生物:第五章《第三节 物种在群落中的生态位》(课件+教案+素材)(6份)

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名称 生物:第五章《第三节 物种在群落中的生态位》(课件+教案+素材)(6份)
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文件大小 1.7MB
资源类型 教案
版本资源 浙科版
科目 生物学
更新时间 2012-12-28 10:34:12

文档简介

教案
导学诱思
1.生物群落
(1)概念:在一定空间内所有生物种群的集合体,称为生物群落。
(2)群落形成:群落是各个物种适应环境和彼此相互适应过程的产物。
(3)生物群落的物种组成:群落中包含动物、植物和微生物等各种生物,群落的物种组成是区别不同群落的首要特征。
2.物种丰富度:群落中物种数目的多少称为物种丰富度。
3.物种的相对数量的指标:多度、盖度和频度。
4.优势种
(1)概念:群落中能够凭借自己的大小、数量和生产力对群落产生重大影响的种群,叫做优势种。
(2)作用:决定群落外貌和结构。
思考:一块麦田里的优势种是什么?
提示:小麦。
5.生物群落还有生长型、群落结构等特征。
6.群落结构
(1)群落的垂直结构:群落的垂直结构主要指群落的垂直分层现象。不仅植物有乔木、灌木和草本植物、苔藓植物等层次分布,动物也会因栖息地的不同而分布在不同层次,一般来讲,群落的层次越明显、分层越多,群落中的动物种类也就越多。
(2)群落的水平结构:主要是指群落中的生物在水平方向上的配置状况。
(3)群落的时间结构:光、温度和湿度等很多环境因子有明显的时间节律(如昼夜节律、季节节律),受这些因子的影响,群落的组成和外貌随时间而发生有规律的变化。
思考:去森林里游玩,你会观察到不同高度的树上鸟窝不同,也就是不同高度上栖息的鸟类不同,这是什么原因呢?
提示:是由于群落的分层结构形成的,动物的分层依赖植物的分层结构。
7.生态位
群落中每个物种利用群落各种资源的幅度以及该物种与群落中其他物种相互关系的总和,这就是生态位。
8.生态位重叠
(1)在两个物种的生态位完全重叠时,竞争优势较大的物种就会把另一物种完全排除掉。这就是生态学上的竞争排除原理。
(2)群落中生态位相似的物种要通过竞争占据一定的生态位。生态位越相似的物种,竞争越激烈,选择压力也越大。激烈竞争的结果,可能使其中的一个物种趋于灭绝,更多的情况是通过自然选择,生态位发生了变化,从而减少或排除了竞争,使它们共存下来。
思考:森林中鸟类和东北虎占据的生态位相同吗?
提示:不同。
合作探索
探究一:正确理解生物群落的概念
在一定时间内,生活在一定区域的各个生物种群相互联系、相互影响而形成的有规律的集合体,称为生物群落。对生物群落概念的把握要抓住三个要点:
(1)一定的自然区域内,如一个水池、一片草原或一片森林等一定范围内。
(2)相互之间有直接或间接关系,如相互影响、相互制约等。
(3)各种生物的总和,即包括这个区域内的各种植物、动物和微生物。
例如,某一池塘中各种鱼、虾、蟹等动物,各种沉水、挺水、浮水植物以及各种细菌、真菌等微生物,它们共同生活在一起,相互影响、相互制约,共同组成了一个群落。
探究二:准确把握生物群落的基本特征及其成因
1.物种的多样性和相对数量
群落是各个生物种群的集合体,在一个生物群落中,生活着许多种群,既有种内关系也有种间关系,它不仅影响每一个个体、每一个种群的生存与发展,而且还把各个种群连接为复杂的生命之网,决定着群落和生态系统的稳定性,所以说,物种的多样性是群落稳定的一个必要条件,一般情况下,物种组成越多样,群落的稳定性越高。
在进化过程中,由于种群内个体之间及种群间的个体间的相互作用与协调,每一个群落中各物种的数量是保持一定水平的,而每个种群数量的变动都有可能会引起群落的变动。不同的群落物种组成不一样,每个物种的数量也是它的显性标志,二者可以被看作是一个群落的最基本特征。
2.优势种和生长型
群落的组成,即组成群落的有机体种类。群落组成是影响群落特征的一个重要因素。群落组成中的每个成分在决定整个群落的性质和功能上并不具有相同的地位和作用。根据每个物种的作用,可将组成群落的物种分为优势种、从属种和关键种三类。一般来说,群落中常有一个或几个生物种群大量控制能量流动,其数量、大小以及在食物链中的地位,强烈影响着其他生物种类的栖息环境,这样的生物种称为群落的优势种,即群落中能够凭借自己的大小、数量和生命力对群落的外貌和结构起着决定性作用的物种。优势种通常在群落中不仅占有较为广泛的生境范围、利用较多的资源、具有较高的生产力,而且具有较大容量的能量,即个体数量多、生物量大等方面特点。如果去除群落中的优势种,必然导致群落发生重要变化。
群落的生长型是根据植物的可见结构来划分的,例如乔木、灌木、草本层都是不同的生长型。也可以根据植物的具体特征对其生长型进行进一步的划分,比如乔木又包括针叶林和阔叶林等。群落的外貌特征就是由优势种的生长型决定的。
3.营养结构
营养关系是群落内各生物成员之间的最重要的联系,是群落赖以生存的基础,也是了解生态系统中能量流动的核心。分析群落的营养关系,就可以了解其营养结构。营养结构可用食物链、食物网和生态锥体来表征。
探究三:生物群落的空间结构
1.生物群落的结构特征
生物群落的结构特征包括垂直结构和水平结构。垂直结构是指在垂直方向上,群落中的各种群具有分层分布的特点。如在森林中,高大的乔木占据森林的上层,再往下依次是灌木层、草本层和地被植物层。某些动物如鸟类、鱼类等也有明显的垂直分层现象,它们有些专生活于区域的上层,吃上层的食物,有些生活于中层,而有些则专生活于底层。水平结构是指由于地形起伏、光照明暗及温度高低等因素的影响,使不同种群依据各自的生态需求分布在不同地段上。如山坡阳光面与阴面生物分布的区别,湿润及干燥处生物种类也有差异等。垂直方向及水平方向上生物种群如何配置是长期自然选择的结果。
2.生态位
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。即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。
群落中生态位相似的物种要发生竞争,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,如果两个物种的生态位有重叠之处,例如一个物种主要以a为食,另一物种主要以b为食,它们所吃的食物有些是共同的,即见上图中的c。自然选择对于以c为食的个体有更大的压力,因而两物种中以c为食的个体就日趋没落。结果两种物种的生态位发生了变化,各就各位,都生存下来。
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。
3.维持群落内部结构特征的主要因素
维持群落内部结构特征的主要是阳光,温度和水分是从属于阳光的。以森林生态系统为例,从上到下依次是:乔木、灌木、草本、地被植物。这种结构是由阳光引起的。由于在不同的层次上植被类型的不同,栖息的动物也不同。
探究四:种间关系的比较
关系名称
数量坐标图
能量关系图
特点
举例
互利共生
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。数量上两种生物同时增加,同时减少,呈现出“同生共死”的同步性变化
地衣;大豆与根瘤菌
寄生

对寄主有害,对寄生生物有利。如果分开,则寄生生物难以单独生存,而寄主会生活得更好
蛔虫与人;菟丝子与大豆;噬菌体与被侵染的细菌
竞争
图a图b
两种生物生存能力不同,数量上呈现出“你死我活”的同步性变化,如图a;生存能力相同,则如图b一般生态需求越接近的不同物种间竞争越激烈
牛与羊;农作物与杂草;大草履虫与双小核草履虫
捕食
一种生物以另一种生物为食,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
羊和草;狼和兔;青蛙与昆虫
题例领悟
【例题1】下列关于种群和群落的叙述中,不正确的是( )
A.种群是构成群落的单位
B.一定区域内的同种生物个体形成种群,不同的种群共同构成群落
C.群落一般都由植物和动物两类生物形成的种群构成
D.种群特征和群落结构都与生态因素密切相关
解析:考查种群和群落两个概念的区别及其相互关系。
种群既是生物进化的基本单位、生物繁殖的基本单位,也是构成群落的单位。种群具有的种群密度、年龄组成、性别比例、出生率和死亡率等特征,以及群落具有的垂直结构和水平结构,均与各种生物因素和非生物因素密切相关。因此,选项A、B、D叙述均正确。群落不仅包括植物和动物,还有大量的微生物,所以C项错误。
答案:C
领悟
(1)群落应是研究范围内有直接或间接关系的所有生物的总和。从生物的大体分类分析,生物群落包括植物、动物和微生物。
(2)种群是研究范围内同种生物的所有个体,它应包括该范围内各个年龄段的所有雄性个体和所有雌性个体。
(3)物种与种群的比较
物种是一个分类名词,不同物种之间一定存在生殖隔离。同一物种的不同个体具有较稳定的形态、结构和生理特征,同一物种的不同个体可以分布在不同的区域形成不同种群,但这些种群间只存在地理隔离而不存在生殖隔离,当它们相遇时能进行正常基因交流(交配生育可育后代),因而种群是物种的存在形式、繁殖单位。
【例题2】下列对生物群落的结构在垂直方向上的分布说法正确的是( )
A.具有明显的分层现象
B.有的有分层现象,有的没有分层现象
C.森林中的生物有分层现象,草原上的没有分层现象
D.植物有分层现象,动物没有分层现象
解析:在垂直方向上,生物群落具有明显的分层现象,这就是群落的垂直结构。如森林植物明显地分成乔木层、灌木层、草本层和地被层;池塘中植物明显地分成挺水植物、浮水植物和沉水植物。其实,草原的植物、动物在垂直方向上同样也有明显的分层现象,如地上、地表、地下都有动物、植物分布。因此,分层现象是普遍的。
答案:A
【例题3】2008海南卷,14 一块甘蔗田弃耕几年后,形成了杂草地,该草地群落中( )
A.物种组成比甘蔗田简单 B.动物没有分层现象
C.物种组成比甘蔗田复杂 D.植物没有垂直结构
解析:甘蔗田弃耕后失去人工控制,物种会越来越丰富。任何一个群落,植物与动物都有分层现象。
答案:C
领悟
弃耕的农田上形成的群落比农田群落复杂,物种丰富度大,生物具有分层现象。
课堂反馈
1.下列实例中属于群落的是( )
A.海洋中全部的鱼
B.一片草地里的跳蝻和蝗虫
C.一棵枯树和其上的苔藓、真菌、昆虫、蜗牛等
D.一个池塘中的藻类、鱼类、真菌、昆虫、蜗牛等所有生物
解析:群落是指生活在一定自然区域内,相互之间具有直接或间接关系的各种生物的总和。这里所说“各种生物”指的是包括植物、动物和微生物在内的所有生物。A、B两项不是所有生物。C项中枯树不能叫生物。
答案:D
2.下列实例中,不能构成群落的是( )
A.西双版纳的热带雨林 B.青藏高原上的高山苔原
C.海南岛清澜港保护区的红树林 D.大兴安岭的全部红松
解析:西双版纳的热带雨林、青藏高原上的高山苔原都是由多种生物组成的,海南岛清澜港保护区的红树林,并不只有一个红树物种,还应包括有直接和间接关系的其他植物、动物、微生物等。而大兴安岭的全部红松,才是由单一的物种组成的,它不能构成群落。
答案:D
3.下列关于种群和群落的说法不正确的是( )
A.种内斗争发生在种群内 B.种间斗争发生在群落内
C.种群内会发生捕食关系 D.群落内会发生共生关系
解析:生物群落是指生活在同一区域的具有直接或间接关系的所有种群。同一种群内要发生种内互助和种内斗争,不同种群间既可发生种间互助(互利共生),又可发生种间斗争(共生、竞争和捕食)。
答案:C
4.区分不同群落的首要特征是( )
A.群落的物种组成 B.物种的相对数量 C.优势种 D.生长型
解析:群落中包含动物、植物和微生物等各种生物。在研究群落时,首先应当识别组成群落的各种生物,并列出它们的名录。群落的物种组成是区分不同群落的首要特征。
答案:A
第三、四节 物种在群落中的生态位
一、教材分析
本部分内容为浙教版必修3《稳态与环境》中第五章《群落》的第三和第四节。关于第三节《物种在群落中的生态位》,教材阐述了物种在群落中的生态位以及生态位的重叠和竞争现象,并举例说明自然界中的生物在进化过程中为减少或避免竞争所带来的不利而形成了很多形态和行为适应特征。关于第四节《群落的主要类型》,教材从宏观的角度详细地讲述了陆地生物群落中的森林、草原、荒漠和苔原的主要特点。本部分内容既是对前面知识点的延续,又为后面学习《生态系统》一章打下了铺垫。
二、学情分析
通过前面的学习学生已经掌握了有关种群和群落的概念、种群的增长方式、群落中物种的组成和群落的垂直结构、水平结构、时间结构等生物知识,可以用来解释和分析本节内容中的有关问题。学生在平时的生活学习中也已经了解到生物之间的竞争关系,迫切地想了解进一步的知识,可以此为切入点充分激发学生的求知欲,能取得较好的效果。
三、教学目标
1.知识目标:①阐明生态位的概念。②举例说明生态位重叠和竞争排除原理。③举例说出自然界的生物为减少或避免竞争而在形态和行为上的适应状况。④说出陆地群落的主要类型。⑤举例说出森林、草原、荒漠和苔原的主要特点。
2.能力目标:①以问题串的形式引导学生对格乌司实验进行分析,培养学生分析问题的能力和绘图能力。②培养学生自主学习的能力和比较归纳的能力。
3.情感目标:对学生进行热爱生命的教育,并以童话故事的形式培养学生的竞争意识。
四、重点难点
1.教学重点:生态位的概念、生态位重叠和竞争排除原理、几种陆地生物群落的主要特点。
2.教学难点:生态位的概念、自然界的生物为减少或避免竞争而在形态和行为上的适应状况。
五、课前准备
1.学生准备:课前收集有关生物在进化过程中形成的一些为减少甚至是避免竞争而形成的形态和行为特征,可以通过上网或翻阅报刊杂志,或向身边的人请教等形式。
2.教师准备:多媒体课件、学生学案。
六、教学过程
教学流程
教师活动
学生活动
设计意图
创设故事情境,导入新课。
【讲述】同学们,今天老师给大家讲一个故事:一天,在俄罗斯的某座城市里,有位戴眼镜的中年人,他叫格乌司,将一种叫双小核草履虫和一种叫大草履虫的生物,分别放在两个相同浓度的培养基中培养,几天后,这两种生物的种群数量都呈s形曲线增长。
【提问】你能画出这两种生物的数量变化曲线图吗?
【提问】请解释这两种生物的数量出现这种变化的原因是什么?
【讲述】然后,他又把它们放入同一环境中培养,并控制一定的食物。l6天后,双小核草履虫仍自由地活着,而大草履虫却已消逝得无影无踪。经过观察,并未发现两种虫子互相攻击的现象,两种虫子也未分泌有害物质。只是双小核草履虫在与大草履虫竞争同一食物时增长比较快,大草履虫被赶出了培养基。
【提问】能尝试画出两种草履虫发生竞争后的数量变化曲线图吗?
学生在白纸上画出种群数量变化的s形增长曲线。
学生回答。
学生以小组的形式讨论,并画出竞争曲线图。
激发学生的学习兴趣。
唤起学生对种群增长方式的回忆,为后面内容的学习打下伏笔。
培养学生分析问题和绘图的能力。
一、生态位概念
【讲述】在这个实验中,大草履虫被双小核草履虫完全排除出去,这就是生态学上的竞争排除原理。
【提问】试分析两种生物在什么情况下会出现竞争排除现象呢?
【讲述】当两个物种利用完全相同的资源时,实际上是发生了生态位完全重叠的现象。那么到底什么是生态位呢?
【讲述】美国的生态学家奥德姆把生态位比喻成生物的“职业”,它表示的是物种在群落中的地位、作用和重要性。
学生分析:两个物种利用了完全相同的资源时,竞争优势较大的物种就会把另一物种完全排除掉。
学生阅读书本,理解生态位的概念。
生态位的概念很抽象,采用比拟的方式使之更为形象,有助于学生的理解。
二、生态位重叠
【讲述】接着,格乌司又做了相反的一种试验:他把大草履虫与另一种袋状草履虫放在同一环境中进行培养,结果两者都能存活下来,并且达到一个稳定的平衡水平。这两种虫子虽然竞争同一食物,但袋状草履虫占用的是不被大草履虫所需要的那一部分食物。
【提问】以上现象说明了什么?
【讲述】大自然中,凡存在者就有自己的“生态位”, 没有两种物种的生态位是完全相同的。由于竞争对双方都不利,所以生物在进化过程中会形成一些减少甚至是避免竞争的形态和行为特征。
【提问】你能举例说明吗?
【视频】播放动物世界短片
【小结】按照格乌司的原理,一个物种只有一个生态位,但并不排除其它物种的侵占,竞争是大自然的生存法则。正如一个童话故事所说:非洲大草原的动物,太阳一出来,它们就开始奔跑。狮子的妈妈在教育孩子:“孩子,你必须跑得快一点,再快一点,你要是跑不过最慢的羚羊,你就得饿死。”在另一场地上,羚羊妈妈也在教育自己的孩子:“ 孩子,你必须跑得快一点,再快一点,如果你不能比跑得更快的狮子还要快,你就要被它们吃掉。”现在的大学生面临着就业难的问题,在坐的每一位同学都应该有这样的一种竞争意识,要不断提升自己的生态位。
【展示】以PPT形式展示森林、草原、荒漠和苔原的图片。
学生回答:当两个物种的生态位发生部分重叠时,每个物种都会有一部分无竞争的生态位空间,因此可以实现共存。
学生以小组形式结合书本89页内容讨论并举例说明。例子有:①绿啄木鸟和椋鸟通过食物特化而避免了竞争;②森莺和柳莺借助空间的水平分离而避免竞争;③狮子白天出来寻食而老虎是傍晚出来,它们因觅食时间错开而避免了竞争等等。
引导学生结合生活实际举出典型例子,并以此为契机,要求学生多关注身边的生命现象,从而培养学生对生命的热爱。
增加感性认识。
以童话故事的形式进行小结,能起到寓教于乐的作用,同时培养学生的竞争意识。
三、群落的主要类型
【任务】要求学生阅读书本,并列表比较如下内容:
群落
气候特点
植物特点
动物特点
北方针叶林
温带落叶阔叶林
热带雨林
草原
荒漠
苔原
小结
学生看书、填写表格。
学生对本节课知识进行小结。
增加学生对陆地生物群落的感性认识。
培养学生自主学习的能力和比较归纳的能力。
小结提升
通过小结巩固知识。
七、板书设计(略)
八、作业设计(略)
高中生物 第三节物种在群落中的生态位 浙科版
1.生物群落
(1)概念:在一定空间内所有生物种群的集合体,称为生物群落。
(2)群落形成:群落是各个物种适应环境和彼此相互适应过程的产物。
(3)生物群落的物种组成:群落中包含动物、植物和微生物等各种生物,群落的物种组成是区别不同群落的首要特征。
2.物种丰富度:群落中物种数目的多少称为物种丰富度。
3.物种的相对数量的指标:多度、盖度和频度。
4.优势种
(1)概念:群落中能够凭借自己的大小、数量和生产力对群落产生重大影响的种群,叫做优势种。
(2)作用:决定群落外貌和结构。
思考:一块麦田里的优势种是什么?
提示:小麦。
5.生物群落还有生长型、群落结构等特征。
6.群落结构
(1)群落的垂直结构:群落的垂直结构主要指群落的垂直分层现象。不仅植物有乔木、灌木和草本植物、苔藓植物等层次分布,动物也会因栖息地的不同而分布在不同层次,一般来讲,群落的层次越明显、分层越多,群落中的动物种类也就越多。
(2)群落的水平结构:主要是指群落中的生物在水平方向上的配置状况。
(3)群落的时间结构:光、温度和湿度等很多环境因子有明显的时间节律(如昼夜节律、季节节律),受这些因子的影响,群落的组成和外貌随时间而发生有规律的变化。
思考:去森林里游玩,你会观察到不同高度的树上鸟窝不同,也就是不同高度上栖息的鸟类不同,这是什么原因呢?
提示:是由于群落的分层结构形成的,动物的分层依赖植物的分层结构。
7.生态位
群落中每个物种利用群落各种资源的幅度以及该物种与群落中其他物种相互关系的总和,这就是生态位。
8.生态位重叠
(1)在两个物种的生态位完全重叠时,竞争优势较大的物种就会把另一物种完全排除掉。这就是生态学上的竞争排除原理。
(2)群落中生态位相似的物种要通过竞争占据一定的生态位。生态位越相似的物种,竞争越激烈,选择压力也越大。激烈竞争的结果,可能使其中的一个物种趋于灭绝,更多的情况是通过自然选择,生态位发生了变化,从而减少或排除了竞争,使它们共存下来。
思考:森林中鸟类和东北虎占据的生态位相同吗?
提示:不同。
高中生物 第三节物种在群落中的生态位 浙科版
合作探索
探究一:正确理解生物群落的概念
在一定时间内,生活在一定区域的各个生物种群相互联系、相互影响而形成的有规律的集合体,称为生物群落。对生物群落概念的把握要抓住三个要点:
(1)一定的自然区域内,如一个水池、一片草原或一片森林等一定范围内。
(2)相互之间有直接或间接关系,如相互影响、相互制约等。
(3)各种生物的总和,即包括这个区域内的各种植物、动物和微生物。
例如,某一池塘中各种鱼、虾、蟹等动物,各种沉水、挺水、浮水植物以及各种细菌、真菌等微生物,它们共同生活在一起,相互影响、相互制约,共同组成了一个群落。
探究二:准确把握生物群落的基本特征及其成因
1.物种的多样性和相对数量
群落是各个生物种群的集合体,在一个生物群落中,生活着许多种群,既有种内关系也有种间关系,它不仅影响每一个个体、每一个种群的生存与发展,而且还把各个种群连接为复杂的生命之网,决定着群落和生态系统的稳定性,所以说,物种的多样性是群落稳定的一个必要条件,一般情况下,物种组成越多样,群落的稳定性越高。
在进化过程中,由于种群内个体之间及种群间的个体间的相互作用与协调,每一个群落中各物种的数量是保持一定水平的,而每个种群数量的变动都有可能会引起群落的变动。不同的群落物种组成不一样,每个物种的数量也是它的显性标志,二者可以被看作是一个群落的最基本特征。
2.优势种和生长型
群落的组成,即组成群落的有机体种类。群落组成是影响群落特征的一个重要因素。群落组成中的每个成分在决定整个群落的性质和功能上并不具有相同的地位和作用。根据每个物种的作用,可将组成群落的物种分为优势种、从属种和关键种三类。一般来说,群落中常有一个或几个生物种群大量控制能量流动,其数量、大小以及在食物链中的地位,强烈影响着其他生物种类的栖息环境,这样的生物种称为群落的优势种,即群落中能够凭借自己的大小、数量和生命力对群落的外貌和结构起着决定性作用的物种。优势种通常在群落中不仅占有较为广泛的生境范围、利用较多的资源、具有较高的生产力,而且具有较大容量的能量,即个体数量多、生物量大等方面特点。如果去除群落中的优势种,必然导致群落发生重要变化。
群落的生长型是根据植物的可见结构来划分的,例如乔木、灌木、草本层都是不同的生长型。也可以根据植物的具体特征对其生长型进行进一步的划分,比如乔木又包括针叶林和阔叶林等。群落的外貌特征就是由优势种的生长型决定的。
3.营养结构
营养关系是群落内各生物成员之间的最重要的联系,是群落赖以生存的基础,也是了解生态系统中能量流动的核心。分析群落的营养关系,就可以了解其营养结构。营养结构可用食物链、食物网和生态锥体来表征。
探究三:生物群落的空间结构
1.生物群落的结构特征
生物群落的结构特征包括垂直结构和水平结构。垂直结构是指在垂直方向上,群落中的各种群具有分层分布的特点。如在森林中,高大的乔木占据森林的上层,再往下依次是灌木层、草本层和地被植物层。某些动物如鸟类、鱼类等也有明显的垂直分层现象,它们有些专生活于区域的上层,吃上层的食物,有些生活于中层,而有些则专生活于底层。水平结构是指由于地形起伏、光照明暗及温度高低等因素的影响,使不同种群依据各自的生态需求分布在不同地段上。如山坡阳光面与阴面生物分布的区别,湿润及干燥处生物种类也有差异等。垂直方向及水平方向上生物种群如何配置是长期自然选择的结果。
2.生态位
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。即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。
群落中生态位相似的物种要发生竞争,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,如果两个物种的生态位有重叠之处,例如一个物种主要以a为食,另一物种主要以b为食,它们所吃的食物有些是共同的,即见上图中的c。自然选择对于以c为食的个体有更大的压力,因而两物种中以c为食的个体就日趋没落。结果两种物种的生态位发生了变化,各就各位,都生存下来。
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。
3.维持群落内部结构特征的主要因素
维持群落内部结构特征的主要是阳光,温度和水分是从属于阳光的。以森林生态系统为例,从上到下依次是:乔木、灌木、草本、地被植物。这种结构是由阳光引起的。由于在不同的层次上植被类型的不同,栖息的动物也不同。
探究四:种间关系的比较
关系名称
数量坐标图
能量关系图
特点
举例
互利共生
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。数量上两种生物同时增加,同时减少,呈现出“同生共死”的同步性变化
地衣;大豆与根瘤菌
寄生

对寄主有害,对寄生生物有利。如果分开,则寄生生物难以单独生存,而寄主会生活得更好
蛔虫与人;菟丝子与大豆;噬菌体与被侵染的细菌
竞争
图a图b
两种生物生存能力不同,数量上呈现出“你死我活”的同步性变化,如图a;生存能力相同,则如图b一般生态需求越接近的不同物种间竞争越激烈
牛与羊;农作物与杂草;大草履虫与双小核草履虫
捕食
一种生物以另一种生物为食,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
羊和草;狼和兔;青蛙与昆虫
题例领悟
【例题1】下列关于种群和群落的叙述中,不正确的是( )
A.种群是构成群落的单位
B.一定区域内的同种生物个体形成种群,不同的种群共同构成群落
C.群落一般都由植物和动物两类生物形成的种群构成
D.种群特征和群落结构都与生态因素密切相关
解析:考查种群和群落两个概念的区别及其相互关系。
种群既是生物进化的基本单位、生物繁殖的基本单位,也是构成群落的单位。种群具有的种群密度、年龄组成、性别比例、出生率和死亡率等特征,以及群落具有的垂直结构和水平结构,均与各种生物因素和非生物因素密切相关。因此,选项A、B、D叙述均正确。群落不仅包括植物和动物,还有大量的微生物,所以C项错误。
答案:C
领悟
(1)群落应是研究范围内有直接或间接关系的所有生物的总和。从生物的大体分类分析,生物群落包括植物、动物和微生物。
(2)种群是研究范围内同种生物的所有个体,它应包括该范围内各个年龄段的所有雄性个体和所有雌性个体。
(3)物种与种群的比较
物种是一个分类名词,不同物种之间一定存在生殖隔离。同一物种的不同个体具有较稳定的形态、结构和生理特征,同一物种的不同个体可以分布在不同的区域形成不同种群,但这些种群间只存在地理隔离而不存在生殖隔离,当它们相遇时能进行正常基因交流(交配生育可育后代),因而种群是物种的存在形式、繁殖单位。
【例题2】下列对生物群落的结构在垂直方向上的分布说法正确的是( )
A.具有明显的分层现象
B.有的有分层现象,有的没有分层现象
C.森林中的生物有分层现象,草原上的没有分层现象
D.植物有分层现象,动物没有分层现象
解析:在垂直方向上,生物群落具有明显的分层现象,这就是群落的垂直结构。如森林植物明显地分成乔木层、灌木层、草本层和地被层;池塘中植物明显地分成挺水植物、浮水植物和沉水植物。其实,草原的植物、动物在垂直方向上同样也有明显的分层现象,如地上、地表、地下都有动物、植物分布。因此,分层现象是普遍的。
答案:A
【例题3】2008海南卷,14 一块甘蔗田弃耕几年后,形成了杂草地,该草地群落中( )
A.物种组成比甘蔗田简单 B.动物没有分层现象
C.物种组成比甘蔗田复杂 D.植物没有垂直结构
解析:甘蔗田弃耕后失去人工控制,物种会越来越丰富。任何一个群落,植物与动物都有分层现象。
答案:C
领悟
弃耕的农田上形成的群落比农田群落复杂,物种丰富度大,生物具有分层现象。
课堂反馈
1.下列实例中属于群落的是( )
A.海洋中全部的鱼
B.一片草地里的跳蝻和蝗虫
C.一棵枯树和其上的苔藓、真菌、昆虫、蜗牛等
D.一个池塘中的藻类、鱼类、真菌、昆虫、蜗牛等所有生物
解析:群落是指生活在一定自然区域内,相互之间具有直接或间接关系的各种生物的总和。这里所说“各种生物”指的是包括植物、动物和微生物在内的所有生物。A、B两项不是所有生物。C项中枯树不能叫生物。
答案:D
2.下列实例中,不能构成群落的是( )
A.西双版纳的热带雨林 B.青藏高原上的高山苔原
C.海南岛清澜港保护区的红树林 D.大兴安岭的全部红松
解析:西双版纳的热带雨林、青藏高原上的高山苔原都是由多种生物组成的,海南岛清澜港保护区的红树林,并不只有一个红树物种,还应包括有直接和间接关系的其他植物、动物、微生物等。而大兴安岭的全部红松,才是由单一的物种组成的,它不能构成群落。
答案:D
3.下列关于种群和群落的说法不正确的是( )
A.种内斗争发生在种群内 B.种间斗争发生在群落内
C.种群内会发生捕食关系 D.群落内会发生共生关系
解析:生物群落是指生活在同一区域的具有直接或间接关系的所有种群。同一种群内要发生种内互助和种内斗争,不同种群间既可发生种间互助(互利共生),又可发生种间斗争(共生、竞争和捕食)。
答案:C
4.区分不同群落的首要特征是( )
A.群落的物种组成 B.物种的相对数量 C.优势种 D.生长型
解析:群落中包含动物、植物和微生物等各种生物。在研究群落时,首先应当识别组成群落的各种生物,并列出它们的名录。群落的物种组成是区分不同群落的首要特征。
答案:A
课件12张PPT。第三节 物种在群落中的生态位基本要求:1、简述生态位的概念
2、举例说出生态位重叠和竞争排除原理问题情景:在一片树林中,有5群相似的小食虫鸟共同生活。
1、小食虫鸟的“生态位”指什么?
2、这5群相似的小食虫鸟,他们之间可能有怎样的相互关系?
一个物种的生态位决定于它生活在什么地方,它于食物、天敌和其他生物的关系1)不仅决定于它生活在什么地方;
2)决定于它与食物、天敌和其他生物的关系。一、 生 态 位 概念: 功能: 决定因素:是指物种利用群落各种资源的幅度以及该物种与群落中其他物种相互关系的总和。它表示物种在群落中的地位、作用和重要性。 1、生态位重叠:
当群落中两个物种利用同一资源的现象。
类型:完全重叠
部分重叠
2、竞争排除原理:
当两个物种的生态位完全重叠时,竞争优势较大的物
种就会把另一物种完全排除掉。
该原理决定了在同一群落中不可能有两个物种的生态位是完全相同的。如果发生部分重叠,将由具有竞争优势的物种最终占有那部分重叠的生态位空间。二、生态位重叠注意:1)如果资源很丰富,共同利用一种资源,也不给对方造成损害;
2)如果资源短缺生态位重叠的物种才会发生竞争。请思考:两个物种利用同一个资源就会发生生态位重叠吗?就会发生竞争吗? 3、生物避免竞争的适应方式和实例

食物特化;

空间的垂直分离;
空间的水平分离。
在空间分离的情况下,如果在对应的两个物种中有一方不存在,另一方就会扩大自己的垂直或水平活动范围。例2、关于生态位重叠的叙述错误的是
A、通常情况,在同一群落中不可能有两个物种的生态位
完全相同
B、生态位重叠一定伴随着竞争
C、当生态位部分重叠时,两个物种可以共存
D、通过长期的自然选择,生物形成了减少竞争甚至避免
竞争的形态和行为适应B例1:课后题例3.下图表示3个共存物种的资源利用曲线,图a和图b中3个物种的资源利用状况不同,下面是对图a中3个物种与图b中3个物种相比较的几种说法,正确的是:
A.图a中3个物种的种内斗争激烈,图b中3个物种的种间竞争激烈 B.图a中3个物种的种间竞争激烈,图b中3个物种的种内斗争激烈 C.如果资源有限,图a中物种2最有可能被排除,图b中物种3最有可能被排除的危险 D.两图中的物种间的种间斗争激烈程度相等 A(1)(2)(3)(4)例3、针对下面四幅图说法错误的是( )
A.图(1)说明当绿啄木鸟和椋鸟由于生存空间完全一致,根据竞争排除原理,竞争优势强的一方最终会把另一方完全排除掉
B.图(2)说明森莺和柳莺通过水平分离避免竞争
C.图(3)说明?和鹟通过垂直分离避免竞争
D.图(4)说明当两个物种中有一方不存在,另一方就会扩大自己的垂直活动范围A问题情景:在一片树林中,有5群相似的小食虫鸟共同生活。
2、这5群相似的小食虫鸟,他们之间可能有怎样的相互关系?
1、某两种小食虫鸟生态位完全重叠的情况。如果这两种小食虫鸟的生态位完全重叠,而它们又能够共同生活在这片树林中,那么树林内供它们生存的资源一定非常丰富,以致两种小食虫鸟共同利用一种资源,不发生竞争排除现象,能够彼此均不给对方造成损害。
2、更多的情况会是生态位发生部分重叠,每种小食虫鸟都会占有一部分无竞争的生态位空间,因此可以实现共存,由于竞争对双方都不利,所以5群小食虫鸟会形成一些减少或避免竞争的适应特点,如空间分离、形态和行为的特化、食物的特化等,每种小食虫鸟都在树林的一定部位活动并利用特定部位的资源、从二物种之间减少或避免竞争。推荐一篇文章——《企业生态位选择 》
俄罗斯人格乌司,将一种叫双小核草履虫和一种叫大草履虫的生物,分别放在两个相同浓度的细菌培养基中,几天后,这两种生物的种群数量都呈s形曲线增长,然后,他又把它们放入同一环境中培养,并控制一定的食物。l6天后,双小核草履虫仍自由地活着,而大草履虫却已消逝得无影无踪。经过观察,并未发现两种虫子互相攻击的现象,两种虫子也未分泌有害物质。只是双小核草履虫在与大草履虫竞争同一食物时增长比较快,大草履虫被赶出了培养基。
  接着,格乌司又做了相反的一种试验,他把大草履虫与另一种袋状草履虫放在同一环境中进行培养,结果两者都能存活下来,并且达到一个稳定的平衡水平。这两种虫子虽然竞争同一空间,但袋状草履虫占用的是不被大草履虫所需要的那一部分食物。大自然中,凡存在者就有自己的“生态位”,亲缘关系接近的,具有同样生活习性的物种,不会在同一地方竞争同一生存空间。若同时在一个区域必有空间分割,即使弱者与强者共处于同一生存空间,但弱者仍然能够容易地生存,所以鹰击长空,鱼翔潜底,没有两种物种的生态位是完全相同的。在食物依赖上也完全不同,有吃肉的就必有吃草的,吃肉吃草的分时供应,狮子白天显威,老虎傍晚横行,狼深夜觅食。这是一种“生态位”现象。人们把格乌司的这种发现称为“格乌司原理”。 课件30张PPT。第三节物种在群落中的生态位一、生态位生态位:是指物种利用群落各种资源的幅度以及该物种与群落中其他物种相互关系的总和。
它表示:物种在群落中地位、作用和重要性。
一个物种的生态位不仅决定于它生活在什么地方,而且决定于它与食物、天敌和其他生物的关系,包括它吃什么和被什么吃,以及与其它种之间的关系等。Q:当两个生物利用同一资源时会发生什么情况?1.当两个物种的生态位完全重叠时,竞争优势较大的物种就会把另一物种完全排除掉,这就是生态学上的竞争排除原理。
该原理决定了在同一群落中不可能有两个物种的生态位是完全相同的。
2.当两个物种的生态位部分重叠时,每个物种都会占有一部分无竞争的生态位空间,因此可以实现共存,并且具有竞争优势的物种最终会占有那部分重叠的生态位空间。生态位重叠生态位重叠本身并不一定伴随着竞争,只有当资源短缺时才会发生竞争。由于竞争对双方都不利,所以自然界的生物形成了很多减少甚至避免竞争的形态和行为适应。行为特化1.食物特化
例如:啄木鸟和棕鸟地面取食,前者吃蚂蚁,后者吃昆虫。
2.空间的垂直分离
例如:币鸟在树干和大树枝上取食昆虫的幼虫,鹟从一个停歇点起飞捕捉飞行中的昆虫。
3.空间的水平分离
例如:森莺和柳莺各有自己的取食领域,彼此互不侵犯。二、群落的主要类型 地球各地因气候、地形和其他环境条件的不同而分布着不同类型的生物群落,其中的陆地生物群落是森林、草原、荒漠和苔原(一)森林北半球由北向南依次是:北方针叶林、温带落叶阔叶林、热带雨林。北方针叶林 温带落叶阔叶林 热带雨林1.北方针叶林
地球上最大的森林带、占地表面积的11%
主要有常绿针叶树种组成:
代表植物:红松、云杉、冷杉
代表动物:驼鹿、雪兔、松鼠、黑熊、雷鸟、榛鸡
2.温带落叶阔叶林
常见树种:槭、山毛榉、栎、椴和柳,林下灌木和阔叶草本发育良好
代表动物:田鼠、金花鼠、林猫、红狐、山雀、旋木雀和啄木鸟。
3.热带雨林
种类占已知种类的一半,是地球上最丰富的生物基因库。生活着90%的非灵长类动物。鹦鹉科鸟类也是特有种。(二)草原约占陆地表面积的12%,年降雨量在250-800mm之间。
植物:禾本科植物、阔叶草本植物 (一般一年生)
动物:野驴、黄羊、黄鼠和属兔等。野驴黄羊(三)荒漠约占地球表面积26%,年降雨量不足150mm,水分蒸发是降雨量的7-50倍
优势植物:蒿属植物、藜属灌林、肉质旱生植物和各种仙人掌。
荒漠植株间系和根系分布图能最大限度地减少竞争和充分利用水分。图5-5
沙漠生物都能适应缺水的环境。如植物:有水时发芽、开花、产生种子、无水时不生长;动物:干旱季节进入休眠状态(夏眠、冬眠),极端干旱,鸟类停止筑巢、蜥蜴也不再繁殖。(四)苔原(冻原或冻土带)分布在北方针叶林以北的环北冰洋地带。
植被结构简单,种类稀少、生长缓慢,只有能忍受强风吹袭的植物才能生存,没有树木生长。
代表植物:养胡子草、苔原、矮石楠、矮柳、苔藓、地衣。苔原植物几乎完全靠营养生殖。
代表动物:旅鼠、雪兔、驯鹿、
北极狐、狼、白熊、雪鹀、贼鸥、
各种水鸟。对群落的“动态发展观”1883,8,27 喀拉喀托火山爆发爆炸声是有史以来最响亮的声音 问题探讨 火山爆发后环境条件发生了变化。在火山爆发中,有些物种可能会绝灭;在恢复过程中外来新物种可能会进入。群落结构因此而发生了变化,一般不能恢复原来的群落结构。对群落的“动态发展观”群落也是一个动态的开放的生命系统。
由于气候变迁、洪水、火烧、山崩、动物的活动和植物繁殖体的迁移散布,以及因群落本身的活动改变了内部环境等自然原因,或者由于人类活动的结果,使群落发生根本性质的变化的现象也是普遍存在的。
随着时间的推移,一个群落被另一个群落代替的过程,就叫做演替。三、群落演替群落演替的总趋势:物种多样性的增加和群落稳定性的提高。
演替的类型:原生演替、次生演替(一)原生演替裸岩阶段草本植物阶段灌木阶段森林阶段(乔木阶段)(二)次生演替一年生杂草 多年生杂草小灌木灌木林乔木(树林)所有弃耕的农田都能
演替成树林吗?弃耕农田上的群落演替
①一年生杂草
②多年生杂草
③小灌木
④灌木丛
⑤乔木(森林)在干旱的荒漠上很难形成群落演替的类型1.原生演替:在从未有植被覆盖的地面或者原来存在过植被,但被彻底消灭了的地方发生的演替。
例如:沙丘、火山岩、裸岩、冰川泥、湖底
2.次生演替:由于火灾、洪水、人为破坏把原有群落毁灭,在被毁灭群落基质上所进行的演替。
例如:火灾后的草原、过量砍伐的森林、弃耕的农田湖泊演替的五个阶段裸底阶段沉水植物阶段浮叶根生植物阶段挺水植物和沼泽植物阶段森林植物阶段人类活动对群落演替的影响有何现象?人类活动对群落演替的影响人类活动对群落演替的影响(1)人类活动往往是有目的、有意识地进行的,可以对生物之间、人类与其他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起新的关系;
(2)人类可以砍伐森林、填湖造地、捕杀动物,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人类活动对群落演替的影响 长期以来,我国农业发展史,实际上是一部边际土地开垦史。20世纪50年代以来,先后在黑龙江三江平原、新疆和华南地区有计划地组织大规模垦荒,在其他江河、荒原、沼泽和丘陵地区也开展了规模不等的垦殖活动。1952~1990年,全国累计开垦荒地3.58×107 hm2,其中80%是1970年以前开垦的。
大量开垦直接导致农牧渔业生产能力和环境质量下降。开垦的结果是:水土流失,江河蓄洪能力下降,以及土地严重退化。这些问题已引起各方面广泛关注。
我国已实施大规模退耕还林、退田还湖、退牧还草等重要政策,并从2003年1月起开始实施《退耕还林条例》。 四、顶极群落 当一个群落演替到与当地气候和土壤条件处于平衡状态的时候,演替就不再进行了。
在这个平衡点上,群落结构最复杂也最稳定,只要没有外力干扰,它将永远保持原状。
演替所达到的最终平衡状态就叫顶极群落。地球上现存的群落大都处于顶级状态。顶级群落主要由平均温度和年降雨量决定,如:
高温高湿低温高湿中温中湿低温低湿极端缺水热带雨林北方针叶林温带草原苔原沙漠练一练1.几十年前,一种百灵鸟从欧洲被引到美洲,这种鸟的生活习性与当地的草地百灵鸟相似,后来发现草地百灵鸟绝迹了。草地百灵鸟绝迹的主要原因 A.天敌 B.竞争 C.传染病 D.气候
2.a和b代表两个物种,它们的生态位如图,下列有关叙述错误的是 A.a和b两个物种生态位的重叠部分可能是共同的食物 B.a和b两个物种生态位的重叠部分可能是共同的空间 C.如果物种a具有竞争优势,那么物种b会彻底消失 D.如果物种b具有竞争优势,那么物种a会彻底消失 BC3.下列关于森林动物、植物的有关叙述错误的是 A.北方针叶林是地球上最大的森林带 B.柳是北方针叶林中最常见的植物 C.温带阔叶林中,林下灌木和阔叶草本植物发育良好
D.90%的非人灵长类生活在热带雨林
4.在陆生群落演替过程中,物种多样性最丰富的阶段是 A.灌木阶段 B.草本植物阶段 C.苔原阶段 D.森林阶段
BD5.我国西部大开发战略中,“保护天然林”和“退耕还林(草)”是两项重要措施,采取这两项措施的首要目的是 A.开展生态旅游 B.发展畜牧业 C.增加木材产量 D.改善生态环境
6.群落的原生演替和次生演替的主要区别是 A.影响因素不同 B.初始条件不同 C.有无人类的干扰 D.演替的结果不同
DB7.下列群落演替过程属于原生演替的是 A.某地海底火山爆发形成了一个新岛,后来又逐渐长出了很多植物 B.河流因为堵塞而成沼泽,上面长出了新的植物 C.弃耕后的农田长出杂草,几年后又长出多年生植物 D.西双版纳热带雨林遭到严重砍伐而被破坏后,很快长出新的植物
5.下列关于顶级群落的叙述,错误的是 A.顶级群落是演替所达到的最终平衡状态 B.地球上现存的群落大多数处于顶级状态 C.顶级群落一定是森林 D.顶级群落若受到外力干扰,则会继续发生演替
AC