物學）之后的原因之一。由于實驗數據來自周邊的生境，具有真實性與直觀性，幫助學生拉近了理論知識與實踐研究的距離，起到吸引學生學習注意力的效果。

表1 植物、土壤動物與節肢動物群落結構的組成

1.2 采用學生的實驗原始數據作為案例，詮釋群落數量特征的統計與應用 對某一群落進行生態調查與研究時，除對其種類組成進行鑒定與分類外，還要開展數量特征（密度、頻度、蓋度）的測量與統計，因為某物種的數量特征決定了該物種在群落中的地位。如何給物種定位？采用學生調查的原始數據作為課堂教學素材，在講授群落數量特征的概念與計算公式時，用原始實驗數據進行演算和推導，幫助學生理解物種組成的群落數量特征 （密度、頻度、蓋度、重要值、優勢度）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量特征與應用

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 由于群落生態學的研究與發展是以植物群落的研究為基礎的，所以群落生態學課程內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。以教師指導學生調查結果作為教學案例，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勢種、建群種、常見種、伴生種、稀有種、偶見種、罕見種及亞優勢種的判斷，而動物群落結構組成由優勢類群（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，使學生理解群落組成成員的數量特征的應用。

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構特征

親臨其境的實地教學能使學生對植物群落結構特征包括層片結構、垂直結構及時間結構等知識的理解更為深刻。利用韶關獨特的地理概貌與豐富的生物多樣性的優勢，將植物群落結構分布特征課堂搬到丹霞山世界地質公園和南嶺國家森林公園中，要求學生帶著問題進行觀察與學習，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，其植物群落的結構單元特征是什么？整合學生的答案，對韶關境內同一地帶不同土壤生境植物群落垂直分布特征進行歸納總結，見表3。帶著問題考查與學習，學生的積極性很高。學生都反映通過實地考察的學習方式，親自體會了群落生態學研究的廣泛性與應用性，開啟了學生自主選題探究的窗口，增強了使命感與成就感。

表3 韶關地區植物群落垂直分布特征

3 實訓詮釋群落生態學的應用

學以致用是教育的宗旨。韶關及周邊地區具有豐富的自然資源，許多生態領域的研究沒有開展，是生態學研究的處女地。利用群落生態學的取材廣、研究方法體系嫻熟及應用性強等優點，培養學生運用知識研究發現及解決當前的生態問題，運用是很有必要的。

3.1 應用Raunkiaer的標準頻度圖解詮釋入侵種豚草在校園的危害 豚草（Ambrosia artemisiifoliaL.）原產于北美，是世界公認的廣布型惡性害草，被國家環保總局列為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，指導學生應用Raunkiaer的標準頻度圖解詮釋豚草在校園的危害程度。選取西區生態園為實驗樣地，以生態園新鋪校道路基、輪作地、新堆積撂荒地為樣點進行隨機抽樣調查，通過鑒定、計數與統計，繪制了生態園不同生境植物的Raunkiaer頻率分布圖，從實驗結果得出，豚草在Raunkiaer頻度分布圖中，扮演E級別的角色，在群落中屬于優勢種和建群種，說明豚草種子大量萌發與快速生長，占據了輪作地與新堆積土壤的大部分資源，嚴重限制了其他物種的生長，證實了入侵種易擴散難治理的生態危害的一面；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勢，指導學生分別采（取）湖泊、池塘及生活污水排放渠的水樣進行水體pH檢測和浮游生物群落結構與多樣性調查，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。調查結果說明教師公寓西側池塘草履蟲、綠眼蟲、蚤狀蚤等浮游生物種類最豐富，望湖藻類占優勢，西區生活污水排放渠僅見大腸桿菌未見浮游生物，結論是教師公寓西側池塘水質適合浮游動物生存，發現了原生動物的實驗取樣點，進一步啟發學生進行結果分析與討論。

3.3 以土壤動物群落結構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和能量的轉化，是土壤生態系統中不可分割的組成部分［6］。而土壤是其生存的環境，土壤的物理性質（通氣狀況）、化學性質（污染）及生物化學性質（肥力及微生物）發生變化時，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田土壤（重金屬污染）與經過植物修復的土壤進行土壤動物的分離、鑒定與統計，以土壤動物群落結構詮釋土壤的清潔度及肥力，見表4。從表中可知，經過植物修復后的重金屬污染相比原位未修復的污染土壤，動物的種類與數量明顯增多，實驗結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土壤動物群落結構比較

4 總言

以研究結果作為實例應用于教學之中，是將選題原則、實驗設計原理、實驗調查方法、數據統計及結果分析等知識技能逐步滲透，起到潛移默化的作用。讓學生體會到通過實驗實踐詮釋群落生態學理論的樂趣，可以用自己的研究結果補充當地生態研究空白，學生的自豪感油然而生，學生參與的積極性與探究性得到較大提高，在提高教學效果的同時，也為學生的畢業論文選題及生態學考研方向開啟另一個視野。

主要參考文獻

［1］孫儒泳，李慶芬，牛翠娟，等.基礎生態學.北京：高等教育出版社，2002.

［2］楊持.生態學.北京：高等教育出版社,2008.

［3］付榮恕，劉林德.生態學實驗教程.北京：科學出版社,2004.

［4］黃紅英,徐劍.生態學的“教”與“做”的教學模式探討.生物學通報，2010,45(9):36.

［5］李振宇,解焱.中國外來入侵種.北京：中國林業出版社，2002:11.

［6］尹文英.中國土壤動物.北京：科學出版社，2000.