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第二节 生物群落的构成
课标领航
学习目标：1.举例说明生物群落的概念及组成
2．了解生态位、物种丰富度的概念
3．说出群落水平结构和垂直结构
4．举例说明生物群落中的种间关系
5．了解群落结构的影响因素
能力目标：1.尝试进行土壤中小动物物种丰富度的研究
2．学会分析群落中的各物种之间的关系
情感目标：1.认识生物与环境之间的关系，理解生态系统的稳态，并领悟系统分析在科学研究中的应用
2．通过学习生物群落多样性的基本方法，培养严谨的科学素养
情景导引
置身于一片森林，映入你眼帘的是一棵,棵参天大树，林下的灌木、草丛及各种昆,虫、鸟等动物。这众多的生物之间有着,什么样的密切联系呢？
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
第二节
基础自主梳理
基础自主梳理
一、生物群落
1．概念
生态学上把在________内、占据一定空间的相互之间有直接或间接联系的各种生物种群的集合叫做群落。群落是由一定的动物、植物和________等生物组成的。
同一时间
微生物
2．物种丰富度
一个群落中______的多少和每个种群的个体数量，是群落多样性的基础。物种的丰富度是指一个群落或生态系统中物种数目的多少，生态学上用______________来表示物种丰富度，常用计算公式是D＝S/lnA(S：物种数目； A：_________；D：物种丰富度指数)。
物种
物种丰富指数
样地面积
3．土壤动物
土壤动物是指一生或一生中某阶段在土壤中生活，并对______产生一定影响的动物，一般按体型大小和习性分为微型土壤动物、小型土壤动物、中型土壤动物和大型土壤动物。
4．物种丰富度的调查
(1)选择样地时应考虑动物体型大小、活动方式，例如采集大型土壤动物时，选择样地一般是在林下或落叶等腐殖质较为丰富的地方。
(2)工具：在野外采集中型土壤动物时，需使用吸虫器，采集大型土壤动物时，主要使用筛子和镊子等。
土壤
二、生物群落中的种间关系
类型 概念 实例
互利共生 两个种群生活在一起，相互依赖，__________ 大豆与根瘤菌
_____ 生活在同一区域的两种或两种以上生物争夺_________而产生的相互妨碍作用的现象 牛与羊、农作物与杂草
_____ 一种生物_____另一种生物的种间关系 羊与草、狼与兔
寄生 一种生物以另一种生物的__________________________为营养，并对宿主造成危害的现象 蛔虫与人、菟丝子与大豆
相互得益
竞争
捕食
同一资源
取食
体液、组织或已消化利用的物质
思考感悟
1．生物竞争中的“同一资源”包括哪些方面？
【提示】 包括食物、水分、空间、阳光、无机盐等。
三、群落结构
1．形成原因：群落中的各个种群在进化过程中通过_________逐渐形成。
2．类型
(1)垂直结构：指群落的_____现象。
①植物由高到低依次分为乔木层、灌木层、草本层等层次。
②动物的分层与不同层次提供的食物和微环境有关。
相互作用
分层
(2)水平结构
①概念：指群落中的各个种群在_________下的格局或片状分布。
②特点：种群呈现局部范围内的______分布，如植物群落水平结构的主要特征是具有________。
③影响因素：地形、_____、湿度、人与动物等。
3．群落形成和发展的方式：生物对环境的适应阶段和______________的相互适应阶段。
水平状态
片状
镶嵌性
光照
生物种群之间
4．生态位
(1)概念：一个种群在自然生态系统中，在时间、空间上所占据的______及其与相关种群之间的功能关系与作用。
(2)意义
①生态位的_______是群落结构相对稳定的基础。
②生态位的分化是群落垂直结构和水平结构的基础，提高了生物利用环境资源的能力。
位置
多样性
思考感悟
2．实验中，两种草履虫之间竞争会使其中一种消失，但在自然环境中并不会出现这种情况。试用生态位的观点解释这一现象。
【提示】 在实验中两种草履虫的生态位相互重叠，竞争激烈，使其中一种趋于绝灭，但在自然环境中通过自然选择，生态位发生分化，减少或排除了物种间的竞争，使它们共存下来。
核心要点突破
生物种间关系与种内关系的分析
1．种间关系的比较与归纳
关系名称 数量坐标图 能量关系图 特点
互利共生 (1)相互依赖，彼此有利。如果彼此分开，则双方或者一方不能独立生存(2)在数量上表现为两种生物同时增加，同时减少，呈现出“同生共死”的同步性变化
关系名称 数量坐标图 能量关系图 特点
寄生 对宿主有害，对寄生生物有利。如果分开，则寄生生物难以单独生存，而宿主会生活得更好
竞争 (1)数量上呈现出“你死我活”的同步性变化(2)两种生物生存能力不同，如图a；生存能力相同，则如图b(3)一般生态需求越接近的不同物种间竞争越激烈
捕食 数量上呈现出“先增加者先减少，后增加者后减少”的不同步性变化
2.种内关系的分析
种内关系是同种生物个体之间的关系，如种内斗争、种内互助。
概括如下：
种内关系
特别提醒
(1)竞争关系可能导致劣势种灭绝，以利于优势种得到更多的资源与空间。
(2)生物的种间关系中互利共生为种间互助，而竞争、寄生、捕食则为种间斗争。
(3)种间关系的实质是营养关系。
下面甲、乙两图分别表示大草履虫和双小核草履虫单独培养(甲)和混合培养(乙)时的种群增长速度。从该图所示的结果可以推断( )
例1
A．双小核草履虫比大草履虫个体大
B．双小核草履虫是大草履虫的捕食者
C．双小核草履虫对环境的适应性更强
D．大草履虫比双小核草履虫个体大
【尝试解答】 C
【解析】 单独培养双小核草履虫和大草履虫时，两者都能良好生存，但培养相同的天数后，双小核草履虫的个体数比大草履虫个体数要多；而把两者放在一起混合培养时，两者为了共同的生活资源而竞争，结果大草履虫减少直至消亡，双小核草履虫获胜并得到充分的生活条件而生存，可见双小核草履虫对环境的适应性更强。
【归纳提升】 种内竞争与竞争及竞争与捕食的区别：
(1)种内竞争与竞争
种内竞争是种内关系，发生在同种生物的个体之间，如大鲈鱼以小鲈鱼为食；竞争则是种间关系，发生在不同种生物个体之间，如大草履虫与双小核草履虫混合放养后，大草履虫因竞争食物失败而死亡。
(2)竞争与捕食
竞争是两种生物生活在一起，由于争夺资源和空间等而发生的竞争现象。而且两种生物生活习惯越相似，竞争越激烈，如水稻与稗草之间的关系。捕食是一种生物以另一种生物为食的现象，强调的是吃与被吃的关系。例如，狼吃兔，兔吃草。竞争关系的生物某一方由于在竞争中失败可能灭绝，捕食关系中生物不会因捕食而导致另一种生物灭绝，相反，捕食关系中生物之间在自然系统中相互依赖而生存。
跟踪训练 (2010年高考广东卷)谚语“苗多欺草，草多欺苗”反映的种间关系是( )
A．竞争 B．共生
C．寄生 D．捕食
解析：选A。“苗多欺草，草多欺苗”的意思是说禾苗多时影响草的生长，草多时影响禾苗的生长，说明禾苗与草之间存在竞争关系。
群落内的各种生物通过复杂的中间关系有机地结合在一起，群落内部的每一种生物都处在一个对它来说最适合的位置上。群落中每个种群与其他种群在时间、空间和营养关系上都存在着相对位置和机能关系，这就是生态位。生态位是指各物种在生活小区内占据资源的部位。一般强调生物有机体在群落中的功能作用，一个动物的生态位表明它在生物环境中的地位及它与食物、天敌的关系，并与种间竞争的概念相联系，应从空间、资源利用等多方面考虑物种的生态位。
生态位的理解
群落中生态位相似的物种发生竞争，夺取生态位。生态位越近似的物种，竞争越激烈，选择压力也越强。生态位相似的物种，通过自然选择，生态位发生了分化，从而减少或排除了它们的竞争，使它们共存下来(见下图)。
具体地说，如果两个种群的生态位有重叠之处，例如一个种群主要以a为食，另一种群主要以b为食，它们所吃的食物有些是共同的，即见下图中的c。自然选择对于以c为食的个体有更大的压力，因而两种群中以c为食的个体就日趋没落。结果两种群的生态位发生了变化，各就各位，都生存下来。
2个生态位有重叠的物种经过自然选择生态位
分化，重叠部分C缩小或消失，2种群相安无事
物种处于其特定生态位上时，外界因素对它的影响最小。不同的生物占有不同的生态位，在不同的生态位上拥有不同的生态资源，换句话讲，处在不同生态位上的生物利用的生态资源是不同的，如森林中的乔木利用的是太阳的直射光(即强光)，而林下的灌木和草本利用的是散射光(即弱光)，这种群落结构特点提高了对光资源的利用率。所以，群落的空间结构特征越是复杂，对资源的利用率就越高。
(2011年江苏盐城高二检测)生态位是指一个种群在自然生态系统中，在时间、空间上所占据的位置及其与相关种群之间的功能关系和作用。下列生产实践中利用了生态位原理的是(多选)( )
A．不同农作物间作
B．“四大家鱼”混合放养
C．适时捕捞
D．“桑基鱼塘”生态工程建设
【尝试解答】 ABD
例2
【解析】 生态位的分化是群落垂直结构和水平结构的基础，提高了生物利用环境资源的能力。不同农作物间作，充分利用了光和空间；“四大家鱼”分别位于不同的水层，混合放养充分利用空间资源；“桑基鱼塘”生态工程充分利用环境资源。
跟踪训练 群落空间结构的分化有利于( )
A．生存竞争 B．占据空间
C．资源利用 D．生物进化
解析：选C。群落在垂直方向上具有明显的分层现象，从而显著提高了群落利用环境资源的能力。群落在水平方向上也有分层现象。
1．群落的结构是指群落中各个不同种群分别占据不同的空间，包括垂直结构与水平结构。
2．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。群落中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。
群落结构的分析
特别提醒
在高山植物群落，不同海拔地带的植物呈垂直分布主要受温度制约。(如图所示)
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。
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。
3．群落的水平结构
在水平方向上，由于光照强度、地形、湿度等因素的影响，不同地段分布着不同的生物种群。
由2、3对群落垂直结构及水平结构的分析可得出以下结论：
(1)生物的垂直结构与水平结构都与环境中生态因素有关，垂直结构和水平结构的具体表现都是在长期自然选择基础上形成的对环境的适应。
(2)生物在垂直方向及水平方向上的位置配置关系有利于提高生物群落整体对自然资源的充分利用。
4．生物群落的其他特点
(1)生物群落具有物种的丰富度。
(2)具有一定的优势物种。
(3)群落内不同种群之间具有典型的营养结构。
例3
【尝试解答】 C
【解析】 池塘生态系统中由于植物的垂直分层而导致以不同植物为食的鱼类也出现分层；因从岸边到中心分布着不同种类的植物，必然导致池塘中的动物群落有水平结构。
跟踪训练 大多数生物群落在空间上有垂直分层现象，称为群落的垂直结构。引起森林群落中植物和动物垂直分层现象的主要因素分别是( )
A．温度、食物 B．温度、光照
C．湿度、温度 D．光照、食物
解析：选D。生物群落的垂直结构最主要的特点是分层，生物的生存受到环境中的如光照、温度、水分等非生物因素的影响。光照影响光合作用，因此，决定植物分布的因素是光照；动物之所以分层是由于群落不同的层次提供不同的食物，其次也是与不同层次的微环境有关，因此，食物是动物分层的主要原因。
实验探究创新
土壤动物物种丰富度的统计
1．土壤动物：指一生或一生中某个阶段在土壤中生活，并对土壤产生一定影响的动物。
2．土壤动物的分类
类型 大小(体宽) 观察/采集工具 实例
微型 100 μm以下 借助显微镜 原生动物、轮虫等
小型 0.1 mm～2 mm 肉眼观察困难，可借助放大镜 线虫、线蚓和涡虫等
中型 2 mm～3 mm 使用吸虫器采集 螨、跳虫、白蚁等
大型 3 mm以上 使用筛子和镊子等采集 蚯蚓、蜈蚣马陆等、
3.土壤动物物种丰富度的研究
(1)原理：常用取样器取样的方法进行采集、调查。
(2)步骤：
(3)研究过程中的注意事项
①从不同营养环境中采集的土壤样本要分别统计，如实记录。
②尽可能多地收集小动物。
③同样营养土壤，多组同学进行统计比较。
④识别命名要准确。
(4)实验结果分析，得出结论：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。
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)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40～60 W的电灯，这样做的目的是_______________________________________
_________________________________________。
采集到的小动物可以放入_________溶液中保存。
(3)在观察和分类的基础上，若要对两类土壤中的小动物进行统计和分析，请你设计一个数据统计表。
(4)除了进行上述问题的探究外，你还可以从另外的角度进行土壤中小动物类群丰富度的调查，请你再提出一个要探究的问题：_________________
_________________________________________。
【解析】 本题考查土壤动物物种丰富度的探究。探究的问题为实验目的，即所处地区花园和菜地土壤中小动物类群的丰富度调查研究，首先要明确土壤动物的分类和习性，即土壤动物具有趋暗、趋湿、避高温的特性。设计表格时应注意实验目的即调查土壤中动物物种丰富度。
【答案】 (1)××地区花园和菜地土壤中小动物类群的丰富度调查研究
(2)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
(3)××地区花园和菜地土壤中小动物类群的丰富度统计表
(4)××地区不同深度花园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)
知能过关演练
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第一节 生物群落的基本单位——种群
课标领航
学习目标：1.明确种群的概念
2．列举说明种群的特征和影响种群数量变动的因素
3．样方法调查种群密度的基本方法
能力目标：能尝试用样方法调查周边地区双子叶植物的种群密度，并能据所得数据进行准确计算，作出合理的分析和判断，提高探究、收集信息、分析和解决问题的能力
情感目标：1.体验、领悟科学研究的方法，培养不断创新精神
2．通过学习人类活动对种群数量变化的影响，形成可持续发展的观点
情景导引
1859年，英国人托马斯·奥斯汀到澳州定居，带来的24只野兔，经一个世纪之后，这24只野兔的后代达到6亿只之多。
导致植被破坏、水土流失。你能解释其中的缘由吗？
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
第一节
基础自主梳理
基础自主梳理
一、种群的特征
1．种群：在一定时间内占据一定空间的_____生物的_____个体。
2．种群密度
(1)概念：种群在单位面积或单位体积中的全部个体数。
(2)调查方法为取样调查法。
动物：___________；植物：_______。
同种
所有
标志重捕法
样方法
3．出生率和死亡率
(1)概念：单位数量个体在单位时间内新出生或死亡的个体数。
(2)意义：_____种群大小和密度的最直接因素。
4．年龄结构
(1)概念：一个种群中各年龄期的个体数目比例。
(2)类型：_______：年幼个体较多，老年个体较少，出生率大于死亡率，密度将增大。
决定
增长型
________：各年龄期个体比例适中，出生率与死亡率大致相等，密度较稳定。
________：老年个体较多，幼年个体较少，死亡率大于出生率，密度将减少。
5．性别比例
(1)概念：种群中雌雄个体数目的比例。
(2)意义：在一定程度上_____种群密度。
稳定型
衰亡型
影响
思考感悟
1．我国严禁利用超声波等技术进行非医学需要的胎儿性别鉴定，从生物学角度分析它有什么意义？
【提示】 会影响男孩和女孩的出生率，从而影响人口性别比例，不利于人口发展。
二、种群研究的核心问题及意义
1．种群研究的核心问题：种群数量的变化。
2．影响种群数量变化的因素
(1)________________ 、___________是决定种群数量变化的主要因素。
(2)年龄组成、性别比例是_________________的主要依据。
3．实践意义
(1)保育______________。
(2)监测、预报和有效控制__________。
(3)监控人口数量。
出生率和死亡率
迁入和迁出
预测种群数量变化
珍稀濒危生物
有害生物
三、种群数量的增长规律
1．建立数学模型
(1)地位：对种群进行动态研究过程中的___________。
(2)过程：表达与验证。
(3)目的：阐明__________________的规律及其调节机制。
2．种群增长的“J”型曲线
(1)形成的条件：食物和空间________、_________和没有敌害等理想条件下。
关键环节
自然种群动态变化
条件充裕
气候适宜
(2)公式：Nt＝N0λt。N0为种群__________，λ为每代的_______，Nt为种群第t代的数量。
3．种群增长的“S”型曲线
(1)形成条件：在有限的环境中，随种群密度的上升，种群个体间的竞争_____，以该种群生物为食的捕食者数量______。
(2)K值：在_________的情况下，环境条件能维持的种群最大数量。
起始数量
增长率
加剧
增加
有限环境
思考感悟
2．种群数量达到K值后，数量能维持恒定不变吗？为什么？
【提示】 不能。由于环境是时刻发生变化的，故其容纳量也会发生变化，其数量会发生波动。
4．探究：培养液中酵母菌种群数量的变化
(1)材料选择：_________繁殖速度快，个体小，作为研究种群变化的材料，容易建立具有代表意义的科学模型。
(2)研究计划：根据已经掌握的知识，设计_________________；设计计数的时间和方法；设计研究结果的记录表格。
(3)总结交流：用_____表示酵母菌数量随时间的变化过程。
酵母菌
酵母菌的培养条件
曲线
核心要点突破
种群密度变化的判断
1．影响种群密度的因素
(1)直接因素：出生率、死亡率、迁入、迁出，出生率高、迁入多时，种群密度增大；死亡率高、迁出多时，种群密度减小。
(2)间接因素：年龄结构、性别比例通过影响出生率和死亡率而间接影响种群密度。
2．预测种群密度的变化趋势
年龄结构和性别比例是影响种群密度的间接因素，是预测种群密度未来变化趋势的重要依据。分别依据年龄结构和性别比例，推测出种群出生率和死亡率的关系，从而确定种群的变化趋势。
根据下面甲、乙两个国家各年龄段的人口数量曲线图，判断下列叙述正确的是( )
例1
A．甲属于人口稳定型国家，乙属于人口衰退型国家
B．甲属于人口增长型国家，乙属于人口稳定型国家
C．甲属于人口增长型国家，乙属于人口衰退型国家
D．甲属于人口衰退型国家，乙属于人口稳定型国家
【尝试解答】 B
【解析】 本题主要考查年龄结构的类型及识图能力。
【互动探究】 (1)若干年后，甲国家、乙国家人口数量将发生怎样的变化？
(2)采取什么措施可降低甲国家的人口数量？
【提示】 (1)甲国家人口数量增加，乙国家人口数量基本不变。
(2)实行计划生育，降低出生率。
跟踪训练 下列有关种群的叙述，正确的是( )
①内蒙古草原上的全部牛是一个种群 ②池塘中所有的鱼是一个种群 ③稻田中所有的三化螟是一个种群 ④种群密度的决定因素是年龄结构、性别比例 ⑤影响种群密度大小的直接因素是出生率和死亡率
A．①③⑤ B．②④
C．②④⑤ D．③⑤
解析：选D。内蒙古草原上的全部牛一般不是由同一种牛组成的；池塘里的鱼也不是单一的物种；稻田里的三化螟是由同一种生物个体组成的，是一个种群；年龄结构和性别比例对种群密度不起决定性作用，出生率和死亡率才是决定种群密度大小的直接因素。
1．样方法
(1)样方法的含义及适用范围
①含义：在被调查种群的分布范围内，随机选取若干个样方，通过计数每个样方内的个体数，求得每个样方的种群密度，将所有样方种群密度取平均值作为该种群密度的估计值。
②适用范围：多用于植物和某些活动能力弱、活动范围小的动物，如某昆虫卵的密度、作物植株上的蚜虫的密度、跳蝻的密度等。
种群密度的测定
(2)样方的选取
①样方数目的确定。样方数目的多少随调查地段的总体面积而定。总体面积大，选取的样方数多些。一般地说，选取的样方越多，求得的种群密度越接近实际情况。
②样方大小的确定依据。
a．视调查的植物类型而定。温带地区样方的大小，一般地说，乔木为100 m2，灌木为16 m2，草本植物为1 m2。
b．视调查对象的分布情况而定。一般而言，对于分布不规则的种群，多数小样方取样比少数大样方取样效果好。
③常用取样方法：五点取样法和等距取样法。
特别提醒
样方确定原则：
(1)随机取样。
(2)样本数量足够大。
(3)取样过程不许掺入任何主观性。
2．标记重捕法
在被调查种群的样地中，捕获一部分个体，将这些个体进行标记后再放回到原来的环境中，经过一段时间后进行重捕，根据重捕取样中的标记比例，来估计该种群的种群密度，这种方法就叫做标记重捕法。
(1)标记重捕法适用于对动物种群的调查，对植物种群不适用。因为植物个体不能运动，不可能标记后再在种群中均匀分布。
特别提醒
(1)利用标记重捕法计算的种群密度要和实际相符必须满足以下两个条件：
①该区域无较多个体出生和死亡。
②该区域无较多个体迁入和迁出。
(2)标记物和标记方法必须对动物不会产生伤害；标记符号不能过分醒目，如果过分醒目，可能会改变被标记个体在自然界中与其他生物的关系，从而导致结果失真；标记符号必须能维持一定的时间，在调查期间不能消失。
如图表示某小组的同学在进行双子叶草本植物苦荬菜种群密度调查时确定的小样方之一，圆圈表示个体。
例2
(1)请将应该计数的圆圈涂黑。
(2)某调查小组对苦荬菜调查的结果进行统计。
下表是10个小组的调查结果，则该块地苦荬菜的种群密度为________株/m2。
组别 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
株数 0 2 3 3 4 8 4 2 3 3
【尝试解答】 (1)略(只要是计数样方内部和相邻两边及顶角个体即可。不是相邻四边，如果每个样方都是四边都计数，肯定要比实际值偏大)
(2)3(第1组和第6组明显偏离平均值，应舍弃不计)
【解析】 (1)要遵循样方统计原则，选取任意相邻两边及其顶角个体涂黑。(2)选取的样方必须具有代表性，不具有代表性的样方应舍弃，如第1组和第6组。
跟踪训练 (2011年江苏泰州高二检测)生态工作者从东到西对我国北方A、B、C三种类型的草原进行调查。下表是不同调查面积的物种数量统计结果。
调查面
(cm×cm)
草原类型 10×10 20×20 40×40 80×80 90×90 100×100 110×110 120×120 130×130 140×140
A 3 5 8 14 16 17 19 20 20 …
B 3 5 6 9 11 13 13 13 13 …
C 2 3 5 8 8 8 8 8 8 …
在调查B草原某种双子叶草本植物种群密度时，设计如下调查步骤。
①选取40 cm×40 cm为最佳样方面积。
②在该物种分布较密集的地方取5个样方。
③计数每个样方内该植物的个体数。若计数结果由多到少依次为N1、N2、N3、N4、N5，则将N3作为种群密度的估计值。
请指出以上设计步骤中的错误并加以改正。
解析：所取样方应随机确定，样方面积应取物种种类数达到稳定的最小面积，分析表格可知为100 cm×100 cm时种群密度为各样方的平均数。
答案：(1)选取的样方面积不对。应取物种种类数达到稳定的最小面积100 cm×100 cm。
(2)取样方法不对。应在B草原中随机取样。
(3)对种群密度值的估算方法不对。应以调查样方的单位面积中种群个体数量的平均数作为种群密度的估计值。
“J”型曲线 “S”型曲线
产生条件 理想状态：
(1)食物、空间条件充裕
(2)气候适宜
(3)没有敌害、疾病 现实状态：
(1)食物、空间有限
(2)各种生态因素综合作用
特点 种群数量以一定的倍数连续增长 种群数量达到环境容纳量K值后，将在K值上下保持相对稳定
环境容纳量(K值) 无K值 有K值
种群增长率 保持稳定 先增加后减少
曲线
种群数量增长的数学模型
1.“J”型数量增长的两种情形
(1)实验室条件下。
(2)当一个种群刚迁入一个新的适宜环境时。
2．在自然条件下，曲线不像数学模型所预测的那样光滑、典型。
3．“J”型和“S”型两种增长方式的差异主要在于有无环境阻力对种群数量增长的影响。
特别提醒
(1)“J”型、“S”型增长曲线横坐标代表时间，纵坐标代表个体数量。若纵坐标改为增长率，则“J”型应为稳定不变；“S”型曲线对应的应为先增大后减小，其中在K/2时达到最大，K时为0。
(2)“S”型曲线中的K/2，在生产中常被称为“控制点”，有益生物的数量控制在此点，会得到更快的增长，有害生物的数量控制在此点以下，会限制其快速增长。
用牛奶瓶培养黑腹果蝇，观察成虫数量的变化，结果如下表：
例3
时间(天) 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37
成虫数(只) 6 10 28 71 131 207 270 302 327 341
根据表中数据分析，下列结果正确的是( )
A．第13～25天，成虫数量增长快的主要原因是个体生长加快
B．第17～29天，成虫增长率上升、死亡率下降
C．第21～37天，成虫增长率的下降与种群密度的改变有关
D．第1～37天，成虫数量呈“J型”增长
【思路点拨】 本题考查影响种群数量变化的因素及数量增长模型。解答本题可从以下角度分析：
(1)明确影响种群数量变化的因素。
(2)回顾“J”型曲线和“S”型曲线的特点。
(3)正确分析表格提供的信息进行解答。
【尝试解答】 C
【解析】 分析题目中的表格可知，第13～25天，成虫数量增长快的主要原因是营养丰富、环境条件适宜；第17～29天，成虫增长率下降；第21～37天，成虫增长率的下降与种群密度的改变有关；第1～37天，成虫数量表现为“S”型增长，所以C正确。
跟踪训练
(2010年高考山东卷)右图表示出生率、死亡率和种群密度的关系，据此分析得出的正确表述是( )
A．在K/2时控制有害动物最有效
B．图示规律可作为控制人口增长的依据
C．该图可用于实践中估算种群最大净补充量
D．在K/2时捕捞鱼类最易得到最大日捕获量
解析：选C。据图可知，K/2时种群的净补充量最大，所以控制有害动物应在其种群数量达到K/2之前，种群密度很小即该种群处于发展初期时进行控制最为有效；控制人口增长不能选择在K/2时，且控制人口不能通过控制死亡率实现，而是通过降低出生率实现；种群在K/2时净补充量最大，该图可以为实践中估算最大净补充量提供依据；在K/2时捕捞鱼类可使鱼类资源得到持续性发展，但要得到最大日捕捞量应在达到环境容纳量即K值时进行。
实验探究创新
探究培养酵母菌种群数量的变化
1．实验原理
(1)酵母菌属兼性厌氧型微生物，有氧时产生二氧化碳和水，无氧时产生二氧化碳和酒精。
(2)用液体培养基培养酵母菌，种群的增长受培养液的成分、空间、pH、温度等因素的影响。
(3)在理想的无限环境中，酵母菌种群的增长呈“J”型曲线，在有限的环境下，酵母菌种群的增长呈“S”型曲线。
2．设计对照实验
试管编号 A B C
管内液体 培养液/mL 10 10
无菌水/mL 10
酵母菌/mL 0.1 0.1 0.1
温度条件/℃ 28 5 28
3.实验步骤
(1)将10 mL无菌马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中。
(2)将酵母菌接种入试管中的培养液中混合均匀。
(3)将试管在28 ℃条件下连续培养7 d。
(4)每天取样计数酵母菌数量，采用抽样检测法：将盖玻片放在计数板上，用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入到计数板小方格内，显微观察并计数一个小方格内的菌种数，已知小方格的培养液厚度为0.1 mm，计算出培养液体积，换算出10 mL培养液中酵母菌总数。
(5)分析结果、得出结论：将所得数值用曲线图表示出来，分析实验结果，得出酵母菌种群数量变化规律。
4．注意事项
(1)显微镜计数时，对于压在小方格界线上的酵母菌，应只计数相邻两边及其顶角的酵母菌。
(2)从试管中吸出培养液进行计数前，需将试管轻轻振荡几次，目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，减少误差。
(3)结果的记录最好用记录表。表格如下：
时间/天 1 2 3 4 5 6 ……
数量/个
(4)每天计数酵母菌数量的时间要固定。
(5)培养和记录过程要尊重事实，不能主观臆造，应真实记录。
样品 酵母菌数量(个/mm3) pH
1 1210 4.8
2 820 5.4
3 1210 3.7
4 1000 5.0
A.样品取样的先后顺序为2,4,1,3
B．样品取样的先后顺序为3,1,4,2
C．对酵母菌而言，10 mL该培养液的环境容纳量为1.21×107个
D．若第五次均匀取样，10 mL样品中的酵母菌数量有可能低于1.21×107个
【解析】 选B。本题考查培养液中酵母菌数量变动的实验原理、种群数量增长等知识。随酵母菌在培养液中呼吸作用的不断进行，培养液中CO2的浓度不断增加，pH不断下降，所以样品取样的先后顺序为2→4→1→3，可以看出K值为1.21×107个/10 mL。
知能过关演练
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第三节 生物群落的演替
课标领航
学习目标：1.举例说明群落演替概念及类型
2．理解原生演替和次生演替的关系
3．说明人类活动对群落演替影响
能力目标：1.能分析识别原生演替和次生演替
2．观察小型环境中生物群落的变化
3．能用系统分析法解释群落演替的原因
情感目标：1.了解人类活动对生物群落演替的影响，从而引起对自然保护的重要性的认识
2．关注我国实行的退耕还林、还草、还湖及退牧还草的政策，认同可持续发展的观点
情景导引
1988年，美国黄石国家森林公园,发生了一场大火，大火过后，森,林中的许多地方成为一片焦土。,人们不禁会问：如此灾难性的大火，黄石公园还能恢复吗？
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
第三节
基础自主梳理
基础自主梳理
一、群落演替
1．概念：在生物群落发展变化的过程中，一个群落_____另一个群落的_____现象。
2．主要标志
(1)群落在__________上发生了变化。
(2)在一定区域内一个群落被另一个群落_________。
3．类型
(1)原生演替
①概念：在从未有过__________或虽有过生物生长却被______消灭了的__________上发生的生物演替，又称为初生演替。
代替
演变
物种组成
逐步替代
生物生长
彻底
原生裸地
②主要阶段
地衣、苔藓阶段(称为先驱物种) _________阶段―→灌木阶段―→______阶段。
③实例：海底火山喷发形成的新岛上开始的演替，冰层融化而暴露的地区上开始的演替。
草本植物
森林
(2)次生演替
①当某个群落受到洪水、火灾或人类活动等因素的干扰，该群落中的植被遭受__________所形成的裸地称为次生裸地。在_________上开始的演替称为次生演替。
②影响因素：主要是_________。例如：___________、放牧、垦荒、开矿等。
③实例：弃耕农田或火灾后的森林发生的演替。
严重破坏
次生裸地
人类活动
过度砍伐
思考感悟
1．群落的演替能无休止的进行下去吗？为什么？
【提示】 不能，任何环境下的演替都是最终达到一个成熟阶段，最后终止在一种稳定状态。
二、影响生物群落演替的因素
1．群落演替的先决条件是植物繁殖体的传播。
2．生物群落的演替是_____________与_____________综合作用的结果。
(1)群落________________是群落演替的动力。
(2)_________ 和_________的动态变化是群落演替的催化剂。
(3)__________ 的变化及群落本身对环境作用而引起的环境变化，也常成为引发群落演替的重要条件。
3．______对生物演替的影响远超过其他所有的自然因子。
群落内部因素
外界环境因素
内部环境的变化
种内关系
种间关系
外界因子
人类
思考感悟
2．是否所有的群落最终都可以演替为森林阶段？试举例说明。
【提示】 不是，如内蒙古草原，由于受降雨量等多种环境因素的影响，只能演替到草原阶段 。
核心要点突破
群落演替的类型、过程和特点
1．类型
类型
内容 原生演替 次生演替
起点 原先从没有过植被 的环境或原有植被被彻底消灭了的环境 原来有群落环境，只是失去了原有植被，原有土壤条件基本保留
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、火山岩、冰川泥上的演替 弃耕农田、火灾过后的草原、过量砍伐后森林上的演替
2.过程
群落演替的过程可人为地划为三个阶段：
(1)侵入定居阶段(先锋群落阶段)。一些物种侵入裸地定居成功并改良了环境，为以后侵入的同种或异种物种创造有利条件。
(2)竞争平衡阶段。通过种内或种间竞争，优势物种定居并繁殖后代，劣势物种被排斥，相互竞争过程中共存下来的物种，在利用资源上达到相对平衡。
(3)相对稳定阶段。物种通过竞争，平衡地进入协调进化，资源利用更为充分有效，群落结构更加完善，有比较固定的物种组成和数量比例，群落结构复杂，层次多。
3．群落的演替特点
(1)规律性(有序性)：在演替过程中，群落往往会发生有规律的或有序的变化。
(2)累积性：演替是群落长期变化累积的表现，主要标志是群落在物种组成上发生了质的变化；或者是在一定区域内一个群落被另一个群落逐步替代的过程。
(3)从先驱物种到形成许多物种的演替，是一个连续的变化过程。
(4)植物群落是生物演替的先行者，并且演替的序列是多样化的。
(5)动物群落演替主要取决于食物资源的数量变动和更新速率，还取决于天敌的繁殖率和猎食强度。
【规律总结】 演替具有一定的方向性。从能量看，总生产量逐渐增加，表现为群落内有机物总量都增多，无机物从生物体外转到体内；从结构看，营养结构更复杂，物种更丰富，空间结构更复杂，稳定性更强；从生活史看，生物个体变大，生态位变窄；从物质循环看，从开放转为封闭，交换速度变慢。
群落不断发展变化，按照一定的规律进行着演替。下列关于演替的叙述，正确的是( )
A．原生演替历程短，速度慢
B．在正常情况下，群落演替的最终结果是使生物多样性降低
C．在演替早期，群落中优势种群的基因频率发生显著变化
D．在森林遭受火灾后的地段上重新形成森林，是次生演替的一个例子
例1
【思路点拨】 本题主要考查群落演替的特点、标志、类型等。解答本题，可从以下角度分析：
(1)回忆群落演替的类型及特点。
(2)明确群落演替的标志。
(3)明确群落演替的总趋势。
【尝试解答】 D
【解析】 与次生演替相比，原生演替历程长、速度慢；在正常情况下，群落演替的最终结果是使生物多样性增加；在演替早期，优势种群占据生态系统中重要位置，基因频率不会有太大变化；在原来有生物群落存在，后来由于某种原因使原有群落消亡或受到严重破坏的地方开始的演替，叫做次生演替。
【互动探究】 (1)若题中B项改为人为条件下，群落演替的结果怎样？
(2)若题中C项中早期改为晚期，群落中优势种群的基因频率会发生显著变化吗？
【提示】 (1)有两种可能，生物多样性可能增加，也可能降低。
(2)不会，优势种群的基因频率不论早期、晚期都不会有太大变化。
跟踪训练
如图是一温带地区在原生演替过程中两种量值的变化曲线，这两条曲线分别表示( )
A．A表示草本植物的种类数量，B表示整个植被的生物量
B．A表示整个种群的生物量，B表示草本植物的种类数量
C．A表示土壤中腐殖质总量，B表示整个植被中的种类数量
D．A表示食肉类的种类数量，B表示食肉类的生物量
解析：选A。在原生演替过程中，生物总量是逐渐增加的。先驱物种一般是较为低等的植物，但某个阶段的生物种类数量在演替到这个阶段时逐渐增加，由此阶段向另一个阶段演替时逐渐减少。必须指出，演替能否达到顶极群落(树林或森林)又决定于气候条件。
1．内部因素
(1)种内关系
①种内互助：同一物种内部存在互相帮助，会提高本物种的生存能力，在与其他物种的竞争中会提高其优势地位，如蚂蚁、蜜蜂。
②种内斗争：同一物种内部也会因食物、生存空间等限制因素而发生斗争，种群数量增长的S型曲线就能说明这一问题。
影响群落演替的因素
(2)种间关系：新物种迁入的最初表现大多是种间相互制约，如捕食、竞争。定居后会出现生态位的变化。
群落的内部因素是决定群落演替的根本原因。
2．外部环境因素
(1)外界因子的变化。
(2)群落本身对环境作用而引起的环境变化。
3．人类活动对群落演替的影响
人类活动对群落演替的影响很大，因为人类活动往往是有目的、有意识地进行的，可以对生物之间以及生物与环境之间的相互关系加以控制，甚至可以改造或重建新的关系。人类可以放火烧山、砍伐森林、开垦土地、围湖造田，也可以封山育林、治理沙漠、管理草原。人类活动往往会使群落演替按照不同于自然演替的速度和方向进行。
特别提醒
人为因素影响：一般来说，人类对生物群落演替的影响远远超过其他所有的自然因子。人类可以改变演替的方向和速度。
进行生物群落演替时，若按演替方向，可分为进展演替和逆行演替。进展演替是指随着演替的进行，生物群落的结构和种类成分由简单到复杂；群落对环境的利用由不充分到充分；群落生产力由低到高；生物群落对外界环境的改造逐渐强烈。而逆行演替的进行进程则与进展演替相反。根据上述资料判断下列人类活动导致进展演替的有( )
A．过度放牧 B．毁林开荒
C．围湖造田 D．退耕还湖
例2
【尝试解答】 D
【解析】 过度放牧、毁林开荒和围湖造田都可导致生物群落结构简单化、生产力下降等，这些属于逆行演替。而退耕还湖则会导致进展演替。
解析：选D。人类对生物群落演替的影响远远超过其他某些自然因素，因为人类生产活动通常是有意识、有目的地进行的，可以对自然环境中的生态关系起着促进、抑制、改造和重建的作用。人类甚至可以建立人工群落，将演替的方向和速度置于人为控制下。但人类的活动对群落的演替也不是只具有破坏性的，也可以是通过建立新的人工群落实现受损的生态系统恢复。
实验探究创新
群落演替过程的探究
2009年7月7日，土耳其伊兹密尔省发生一次森林大火，大火过后，森林中的许多地方成为一方焦土。但时间不长，这里就有了生命的迹象。请分析讨论：
(1)大火之后群落形成属于哪种演替？_______。
(2)这种演替一定能恢复到原始群落吗？请说明理由。
(3)试绘出在此演替过程中生物种类的变化曲线。
(4)某科研工作者欲探究群落的演替过程，选择了由于农作物产量低而弃耕的农田。
①在弃耕农田上的演替属于哪种演替？_____ 。
②首先生长的植物应该是什么？ ________ 。
③如果条件允许，演替的最后阶段是什么？________。
【解析】 本题考查群落演替的原因、类型、条件、方向等，以及理解能力、应用能力等。
(1)火烧后的森林原有植被虽已被破坏，但由于原有土壤条件、原始物种等的存在，因而该种群的恢复过程应为次生演替。
(2)演替能否恢复到原始群落由多种因素制约，如环境条件、变化程度，原始物种是否存在等，若改变，则难以恢复。
(3)群落演替的总趋势是物种多样性增加。
(4)弃耕农田保留有原有土壤条件和部分原有物种，属于次生演替；在保留有土壤条件的情况下首先生长的植物应是草本植物；如果条件允许演替的最后阶段应是森林。
【答案】 (1)次生演替
(2)不一定。次生演替能否恢复到原始群落，要看周围原始物种存在与否、变化程度及其环境条件改变与否，一般不能恢复。
(3)
(4)①次生演替 ②草本植物 ③森林阶段
知能过关演练
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