内蒙古地区生态学教学的本土化研究

2018-07-24 15:53刘琳
内蒙古教育·科研版 2018年5期
关键词:内蒙古地区生态学本土化

摘 要:生态学是研究生物与环境之间相互关系的科学,它的形成和发展经历了漫长的时间。生态学现为我校环境科学专业的必修课程,因本校学生生源大多是来自内蒙古地区的学生,所以,为了增强对书中定理、规矩的理解,笔者在教学过程中,适当地增加了本地区的实例,经实践检验证明,可以起到较好的教学效果。

关键词:内蒙古地区;生态学;教学;本土化;研究

【中图分类号】G 【文献标识码】B 【文章编号】1008-1216(2018)05B-0048-04

自从生物在地球上出现之后,生物与环境就在不断地互相影响、协同进化,而人类经过长期的观察,发现了这种关系,并把這种规律运用到生活实践中,来指导自己的行动。我国的生态学是在国际生态学发展的背景上形成的,它们之间在理论、方法上有着密切的联系和共同的基础。但是,由于我国自然、经济以及社会条件和文化背景的独特性,在生态学的发展历程、研究重点、具体内容及应对措施等方面又具有自己的特点。生态思想的诞生在我国虽有悠久历史,并留给我们丰富的遗产,但生态学建立和传播则经历了漫长的历程。

我国传统生态学作为生物学科分支,主要研究生物与环境的关系,而当代生态学则把解决人类生存发展中的生态环境问题视为己任,开始更多地关注人类福祉与生态系统的相互关系,甚至是人类种群与地球生态系统的相互关系。目前,我国许多农林高等院校,都把生态学作为必修课。所以,在普通生态学的教学过程当中,如何能够把生态学的系统知识,如定理、规律、数学模型的解释等内容高效地传递给学生,是教育工作者的工作重点。

本校学生的生源地大多为内蒙古地区,所以如果在生态学的教学过程中,能够把内蒙古自治区独特的地域特征穿插到课堂内容当中,应该可以更好地帮助同学们理解书本内容,加深对相关知识点的理解,可以在一定程度上提高教学效果。例如:我区生态系统类型丰富,分布有森林生态系统、草原生态系统、荒漠生态系统及湖泊生态系统等,可以在讲解生态系统类型时着重选取典型例子讲解;另外,我区有很多动植物资源,以及特有、稀有或珍稀物种,可以选取典型例子在生物多样性保护一章中重点讲述;再有就是常见的生态问题,对我区影响最大的就是“过度放牧与草场退化”这个环境问题,所以,在草原生态系统的教学中,可以适当安排此内容,或者就此开设专题讲座进行专门讲解。

本文按照《生态学》第三版(高等教育出版社)的章节顺序,着重从物种、种群、群落、生态系统四个方面选择一些具有代表性的例子进行阐述。

一、物种与生物多样性

内蒙古自治区幅员辽阔,保存有天然针叶林、阔叶林、草原、荒漠等生态系统类型,以及若干古老的孑遗物种和珍稀特有动植物资源。这些都是大自然给予我区的宝贵资源。

内蒙古自治区的动植物资源十分丰富,大兴安岭北部山区,分布有一些北极高山植物、北方针叶林植物,这些都是我国稀有的植物资源;阿拉善盟及鄂尔多斯西部的荒漠区还保存着一些古地中海第三纪残遗物种和特有种属,这些物种具有极高的科研价值和经济价值。目前全区已建立的各类自然保护区总数为202个,包括森林、湿地、野生动植物等多种类型,包括国家级保护区23个,自治区级保护区56个;自然保护区占地总面积为2. 34亿亩,占全区国土面积的13. 2%,有效保护了占全区85%的野生动物种群资源和65%的野生植物群落资源;目前内蒙古自治区自然保护区内约有野生高等植物2400多种,遗鸥、马鹿、沙地云杉等濒危珍贵野生动植物都被划入其中,并得到了良好的保护。

在我区境内有国家规定的一级保护动物,如蒙古野驴(Equus hemionus Pallas)、野骆驼(Camelus ferus)、丹顶鹤(Grus japonensis)、梅花鹿(Cervus nippon)、雪豹(Uncia uncia )等,二级保护动物有马鹿(Cervus elaphus Linnaeus)、驼鹿(Alces alces)、疣鼻天鹅(Cygnus olor)、猞猁(Lynx lynx)、黑熊(Ursus thibetanus)、草原雕(Aquila nipalensis)等。另外,境内还有国家一级保护植物,如梭梭【Haloxylon ammodendron (C. A. Mey.) Bunge】、胡杨(Populus euphratica)、四合木(Tetraena mongolica Maxim)、肉苁蓉(Cistanche deserticola Ma)等,二级保护植物,如樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica Litv.)、内蒙古黄芪(Astragalus membranaceus Fisch.Bge.)、蒙古扁桃【Amygdalus mongolica (Maxim.) Ricker】、贺兰山丁香(Syringa pinnatifolia var.alashanensis)、天麻(Gastrodia elata Bl.)、芍药(Paeonia lactiflora Pall.)等。这些都是内蒙古籍学生耳熟能详的动植物,在关于物种及生物多样性的讲授中,尽可能多地使用这些例子可以更好地帮助同学们理解教材内容。如教材中关于协同进化的解释,就可以运用本地区特有的荒漠植物进行讲解,我区大部分的荒漠植物在与环境协同进化的过程中,通过形态以及生理上的改变,形成了现在植物的形态及适应干旱的机制。如骆驼刺(Alhagi sparsifolia Shap.)就是通过扩展根系、地上叶片刺化来适应干旱的。

(一)四合木(Tetraena mongolica Maxim)

灌木,高40~80厘米。茎由基部分枝,老枝弯曲,黑紫色或棕红色、光滑,一年生枝黄白色,被叉状毛。托叶卵形,膜质,白色;叶近无柄,老枝叶近簇生,当年枝叶对生;叶片倒披针形,长5~7毫米,宽2~3毫米,先端锐尖,有短刺尖,两面密被伏生叉状毛,呈灰绿色,全缘。花单生于叶腋,花梗长2~4毫米;萼片4,卵形,长约2.5毫米,表面被叉状毛,呈灰绿色;花瓣4,白色、长约3毫米;雄蕊8,2轮,外轮较短,花丝近基部有白色膜质附属物,具花盘;子房上位,4裂,被毛,4室。果4瓣裂,果瓣长卵形或新月形,两侧扁,长5~6毫米,灰绿色,花柱宿存。种子矩圆状卵形,表面被小疣状突起,无胚乳。花期5~6月,果期7~8月。

四合木是我区内阿拉善荒漠特有植物,具有极其重要的科研价值。四合木有一个区别于其他物种的特征是它青鲜时易燃烧,且烧时出油,所以俗称为油柴,由于四合木的这个特征,所以,它长期被当地居民作为薪材使用,导致分布范围逐渐缩小,个体数量逐渐减少,使得此类植物处于濒危灭绝境地。

(二)樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica Litv.)

乔木,高达25米,胸径达80厘米;大树树皮厚,树干下部灰褐色或黑褐色,深裂成不规则的鳞状块片脱落,上部树皮及枝皮黄色至褐黄色,内侧金黄色,裂成薄片脱落;枝斜展或平展,幼树树冠尖塔形,老则呈圆顶或平顶,树冠稀疏;一年生枝淡黄褐色,无毛,二、三年生长呈灰褐色;冬芽褐色或淡黄褐色,长卵圆形,有树脂。针叶2针一束,硬直,常扭曲,长4~9厘米,很少达12厘米,径1.5~2毫米,先端尖,边缘有细锯齿,两面均有气孔线;横切面半圆形,微扁,皮下层细胞单层,维管束鞘呈横茧状,二维管束距离较远,树脂道6~11个,边生;叶鞘基部宿存,黑褐色。雄球花圆柱状卵圆形,长5~10毫米,聚生新枝下部,长约3~6厘米;雌球花有短梗,淡紫褐色,当年生小球果长约1厘米,下垂。球果卵圆形或长卵圆形,长3~6厘米,径2~3厘米,成熟前绿色,熟时淡褐灰色,熟后开始脱落;中部种鳞的鳞盾多呈斜方形,纵脊横脊显著,肥厚隆起,多反曲,鳞脐呈瘤状突起,有易脱落的短刺;种子黑褐色,长卵圆形或倒卵圆形,微扁,长4.5~5.5毫米,连翅长1.1~1.5厘米;子叶6~7枚,长1.3~2.4厘米;初生叶条形,长1.8~2.4厘米,上面有凹槽,边缘有较密的细锯齿,叶面上亦有疏生齿毛。花期5~6月,球果第二年9~10月成熟。

樟子松主要分布在我国北方地区,但是由于多年的砍伐和森林火灾,导致该树种的分布区急剧缩小。

(三)岩高兰(Empetrum nigrum var. japonicum K. Koch)

常绿匍匐状小灌木,高20~50厘米,稀达1米;多分枝,小枝红褐色,幼枝多少被微柔毛。叶轮生或交互对生,下倾或水平伸展,线形,长4~5毫米,宽1~1.5毫米,先端钝,边缘略反卷,无毛,叶面具皱纹,有光泽,幼叶边缘具稀疏腺状缘毛,叶面中脉凹陷;无柄。花单性异株,1~3朵生于上部叶腋,无花梗;苞片3~4,鳞片状,卵形,长约1毫米,边缘具细睫毛,萼片6,外层卵圆形,长约1.5毫米,里层披针形卜与外层等长,暗红色,花瓣状,先端内卷,无花瓣;雄蕊3,花丝线形,长约4毫米,花药较小;子房近陀螺形,长约0.6毫米,上部径0.8毫米,无毛,花柱极短,柱头辐射状6~9裂。果径约5毫米,成熟时紫红色至黑色。果甜,可食或入药。

岩高兰是我区特有植物,主要分布在大兴安岭林区,具有极其重要的科研价值。

(四)胡杨(Populus euphratica)

乔木,高10~15米,稀灌木状。树皮淡灰褐色,下部条裂;萌枝细,圆形,光滑或微有絨毛。芽椭圆形,光滑,褐色,长约7毫米。苗期和萌枝叶披针形或线状披针形,全缘或不规则的疏波状齿牙缘;成年树小枝泥黄色,有短绒毛或无毛,枝内富含盐量,嘴咬有咸味。叶形多变化,大都为卵圆形,卵圆状披针形,三角伏卵圆形,肾形,叶先端有粗齿牙,基部呈楔形,阔楔形,圆形,截形,叶有2腺点,两面同色;叶柄微扁状,叶柄约与叶片等长,萌枝叶柄极短,长仅1厘米,有短绒毛或光滑。雄花序细圆柱形,长2~3厘米,轴有短绒毛,雄蕊15~25,花药紫红色,花盘膜质,边缘有不规则齿牙;苞片略呈菱形,长约3毫米,上部有疏齿牙;雌花序长约2.5厘米,果期长达9厘米,花序轴有短绒毛或无毛,子房呈长卵形,被短绒毛或无毛,子房柄约与子房等长,柱头浅裂,鲜红或淡黄绿色。蒴果长卵圆形,长10~12毫米, 2~3瓣裂,无毛。花期5月,果期7~8月。

胡杨主要分布在内蒙古自治区额济纳旗,属于上新世古地中海区河岸的夏绿阔叶林残留成分。关于胡杨,传说胡杨生而千年不死,死而千年不倒,倒而千年不朽,所以被认为是三千年神树。由于胡杨的木材和枝叶都具有很高的利用价值,导致对于该树种的乱砍滥伐严重,再加上额济纳河上游黑河水流逐年减少,导致供水期时间短,而枯水期延长,导致胡杨现在面临濒危。

(五)梭梭【Haloxylon ammodendron(C. A. Mey.)Bunge】小乔木,株高1~9米,树杆地径最粗可达50厘米。梭梭树皮为灰白色,木材质坚而脆;老枝呈灰褐色或淡黄褐色,通常枝干具环状裂隙;一般当年枝细长,斜升或弯垂,节间长4~12毫米,直径约1.5毫米。叶鳞片状,宽三角形,稍开展,先端钝,腋间具棉毛。花着生在二年生枝条的侧生短枝上;小苞片呈舟状或宽卵形,与花被几近等长,边缘呈膜质;花被片为矩圆形,先端微钝,花背面先端之下三分之一处着生翅状附属物;翅状附属物为肾形至近圆形,宽为5~8毫米,斜伸或呈平展状,边缘波状或啮蚀状,基部为心形至楔形;花被片在翅以上部分稍微内曲并围抱果实;花盘不明显。胞果呈黄褐色,果皮不与种子贴生。种子为黑色,直径约2.5毫米;胚盘旋成上面平下面凸的陀螺状,暗绿色。花期5~7月,果期9~10月。

梭梭是荒漠区的特有植物,它的重要价值不仅仅在于它可以当作骆驼的优良饲料,而更重要的是,它是我区特色名贵药材肉苁蓉的寄主,同时梭梭还是我区非常重要的防风固沙树种。由于梭梭易燃的特性,所以,经常被砍伐或烧制木炭,致使这个物种分布范围缩小,面临濒危。

(六)贺兰山丁香(Syringa pinnatifolia var.alashanensis)

灌木,高可高达3米。树皮薄纸质片状剥裂,内皮紫褐色。老枝黑褐色。单数羽状复叶,对生,长3~6.5厘米,宽1.5~3厘米,小叶5~7,矩圆形或矩圆状卵形,稀倒卵形或狭卵形,长0.8~2厘米,宽0.5~1厘米,先端通常钝圆,或有1小刺头,稀渐尖,基部多偏斜,一侧下延,全缘,两面光滑无毛;近无柄。圆锥花序侧生,出自去年枝的叶腋,长2~4厘米,光滑无毛。花萼钟状,4齿裂,长约2毫米;花冠高脚蝶状,花冠筒长约1厘米径约1.5毫米,先端裂片4,开展,矩圆形或卵状矩圆形,长约4毫米,宽2.5~3毫米;雄蕊2,着生于花冠筒的中上部,花丝短,花药长约2毫米,不伸出花冠筒外;花柱2裂,高不超过雄蕊。蒴果披针状矩圆形,先端尖,长1~1.5厘米。花期5~6月,果期6~9月。

贺兰山丁香主要分布在内蒙古自治区西部,根能入药,俗称“山沉香”,在我区蒙药中一般用它代替沉香,但是由于当地居民对其的掠夺式挖采,使该树种处于濒危灭绝的境地。

(七)甘草 (Glycyrrhiza L.)

多年生草本,高30~100厘米。根粗壮,呈圆柱形,味甜,外皮红棕色或暗棕色。茎直立,基部带木质,被白色短毛和刺毛状腺体。单数羽状复叶互生,叶柄长约6厘米,托叶早落;小叶7~17片,卵状椭圆形,长2~5.5厘米,宽1~3厘米,先端钝圆,基部浑圆,两面被腺体及短毛。夏日叶腋抽出总状花序,花密集;花萼钟状,被短毛和刺毛状腺体;蝶形花冠淡红紫色,长1.4~2.5厘米,旗瓣大,矩状椭圆形,基部有短爪,翼瓣及龙骨瓣均有长爪,二体雄蕊。荚果条状长圆形,常密集,有时呈镰状以至环状弯曲,宽6~9毫米,密被棕色刺毛状腺体;种子2~8粒,扁圆形或稍肾形。

甘草根及根茎可入药,是食品加工里重要的原料及重要的饲用植物。虽然甘草分布较广,但内蒙古产区质量最好。由于每年采挖甘草的数量很大,导致甘草的生存受到了威胁,尤其是驰名中外的伊克昭盟甘草,已接近濒危境地。

(八)其他

除以上详细介绍的植物,内蒙古地区还有重要珍贵药材肉苁蓉、条叶龙胆,天麻、兴安升麻、芍药等,以及内蒙古荒漠区色彩艳丽丰富的野生花卉,如以蓝、紫色系花卉大苞鸢尾、蒙古莸、阿拉善黄芩以及独特的变色花卉互叶醉鱼草。可以应用在园林景观上,丰富季相。

二、生物的种内、种间关系

(一)生物的种内关系

生物的种内关系是指同种生物个体之间的关系,由种内斗争和种内互助构成。种内斗争指的是由于同种生物个体之间争夺食物、栖息地及配偶或其他生活条件而发生的斗争;种内互助指的是由同种生物的个体或种群在生活过程中互相协作的现象,自然界中群聚动物的群聚生活方式就是常见的种内互助现象。内蒙古自治区内的很多物种,都属于集群生活物种,如贺兰山岩羊(Pseudois nayaur)、蒙原羚(Procapra gutturosa)等。

(二)生物的种间关系

种间关系指的是不同物种种群之间相互作用所形成的关系。自然界中两个种群的相互关系可分为正相互作用和负相互作用,中性作用一般很少见。最常见的如竞争、捕食。举例如下:

沙蜥(Phrynocephalus)在我区的沙漠中分布广泛,有多个品种,如密点麻蜥(Eremias multiocellata)、變色沙蜥(Phrynocephalus versicolor)、无斑沙蜥(Phrynocephalus immaculatus)。根据对相似物种多维生态位的分析,可发现三种蜥蜴对食物资源均存在竞争,但根据生态学的生态位理论,生态位相似的物种必然会出现分化,那么,具体这三个相似物种是通过何种方式在对生存环境的适应性进化中达到共存这一问题,值得深入探讨。

三、群落的演替

群落演替方面的教学。在实际教学过程中发现,由于演替经历的时间较长,所以学生理解起来有一定的困难,而近年来,内蒙古自治区因长期的超载放牧,使得内蒙古典型草原一直处于过度利用状态,所以导致草原生态系统出现了一定程度的退化,因此,在生态学讲演替内容这一章节时,可着重对草原退化演替进行讲解,以下着重介绍内蒙古自治区草原演替类型:

(一)内蒙古自治区典型草原

内蒙古自治区典型草原主要类型包括大针茅、克氏针茅、羊草草原等。在超载放牧强度之下,不同的草原类型出现了不同的退化演替方式,但最终所有的草原类型都趋向于由冷蒿占优势的草原变型,可用下式表述:

大针茅草原→大针茅+克氏针茅+冷蒿→冷蒿+糙隐子草变型

克氏针茅草原→克氏针茅+冷蒿→冷蒿+糙隐子草变型

羊草草原→羊草+克氏针茅+冷蒿→冷蒿+糙隐子草变型

由于长期超载放牧,使得冷蒿群落变型向更加严重退化的星毛委陵菜(或狼毒占优势的群落)变型演替。

(二)内蒙古自治区荒漠草原

内蒙古自治区荒漠草原的主要类型包括小针茅、短花针茅草原。由于超载放牧导致的退化演替序列为:

小针茅草原→小针茅+小亚菊→小亚菊+无芒隐子草变型→小针茅+冷蒿→冷蒿+无芒隐子草变型

短花针茅草原→短花针茅+冷蒿→冷蒿+无芒隐子草变型

由于长期超载放牧,使小亚菊群落变型趋于退化更严重的阿氏旋花群落变型。

(三)内蒙古自治区草甸草原

内蒙古自治区草甸草原的主要群落类型是由贝加尔针茅草原与羊草及杂类草组成的草原,由于超载放牧导致的退化演替序列可以表述为:

贝加尔针茅草原→贝加尔针茅+克氏针茅+冷蒿→冷蒿+糙隐子草变型→贝加尔针茅+寸草苔→寸草苔变型

羊草+杂类草草原→羊草+寸草苔→寸草苔变型

从以上表述的三种不同类型草原的退化演替序列中可以观察到,不同的草原类型会遵循不同的路径发生退化,表现出不同的特点。但是在三种草原类型的退化演替中发现,最终趋向于冷蒿占优势,表现出了趋同现象,这与冷蒿的特性有很大关系。

四、多样的环境与生态系统

内蒙古自治区环境类型丰富多样,由森林、灌丛、草地、农田、湿地、城镇、荒漠和裸地八个类型组成。2010 年草地生态系统面积达 53.82 万 km2,占全区国土总面积的 46.97%,是我区第一大生态系统类型;其次为荒漠、森林、农田生态系统,所占面积分别为 20.56 万 km2、16.77 万 km2和12.45 万 km2,分别占我区国土总面积的 17.94%、14.64% 和 10.87%;其他四种类型生态系统面积很小,灌丛、湿地、裸地生态系统面积分别为 2.66 万km2、4.79 万 km2和 2.17 万 km2,分别占我区国土总面积的 2.32%、4.18%和1.90%;城镇的生态系统面积最小,仅为 1.36 万 km2,只占全区国土总面积的 1.18%。数据分布见下图:

内蒙古自治区生态系统类型具有非常明显的空间分布规律,森林生态系统主要分布于内蒙古自治区东北部大兴安岭地区以及阴山、贺兰山地区;灌丛生态系统大多以过渡型植被出现在阴山、巴彦淖尔狼山以及西部荒漠绿洲地带;草地生态系统从东北大兴安岭西起,一直向西南沿阴山北麓分布;湿地生态系统主要分布在内蒙古自治区东北部至中西部重要河流及湖泊周围;农田和城镇生态系统属于人工生态系统,空间分布基本与人口分布保持一致,集中分布在河套平原、土默川平原等地;沙漠及裸地生态系统多集中分布于西部干旱、半干旱地区。可在教学中选取典型的生态系统进行介绍。以下选取内蒙古自治区最著名的沙漠湖泊及草原两大特色生态系统进行详细叙述。

(一)沙漠湖泊

在内蒙古地区的沙地中分布有大量的湖泊,这些湖泊形成了非常奇特的自然景观,对于促进地区经济及提高人民生活质量具有非常重要的意义,同时也可以维护沙地生态环境,保持沙漠地区生物多样性。湖泊是湿地的一种类型,内蒙古地区的群众,对于湖泊有许多不同的称呼,例如湖、诺尔、淖、海子、池、泡子等等。称诺尔的,一般多是淡水或微咸水的湖泊,面積一般较大;称作淖、池、海子的,多是盐湖或矿化度较高的咸水湖;称作泡子的多数是季节性小湖泊,面积一般不超过1km2。

就形成原因来说,这些湖泊除极少数为有常年河流补给的大中型湖泊外,绝大多数都是由季节性径流和地下水补给的小型湖泊,这些湖泊大多是在风蚀洼地低于潜水面时,由于地下水露出地面形成的(泉水补给),也有少数是由于风蚀洼地接受周围地表水或降水汇聚成湖泊的,如呼伦贝尔沙地中的乌兰湖及毛乌素沙地中的纳林淖尔等,它们的共同特点是面积不大、水浅、无出口,湖的长轴方向与主风向一致;还有一些内陆湖是在河流下游的洼地蓄水形成的,比如,黑河下游的居延海及锡林郭勒河下游的查干诺尔等;还有一些湖是由于河流改道后由废弃的古河道形成,例如,巴丹吉林沙漠的拐子湖。

沙漠湖泊可以调节局部小环境的气候,增加空气湿度,提升环境质量,形成沙漠中一道靓丽的风景。

(二) 草原

草原是陆地生态系统的重要组成部分,分布面积广,我国草原面积是世界草原面积的13%,占我国国土面积的41.7%。草原在我国农田、森林和草原等绿色植被生态系统中占到63%,是我国面积最大的陆地生态系统。内蒙古地区草原面积为0.14×108hm2,占全国草原总面积的10.5%,不仅为北方发展牧业、涵养水源、遏制沙漠化提供了重要的绿色生态屏障,而且还是群众休闲旅游、科学研究的理想场所。草原生态系统是我国国民经济发展的重要基础。

基金项目:本课题为内蒙古大学创业学院科研项目资助课题。

参考文献:

[1]刘琳.民办独立院校《生态学》教学探索与实践[J].智库时代,2017,(10).

[2]刘琳.高校通识教育选修课“人类与环境”的教学与设计[J].西部素质教育,2018,(1).

[3]李静, 马建军, 杨春,荀彦平.内蒙古自然保护区生物多样性保护现状[J].内蒙古环境科学,2008,(6).

[4]张雨薇, 赵利军, 许海珍.内蒙古中部地区湿地繁殖鸟类多样性调查[J].湿地科学,2014,(6).

[5]郭砺, 赵洪友.内蒙古乌拉特后旗荒漠蜥蜴种间关系研究[J].内蒙古大学学报,2009,(6).

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