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群落的结构
第二课时
第1节
人教版 选择性必修2
1、能举例说明群落的空间结构、群落的季节性及其影响因素
2、能够说出生态位的概念及生态位的分化的意义
①形成原因
在群落中,___________________________________,
形成一定的空间结构。
各个生物种群分别占据了不同的空间
②分类
群落的空间结构包括___________和_________。
垂直结构
水平结构
1.垂直结构
在垂直方向上,大多数群落都具有明显的 现象。
分层
群落的空间结构
乔木层
灌木层
草本层
(1) 在陆生群落中决定植物分层现象的因素:
高山草甸
针叶林
落叶阔叶林
常绿阔叶林
热带雨林
海拔
高
低
温度
低
高
高山
①决定植物地上分层的环境因素: 。
光照、温度等
②决定植物地下分层的环境因素: 。
水分、无机盐等
(2) 在陆生群落中决定动物分层现象的因素:
乔木层
黄鹂
灌木层
啄木鸟
草本层
画眉
鹰、杜鹃、黄鹂等总是成群地在森林的上层的活动,吃高大乔木的种子。
山雀、莺、啄木鸟等鸟类总是森林的中层营巢。
血雉、画眉等则是典型的森林底层鸟类,吃地面上的苔鲜和昆虫。
群落中植物的垂直分层为动物创造了多种多样的 和 。
栖息空间
食物条件
群落中植物的分层现象决定了动物的分层现象
(3)在水生群落中决定植物分层现象的因素:
挺水层
浮水层
沉水层
挺水层植物菰(茭白)
浮水层植物凤眼莲
沉水层植物水车前
除 外,植物的垂直分布也跟
有关。
光照强度
光的波长(光质)
(3)在水生群落中决定动物分层现象的因素:
鲢鱼
鳙鱼
草鱼
青鱼
与食物和溶解氧、阳光、温度等因素有关。
(4)群落垂直结构分层现象的形成及其意义:
显著提高了群落利用阳光等_________ 的能力,使生物群落在单位面积上能容纳更多的生物种类和数量,产生更多的生物物质。
环境资源
群落的形成是不同物种 的结果。
协同进化
【思考】荷叶有的挺水有的浮水,错落有致,这种现象属不属于群落的垂直结构?成年竹和竹笋属不属于群落的垂直结构?
不属于。因为荷叶有的挺水有的浮水,体现的是同种生物高度的不一致,是在种群水平上讨论的,而群落的垂直结构体现的是不同生物在垂直方向上的分布。同理,成年竹和竹笋也是属于一个种群。
2.水平结构
在水平方向上,由于 的差异、_________的不同,生物______________的不同,以及_________的影响等因素,不同地段往往分布着不同的______,同一地段上种群密度也有差别,它们常呈______分布。
地形的变化、土壤湿度和盐碱度
光照强度
自身生长特点
人和动物
镶嵌
种群
【思考】导致镶嵌分布出现的原因?
植物个体在水平方向上的分布不均匀造成的,从而形成了许多小群落。
【思考】导致出现分布不均匀的原因?
地形的变化、土壤湿度和盐碱度、光照强度的不同,生物自身生长特点的不同、人和动物的影响等因素。
例如:受水制约,芦苇等水生植物只能长在浅水或水边;红树、柳树等只能长在水源附近;松、杉、柏树等能长在比较干旱处。
1.概念
由于 、 和 等随季节而变化,群落的 和
也会随之发生 的变化。
阳光
温度
水分
外貌
结构
有规律
春
夏
秋
冬
群落的季节性
2.举例
有些种类的植物在早春来临时开始萌发,并迅速开花和结实,到了夏季其生活周期结束;另一些种类的植物则在夏季到达生命活动的高峰,从而导致群落在春季和夏季的物种组成和空间结构发生改变。
夏枯草
荷
2.举例
大多数典型的草原鸟类和高鼻羚羊等有蹄类动物,在冬季都向南方迁移,到雪被较少、食物充足的地区生活。旱獭、仓鼠等啮齿类动物在冬季会休眠,有些动物在炎热的夏季进入夏眠。
旱獭一年可以冬眠8个月
高鼻羚羊
有些动物在炎热的夏季进入夏眠。
非洲肺鱼是最有名的夏眠生物。雨水充沛的春季,肺鱼尽享生活的美好,雨季逐渐消退后,沼泽地变成一片干涸,肺鱼就躲在烂泥堆里睡觉,它能在泥洞里不吃不喝地夏眠几个月,等雨季回来再出来结束夏眠。
一个物种在群落中的__________,包括所处的___________,__________的情况,以及与________________等,称为这个物种的生态位。
地位或作用
空间位置
占用资源
其他物种的关系
1.概念
研究动物的生态位:
通常要研究它的 、 、 以及 等。
研究植物的生态位:
通常要研究它在研究区域内的 、 、
等特征,以及它 等。
栖息地
食物
天敌
与其他物种的关系
出现频率
种群密度
植株高度
与其他物种的关系
群落的生态位
分析当地自然群落中某种生物的生态位
资料:崇明东滩鸟类国家级自然保护区位于长江入海口,是重要的水鸟越冬区,每年有数万只水鸟于10月至次年2月在崇明东滩越冬。某研究团队以4种占优势的水鸟为研究对象,调查了它们的种群数量、在不同觅食生境出现的概率、主要的食物种类等,结果如下表所示。
生境1为低潮盐沼一光滩带,宽度为2000m左右;
生境2为海三棱藨(biao)草带,宽度为400m左右;
生境3为海堤内鱼塘一芦苇区,芦苇在植物群落中占优势。
思考·讨论
物种 观察数量 觅食生境出现率/% 鸟胃中主要的食物种类/%
生境1 生境2 生境3 小坚果 茎类 草屑 螺类 贝壳沙砾 甲壳类 其他
绿翅鸭 2120 67 0 33 52.8 16.7 0 12.0 13.0 0 5.5
绿头鸭 1513 98 1 1 78.3 0.8 0 7.1 5.6 1.1 7.1
鹤鹬 1678 64 0 36 0 0 50.0 25.0 25.0 0 0
青脚鹬 1517 29 28 43 0 0 33.3 33.3 0 33.3 0.1
1.这4种鸟选择觅食生境的策略有哪些异同?哪一种鸟的觅食生境的范围更宽?
绿翅鸭和鹤鹬选择觅食生境的策略基本相同,两者均选择生境1和生境3,并以生境1为主,不选择生境2;绿头鸭主要选择生境1;青脚鹬在3个生境中都出现,在生境3出现的概率高于前两处。青脚鹬的觅食生境范围更广泛。
物种 观察数量 觅食生境出现率/% 鸟胃中主要的食物种类/%
生境1 生境2 生境3 小坚果 茎类 草屑 螺类 贝壳沙砾 甲壳类 其他
绿翅鸭 2120 67 0 33 52.8 16.7 0 12.0 13.0 0 5.5
绿头鸭 1513 98 1 1 78.3 0.8 0 7.1 5.6 1.1 7.1
鹤鹬 1678 64 0 36 0 0 50.0 25.0 25.0 0 0
青脚鹬 1517 29 28 43 0 0 33.3 33.3 0 33.3 0.1
2.如果两种鸟的觅食生境一样生态位就完全一样吗?
不一定。因为绿翅鸭和鹤鹬选择的觅食生境基本相同,但是食物种类有较大差异,占用的资源以及与其他物种的关系也不一样。
3.任选一种鸟,分析它的食性。从觅食的角度,与它有竞争关系的鸟类有哪些?
绿翅鸭以小坚果为主要食物,还吃茎类、螺类、贝类等,绿头鸭也如此,二者存在明显的种间竞争关系;绿翅鸭与鹤鹬、青脚鹬也有种间竞争关系,因为它们都捕食螺类,绿翅鸭和鹤鹬都吃贝类。
物种 观察数量 觅食生境出现率/% 鸟胃中主要的食物种类/%
生境1 生境2 生境3 小坚果 茎类 草屑 螺类 贝壳沙砾 甲壳类 其他
绿翅鸭 2120 67 0 33 52.8 16.7 0 12.0 13.0 0 5.5
绿头鸭 1513 98 1 1 78.3 0.8 0 7.1 5.6 1.1 7.1
鹤鹬 1678 64 0 36 0 0 50.0 25.0 25.0 0 0
青脚鹬 1517 29 28 43 0 0 33.3 33.3 0 33.3 0.1
物种 观察数量 觅食生境出现率/% 鸟胃中主要的食物种类/%
生境1 生境2 生境3 小坚果 茎类 草屑 螺类 贝壳沙砾 甲壳类 其他
绿翅鸭 2120 67 0 33 52.8 16.7 0 12.0 13.0 0 5.5
绿头鸭 1513 98 1 1 78.3 0.8 0 7.1 5.6 1.1 7.1
鹤鹬 1678 64 0 36 0 0 50.0 25.0 25.0 0 0
青脚鹬 1517 29 28 43 0 0 33.3 33.3 0 33.3 0.1
4.任选一种鸟,从觅食生境、种间关系等多个方面综合描述这种鸟类的生态位。
觅食生境:低潮盐沼—光滩带、海三棱藨草带、
海堤内鱼塘—芦苇区
青脚鹬
食物:草屑、螺类、甲壳类
种间关系:与鹤鹬明显种间竞争、与绿翅鸭、绿头鸭
存在种间竞争
2.特点:
3.形成原因:
4.意义:
群落中每种生物都占据着相对稳定的生态位。
群落中物种之间及生物与环境之间协同进化的结果。
有利于不同生物充分利用环境资源。
【思考】在群落形成的过程中,如果两个物种的生态位相似,
你认为这两个物种的发展将是什么结果?
物种A
物种B
C
物种A
物种B
生态位分化
5.生态位重叠:
当两个或更多的物种共同利用某些资源时,即出现了生态位重叠,如果资源供应不足,就会产生种间竞争,如果竞争激烈,种群对资源的利用就会发生改变,可能出现(a)生态位移动或(b)一个物种绝灭。
与社会的联系
可以合理地设计人工生态系统,利用不同生物之间生态位的差异,充分利用环境资源,从而获得更大的价值。
①鱼类的混合培养;②农作物的间作
上层水:鲢鱼---浮游植物
中上层:鳙鱼---浮游动物+浮游植物
中下层:草鱼---水草
下层水:青鱼---水底的螺、蚌以及水生昆虫
四大家鱼在不同水层的分布—混合养殖
立体农业:农作物的间作
对植物生态位影响较大的是植株高度和种间关系。
①间作的两种或多种植物必须有很明显的植株高度差异;
②间作的植物中高的为阳生植物,矮的为阴生植物。
树-蔬菜
玉米-大豆
稻-鱼-蛙
生态位的应用:在农业中,应该从水平、垂直、时间、营养及物种、数量等多方位进行系统组分的合理组配,以充分利用和拓展系统生态位,提高整个农业生态系统的生产力。
溯因推理
某湖泊中生活着鲈鱼和短吻鳄,短吻鳄会捕食鲈鱼,而鲈鱼又是人们喜爱的美味。当地居民为了提高鲈鱼的产量而大量捕杀短吻鳄。在短吻鳄被捕杀几乎绝迹之后,鲈鱼的产量却没有增加。调查表明湖中鲈鱼的种群数量竟然比原来还下降了。追溯原因,有人提出了以下可能:
A.气候变化造成鲈鱼的食物短缺;
B.短吻鳄捕食的另一种鱼以鲈鱼为食;
C.捕杀短吻鳄前鲈鱼的种群已经衰退;
D.人类主要捕捞鲈鱼幼龄鱼造成种群衰退。
以上四种解释都有道理吗?你认为哪种是最可能的原因?作出推测后,应该怎样进一步判别?
提出的四种解释都有一定道理,B说法是最可能的。
作出推测后,应深入调查,从而作出进一步的判别。
思维训练
湖泊中一般生活有多种生物、各个种群之间存在复杂的种间关系和相互作用,短吻鳄是顶级捕食者,捕食多种鱼类和其他动物,鲈鱼则以小鱼、虾、贝类浮游动物等为食。当短吻鳄几近消失时,被它捕食的动物数量可能会增长,进而影响原本比较稳定的群落结构,最终影响鲈鱼的种群数量。
作出推测后,应深人调查该湖泊中的物种组成及其相互关系。尤其是与短吻鳄、鲈鱼存在紧密联系的物种,看看它们的种群数量发生了哪些变化,从而作出进一步的判别。要判断A、B、D的解释是否合理,也需要做更多调查。例如,调查湖泊所在地是否发生了气候变化,气候变化对湖泊中的生物带来了哪些影响,人类对鲈鱼的捕捞情况是怎样的,等等。
研究土壤中的小动物类群的丰富度
土壤是无数动物的家园,大部分土壤小动物营腐生生活。
它们对动植物遗体的分解起着重要的辅助作用。
蜈蚣
鼠妇
马陆
蚯蚓
探究·实践
1.调查内容
①群落中的物种数
②物种在群落中的相对数量
2.方法
(1)调查方法
不适用样方法的原因是:
通过取样器取样的方法研究土壤小动物类群的丰富度。
许多土壤动物活动能力较强,且身体微小。因此,常用取样器取样的方法进行采集、调查。
(2)统计物种相对数量的方法:
①记名计算法:指在一定面积的样地中,直接数出各个种群的
个体数目,这一般用于个体较大、种群数量有限的物种。
②目测估计法:按预先确定的多度等级来估计单位面积(体积)
中的种群数量。调查分布范围较大,个体较小的种群。
样本中小动物的种类和数量。
4.调查指标
多度等级(非常多、多、较多、较少、少、很少等等)。
样本中肉眼可见的所有动物。
3.调查对象
5.实验原理
土壤动物具有 、 、 的习性。
避高温
趋暗
趋湿
6.实验步骤
(1)准备
(1)制作取样器
(2)记录调查地点的地形和环境情况,提出安全注意事项
选择直径为5cm的硬质金属饮料罐,在距离顶端5cm处剪断。这样的取样器容积约为100mL。
(2)取样
选择取样地点,将表层土上的落叶轻轻拨开,用手来回旋转罐子,将其按入土中,按压到罐底与地表几乎齐平,用铲子将罐内的土连同罐子一起挖出。将罐子中的土导入塑料袋中。取样塑料袋上应标明取样的地点和时间等。
(3)采集小动物
① 诱虫器采集法
为了使空气流通
3.如果需保证小动物生活状态
应将酒精换成什么?
湿棉花(保存活体)
1.土壤与花盆之间要留一定的
空隙的原因?
2.70%酒精溶液的作用?
固定杀死小动物并保存,通常用于制作标本。
(3)采集小动物
② 简易采集法
将取到的土壤样品放在瓷盆内(要注意防止小动物逃走),用解剖针拨找小动物,同时用放大镜观察,发现体型较大的小动物,可用包着纱布的镊子取出来,体型较小的则可以用吸虫器采集。 采集的小动物可以放入体积分数为70%的酒精溶液中,也可以放入试管中。
【思考】纱布的作用?
防止将小动物吸走,从而使其留在试管中。
(4)观察和分类
① 观察
用肉眼观察;
借助放大镜、体视显微镜观察;
普通显微镜。
② 分类
借助有关图鉴查清小动物的名称,并进行分类。
无法知道小动物名称的,可记为“待鉴定××”,并记录特征。
根据前面介绍的丰富度的统计方法,设计数据统计表,分析所记录数据,完成一份研究报告。
(5)统计和分析
7.实验结论
组成不同群落的优势种是不同的,不同群落的 是
不同的。
物种丰富度
(2)一般来说,环境条件越优越, 群落发育的时间越长,物种 ,
群落结构也 。
越多
越复杂
8.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。
准备
取样器和记录环境情况
取样
采集
观察分类
统计分析
取样器取样
诱虫器诱捕、简单采集
放大镜、显微镜观察
记名计算法;目测估计法
1.如果要采集大量跳虫用于实验室培养,最好选择吸虫器___,理由是_____________________________________________________________________。
2.如果要采集大量甲螨作为标本来保存,最好选择吸虫器___,理由是_____________________________________________________________________。
B
该吸虫器的湿棉花模拟了土壤湿润环境,利于跳虫存活
D
该吸虫器中的酒精可将收集的甲螨及时固定,防止腐烂
小积累
样方法、标志重捕法、抽样检测法和取样器取样法的区别