人教生物学选择性必修2教学案
2-3 群落的演替
学有目标——新课程标准必明 记在平时——核心语句必背
1.说出群落演替的类型。 2.知道群落演替的大致过程。 3.比较初生演替和次生演替的异同。 4.概述人类活动对群落演替的影响。 1.随着时间的推移,一个群落被另一个群落代替的过程,叫作演替,可分为初生演替和次生演替两种类型。 2.在沙丘、火山岩、冰川泥上发生的演替为初生演替。 3.在火灾过后的草原、过量砍伐的森林、弃耕农田上进行的演替为次生演替。 4.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。
[理清主干知识]
一、群落的演替
1.演替的概念:随着时间的推移,一个群落被另一个群落代替的过程。
2.原因:群落是一个动态系统,是不断发展变化的。
3.演替的类型
项目 概念 实例
初生演替 在一个从来没有被植物覆盖的地面,或者是原来存在过植被、但被彻底消灭了的地方发生的演替 在沙丘、火山岩、冰川泥上进行的演替
次生演替 在原有植被虽已不存在,但原有土壤条件基本保留,甚至还保留了植物的种子或其他繁殖体的地方发生的演替 火灾过后的草原、过量砍伐的森林、弃耕的农田上进行的演替
4.初生演替和次生演替的比较
(1)初生演替速度,趋向形成新群落,经历的阶段相对较多。
(2)次生演替速度,趋向于恢复原来的群落,经历的阶段相对较少。
二、人类活动对群落演替的影响
1.对人类的活动作出评价
a.治理沙漠 b.砍伐森林 c.封山育林 d.捕杀动物
e.管理草原 f.填湖造地 g.建立人工群落
(1)不合理:b、d、f。
(2)合理:a、c、e、g。
2.影响结果:使群落演替按照不同于自然演替的速度和方向进行。
三、退耕还林、还草、还湖
1.生态环境问题的现状
以牺牲环境为代价的垦殖活动(如毁林开荒、围湖造田等),造成严重的生态问题。
2.解决方法:退耕还林、还草、还湖
(1)目的:处理好经济发展同人口、资源、环境的关系,走可持续发展的道路。
(2)采取的措施:我国明确提出了退耕还林、还草、还湖和退牧还草,并颁布了《退耕还林条例》以提高林草覆盖率。
[诊断自学效果]
1.判断下列叙述的正误
(1)在裸岩上发生演替时首先出现的生物是地衣(√)
(2)自然恢复林的形成属于初生演替(×)
(3)次生演替的速度比初生演替的速度快(√)
(4)演替达到相对稳定的阶段后,群落内物种组成不再变化(×)
(5)如果时间允许,弃耕的农田总能形成森林(×)
(6)旅游可能使岛上的群落演替按照不同于自然演替的速度进行(√)
2.连线初生演替与次生演替的起点及实例
[在探究中学明]
1.初生演替与次生演替的过程
(1)初生演替的过程:
①裸岩阶段 ②草本植物阶段 ③苔藓阶段
④地衣阶段 ⑤乔木阶段 ⑥灌木阶段
以上阶段的顺序是①→④→③→②→⑥→⑤。(用序号与箭头表示)
(2)次生演替的过程:
①弃耕农田 ②乔木 ③多年生杂草 ④灌木
⑤一年生杂草
以上阶段的顺序是①→⑤→③→④→②。(用序号与箭头表示)
2.初生演替与次生演替的比较
(1)请分析次生演替比初生演替速度快的原因。
提示:次生演替时原有植被虽已不存在,但原有土壤条件基本保留,甚至还保留了植物的种子或其他繁殖体(如能发芽的地下茎)。
(2)从演替的结果看,初生演替与次生演替有什么相同的地方?
提示:这两类演替,都是从结构简单的群落发展为结构复杂的群落,群落中的物种数量和群落层次增多,土壤、光能得到更充分的利用。
[在深化中提能]
1.判断初生演替和次生演替的方法
2.群落演替中“四个量”的变化
(1)物种丰富度、群落结构、种间关系和固定能量变化(如图)
(2)它们的变化也可用下图曲线表示
注:纵坐标为上述四个变化量。
[例1] 一个废弃鱼塘的演替过程如图所示,有关叙述正确的是( )
A.演替先后顺序:乙→丙→甲→丁
B.演替先后顺序:乙→甲→丙→丁
C.此演替过程属于初生演替
D.此演替过程属于次生演替
[解析] 在废弃鱼塘中的演替为次生演替,演替过程为丁→甲→丙→乙。
[答案] D
[例2] 如图表示两个群落的演替过程,下列叙述正确的是( )
A.第N年时,甲、乙群落的群落结构相同
B.甲群落的演替类型属于次生演替
C.若时间允许,甲也可能演替到相对稳定的森林阶段
D.乙群落的演替类型可能属于初生演替
[解析] 甲、乙是两个不同的群落,第N年时,两群落物种丰富度相同,但群落结构不一定相同,A错误;甲群落的物种丰富度从0开始,表示的是初生演替,B错误;若时间允许,环境条件适宜的前提下,甲也可能演替到相对稳定的森林阶段,C正确;乙群落的演替中,物种丰富度不断降低,属于次生演替,D错误。
[答案] C
[在应用中落实]
1.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
解析:选D 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富度不同,灌木阶段的物种丰富度较大;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比灌木阶段的简单;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;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。
2.某弃耕农田植物种类40年间的变化情况如下表,下列叙述正确的是( )
植物类别 物种数量/种
第1年 第4年 第15年 第25年 第40年
草本植物 28 27 26 30 34
灌木 0 3 4 12 19
乔木 0 0 0 14 23
总计 28 30 30 56 76
A.群落演替就是随着时间的推移,一个群落被另一个群落代替的过程
B.草本植物阶段、灌木阶段、乔木阶段是群落演替必经的3个阶段
C.表中的数据是在植物丰富的区域采用样方法获取的
D.表中数据表明弃耕农田在演替过程中第1年该群落不具有垂直结构
解析:选A 群落演替就是随着时间的推移,一个群落被另一个群落代替的过程,A正确;题中表格数据显示,该弃耕农田的群落演替经历了草本植物、灌木、乔木3个阶段,但不能说明草本植物阶段、灌木阶段、乔木阶段是群落演替必经的3个阶段,如在干旱的荒漠地区,群落的演替就很难达到乔木阶段,B错误;样方法是调查种群密度的常用方法,物种丰富度的研究也可采用该方法进行,但需做到随机取样,而不是在植物丰富的区域取样,C错误;弃耕农田在演替过程中,其群落都具有垂直结构,D错误。
[在探究中学明]
在现实生活中,人类的许多活动影响着群落的演替
资料1:放牧引起的草原演替过程。
资料2:
分析以上人类的活动可知:
(1)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。
(2)结合资料分析完成下面的不同方向的演替比较。
项目 类型一 类型二
实例 大多数自然群落 受污染或被破坏的群落
方向 简单→复杂→稳定 复杂→简单→稳定
物种丰富度 增加 降低
能量变化 增加并趋于稳定 减少并趋于稳定
物质变化
[在深化中提能]
1.群落演替的原因分析
(1)环境因素
气候等的不断变化,为群落中某些物种提供有利的繁殖条件,而对另一些物种的生存产生不利影响。
(2)群落的内部因素
①生物的不断繁殖,迁徙;②群落内部由于生命活动造成内部环境改变;③种内和种间关系不断发生变化。
2.人类活动的影响
(1)在没有大规模自然灾害发生的条件下,人类活动对生物群落演替的影响远远超过其他自然因素。这是因为人类活动通常是有意识、有目的进行的,可以对自然环境中的生态关系起促进、抑制、改造和建设的作用。
(2)退耕还林、还草、还湖的实质是消除人类活动对群落演替的影响,使群落按照自然演替的方向和速度进行。
[例1] (2021·全国甲卷)群落是一个不断发展变化的动态系统。下列关于发生在裸岩和弃耕农田上的群落演替的说法,错误的是( )
A.人为因素或自然因素的干扰可以改变植物群落演替的方向
B.发生在裸岩和弃耕农田上的演替分别为初生演替和次生演替
C.发生在裸岩和弃耕农田上的演替都要经历苔藓阶段、草本阶段
D.在演替过程中,群落通常是向结构复杂、稳定性强的方向发展
[解析] 人类活动可以影响群落演替的方向和速度,退湖还田、封山育林、改造沙漠、生态农业等相关措施都能促进群落良性发展,A正确;发生在裸岩上的演替是初生演替,一般依次经过的阶段是地衣阶段→苔藓阶段→草本阶段→灌木阶段→森林阶段,弃耕农田的演替为次生演替,自然演替方向一般为草本阶段→灌木阶段→乔木阶段,B正确,C错误;一般情况下,演替过程中生物生存的环境逐渐改善,群落的营养结构越来越复杂,稳定性越来越高,D正确。
[答案] C
[例2] 如图a~f表示10万年前某水体演替的过程示意图,但近5万年,该地区由于气候越来越干燥,森林逐渐被灌丛取代;尤其是近50年,由于人类过度开垦,导致局部灌丛出现了荒漠化。下列有关叙述错误的是( )
A.图中a~f演替过程属于初生演替,该演替过程所需的时间较长
B.在f阶段将树木砍伐,重新演替到f阶段所需的时间较图示过程短
C.近50年,人类的活动改变了演替的方向
D.近50年,人类的活动改变了演替的速度
[解析] 图中a~f演替过程开始于10万年前某水体,在没有生物的地方发生的演替属于初生演替,该演替过程所需的时间较长;在f阶段将树木砍伐,由于土壤中已经存在植物的根系等繁殖体,重新演替到f阶段所需的时间较图示过程短;如果没有人的作用,由于气候条件,最后也会演替成荒漠,只是人为因素加速了这一过程,人类的活动并没有改变演替的方向。
[答案] C
[归纳拓展] 人类活动对群落演替的影响
[在应用中落实]
1.草方格沙障是用干的麦草、稻草和芦苇等扎成方格形状固定于沙中,并在方格中播撒固沙植物的种子,用来防风固沙、涵养水分的一种治沙方法。下列说法错误的是( )
A.草方格能蓄积降水促进固沙植物的生长
B.该过程改变了演替的速度但没有改变演替的方向
C.微生物对草方格材料的分解改善了土壤的结构
D.该方法可增加治理区域的物种丰富度
解析:选B 由题意可知,草方格是将麦草、稻草、芦苇等扎成方格形状固定于沙中,其蓄积降水,进而促进方格内植物的生长,A正确;草方格可以治理沙化土地,改变了该区域群落演替的速度和方向,B错误;微生物可将方格内的麦草、稻草和芦苇等分解,进而改善土壤结构,C正确;草方格内种植了固沙植物,可以增加该地物种数量,从而增加物种丰富度,D正确。
2.一块弃耕的农田,很快会杂草丛生,几年后,草本植物开始减少,各种灌木繁茂起来,最后演变成一片森林,成为一个相对稳定的生态系统。在此演变过程中,下列相关变化趋势正确的是( )
A.①② B.②④ C.①③ D.①④
解析:选B 由农田生态系统演变为森林生态系统的过程中,物种丰富度越来越高,营养结构越来越复杂,经过长时间地演替成为一个相对稳定的生态系统。生态系统在达到稳态后,物种丰富度、总光合作用量、净光合作用量、生物呼吸量基本保持不变。
3.某山区陡坡在封山育林后若干年内,经历了一年生草本植物、多年生草本植物和灌木三个阶段,其典型物种的种群密度变化如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A.b→c,物种①逐渐消失,物种②种群密度逐渐降低到相对稳定,原因是物种②是阳生植物
B.物种①和物种③之间的竞争强度小于物种②和物种③之间的竞争强度
C.c点后,在适宜气候条件下群落中最终占主导地位的植被类型将是乔木
D.物种①和物种②之间既有捕食关系又有竞争关系
解析:选C 根据题意,封山育林后发生的演替是次生演替,演替过程中发生优势种的替换,b→c过程中,物种①逐渐消失,物种②种群密度逐渐降低到相对稳定,原因是出现了物种③,物种①②在与物种③的竞争中处于弱势,且物种②对光照需求应该不高,A错误;物种①为一年生草本植物,物种②为多年生草本植物,物种③为灌木,物种①和物种③之间的竞争强度不一定小于物种②和物种③之间的竞争强度,B错误;c点后,在适宜气候条件下群落中最终占主导地位的植被类型将是乔木,C正确;物种①和物种②之间存在竞争关系,由题意不能确定两者间存在捕食关系,D错误。
[课堂巩固落实]
1.某农田弃耕后演替过程为弃耕农田→阶段Ⅰ→阶段Ⅱ→森林阶段。下列叙述正确的是( )
A.阶段Ⅰ为地衣阶段,其群落物种组成比阶段Ⅱ简单
B.阶段Ⅱ所含的物种与阶段Ⅰ所含的物种完全不同
C.森林与农田相比不同的是森林群落具有垂直结构
D.该过程从侧面反映了人类活动能够影响群落演替
解析:选D 该演替过程为次生演替,阶段Ⅰ为草本植物阶段,阶段Ⅱ为灌木阶段,A错误;演替过程中,后一阶段的优势物种会取代前一阶段的优势物种,但前一阶段的优势物种不一定会消亡,阶段Ⅱ所含物种与阶段Ⅰ所含物种一般会有部分相同,B错误;森林群落与农田群落均具有垂直结构,C错误;人类的活动能够维持农田生态系统,而弃耕(停止人类管理活动)后农田会演替成森林,这从侧面反映了人类活动能够影响群落演替,D正确。
2.初生演替和次生演替的主要区别是( )
A.影响因素不同 B.起始条件不同
C.产生的植物种群不同 D.产生的生物数量不同
解析:选B 初生演替是在一个从来没有被植被覆盖或原来存在过植被、但被彻底消灭了的地方发生的演替;次生演替是指在原有植被虽已不存在,但原有土壤条件基本保留,甚至还保留了植物的种子或其他繁殖体的地方发生的演替。因此两者的主要区别是起始条件不同。
3.下列演替现象属于次生演替的是( )
A.火山岩上进行的演替
B.原来存在过植被、但被彻底消灭了的地方进行的演替
C.火灾过后的草原上的演替
D.发生在冰川泥上的演替
解析:选C 火灾过后的草原植被虽已不存在,但土壤条件仍基本保留,其上进行的演替属于次生演替。
4.水葫芦是一种外来入侵物种,在一定时期促进了我国畜、禽、渔养殖业的发展,并对水环境的污染起到了一定的净化作用,然而由于水葫芦过度繁殖导致了一些严重的生态学后果。研究发现草鱼喜食水葫芦较嫩的根系、芽孢,一旦根系和芽孢被吃掉,水葫芦就无法生存,于是研究人员在该水域投放草鱼苗,数月后,水葫芦开始减少,水质得到改善,鱼类养殖效益大大提升。下列叙述错误的是( )
A.引入适应当地生态环境的外来物种,不会影响到当地的生物多样性
B.外来物种的入侵导致该水体中原有种类被取代,属于次生演替
C.外来入侵物种与本地物种间的选择过程能改变该地进化的速度和方向
D.混合饲养能提高空间和饵料的利用率
解析:选A 引入适应当地生态环境的外来物种,此物种可能会大量繁殖,给当地某些物种的生存造成严重威胁,A错误;外来物种的入侵导致该水体中原有种类被取代,属于次生演替,B正确;外来入侵物种与本地物种间的选择过程能改变该地进化的速度和方向,C正确;混合饲养能提高空间和饵料的利用率,D正确。
5.(2021·湖南高考)某林场有一片约2公顷的马尾松与石栎混交次生林,群落内马尾松、石栎两个种群的空间分布均为随机分布。为了解群落演替过程中马尾松和石栎种群密度的变化特征,某研究小组在该混交次生林中选取5个固定样方进行观测,每个样方的面积为0.04公顷,某一时期的观测结果如表所示。
注:同一树种的树高与年龄存在一定程度的正相关性;两树种在幼年期时的高度基本一致。
回答下列问题。
(1)调查植物种群密度取样的关键是________;根据表中调查数据计算,马尾松种群密度为_______________。
(2)该群落中,马尾松和石栎之间的种间关系是______。马尾松是喜光的阳生树种,石栎是耐阴树种。根据表中数据和树种的特性预测该次生林数十年后优势树种是________,理由是________________________________________________________________________。
解析:(1)调查植物种群密度取样的关键是随机取样,以避免人为因素的影响;根据表中调查数据计算,马尾松种群密度为 (80+81+81+84+85)÷5÷0.04=2 055(株/公顷)。(2)该群落中,马尾松和石栎生活在同一区域,会争夺光照、水和无机盐,二者之间的种间关系是竞争,马尾松是喜光的阳生树种,石栎是耐阴树种。表格中树高可代表树龄,根据表中数据可知,虽然马尾松幼苗数低于石栎,但马尾松的成年树大于石栎,且马尾松是喜光的阳生树种,石栎是耐阴树种,在二者的竞争中马尾松具有优势,石栎会由于被马尾松遮光而处于劣势,预测该次生林数十年后马尾松将成为优势树种。
答案:(1)随机取样 2 055株/公顷 (2)竞争 马尾松 马尾松的成年树大于石栎,且马尾松是喜光的阳生树种,石栎是耐阴树种,在二者的竞争中马尾松具有优势,石栎会由于被马尾松遮光而处于劣势
[课下综合检测]
一、选择题
1.下列关于群落演替的说法,错误的是( )
A.群落是一个动态系统,一个群落可能被另一个群落代替
B.在一定的条件下,“不毛之地”也有可能长成森林
C.火山爆发后在火山岩上发生的演替属于次生演替
D.“野火烧不尽,春风吹又生”反映的是一种次生演替现象
解析:选C 群落是一个动态系统,随着时间的推移,一个群落被另一个群落代替的过程,就是群落的演替,A正确;在适宜的条件下,“不毛之地”也有可能经历初生演替长成森林,B正确;火山爆发后在火山岩上不存在任何生物,发生的演替属于初生演替,C错误;“野火烧不尽,春风吹又生”反映的是一种次生演替现象,D正确。
2.在裸岩上发生的演替过程中,苔藓之所以能代替地衣,是因为( )
A.苔藓能进一步使岩石分解,使土层加厚,有机物增多
B.苔藓比地衣的进化地位高,适应性比地衣强
C.苔藓比地衣长得高,在与地衣争夺阳光的竞争中处于优势
D.苔藓比地衣需要的有机物少,更适合于在裸岩上生存
解析:选C 在裸岩上首先定居的是地衣,它分泌的有机酸可加速岩石风化形成土壤的过程,使土壤颗粒和有机物逐渐增多,在此基础上,苔藓才能生长起来。因为苔藓比地衣长得高,在与地衣争夺阳光的竞争中处于优势,于是就逐渐取代了地衣。
3.由于环境污染,某淡水湖曾经水草稀少,经过治理,现在水草茂盛、鱼游虾嬉、鸟戏湖面,生物资源逐渐丰富。下列有关叙述错误的是( )
A.人类的活动仅仅改变了该湖泊群落演替的速度
B.可以用取样器取样的方法调查湖水中小动物的丰富度
C.湖泊不同水层分布着不同的动、植物,体现了群落的垂直结构
D.从曾经的水草稀少发展至现在生物资源丰富的过程属于群落次生演替
解析:选A 人类活动改变了演替的方向和速度,A错误;水体中小动物的丰富度调查可以用取样器取样的方法, B正确;湖泊不同水层分布着不同的动、植物,体现了群落的垂直结构,C正确;该湖由曾经的水草稀少演替至现在的水草茂盛,属于次生演替,D正确。
4.北方某草原的部分地区被开垦为玉米农田,种了几年后玉米产量低而弃耕。下列说法错误的是( )
A.草原开垦为玉米农田属于群落演替
B.玉米农田中,由于人的管理,物种丰富度越来越高
C.弃耕后该地区仍可能恢复为草原
D.草原生长的植物绝大部分是禾本科植物和阔叶草本植物
解析:选B 群落演替是指一个群落代替另一个群落的过程,因此草原开垦为玉米农田属于群落演替,A正确;玉米农田由于人的除草,物种丰富度越来越低,B错误;弃耕一段时间后,只要气候适宜,该地区仍可能恢复为草原,C正确;草原生长的植物绝大部分是禾本科植物和阔叶草本植物,D正确。
5.下列群落演替中,属于初生演替的是( )
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.河流因为堵塞而成为沼泽,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后,很快又长出新的植物
解析:选A 初生演替是指在一个从来没有被植物覆盖,或者是原来存在过植被,但被彻底消灭了的地方发生的演替;次生演替是指在原来植被虽已不存在,但原有土壤条件基本保留,甚至还保留了植物的种子或其他繁殖体的地方发生的演替。
6.江西某一坡地因持续暴雨而发生坍塌,几年后该处出现了新的群落,下列相关叙述正确的是( )
A.这段时间该处发生的群落演替是初生演替
B.在发生坍塌后,该坡地最先出现的生物可能是地衣
C.在演替过程中灌木会逐渐取代全部草本植物
D.若有人类活动,则该群落演替的速度和方向可能有变化
解析:选D 该处原本存在植物以及植物生长的条件,经过一段时间后出现了新的群落,属于次生演替;裸岩上最先出现的生物才是地衣;群落演替的过程是一种优势取代的过程,演替过程中灌木不会完全取代全部草本植物;人类活动往往使得群落演替按照不同于自然演替的速度和方向进行。
7.下图表示某地云杉林的形成过程。下列相关叙述正确的是( )
A.该群落的演替属于初生演替,群落结构越来越复杂
B.在人为干扰下,可能发生⑤→①的动态变化,但不属于群落演替
C.该群落演替是群落内部因素和外界环境因素综合作用的结果
D.在⑤云杉林群落中有明显的垂直结构,没有水平结构
解析:选C 由图示可以看出,该演替的起点是采伐迹地,原有土壤条件还保存,该地发生的是次生演替;⑤→①的动态变化也属于群落的演替,只是人为活动改变了演替的方向和速度;⑤云杉林群落中有明显的垂直结构,同时也有水平结构。
8.下表是退耕还林后,某森林生态系统中的群落自然演替所经历的“一年生草本植物、多年生草本植物和灌木”3个阶段中优势种的种群密度变化情况(单位:株/平方米)。下列分析合理的是( )
物种 第1年 第5年 第10年 第15年 第20年
a 5 10 2 0 0
b 1 2 5 3 3
c 0 1 3 8 6
A.1~10年,该生态系统中物种的丰富度先升高然后降低
B.1~20年,物种b逐渐成为优势种,主要与其适应环境有关
C.1~5年,物种a种群密度上升的主要原因是该种群年龄结构属于增长型
D.10~15年,物种a逐渐消失的原因可能与其不能适应弱光环境相关
解析:选D 题表中只列举了3类物种的种群密度变化情况,据此不能判断该生态系统中物种丰富度的变化情况,A错误;1~20年,物种c逐渐成为优势种,主要与其适应环境有关,B错误;1~5年,物种a种群密度上升的主要原因是该种群能获得较多的光照,环境条件适宜,C错误;10~15年,由于多年生草本植物和灌木的遮盖,物种a获得的光照较少,可能因不能适应弱光环境而逐渐消失,D正确。
9.如图是某生态系统内种群类型数量的变化曲线,下列叙述错误的是( )
A.S点之后发生的演替属于次生演替
B.R~S时间内该生态系统可能遭到了严重的自然灾害
C.R时和T时种群类型数量相等,但物种类型不一定相同
D.R时之前和T时之后,群落均未出现演替
解析:选D R~S时间内,群落可能受到严重的自然灾害的影响,遭到破坏,但仍保留了一部分种群,在此基础上进行的演替应属于次生演替,A、B正确;R时和T时,生物种群类型数量相同,但具体物种类型不一定相同,C正确;群落演替是普遍存在的现象,故R时之前和T时之后,群落均出现演替,D错误。
10.从裸岩到森林的演替过程包括以下几个阶段:裸岩阶段→地衣阶段→苔藓阶段→草本植物阶段→灌木阶段→乔木阶段。以下说法错误的是( )
A.这属于初生演替,与火灾后的草原、弃耕的农田上发生的演替不一样
B.演替过程中灌木逐渐取代了草本植物,主要原因是灌木较为高大,能够获得更多的阳光
C.演替过程中,物种多样性逐渐增大
D.地衣首先在裸岩上定居,是因为地衣在竞争阳光、空气中处于优势地位
解析:选D 从裸岩到乔木的演替过程属于初生演替,火灾后的草原、弃耕的农田上发生的演替属于次生演替,A正确;演替过程中灌木逐渐取代了草本植物,主要原因是灌木较为高大,能够获得更多的阳光,B正确;演替过程中,生物种类越来越多,物种多样性逐渐增大,C正确;地衣首先在裸岩上定居,是因为地衣能分泌有机酸加速岩石风化形成土壤,D错误。
11.甲地因森林火灾使原有植被消失,乙地因火山喷发被火山岩全部覆盖,之后两地均发生了群落演替。关于甲、乙两地群落演替的叙述,错误的是( )
A.甲地和乙地发生的演替类型相同
B.若没有外力干扰,甲地可重现森林
C.地衣会比苔藓更早地出现在乙地火山岩上
D.甲、乙两地随着时间延长生物多样性逐渐增多
解析:选A 甲、乙两地发生的演替分别是次生演替和初生演替;甲地原来是森林,火灾后的森林还具备演替为森林的环境条件,经过长时间的演替,甲地可重现森林;初生演替过程中,地衣比苔藓出现的早;随着演替的进行,两地生物种类增加,营养结构变得复杂,生物多样性逐渐增多。
12.若将某森林中局部区域的全部乔木更换为单一乔木灰桦,在没有人为继续干预的情况下,该区域各种乔木的相对比例随时间变化结果如下。有关说法错误的是( )
物种 更换树种前占比/% 更换树种后占比/%
0年 50年 100年 150年 200年
灰桦 1 100 5 2 1 1
野生蓝果木 3 0 36 28 17 4
红枫 4 0 50 39 24 8
山毛榉 92 0 9 31 58 87
A.该区域发生的演替属于次生演替
B.灰桦的数量优势在竞争中被逐渐取代
C.山毛榉的种群数量将呈“S”形增长
D.更换树种改变了该群落最终演替的方向
解析:选D 该区域发生的演替属于次生演替;根据表格数据可知,灰桦所占的百分比由100%逐渐降低为1%,即灰桦的数量优势在竞争中被逐渐取代;由于空间和资源是有限的,山毛榉的种群数量将呈“S”形增长;更换前和更换后比较,更换树种并没有改变该群落最终演替的方向。
二、非选择题
13.下表是某地退耕还林后的植被变化,请据表回答:
演替时间/年 优势物种 主要物种
5 荻 草本:荻、艾蒿、黄背草、苔草等
10 牡荆 灌木:牡荆、杠柳、酸枣等
20 刺槐 乔木:刺槐、黄连木、构树等
(1)发生在退耕地上的演替为________,其演替速度快的原因是______________________________________。
(2)随着演替的进行,退耕地上的植被演替先后经历了________________三个阶段,它们在垂直方向上具有明显的分层现象,形成了______________。这种结构显著提高了________________________。
(3)在确定群落的优势物种时,需要调查物种的种群密度。调查植物种群密度的常用方法是________。为减小调查误差,应注意__________________。
解析:(1)退耕地上发生的演替属于次生演替,由于保留了土壤条件,还有生物的繁殖体等,所以其演替速度比较快。(2)随着演替的进行,退耕地上的植被演替先后经历了草本、灌木、乔木三个阶段;群落在垂直方向上具有明显的分层现象属于群落的垂直结构,这种结构有利于群落利用光等环境资源。(3)调查植物种群密度的常用方法是样方法;调查时应该注意随机取样、取平均值,以减小调查误差。
答案:(1)次生演替 保留了土壤条件及生物的繁殖体 (2)草本、灌木、乔木 群落的垂直结构 群落利用光等环境资源的能力 (3)样方法 随机取样、取平均值
14.为研究退耕还林的群落演替规律,研究者利用“把同一时间内的不同群落当作同一群落不同演替阶段”的原理,调查不同退耕年限植物群落的物种数,结果如图。请据图回答:
(1)如图是采用________法调查三类植物的物种数而构建的________模型,该模型说明群落具有________结构。
(2)该地群落演替过程中,乔木的丰富度逐渐______(填“增加”或“降低”),主要原因是它在与灌木、草本的______(填种间关系)过程中,具有更强的获得阳光的能力。
(3)经过了一年退耕还林的类似山区,再经过______年左右,其草本植物的丰富度最大,该过程发生的是__________演替。如果第2年在该地区人为种植一些灌木和乔木,并加以保护,则草本植物的丰富度达到最大的时间________(填“不发生变化”“提前”或“推后”)。
解析:(1)调查植物的物种数可采用样方法,对调查结果用坐标曲线的形式呈现,属数学模型,该模型说明群落具有垂直结构。(2)由退耕的土地演替到森林的过程中,乔木的丰富度逐渐增加,主要原因是它在与灌木、草本的竞争过程中,具有更强地获得阳光的能力。(3)分析曲线图,经过了一年退耕还林的类似山区,再经过6年左右,其草本植物的丰富度最大,该过程发生的是次生演替。如果第2年在该地区人为种植一些灌木和乔木,并加以保护,因为人类活动可以改变群落演替的速度和方向,则草本植物的丰富度达到最大的时间提前。
答案:(1)样方 数学 垂直 (2)增加 种间竞争
(3)6 次生 提前
15.(2022·山东高考)在一个群落中随机选取大量样方,某种植物出现的样方数占全部样方数的百分比为该物种的频度,频度分级标准如表所示。在植物种类分布均匀且稳定性较高的生物群落中,各频度级植物物种数在该群落植物物种总数中的占比呈现一定的规律,如图所示。
频度 级
1%~20% A
21%~40% B
41%~60% C
61%~80% D
81%~100% E
(1)若植物甲为该群落的优势种,则植物甲的频度最可能属于__________级,而调查发现该频度级中的植物乙不是优势种,则乙的种群密度和分布范围的特点分别是________、________。
(2)若某草地植物物种的频度级符合上图所示比例关系,且属于D频度级的植物有16种,则该草地中植物类群的丰富度为________ 种。
(3)若研究植物甲的生态位,通常需要研究的因素有________(填标号)。
A.甲在该区域出现的频率 B.甲的种群密度
C.甲的植株高度 D.甲与其他物种的关系
(4)随着时间的推移,群落可能会发生演替。群落演替的原因是__________________________________________________。
解析:(1)优势种是指群落中占优势的种类,一般是群落中在数量上较多、体积上较大、对生境影响最大的种类,而某种植物出现的样方数占全部样方数的百分比为该物种的频度,因此若植物甲为该群落的优势种,则植物甲的频度最可能属于E级。调查发现E级中的植物乙不是优势种,说明植物乙在整个群落中分布范围广但数量较少。(2)由图可知,D频度级物种数所占百分比为8%,属于D频度级的植物有16种,则该草地中植物类群的丰富度为16÷8%=200(种)。(3)研究植物的生态位,通常要研究它在该区域出现的频率、种群密度、植株高度等特征,同时也要研究它与其他物种的关系。(4)群落演替的原因:影响群落演替的因素常常处于变化的过程中,适应变化的种群数量增长或得以维持,不适应的数量减少甚至淘汰。
答案:(1)E 种群密度小 分布范围广 (2)200 (3)ABCD (4)影响群落演替的因素常常处于变化的过程中,适应变化的种群数量增长或得以维持,不适应的数量减少甚至淘汰
(本试卷满分:100分)
一、选择题(本题共16小题,共40分。第1~12小题,每小题2分;第13~16小题,每小题4分。每小题给出的四个选项中,只有一个选项是最符合题目要求的。)
1.下列有关群落的说法,正确的是( )
A.“螟蛉有子,蜾蠃负之”体现了互利共生的种间关系
B.草原群落具有水平结构,但没有垂直结构
C.“野火烧不尽,春风吹又生”体现了群落的初生演替
D.调查土壤小动物类群丰富度时可利用土壤动物避光、趋湿等特性对其进行收集
解析:选D “螟蛉有子,蜾蠃负之”体现了捕食的种间关系,A错误;草原群落具有水平结构,也有垂直结构,B错误;“野火烧不尽,春风吹又生”体现了群落的次生演替,C错误;调查土壤小动物类群丰富度时可利用土壤动物避光、趋湿等特性对其进行收集,D正确。
2.下列有关种群和群落的叙述,正确的是( )
A.采用样方法和标记重捕法可分别调查植物的种群密度和动物的丰富度
B.随着演替的进行,群落内物种组成越来越简单
C.在群落水平上研究草原,要研究草原的范围和边界
D.繁殖季节,成年鲈鱼吞食小鲈鱼的行为属于捕食
解析:选C 样方法和标记重捕法可分别调查植物和动物的种群密度,而非动物的丰富度;随着演替的进行,群落内物种组成越来越复杂;群落的范围和边界,是群落水平研究的问题之一;繁殖季节,成年鲈鱼吞食小鲈鱼的行为属于种内竞争。
3.下列关于群落结构及群落演替的叙述,错误的是( )
A.捕食者数量的变化与被捕食者数量的变化之间存在反馈调节
B.群落演替过程中生物种类可能会不断增多,也可能会不断减少
C.群落中植物放出的氧气可被动物、植物及微生物利用
D.经次生演替形成的群落内的种间竞争明显高于经初生演替形成的群落
解析:选D 被捕食者的数量增加会导致捕食者的数量增加,而捕食者数量的增加会导致被捕食者数量的减少,可见两者之间的数量变化存在反馈调节,A正确;群落演替过程中生物种类可能会不断增多,也可能会不断减少,B正确;群落中植物放出的氧气可被动物、植物及微生物的呼吸作用利用,C正确;初生演替和次生演替形成的群落内种间竞争现象都很明显,D错误。
4.某生态系统中,昆虫甲常常伴随植物乙出现,且甲的数量总是随着乙的数量变化而变化;在主要以甲为食的昆虫丙迁入该生态系统后,昆虫甲的数量出现明显下降,植物乙的数量小幅度增加,叶片完整程度显著提高。下列有关叙述正确的是( )
A.甲与乙、乙与丙之间都是捕食关系
B.甲的数量与乙叶片完整程度之间呈正相关
C.甲、乙、丙三者之间的数量关系为乙>甲>丙
D.乙和丙都会影响昆虫甲的种群数量
解析:选D 由题意可知,昆虫甲和植物乙之间为捕食关系,昆虫甲、昆虫丙之间为捕食关系,但题干信息不能说明植物乙、昆虫丙之间存在捕食关系,A错误;昆虫甲的数量下降时,植物乙叶片的完整程度提高,二者呈负相关,B错误;甲、乙、丙三者之间的数量关系不能根据捕食关系判定,在某些食物链中,捕食者的数量也可能多于被捕食者的数量,C错误;昆虫甲的食物乙和昆虫甲的天敌丙都会影响昆虫甲的种群数量,当乙增多时甲增多,当丙增多时甲减少,D正确。
5.如果进行菜园土壤中小动物类群丰富度的研究,下列说法错误的是( )
A.常用取样器取样法进行土壤小动物的采集与调查
B.可能用到解剖针、放大镜或实体显微镜等实验用具
C.可依据土壤小动物趋光、趋热等特性来设计诱虫器
D.可用记名计算法来统计土壤中小动物类群的丰富度
解析:选C 土壤小动物常具有趋暗、趋湿、避高温等特性,故设计诱虫器时根据这些特点设计。
6.有关初生演替和次生演替的叙述,正确的是( )
A.在沙丘、火山岩上进行的演替是初生演替,在冰川泥、弃耕的农田上进行的是次生演替
B.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明显
C.次生演替比初生演替所用的时间短,原因是次生演替原有的土壤条件基本保留
D.初生演替能形成森林,次生演替很难形成森林
解析:选C 次生演替虽然原有植被不存在,但原有土壤条件基本保留,因此演替所需时间短;冰川泥上进行的是初生演替;群落演替的基础是群落内不同物种间的竞争;若环境条件适宜,初生演替和次生演替都能形成森林。
7.顶极群落是生态演替的最终阶段,是最稳定的群落阶段。生物群落演替过程中,P为生产者同化的总能量,R为所有生物的总呼吸量,下列有关演替的叙述错误的是( )
A.群落演替到顶极群落的过程中,P/R逐渐增大
B.到达顶极群落时P/R=1
C.退耕还林属于次生演替,该过程体现了人类对群落演替的影响
D.顶极群落中各主要种群的出生率和死亡率达到平衡
解析:选A 群落演替到顶极群落的过程中,P/R逐渐减小,到顶极群落时,P/R=1,此时生态系统比较稳定,各主要种群的出生率和死亡率达到平衡;退耕还林属于次生演替,该过程体现了人类对群落演替的影响。
8.某山地森林公园经历了严重的火灾,对生态环境造成巨大破坏,有关部门相继采取了多种环境保护和恢复措施,期待几年后这里会自然成林。下列相关叙述错误的是( )
A.该森林公园生态环境的恢复过程发生的是次生演替
B.山地南坡与北坡植被数量存在一定差异,影响该差异的主要环境因素是光照
C.群落演替过程是一些物种取代另一些物种,一个种群取代另一个种群的过程
D.新形成的群落物种组成与以前有所不同,物种丰富度与种间关系也发生了变化
解析:选C 该森林公园生态环境的恢复过程发生的是次生演替,A正确;山地南坡与北坡光照不同,所以植被数量存在差异,B正确;群落演替是一个群落代替另一个群落的过程,C错误;随着环境恢复,新形成的群落物种数目更多,种间关系也更复杂,D正确。
9.如图表示某种类型的群落演替示意图,相关叙述正确的是( )
A.该群落的演替属于次生演替,在自然条件下演替速度不随时间而变化
B.演替的方向和速度主要与气候、土壤等条件有关,与人类活动无关
C.从灌木阶段到乔木阶段的演替过程中,乔木层完全取代了灌木层
D.在草本群落中既有垂直结构,也有水平结构
解析:选D 由图可知,该群落发生的演替属于初生演替,在自然条件下演替,因为食物、领地等的关系,演替速度会随时间发生变化;人类活动将使群落的演替按照不同于自然的速度和方向进行;在群落演替过程中,生物的取代是一种优势取代;群落既有垂直结构,也有水平结构。
10.如图反映了N1、N2两种生物种群密度变化与环境因素的关系,据图分析错误的是( )
A.若环境条件稳定,持续时间长,则足以使一种生物因竞争而被排除
B.若环境条件频繁变化,则常常不出现竞争排除现象
C.海洋和湖泊中浮游植物种类繁多,这是因为这些水体的环境因素较为稳定
D.自然群落中的竞争排除现象是有限的,这是因为自然环境总是不断变化的
解析:选C 根据图1中的曲线可知,若环境条件稳定,持续时间长,则足以使一种生物因竞争而被排除;根据图2中的曲线可知,若环境条件频繁变化,则常常不出现竞争排除现象;海洋和湖泊中浮游植物种类繁多,则说明该处发生竞争排除现象的概率较小,而若这些水体中环境因素较为稳定,则从图1中可知,易发生竞争排除现象;由于自然环境总是不断变化的,所以在自然群落中,竞争排除现象是有限的。
11.某植物群落最初由针茅、早熟禾等多年生草本构成。放牧和烧荒后,变为由野燕麦、毛雀麦等一年生草本构成,之后由于鼠尾草、蒿等灌木分泌的樟脑等物质聚集在土壤中,抑制雨季时发芽的一年生草本,最终在这些灌木的周围形成1~2 m草本不能生长的裸地。下列相关分析正确的是( )
A.灌木群落中各种植物之间主要存在种间竞争与共生关系
B.灌木群落和一年生草本只有垂直结构没有水平结构
C.放牧烧荒和樟脑都会影响该植物群落演替的速度
D.灌木群落中动物的出现使该生态系统具有物质循环功能
解析:选C 依题意可知,灌木群落中各种植物之间主要存在种间竞争关系,A错误;灌木群落和一年生草本的结构包括垂直结构和水平结构,B错误;樟脑可抑制雨季时发芽的一年生草本,因此樟脑会影响该植物群落演替的速度,而放牧烧荒是人为地对该植物群落演替的速度产生影响,C正确;灌木群落中动物的出现,加速了该生态系统的物质循环,D错误。
12.图甲表示弃耕农田的群落演替情况,图乙、丙表示演替过程中各种量随时间的变化曲线。下列有关分析错误的是( )
A.图甲过程最终会达到与环境处于相对平衡的状态
B.图乙可表示演替过程中物种丰富度与时间的关系
C.图甲中,b点时不存在群落的垂直结构,d点时不存在群落的水平结构
D.图丙可表示草本植物数量随时间变化的情况
解析:选C 群落演替是群落组成向着一定方向、具有一定规律、随时间而变化的有序过程,任何环境下的演替最终都要达到一个成熟阶段,这时群落和周围环境处于相对平衡的状态,因此题图甲过程最终会达到与环境处于相对平衡的状态,A正确;弃耕农田上的演替过程中,物种丰富度不断增大,最终趋于稳定,因此题图乙可表示群落演替过程中物种丰富度与时间的关系,B正确;图甲中,b点和d点时都存在群落的水平结构和垂直结构,C错误;群落演替过程中存在优势取代现象,由弃耕农田到杂草丛生,草本植物的种类和数量逐渐增加,由杂草丛生到灌木丛生和乔木林,草本植物的种类和数量逐渐减少并保持相对稳定,因此题图丙可表示草本植物数量随时间变化的情况,D正确。
13.(2021·山东高考)某种螺可以捕食多种藻类,但捕食喜好不同。L、M 两玻璃缸中均加入相等数量的甲、乙、丙三种藻,L 中不放螺,M 中放入 100 只螺。一段时间后,将 M 中的螺全部移入 L 中,并开始统计 L、M 中的藻类数量,结果如图所示。实验期间螺数量不变,下列说法正确的是( )
A.螺捕食藻类的喜好为甲藻>乙藻>丙藻
B.三种藻的竞争能力为乙藻>甲藻>丙藻
C.图示 L 中使乙藻数量在峰值后下降的主要种间关系是竞争
D.甲、乙、丙藻和螺构成一个微型的生态系统
解析:选A 放入螺后,L中的甲藻数量大幅度减少,并减小到较低水平,此时间段L中乙藻的数量先增多后减少,丙藻数量一直维持较低水平,并在甲、乙数量较少时,有一定在增长,说明螺在甲藻减少的情况下主要捕食乙藻,即螺捕食藻类的喜好为甲藻>乙藻>丙藻,A正确;据没有螺存在的M中三种藻类数量的变化情况可以判断出三种藻的竞争能力为甲藻>乙藻>丙藻,B错误;导致L中乙藻数量在峰值后下降的主要种间关系是捕食,C错误;生态系统是生物群落和它的无机环境相互作用而形成的统一整体,甲、乙、丙藻和螺只是该系统中的部分生物,D错误。
14.某海岛有两种植物靠一种蜂鸟传粉。一种植物的花蕊蜜管直而短,另一种则弯而深。雌鸟的长鸟喙适于在弯曲的长筒状花蕊蜜管中采蜜,雄鸟的短鸟喙适于在短小笔直的花蕊蜜管中采蜜。下列叙述错误的是( )
A.雌雄蜂鸟在不同植物上采蜜缓解了雌雄蜂鸟间的种内竞争
B.两种植物花蕊蜜管形态的差异是因蜂鸟采蜜导致的变异
C.花蕊蜜管形态与鸟喙长度相适应是长期自然选择的结果
D.蜂鸟的性别比例和种群密度会影响两种植物的种群密度
解析:选B 由题干信息可知,同种雌雄蜂鸟采蜜不同植物,食物来源不同,可缓解种内竞争,A正确;两种植物花蕊蜜管形态的差异是可遗传变异和长期自然选择的结果,而非蜂鸟采蜜导致的变异,B错误、C正确;蜂鸟采蜜的同时会帮助植物传粉,不同性别蜂鸟采蜜不同植物,所以蜂鸟的性别比例及其种群密度对于两种植物的种群密度会有影响,D正确。
15.同域共存是指一些生物生存在同一个区域,由于竞争关系而导致的对环境的需求发生错位的现象,譬如生活在同一块林地中的杂色山雀和大山雀,通过选择密集程度及高度不同的乔木筑巢抚育后代的方式实现了同域共存。下列实例中不属于同域共存机制的是( )
A.某海岛上生活的两种安乐蜥,具有不同的摄食方式
B.在同一水域中的鲢鱼和鳙鱼生活在不同的水层
C.十七年蝉的幼虫生活在地下土壤中,成虫生活在地表树上或草丛中
D.生活在同一水域的华吸鳅和后平鳅消化系统消化能力不同
解析:选C 某海岛上生活的两种安乐蜥属于竞争关系,具有不同的摄食方式,属于同域共存;同一水域中的鲢鱼和鳙鱼属于竞争关系,生活的空间层次不同实现了同域共存;十七年蝉的幼虫和成虫不属于竞争关系,不存在同域共存;生活在同一水域的华吸鳅和后平鳅的消化系统消化能力不同,所以摄食对象不同,实现同域共存。
16.立体高效栽培是目前日光温室发展的一个方向,这种栽培方式能在有限的空间内创造出更高的经济效益。采用草莓、甜瓜套作栽培,打破了传统日光温室中单一栽培草莓的形式。在早春季节草莓收获将要结束时,垄间种植甜瓜,将再一次获得可观的经济收入。潜叶蝇是甜瓜的害虫之一,下列叙述错误的是( )
A.立体栽培充分利用了群落的垂直结构,提高了阳光的利用率
B.草莓和甜瓜都是自养生物,自养生物都通过光合作用制造有机物
C.该草莓、甜瓜套作栽培模式中草莓与甜瓜之间竞争程度较弱
D.若利用黑光灯可以诱捕潜叶蝇,则说明潜叶蝇是一种趋光性昆虫
解析:选B 植物的分层与对光的利用有关,立体高效栽培体现了群落的垂直结构,有效地利用了阳光等环境资源,A正确;硝化细菌是自养生物,但硝化细菌不能进行光合作用,是通过化能合成作用合成有机物的,B错误;该草莓、甜瓜套作栽培模式中,由于草莓与甜瓜的种植存在时间差,因此两者之间竞争程度较弱,C正确;对于有趋光性的昆虫,可以利用黑光灯进行灯光诱捕,故若利用黑光灯可以诱捕潜叶蝇,则说明潜叶蝇是一种趋光性昆虫,D正确。
二、非选择题(本题包括5小题,共60分。)
17.(12分)某兴趣小组对某池塘及其周围荒地的种群和群落等相关信息进行了调查,请分析回答以下问题。
(1)该兴趣小组调查的区域内不同位置生物的分布有一定的差异,这体现出群落空间结构中的________;池塘内青鱼、草鱼、鲢鱼和鳙鱼在水体中具有明显的分层现象,限制鱼类分层现象的主要因素是__________________。
(2)池塘周围有两种生理特性十分相似的甲、乙两种植物,将两种植物按照不同比例混种,对收获的种子进行分析,计算出不同种植比率(甲/乙)下收获种子的比率(甲/乙),结果如表所示。若按照0.25的种植比率,来年将获得的种子再混种下去,这样连续种植10年,下列四个选项中最可能出现的结果是( )
种植比率 0.25 0.67 1.50 4.00
收获种子的比率 0.37 1.45 2.06 8.08
A.甲将乙排挤掉 B.乙将甲排挤掉
C.两者优势大致相当 D.不能确定
(3)该兴趣小组对该池塘内的青鱼数量进行调查,他们在该池塘内随机设置了若干捕鱼篓。捕获结果统计如表所示:
捕获结果 总鱼数/条 青鱼数/条
第一次捕获 100 86(标记后放生)
第二次捕获 99 84(其中4条带标记)
①利用标记重捕法统计种群数量时,对标记物有何要求?___________________
________________________________________________________________________。
②该池塘内青鱼大约有________条。
(4)如果该兴趣小组在该区域内调查群落的物种丰富度,对不认识的动植物应做如何处理?________________________________________________________________________
______________________。
解析:(1)在调查区域内不同位置的生物分布有差异能体现出群落的水平结构。水体中食物的分布是鱼类在水体中呈现垂直分层现象的主要原因。(2)当种植比率为0.25时,收获种子的比率为0.37,大于0.25,说明甲、乙之间的竞争中占优势的是甲,这样连续种植10年,甲的种群密度将逐渐增大,导致乙的种群密度逐渐减小,所以最可能出现的结果是甲将乙排挤掉。(3)用标记重捕法调查种群密度时,标记物不能过于明显;标记物应不易脱落,否则会导致调查结果偏离真实值;同时标记物不应影响标记对象的生理活动等。第一次捕获并标记的青鱼为86条,而第二次捕获的青鱼为84条,带标记的只有4条,所以该池塘内青鱼大约有86×84÷4=1 806(条)。(4)要调查某区域内的物种丰富度,就应把所有调查到的物种全部计算在内,不能因为不认识而丢弃。
答案:(1)水平结构 食物(或食物分布) (2)A
(3)①标记物不能过于明显,应不易脱落,对青鱼的基本生理活动等不产生影响 ②1 806 (4)记录它们的形态特征,不能丢弃
18.(10分)为调查某自然保护区发生山体滑坡后第30年生物群落的恢复情况,科研人员对未发生滑坡区域的原始林群落(S1)和山体滑坡区域的恢复群落(S2)进行了植被生物量(指某时间单位面积内现存生物的有机物总量)的研究,得到下图所示实验结果,请回答下列问题。
(1)未发生山体滑坡区域三类植被的数量明显______发生山体滑坡区域。发生山体滑坡区城所发生的群落演替类型是____________,该演替的过程是________________________。
(2)该自然保护区不可能是热带雨林地区,理由是_______________________________
________________________________________________________________________。
在发生山体滑坡的区域,如果人为地进行植树造林,可以改变自然状态下的状况,这说明________________________________________________________________________。
(3)随着山体滑坡区域演替的进行,群落物种丰富度逐渐________,乔木、灌木和草本植物的分布形成群落的________结构,有利于__________________________________。
解析:(1)据题图可知,未发生山体滑坡区域三类植被的数量明显多于发生山体滑坡区域;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,在这一基础上恢复群落的过程为次生演替;该演替的过程是草本阶段→灌木阶段→乔木阶段。(2)热带雨林中乔木植物的生物量最高,而题图中所示草本植物的生物量最高,故该自然保护区不可能是热带雨林地区;在发生山体滑坡的区域,如果人为地进行植树造林,可以改变自然状态下的状况,这说明人类的活动可以改变群落演替的方向和速度。(3)山体滑坡区域的演替为次生演替,该过程中群落的物种丰富度逐渐增加(变大);乔木、灌木和草本植物的分布形成群落的垂直结构,这有利于充分利用阳光等环境资源。
答案:(1)多于 次生演替 草本阶段→灌木阶段→乔木阶段 (2)热带雨林中乔木植物的生物量最高,而图中所示草本植物的生物量最高 人类的活动可以改变群落演替的方向和速度 (3)变大 垂直 充分利用阳光等环境资源
19.(14分)乔木树种馨香木兰是一种珍稀濒危物种。研究人员为探讨馨香木兰种群的生态学特性,进行了相关的调查研究。
(1)为调查馨香木兰所处群落的物种多样性,可采用样方法进行调查,首先要确定样方面积。在群落中心部位选取样地,用随机取样法取样,取样统计结果如图1所示。据图可知:随样方面积的增大,________________________________________;实践证明,调查该群落物种数的样方面积最好是________m2。
(2)下表为馨香木兰所处的A、B、C三个群落物种丰富度的调查结果。
群落种类 物种丰富度/种
乔木层 灌木层 草本层
A群落 21.5 35.5 19.5
B群落 22.5 23.8 16.25
C群落 22 31.5 13.5
由上表可以看出,三个群落中的________群落物种丰富度最高。在三个群落的垂直结构中,丰富度最高的是________层,推测是由于其中不仅有相应的种类,还含有一定数量的________幼树,因而其种类和个体数都较丰富。
(3)科研人员调查了三种群落中的馨香木兰的植株胸径(胸径的大小可表示植株的树龄大小),绘制结果如图2。
研究种群的年龄结构可以预测在一段时间内________的变化趋势。由图2可以看出,馨香木兰种群的年龄结构属于________型。虽然现在馨香木兰有丰富的幼树,但难以进一步发育为优势种,其原因可能是幼树耐荫蔽,在茂密的常绿阔叶林下能生长良好。但随着年龄的增长,其树木对光照的需求加大,在与其他阔叶乔木的________中不占优势,从而生长受阻。
解析:(1)图1显示,随着样方面积的增大,起初物种数迅速增多,逐渐达到最多后保持稳定。在样方面积为S2时,可以调查到所有的物种,样方面积小于S2时,不能调查到所有的物种,样方面积为S3时,虽然也可以调查到所有的物种,但会增大调查的工作量,故调查该群落物种数的样方面积最好是S2 m2。(2)由题表可以看出,三个群落中的A群落物种丰富度最高。在三个群落的垂直结构中,丰富度最高的是灌木层,推测是由于其中不仅有相应的灌木,还含有一定数量的乔木幼树,因而其种类和个体数都较丰富。(3)研究种群的年龄结构可以预测在一段时间内种群数量的变化趋势,但需结合生物的生存环境具体分析。由图2可以看出,馨香木兰种群的幼树较多,所以其年龄结构属于增长型。虽然现在馨香木兰有丰富的幼树,但难以进一步发育为优势种,其原因可能是幼树耐荫蔽,在茂密的常绿阔叶林下能生长良好,但随着年龄的增长,其树木对光照的需求加大,在与其他阔叶乔木的竞争中不占优势,从而生长受阻。
答案:(1)物种数迅速增多,并逐渐达到最多后保持稳定S2 (2)A 灌木 乔木 (3)种群数量 增长 竞争
20.(12分)科研人员对某地群落的自然演替过程进行了数年追踪研究,结果如图1所示,其中A~I表示群落逐渐发展到稳定时的不同阶段。图2是研究过程中构建的捕食者—猎物模型。请据图回答下列问题。
(1)图1中信息能体现出的群落结构是________。科研人员在对植物的丰富度进行调查时,需要统计各层植物的________。
(2)图1中A~I阶段的演替过程属于__________。C~E阶段,物种丰富度逐渐________。
(3)图2中最可能代表猎物种群K值的数据为______,捕食者的数量为________时,其种群的增长速率最大。
解析:(1)群落中自下而上的草本、灌木和乔木体现了明显的分层现象,形成群落的垂直结构。调查植物的物种丰富度,需要统计各层植物的种类数。(2)图1中A~I阶段的演替过程属于次生演替。C~E阶段,物种丰富度逐渐增加,群落抵抗力稳定性增强,但恢复力稳定性减弱。(3)分析该模型,如果捕食者数量下降到某一阈值以下,猎物种群数量就上升,捕食者数量如果增多,猎物种群数量就下降,反之,如果猎物数量上升到某一阈值,捕食者数量就增多,而猎物种群数量如果很少,捕食者数量就下降,即猎物种群数量超过N2,则引起捕食者种群数量增加;捕食者种群数量超过P2,则猎物数量减少,两者相互作用,使猎物和捕食者的数量在N2和P2水平上保持动态平衡。因此猎物种群K值为N2,捕食者的K值为P2,当捕食者的数量为P2/2时,其种群的增长速率最大。
答案:(1)垂直结构 种类数 (2)次生演替 增加
(3)N2 P2/2
21.(12分)树线是指直立树木分布的海拔上限,如图1所示。生态学者研究了全球变暖环境下树线之上植被厚度对树线上升幅度的影响,结果如图2所示。
(1)生态学者可以采用________法调查不同样地内的植被类型,从而确定树线的上升幅度。树线之上的植被主要为灌木丛或草甸,树线之下为森林。树上不同高度的喜鹊巢,________(填“能”或“不能”)反映动物群落的垂直结构。
(2)树线上升过程中,群落发生了________演替,演替过程中输入该生态系统总能量的变化是________。
(3)分析图2,你能得出什么结论?________________________________。树线之上植被厚度大时,形成一道又宽又厚的“封锁墙”,树木的种子落地于此便遭到“封杀”,导致树线________。
(4)该研究表明,全球气候变暖使树线位置上升,但树线上升幅度受到种间________关系的调控。
解析:(1)生态学者可以采用样方法调查不同样地内的植被类型,从而确定树线的上升幅度。一棵树上不同高度的喜鹊巢反映的是种群的空间特征,不是群落的垂直结构。(2)树线上升过程中,群落发生了次生演替,演替过程中,树木越来越多,输入该生态系统的总能量增加。(3)图2说明,树线上升幅度与树线之上植被厚度指数呈负相关,可能是树线之上植被厚度大时,形成一道又宽又厚的“封锁墙”,树木的种子落地于此便遭到“封杀”,导致树线相对静止。(4)由图可知,树线上升幅度受到植被厚度指数的制约,即树线上升幅度受种间竞争关系的调控。
答案:(1)样方 不能 (2)次生 增加 (3)树线上升与树线之上植被厚度指数呈负相关 相对静止
(4)竞争
[教师备选题]
1.疟原虫在人体内只能进行无性生殖,在按蚊体内才进行有性生殖。人被感染疟原虫的按蚊叮咬后可患疟疾。在水中,按蚊幼虫(孑孓)以藻类和细菌为食,同时又被鱼类捕食。下列叙述错误的是( )
A.疟原虫与人是寄生关系
B.藻类属于生产者,孑孓和鱼类属于消费者
C.疟原虫与按蚊是互利共生关系
D.鱼类与藻类既存在捕食关系,也存在种间竞争关系
解析:选C 疟原虫与人是寄生关系,与按蚊之间也是寄生关系。藻类能进行光合作用,在生态系统中属于生产者;孑孓和鱼类是以其他生物为食的异养生物,在生态系统中属于消费者。鱼类以藻类为食,二者之间存在捕食关系;鱼类与藻类生活在同一空间,会因争夺生存空间、氧气等有限的生存条件而产生竞争。
2.中国科学院水生生物研究所陈宇顺学科组主要研究在人类活动干扰下水质与水生生物群落的关系,以及水生生态系统对干扰的响应机理。下列叙述错误的是( )
A.水生生物群落只存在垂直结构的分层现象
B.人类活动可以改变群落的结构、群落演替的方向和速度
C.在人类活动干扰下,水生生物群落的优势物种可发生改变
D.水生生物群落在自然演替过程中,自我调节能力一般会增强
解析:选A 水生生物群落既存在垂直结构,也存在水平结构,垂直结构具有分层现象,A错误;人类活动可以改变群落的结构、群落演替的方向和速度,使群落沿着不同于自然演替的速度和方向进行,B正确;在人类活动的影响下,水生生物群落的物种组成会发生改变,优势物种可被替换,C正确;一般情况下,水生生物群落在自然演替过程中,物种越来越丰富,自我调节能力增强,D正确。
3.密执安湖沙丘是湖水退却后暴露出来的极端干燥的一片区域,在经历大约一千年的演替后,最终发展成为稳定的山毛榉—槭树林群落。下列叙述正确的是( )
A.山毛榉—槭树林群落区别于草本植物阶段群落的重要特征是物种组成
B.沙丘演替为山毛榉—槭树林的过程中抵抗力稳定性逐渐降低
C.群落演替是一个群落中的物种被另一个群落的物种代替的过程
D.食性相同的异种鸟类分布在树林不同位置的主要原因是种内竞争
解析:选A 区分不同群落的重要依据是群落的物种组成;沙丘演替为山毛榉—槭树林的过程中,物种的数量增多,生态系统的营养结构更加复杂,因此此过程中抵抗力稳定性逐渐增强;随着时间的推移,一个群落被另一个群落代替的过程叫作群落演替;由于森林中同一位置的食物是有限的,食性相同的鸟为了争夺食物而发生种间竞争,最终的结果是食性相同的异种鸟类分布在树林不同位置。
4.东北东部山地的阔叶红松林遭到破坏之后,形成一片空地,叫作“林窗”,这时候往往最先进入的是杨树、白桦等。但随着时间的推移,周围的红松树会慢慢在这片区域生长繁殖,并逐渐替代杨树、白桦等,重新成为林地中的优势物种。下列有关说法正确的是( )
A.杨树、白桦等在阔叶红松林被破坏的空地上生长繁殖引起的群落演替属于初生演替
B.红松树重新替代杨树、白桦等说明红松树在竞争中处于优势
C.在群落演替的初期,不存在种间竞争关系
D.在群落演替的过程中,群落的物种组成不会发生变化
解析:选B 阔叶红松林受到破坏的地方还存有一定量的植物种子或其他繁殖体,同时具有良好的土壤条件,因此在该地发生的演替属于次生演替;红松树重新替代杨树、白桦等,说明在几种乔木的竞争中,红松树处于优势;种群间的竞争关系是群落演替的内在因素之一,在群落演替的过程中始终存在竞争关系;群落演替就是一个群落被另一个群落代替的过程,因此群落的物种组成会不断发生变化。