“全球氣候變化與植物分布區(qū)的變化”教案設(shè)計

摘要：目前中國高校《植物地理學(xué)》教材中普遍缺乏全球氣候變化對植被分布影響的內(nèi)容。本文在武吉華等主編的《植物地理學(xué)》基礎(chǔ)上，補充了“近代氣候變化的特征及其對植物分布的影響”，并進行了相關(guān)教學(xué)思路和過程的設(shè)計。

關(guān)鍵詞：全球氣候變化；植物地理學(xué)；植物分布；教學(xué)

中圖分類號：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2012）12-0188-02

一、教材分析

全球氣候變化尤其是近代氣候變化對植被、植物資源的影響已經(jīng)成為植物地理學(xué)研究中的熱點問題，但目前中國高校采用的教材中普遍缺失對這部分內(nèi)容。為使學(xué)生了解研究前沿、拓展知識面，有必要在植物地理教學(xué)中補充這部分內(nèi)容。全面闡釋全球氣候變化與植物分區(qū)變化的關(guān)系，內(nèi)容應(yīng)包含三部分：（1）氣候、氣候變化的概念，氣候變化的分類及特征；（2）地質(zhì)時期尺度上的氣候演變與植物分布區(qū)的關(guān)系；（3）近代全球氣候變化趨勢下植物分布區(qū)變化預(yù)測的研究進展。在本教案設(shè)計中以第二、第三部分為主要內(nèi)容。第二部分主要參考武吉華主編的《植物地理學(xué)》第二章第二節(jié)中“環(huán)境演變與植物分布區(qū)的變化”；第三部分為作者綜合、總結(jié)文獻(xiàn)而成。

二、教學(xué)目標(biāo)

1.理解氣候變化的基本概念、特征、分類。

2.了解氣候變化如何影響植物的生長和分布。

3.理解地質(zhì)時期尺度上的氣候演變與現(xiàn)代植物種分布區(qū)的重要影響。

4.理解近代全球氣候變化的主要特征，及全球氣候變化對植物分布區(qū)影響。

5.聯(lián)系實際，人類應(yīng)如何應(yīng)對全球氣候變化的影響。

三、教學(xué)內(nèi)容的重點及難點

1.重點：不同時間尺度上氣候變化的特征及其對植物種分布的影響。

2.難點：近代全球氣候變化特征及其對植物分布區(qū)的影響。

四、設(shè)計思路

1.先概述氣候變化的基本概念、分類和特征，再分述不同時間尺度上氣候變化對植物中分布的影響，最后聯(lián)系實際，分析人類如何應(yīng)對全球氣候變化。設(shè)計問題程序環(huán)環(huán)相扣，教給學(xué)生建立知識網(wǎng)絡(luò)、理清知識線索的學(xué)習(xí)方法。

2.注重聯(lián)系實際，讓學(xué)生搜集資料并分析近代氣候變化的特征及其對植物分布的可能影響。引導(dǎo)他們思索人類應(yīng)該如何應(yīng)對全球氣候變化帶來的變化。

五、教學(xué)過程

本文重點分析“不同時間尺度上氣候變化的特征及其對植物種分布的影響”這一重點知識來體現(xiàn)設(shè)計思路，流程如下：

（一）概述氣候變化的基本概念、特征及分類

講述氣候變化對植物分布的影響，首先學(xué)生需要明白什么是氣候變化。考慮到本課程是對自然地理專業(yè)的學(xué)生開設(shè)，這個專業(yè)的課程安排中另有一門《氣象學(xué)與氣候?qū)W》中會詳細(xì)講述氣候?qū)W的基礎(chǔ)知識，所以這部分內(nèi)容只需簡單明了地帶領(lǐng)學(xué)生溫習(xí)一下相關(guān)知識點。

（問題設(shè)計）以問題引入。師：“昆明號稱‘春城’，天氣宜人，四季溫差不大”和“今天氣候不好，出去別忘記帶傘”這兩句話有什么問題？什么是氣候？和天氣是一回事嗎？以此引導(dǎo)學(xué)生對比天氣和氣候的不同，從而理解氣候的概念，并突出氣候“多年常見”和“某地區(qū)特有”這兩個特征。在此基礎(chǔ)上氣候變化的概念也就呼之欲出，非常容易理解了。

（課件展示）

需要掌握的知識點：

1.概念：天氣：短時間的大氣過程和現(xiàn)象。當(dāng)代氣候：按照世界氣象組織（WMO）的規(guī)定，以30年為整編氣候資料時段長度的最短年限，每過10年更新一次。氣候：指某地區(qū)多年間常見的和特有的大氣過程和現(xiàn)象的綜合。氣候變化：氣候平均狀態(tài)統(tǒng)計學(xué)意義上的巨大改變或者持續(xù)較長一段時間（典型的為10年或更長）的氣候變動。

2.氣候變化的分類及特征。（1）從跨越的歷史時期來看，氣候變化可以分為：a地質(zhì)時期的氣候變化：時間跨度最大，變化周期最長的氣候變化；b歷史時期的氣候變化：距今1萬年以來的氣候變化；c近代氣候變化：最近一二百年有氣象觀測記錄時期的氣候變化。（2）氣候變化的特征：a全球氣候一直處于變化之中，變化是常態(tài)。b時間越長，氣候變化幅度越大，如以105年為單位的亞冰期和亞間冰期溫度變幅可達(dá)10～15℃；而以101～102年為單位的近代氣候變化溫度變幅<1℃。

（二）不同時間尺度上的氣候演變與植物分布區(qū)的關(guān)系

地質(zhì)時期尺度的氣候變化對植物種分布區(qū)的影響。（探究活動）

材料1：播放多媒體材料“森林之歌——銀杉”。師：大家看到的這種美麗植物叫做銀杉，是20世紀(jì)50年代我國植物學(xué)家陳煥鏞教授和匡可任教授在廣西花坪發(fā)現(xiàn)的松科植物的新屬、新種。由于銀杉產(chǎn)自中國，葉的背面具有兩條銀光閃閃的氣孔帶，所以兩位教授就把銀杉的屬名定為Cathaya（“華夏”之意），把種名定為argyrophylla（“銀色的葉”之意）。銀杉被植物學(xué)界公認(rèn)是世界上最珍貴的植物之一，享有“植物中的熊貓”的美譽。目前只有我國一些低緯度的群山高聳、地形復(fù)雜的局部地區(qū)，如廣西龍勝、四川南川金佛山以及貴州道真縣一帶有分布。但植物學(xué)家們曾分別在北緯62°的原蘇聯(lián)西伯利亞地區(qū)和法國西南部的第三紀(jì)地層中發(fā)現(xiàn)過銀杉的球果化石和花粉化石。這說明了什么？答：說明銀杉的分布區(qū)域曾經(jīng)向北深入到歐亞大陸。師：使銀杉“退縮”的原因是什么？答：各種植物有自己適宜的氣候條件，銀杉曾經(jīng)廣泛分布于氣候溫暖適宜的歐亞大陸。第四紀(jì)冰期的降臨，冰期時高緯度地區(qū)和中緯高山首先變冷，原有植物一代一代向南方和低處遷移，因此銀杉的分布區(qū)域向低緯度溫度較高處退縮。銀杉這個例子說明地質(zhì)時期氣候變化對植物分布的影響。并由此例導(dǎo)出地理殘遺分布的概念。這種第三紀(jì)時分布很廣的植物在冰期時分布范圍急劇縮小，至今仍僅保存狹小的分布區(qū)，這類情況稱為“地理殘遺分布”，這種物種叫“地理殘遺種”。

材料2：落葉松屬在歐亞大陸的分布（示地理替代種類）圖（《植物地理學(xué)》第39頁）[1]。

師：請同學(xué)看圖，分析為什么落葉松屬植物的分布不連續(xù)，而是呈現(xiàn)間斷分布呢？答：在第四紀(jì)冰期來臨之際，古氣候變化導(dǎo)致落葉松向南擴展；當(dāng)?shù)谒募o(jì)冰期結(jié)束后，氣候回暖又使落葉松轉(zhuǎn)向后方退縮，返回原地時因兩地植物已混雜，便形成分布區(qū)間斷。（課件展示）總結(jié)上述材料，可以得出知識點：地質(zhì)時期尺度的氣候變化對植物種分布影響嚴(yán)重，通常可以造成某些物種在山地的間斷分布，或者形成新的特有分布的規(guī)律。

（三）近代氣候變化特征及其對植物分布影響的預(yù)測研究進展

（過渡設(shè)計）20世紀(jì)后期以來人們開始認(rèn)識到人類所面臨的許多全球性問題，如自然災(zāi)害環(huán)境污染、氣候變化、資源匱乏等。以“氣候變暖”為突出標(biāo)志的全球環(huán)境變化已經(jīng)引起了科學(xué)家、各國政府與社會各界的極大關(guān)注。雖然從目前已有的研究結(jié)果來看，短時間尺度內(nèi)的氣候波動僅會造成植物分布區(qū)呈現(xiàn)擺動趨勢，而造不成嚴(yán)重影響。但如果近代氣候變化趨勢持續(xù)下去，未來植物分布所受的影響仍不容忽視。這部分內(nèi)容利于學(xué)生了解研究前沿和熱點，在教學(xué)過程中主要采用啟發(fā)發(fā)現(xiàn)式教學(xué)法。（探究活動設(shè)計）課前安排學(xué)生分組，搜集近代氣候變化相關(guān)的文獻(xiàn)資料，由各組在課堂上分別總結(jié)近代全球氣候變化的特征及可能原因。在討論中學(xué)生對近代全球氣候變化的主要特征——溫度升高、大氣CO2濃度升高達(dá)成共識，在此基礎(chǔ)上再引導(dǎo)學(xué)生思考預(yù)測氣候變化在未來對植物個體及分布影響的方法，并根據(jù)已經(jīng)學(xué)過的植物與生存環(huán)境間的關(guān)系分析近代氣候變化對植物分布的可能影響。師：如何準(zhǔn)確評估陸地生態(tài)系統(tǒng)對于全球變化的響應(yīng)，以最大限度地減小全球變化的不良影響是全球變化研究者面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。目前最常用的預(yù)測當(dāng)代和未來的氣候變化產(chǎn)生的影響的方法是情景驅(qū)動影響法。

需要了解的知識點[2]（課件展示）：

1.預(yù)測氣候變化對植物分布影響的方法：目前最常用的預(yù)測當(dāng)代和未來的氣候變化產(chǎn)生的影響的方法是情景驅(qū)動影響法。這種方法常常用50～100年的氣候變化情景去驅(qū)動生物物理環(huán)境變化模型。

2.預(yù)測氣候變化對植物分布影響方法的步驟為：（1）采用情景假設(shè)的方法模擬未來氣候變化。（2）在不同氣候變化情景下再根據(jù)植物或植被分布與環(huán)境因子定量關(guān)系來模擬氣候變化對植被分布的影響。

3.在分析氣候變化對植物分布影響方面，主要進行兩個層次分析，一個層次是分析單一植物物種分布變化，另一層次考慮植物群落或植被分布變化。（課后活動）

（1）通過查找資料，分析氣候變化的概念形成及影響等（拓展課堂問題）；（2）分組調(diào)查近代氣候變化對家鄉(xiāng)植被或農(nóng)作物的影響，思考人類應(yīng)對氣候變化的影響（探究生活實際問題）。

參考文獻(xiàn)：

[1]武吉華，張紳.植物地理學(xué)（第四版）[M].北京：高等教育出版社，2004.

[2]龐靜，楊蘭芳.近代全球氣候變化研究進展在植物地理教學(xué)中的補充[J].地理教學(xué)，2010，（18）：4-5.