1、第三十八课时 第3、4节 群落的结构、群落的演替实验：土壤中小动物类群丰富度的研究1.群落的结构特征 2.群落的演替 3.实验：土壤中小动物类群丰富度的研究考点一 群落的概念、物种组成及空间结构【回扣教材】1概念：同一_内聚集在_中各种生物的集合。2物种组成：(1)群落的_是区别不同群落的重要特征。(2)丰富度：群落中_的多少。时间一定区域物种组成物种数目3空间结构：指群落中各个_分别占据_。(1)垂直结构：在垂直方向上，大多数群落具有明显的_现象。垂直结构提高群落利用_等环境资源的能力，也为动物提供了多种多样的_和_条件。(2)水平结构：在水平方向上，由于_的变化、土壤湿度和_的差异、_的不
2、同、生物自身生长特点的不同，以及_的影响等因素，不同地段分布着不同的_，同一地段上种群密度也有差别，常呈_分布。生物种群不同的空间分层阳光栖息空间食物地形盐碱度光照强度人与动物种群镶嵌【知识拓展】群落的结构(1)群落的垂直结构生物群落在垂直方向上具有明显的分层现象。植物的分层分布与光照强度有关,群落的光照强度总是随着高度的下降而逐渐减弱。乔木层接受全光照灌木层利用全光照的 10%草本层仅利用 1%5%的光照苔藓地衣层仅利用微弱的光照动物的分层与其食物及栖息场所等有关。可以说,群落中植物的分层现象决定了动物的分层现象。如：猫头鹰森林上层大山雀灌木层鹿、野猪地面活动蚯蚓及部分微生物落叶层和土壤群落
3、的分层现象不仅表现在地面上,也表现在地下。但地下分层分布主要与水分和矿质营养的竞争有关。水域中,某些水生动物也有分层现象。影响因素主要有阳光、温度、食物、含氧量等。(2)群落的水平结构在水平方向上,由于地形的变化、土壤湿度和盐碱度的差异、光照强度的不同、生物自身生长特点的不同,以及人与动物的影响等因素,不同地段分布着不同的生物种群,同一地段上种群密度也有差异,它们常常呈镶嵌分布。【典例精析】【例 1】关于群落的结构,以下理解不正确的是()A.竹林中竹子高低错落有致,其在垂直结构上有分层现象B.动物在群落中垂直分布与植物的分层现象密切相关C.淡水鱼占据不同的水层,出现的分层现象与各种鱼的食性有关
4、D.不同地段生物种类有差别,在水平方向上无分层现象A【解析】A.竹林中的所有竹子为同一物种,由于生长的阶段不同而高低不同,所属范围为种群而非群落；B.动物在群落中垂直分布主要与食性有关,如森林中的鸟类：林冠层栖息着鹰、杜鹃；中层栖息着山雀、啄木鸟等；C.淡水鱼的分层与陆地动物的分层的因素是一样的,也是与食性有关；D.不同地段的土壤性质、水分、温度、光照不同从而导致生物种类有差异,同一地段上种群密度也有差别,常呈镶嵌分布。考点二 群落的种间关系【回扣教材】1捕食：一种生物以_作为食物。2竞争：两种或两种以上生物相互争夺_和_等。3寄生：一种生物(_)寄居于另一种生物的_，摄取_的养分以维持生活。
5、4互利共生：两种生物_，相互依存，彼此_。另一种生物资源空间寄生者体内或体表寄主共同生活在一起有利【知识拓展】(1)同一物种之间大鱼吃小鱼不叫捕食,应是种内斗争。(2)关于捕食坐标曲线中捕食者与被捕食者的判定：a.从最高点判断,捕食者数量少,被捕食者数量多。b.从变化趋势看,先达到波峰的为被捕食者,后达到波峰的为捕食者,即被捕食者变化在先,捕食者变化在后。(3)捕食与寄生的区别：寄生是一种生物往往终生或一生的某个阶段在另一种生物体内或体表生活。而捕食则是一种生物只有较短时间暂时在另一种生物的体表停留；寄生是一种生物往往从另一种生物上获取养料、汁液。被寄生后,被寄生的部位还在。而捕食则是一种生物
6、往往获取另一种生物的整体或部分器官。捕食后,被捕食的部分就不在了；寄生是一种生物往往不会使另一种生物致死(也有致死的,如噬菌体侵染细菌等)。而捕食则是一种生物往往使另一种生物致死(也有不致死的,如棉铃虫吃棉花叶等)。【典例精析】【例 2】如图表示具有竞争关系的两种生物的数量在不同环境中随时间变化的关系。下列说法不正确的是()图 1 图 2 图 3A.如果环境条件稳定且持续时间较长,可以使一种生物排斥另一种生物B.具有竞争关系的两种生物在同一环境中不可能共存C.据图可知,在竞争中是否处于优势,主要取决于环境条件D.自然群落中的竞争排除现象是有限的,因为自然环境总是不断变化的B【解析】分析题图可知
7、,图 1 中 N2 被淘汰,图 2 中随环境变化淘汰的生物种类不同,图 3 中 N1 和 N2 的种群密度保持动态平衡。具有竞争关系的生物只有在食物、空间等资源紧张时才会发生竞争,甚至不可共存(由图 2、3 可知,自然群落中的竞争排除现象是有限的,因为环境总是不断变化的)。考点三 群落的演替【回扣教材】1概念：随着_的推移，一个群落被_代替的过程。2类型(1)初生演替概念：一个从来没有被_的地面，或者是原来存在过植被但被_的地方发生的演替。演替过程：_阶段_阶段_阶段_阶段_阶段_阶段。时间另一个群落植物覆盖彻底消灭了裸岩地衣苔藓草本灌木森林(2)次生演替在原有植被虽已不存在，但原有_基本保留
8、，甚至还保留了植物的_或_的地方发生的演替。演 替 过 程：_ 阶 段 _ 阶 段_阶段。3人类活动对演替的影响：往往使群落演替按照不同于自然演替的_和_进行。土壤条件种子其他繁殖体草本灌木森林速度方向【知识拓展】1.群落演替的原因(1)环境不断变化,为群落中某些物种提供有利的繁殖条件,而对另一些物种生存产生不利影响。(2)生物本身不断进行繁殖、迁徙。(3)群落内部由于生命活动造成内部环境改变。(4)种内和种间关系不断发生变化。(5)人类活动的干扰。2.两种最常见旱生演替类型比较类型内容初生演替次生演替 起点原先从没有过植被的环境或曾经有过但被彻底消灭了的环境虽失去了原有植被,但仍保留了原有土
9、壤条件及植物的种子或其他繁殖体 时间经历的时间长经历的时间短速度缓慢较快影响因素自然因素人类活动较为关键 实例裸岩、沙丘、冰川泥上的演替火灾过后的草原、过量砍伐的森林、弃耕农田上的演替【典例精析】【例 3】(2015 新课标全国卷)下列关于初生演替中草本阶段和灌木阶段的叙述,正确的是()A.草本阶段与灌木阶段群落的丰富度相同B.草本阶段比灌木阶段的群落空间结构复杂C.草本阶段比灌木阶段的群落自我调节能力强D.草本阶段为灌木阶段的群落形成创造了适宜环境D【解析】草本阶段在群落演替过程中先于灌木阶段出现,随着群落演替的进行,生物的种类越来越多,即物种的丰富度逐渐增大,所以草本阶段和灌木阶段的物种丰
10、富度不同,灌木阶段的物种丰富度较大,A 项错误。随着群落演替的进行,群落的空间结构逐渐变得复杂,所以草本阶段的群落空间结构要比灌木阶段的群落空间结构简单,B 项错误。草本阶段的物种丰富度小于灌木阶段,所以其营养结构比灌木阶段简单,自我调节能力比灌木阶段弱,C 项错误。在群落演替过程中,前一个阶段能为后一个阶段创造适宜的环境,D 项正确。考点四 土壤中小动物类群丰富度研究的注意事项及实验结论【回扣教材】1许多土壤动物有较强的_，而且身体 _，因 此 不 适 用 于 用 _ 或_进行调查，常采用_进行采集、调查。活动能力微小样方法标志重捕法取样器取样法2 丰 富 度 的 统 计 方 法 通 常 有
11、 两 种：一 是_，是指在一定面积的样地中，直接数出各种群的个体数目，这一般用于个体_，种群数量_的群落；二是_，是指按预先确定的_来估计单位面积上个体数量的多少。等级的划分和表示方法有_等等。记名计算法较大有限目测估计法多度等级非常多、多、较多、较少、少、很少【知识拓展】1.丰富度是指群落中物种数目的多少,即物种的种类数,而不是物种的个体数。2.实施计划包括准备取样采集小动物观察和分类统计和分析 5 个步骤。要注意：(1)取样器断口处很锋利,操作时要注意安全。取样时尽量不破坏环境。(2)从不同营养环境中采集土壤样本要分别统计。(3)尽可能多地采集小动物。采集小动物时,要利用土壤动物的避光性和
12、趋湿性等,如下图。也可以采用简易采集法：将取到的土壤样品放在瓷盆内,用解剖针拨找小动物,同时用放大镜观察,体型较大的小动物可用包着纱布的镊子直接取出来,体型较小的小动物则须用吸虫器来采集。如右图。采集的小动物须放入 70%的酒精溶液中,也可放入试管中。(4)识别命名要准确,并进行分类。3.实验结论组成不同群落的优势种是不同的,不同群落的物种丰富度是不同的。一般来说,环境条件越优越,群落发育的时间越长,物种越多,群落结构也越复杂。【典例精析】【例 4】下列有关“土壤中小动物类群的丰富度的研究”相关叙述有误的是()A.许多土壤动物有较强的活动能力,而且身体微小,适于用样方法进行调查B.该实验调查的
13、指标是动物种类的丰富度和数量丰富度C.样土塑料袋上应标明取样的地点和时间D.可设计数据收集和统计表,分析所收集的数据【解析】活动能力较强的土壤动物,不适于用样方法；身体微小的动物,不适于用标志重捕法。进行这类研究时,常用取样器取样进行采集、调查的方法。A课时练习三十八一、选择题(每小题只有一个正确选项)1.对生物群落的结构,不正确的叙述是()A.生物群落的结构包括垂直结构和水平结构B.在垂直方向上,群落具有明显的分层现象C.动物在群落中没有分层现象,植物在群落中有分层现象D.在水平方向上,不同地段的生物种类往往也有差别【解析】群落的空间结构包括垂直结构和水平结构,故 A 正确；群落的垂直结构是
14、指垂直分层现象,故 B 正确,C 错误；群落的水平结构,在不同地段的生物种类往往不同,故 D 正确。C2.武汉东湖现有沉水植物 16 种、浮游植物 86 种、浮游动物 87 种、底栖动物 11 种、鱼类 43 种。据上述材料分析,以下说法正确的是()A.武汉东湖动植物构成了东湖生态系统的群落B.调查武汉东湖浮游植物种群密度可用标志重捕法C.不同动植物分布于不同水层体现了群落的垂直结构D.武汉东湖物种丰富度指东湖中所有生物个体的总和C【解析】群落是指这一地域的所有生物,包括动物、植物和微生物,故 A 错误；调查浮游植物种群密度的方法是样方法,故 B 错误；群落的垂直结构是指不同种生物生活在不同的
15、空间,故 C 正确；物种丰富度是指生物的种类,故 D 错误。3.生态学家高斯曾在实验室里做过这样的实验：他将两种草履虫,即有尾草履虫和双小核草履虫分别培养在容器中,它们都以细菌作食物,不久两种草履虫的数量和细菌数量达到平衡。但是如果把两种草履虫放在同一培养容器中混合培养,16 天后,结果如下图所示。下列有关叙述不正确的是()A.从图中可以看出：混合培养后,能正常生长的是双小核草履虫,不能正常生长的是有尾草履虫B.由于双小核草履虫比有尾草履虫具有一定优越性,因此在食物数量有限的情况下,它就能胜过有尾草履虫而生存下来C.混合培养后,能正常生长的个体的发展趋势是先增加后稳定,在这个过程中,生物因素的
16、关系将由竞争转变为种内斗争D.如果在自然界中,两种草履虫生活在同一环境里,也会发生与高斯实验相同的结果D【解析】由此题给出的曲线图可以看出,两种草履虫单独培养都能正常生长,但把这两种草履虫混合在一起培养,一段时间后,有尾草履虫种群数量明显下降,而双小核草履虫种群数量不受影响,这说明两种草履虫在食物、空间的竞争方面,前者明显不如后者。如果在自然界中,两种草履虫生活在同一环境里,一方面,自然界的资源空间较大,资源充足；另一方面,两种草履虫都可被天敌捕食,其数量能得到有效控制,所以不会发生与高斯实验相同的结果。4.沙漠中的啮齿动物和蚂蚁都以植物种子为食,啮齿动物喜欢取食大粒种子,蚂蚁偏爱小粒种子。在
17、该生态系统中,大粒种子植物在与小粒种子植物的竞争中处于优势。科研人员在某一实验区域内开展了啮齿动物对蚂蚁数量影响的相关研究。下列有关分析正确的是()A.蚂蚁和啮齿动物之间没有竞争关系B.蚂蚁和啮齿动物分别属于第二、三营养级C.移走全部啮齿动物后,蚂蚁的数量会先增加然后维持相对稳定D.啮齿动物可通过植物间的竞争对蚂蚁的数量产生影响D【解析】A 错,啮齿动物喜欢取食大粒种子,也会取食小粒种子,故蚂蚁和啮齿动物之间也存在竞争关系；B错,蚂蚁和啮齿动物都属于第二营养级；C 错,移走啮齿动物后,蚂蚁的数量会先减少后维持相对稳定(大粒种子植物在竞争中处于优势)。5.某水池有浮游动物和藻类两个种群,其种群密
18、度随时间变化的趋势如下图。若向水池中投放大量专食浮游动物的某种鱼(丙),一段时期后,该水池甲、乙、丙三个种群中仅剩一个种群。下列关于该水池中上述三个种群关系及变化的叙述,正确的是()A.甲和丙既有竞争关系又有捕食关系,最终仅剩下甲种群B.甲和乙既有竞争关系又有捕食关系,最终仅剩下丙种群C.丙和乙既有竞争关系又有捕食关系,最终仅剩下甲种群D.丙和乙既有竞争关系又有捕食关系,最终仅剩下丙种群C【解析】从曲线上可以看出甲、乙应该为捕食关系,甲为藻类,乙为浮游动物。而丙为后期向水池投放的大量专食浮游动物的某种鱼。建立的食物链应该是：藻类浮游动物鱼。由于鱼是大量的,所以短时间内它们的食物浮游动物急剧减少
19、,此时,鱼由于食物缺乏,其数量也随之大量减少。所以甲、乙、丙三个种群仅剩一个种群的话,该种群肯定是藻类,即甲种群。排除 B、D 选项后,只要比较 A、C 选项的前面半句话即可。A选项的表述“甲和丙既有竞争关系又有捕食关系”肯定是错误的,因为鱼类是专食浮游动物的。乙和丙可以在氧气、空间等方面竞争所以只能选 C。6.为保护生态环境,我国西部干旱荒漠地区大片耕作区将退耕,随着时间的推移,退耕地上将会发生一系列的群落演替。有关该群落演替的叙述,正确的是()A.该群落演替属于初生演替B.演替过程中灌木取代草本的主要原因是草本较低等C.演替初期种间关系以竞争为主D.人类活动不会使群落演替的方向改变,但可改
20、变演替速度【解析】该群落演替属于次生演替,A 错；演替过程中灌木取代草本的主要原因是灌木比草本植物高大,争夺阳光的能力强,B 错；人类活动会改变演替速度和演替方向,D 错。C7.某山区坡地生态环境破坏严重,人们根据不同坡度,分别采取保护性耕作、经济林种植和封山育林对其进行了治理。陡坡在封山育林后若干年内,经历了一年生草本、多年生草本和灌木三个阶段,其典型物种、的种群密度变化如图所示。相关说法正确的是()A.c 点后,该群落中最终占主导地位的植被类型一定是乔木B.图中 ab 阶段,物种种群密度上升的原因主要是迁入率大于迁出率C.图中 Oa 阶段,群落中不存在分层现象D.图中 bc 阶段,物种比物
21、种更能耐受弱光环境D【解析】由于山区坡地水资源短缺,c 点后,不一定能演替成乔木,A 错误；图中 ab 阶段,物种种群密度上升的原因是出生率大于死亡率,B 错误；图中 Oa阶段,群落中有多种生物存在,也有分层现象,C 错误；图中 bc 阶段,物种不断减少甚至消失,而物种下降但保持在一个相对稳定的范围内,故物种比物种更能耐受弱光环境,D 正确。8.下列有关群落演替的说法中,正确的是()A.初生演替形成的群落内无竞争现象,次生演替形成的群落内竞争现象明显B.“远芳侵古道,晴翠接荒城”描述的也是一种群落演替现象C.在草本植物阶段,各种昆虫进入不会影响群落对环境变化的抵抗力D.群落演替的根本原因在于群
22、落内部,不受外部环境的影响B【解析】无论是初生演替还是次生演替,群落内都会有竞争现象,A 项错误；“远芳侵古道,晴翠接荒城”描述的是古道在没人行走后所发生的次生演替的现象,B 项正确；在草本阶段,各种昆虫进入,使得生物多样性增加,自我调节能力增强,抵抗力稳定性提高,C 项错误；群落演替的原因包括群落内部,外界环境条件的改变,人类活动的干扰等,D 项错误。9.某弃耕农田植物种类 40 年间的变化情况如下表。下列叙述不正确的是()年物种数量植物类别 14152540 草本2827263034灌木0341219乔木0001423总计2830305676CA.该弃耕农田的群落演替经历了草本、灌木、乔木
23、三个阶段B.乔木阶段物种丰富度最高,群落结构最复杂C.表中的数据是在植物丰富的区域采用样方法获得的D.该群落的种间关系包括竞争、捕食、互利共生及寄生【解析】由表中数据可知,该弃耕农田的群落演替经历了草本、灌木、乔木三个阶段,A 正确。乔木阶段即第 2540 年,物种数量最多,丰富度最高,群落结构最复杂,B 正确。调查取样时要随机取样,C 错误。正常情况下群落中多种种间关系都会存在,D 正确。二、非选择题10.我国珠穆朗玛峰的河谷森林中,有一种雀鸟总是成群地在森林上层活动,吃高大乔木的种子,煤山雀、黄腰柳莺和橙红鹤等总是在森林中层营巢,血雉和棕尾雉则是典型的森林底栖鸟类,吃地面的苔藓和昆虫。(1
24、)上述森林中的各种生物有密切关系。如血雉和昆虫之间的关系是,煤山雀和橙红鹤的生活环境相同,是关系。(2)在这个森林中,除了上面提到的各种动物和植物外,还生活着、等微生物,微生物主要生活在中。捕食竞争细菌真菌土壤(3)下列哪项是一个种群()A.森林中的所有昆虫B.森林中所有的血雉C.森林中所有苔藓D.森林中所有树木(4)上述森林中的各种生物在垂直方向上的分层现象,称为。A.群落的垂直结构B.种群的垂直结构C.群落的海拔结构D.种群的海拔结构(5)下列关于群落的空间结构特征的生态意义的叙述,不正确的是()A.群落的空间结构特征是长期自然选择的结果B.群落的空间结构有利于对资源的充分利用C.群落的空
25、间结构缓解了种间竞争,促进了种间互助D.导致这种结构特征的主要非生物因素是温度和水分BAD【解析】动物总是直接或间接以植物为食,因此,植物的垂直分层现象必然影响动物的分布。在水平方向上,群中不同的地段分布着不同种群,但无分层现象。垂直结构上有分层现象,水平方向上只讲密度。11.(2015 新课标全国卷)现有一未受人类干扰的自然湖泊,某研究小组考察了该湖泊中处于食物链最高营养级的某鱼种群的年龄组成,结果如下表。年龄012 3 4 5 6 7 8 9101112 个体数92187121706962637264554239264注：表中“1”表示鱼的年龄大于等于 1、小于2,其他以此类推。回答下列问
26、题：(1)通常,种群的年龄结构大致可以分为三种类型,分别是。研究表明：该鱼在 3时达到性成熟(进入成年),9时丧失繁殖能力(进入老年)。根据表中数据可知幼年、成年和老年 3 个年龄组个体数的比例为,由此可推测该鱼种群数量的变化趋势是。增长型、衰退型、稳定型111保持相对稳定(2)如果要调查这一湖泊中该鱼的种群密度,常用的调查方法是标志重捕法。标志重捕法常用于调查强、活动范围广的动物的种群密度。(3)在该湖泊中,能量沿食物链流动时,所具有的两个特点是。【解析】(1)种群的年龄结构包括增长型、衰退型和稳定型三种类型。从表格中的数据可知,幼年个体数为92187121400,成年个体数为 706962
27、637264400,老年个体数为 554239264400,所以三个年龄段的个体数比例为 111,则该种群的年龄结构为稳定型,该鱼种群数量将保持相对稳定。(2)标志重捕法常用于调查活动能力强、活动范围广的动物的种群密度。(3)生态系统的能量流动具有单向流动和逐级递减的特点。活动能力单向流动、逐级递减12.某生物兴趣小组准备对所处地区的花园和菜地土壤中小动物类群的丰富度进行研究。假定你是其中的一员,请回答：(1)提出你们小组要探究的问题：。(2)丰富度的统计方法通常有记名计算法和,前者一般适用于的群落。(3)对土样中的小动物进行采集时,在诱虫器上方通常要放置并打开 4060 W 的电灯,这样做的
28、目的是,采集到的小动物可以放入溶液中保存,也可以放入试管中。地区花园和菜地土壤中小动物类群的丰富度调查研究目测估计法个体较大,种群数量有限利用了土壤动物趋暗、趋湿、避高温的特性,使土壤动物从土样进入诱虫器下部的试管中,达到采集目的酒精(4)在观察和分类的基础上,若要用记名计算法对两类土壤中的动物进行统计和分析,请你设计一个数据统计表。(5)除了进行上述问题的探究外,还可以从另外的角度进行土壤中小动物丰富度的调查,请你再提出一个要探究的问题：。地区花园里不同深度的土壤中小动物类群的丰富度调查(或不同时间：白天或夜晚等合理答案均可)地区花园和菜地土壤中小动物类群的丰富度统计表土壤类别数量动物物种花
29、园土壤 菜地土壤 【解析】(1)根据兴趣小组进行的活动看,探究的问题是地区花园和菜地土壤中小动物类群的丰富度调查研究。(2)丰富度的统计方法通常有记名计算法和目测法,记名法适合数量少个体大的生物。(3)诱虫器上方通常要放置并打开 4060 W 的电灯的目的是利用了土壤动物趋暗、趋湿、避高温的特性,让土壤动物向下面运动,便于收集。(4)注意把各个项目都要表达出来。(5)地区花园里不同深度的土壤中小动物类群的丰富度调查等。13.生物量是指某一调查时刻单位面积内现存生物的有机物总量。科研人员对我国某自然保护区地震导致山体滑坡 30 年后,恢复群落和未受干扰的原始林群落不同植被类型的生物量进行了研究。
30、(1)科研人员在两个群落中选取多个样地,收获全部植物,按照分类后,测定生物量。结果如图所示。图中代表恢复群落生物量的是(填“S1”或“S2”)。随机植被类型S2(2)地震导致山体滑坡后,原有植被虽不存在,但还可能存在植物的种子、可能发芽的地下茎或植物根系等,在这一基础上形成恢复群落的过程为演替。伴随这一演替过程,群落的物种逐渐增加。未受干扰的原始林群落具有较好的垂直结构,有利于提高利用率。(3)恢复群落植被的总生物量只有原始林群落的%,这是由于山体滑坡后稳定性较低,群落在短时间内难以恢复到原状。(4)恢复群落植被不易恢复的关键限制因子是条件,可利用人工措施重建群落,帮助群落植被快速恢复。次生丰
31、富度(或“多样性”)光能20恢复力土壤土壤微生物【解析】本题考查群落、生态系统的相关知识,意在考查考生对基础知识的理解与掌握能力,难度中等。(1)为保证实验结果的准确性,应随机取样。结合图中文字信息可知应按照植被类型分类。恢复群落的生物种类少,营养结构相对简单,植被的有机物总量少,所以代表恢复群落生物量的是 S2。(2)从存在植物种子、根等的土壤开始的演替属于次生演替,演替的规律一般是物种趋向多样化,所以群落的物种丰富度会逐渐增加。良好的垂直结构可以提高光能利用率。(3)恢复群落总生物量为 19 g/m2,原始林群落总生物量为 95 g/m2,前者是后者的 20%。山体滑坡后短时间内难以恢复到原状,是由于恢复力稳定性较低。(4)恢复群落植被不易恢复的关键限制因子是土壤条件。重建土壤微生物群落有利于物质循环,可加快群落植被恢复。
