2-1 群落的结构 课件（44张PPT）高中生物学人教版（2019）选择性必修二

(共44张PPT)
§2-1 群落的结构
群落及其演替
问题探讨
讨论
稻田中生活着多种底栖动物，如大脐圆扁螺、中国圆田螺、苏氏尾鳃蚓、羽摇蚊的幼虫等。在稻田中饲养中华线螫蟹（俗称“河蟹”），由于河蟹喜食底栖动物和杂草，底栖动物和杂草都会减少。同时，河蟹的爬行能起到松动田泥的作用，因而有利于水稻的生长。
1. 河蟹与底栖动物（如螺类）的关系是怎样的？
提示：河蟹捕食底栖动物，它们之间存在捕食关系；河蟹和某些底栖动物可能还会捕食水中的浮游生物，因此河蟹与底栖动物的种间关系可能还包括种间竞争。
稻田中的河蟹
问题探讨
讨论
稻田中生活着多种底栖动物，如大脐圆扁螺、中国圆田螺、苏氏尾鳃蚓、羽摇蚊的幼虫等。在稻田中饲养中华线螫蟹（俗称“河蟹”），由于河蟹喜食底栖动物和杂草，底栖动物和杂草都会减少。同时，河蟹的爬行能起到松动田泥的作用，因而有利于水稻的生长。
2. 提高河蟹的种群密度，稻田中其他动物种群会发生怎样的变化？
本题有一定开放性。河蟹的种群密度增大，会使很多生物种群的数量发生变化。河蟹会吃掉更多的底栖动物和杂草，导致底栖动物等的数量减少；河蟹的爬行活动能起到松动田泥的作用，可以改善田泥的土壤肥力而有利于水稻的生长，可能会引起以水稻为食物的其他动物的数量增加。
有研究表明，养蟹稻田底栖动物的种类数、密度和多样性均低于常规稻田，且放蟹密度越大，降低得越明显。为保护底栖动物的多样性，可以在稻田中增加河蟹饵料的投喂量。
稻田中的河蟹
群落的结构
当把一片稻田中的全部生物作为一个生命系统来研究时，这个稻田中的每个种群就成为系统的组分。
定 义
在相同时间聚集在一定地域中各种生物种群的集合，叫作生物群落，简称群落。
群落的结构
思考
Thinking
在群落水平上研究的问题与在种群水平上研究的有什么不同？
种群
种群的数量变化
种群的特征
影响种群数量变化的因素
【科学方法】视角决定问题——以群落和种群的研究为例
群落的范围和边界如何？
群落中有多少种群？
哪些种群占优势？
群落中各个种群
分别占据什么位置？
群落中不同种群之间
的关系是怎样的？
群落具有怎样的空间结构？
群落的演替情况是怎样的？
生物
群落
分析上图可以看出：
种群和群落是不同水平的研究对象，也可以作为研究者的不同视角。
研究种群是研究群落的基础；
从群落的视角出发，将群落作为一个整体来研究，又会发现新的问题，获得新的认识。
群落的结构
思考
Thinking
如何有一个新的群落需要你认识，那么你首先要研究什么问题？
群落的物种组成
意 义
认识一个群落的首先工作。
是区别不同群落的重要特征。
是决定群落性质最重要的因素。
针叶林
阔叶林
群落的物种组成
不同群落的物种组成不同，物种的数目也有差别。
一个群落中的物种数目，称为物种丰富度。
【探究·实践】研究土壤中小动物类群的丰富度
相关理论
许多土壤动物有较强的活动能力，而且身体微小，常用取样器取样的方法进行采集、调查，即用一定规格的捕捉器（如采集罐、吸虫器等）进行取样，通过调查样本中小动物的种类来推测某一区域内土壤动物的物种数目和物种在群落中的相对数量。
常用的统计物种相对数量的方法有两种：
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。
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。等级的划分和表示方法有：非常多、多、较多、较少、少、很少，等等。
【探究·实践】研究土壤中小动物类群的丰富度
提出问题
可依据自己的兴趣，并考虑可行性，经小组讨论后，确定要探究的问题。例如：
受人类活动影响程度不同的土壤中小动物类群丰富度的比较研究；
调查和比较不同时间（白天和晚上）或不同空间（如不同深度土层）的土壤中小动物类群的丰富度；等等。
制定计划
研究计划表
步骤 时间 地点 内容 方法 备注
第一步 ×年×月×日 环境考察 观察与测量 带温度计、干湿计、记录本
第二步
……
【探究·实践】研究土壤中小动物类群的丰富度
实施计划
1．准备
（1）制作取样器。可选择直径为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）记录调查地点的地形和环境的主要情况。提出安全注意事项。
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。将罐子中的土壤倒入塑料袋中。（塑料袋上应标明取样的地点和时间等。）
【探究·实践】研究土壤中小动物类群的丰富度
实施计划
3．采集小动物
（1）方法：
①在去底花盆中放一个金属网，将取到的土壤样品放置在金属网上。为了使空气流通，土壤与花盆壁之间要留一定的空隙。
然后，将花盆放置在诱虫器上，打开电灯。
【探究·实践】研究土壤中小动物类群的丰富度
实施计划
3．采集小动物
（1）方法：
②也可以采取以下简易采集法：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。
（2）采集的小动物可以放入体积分数为70%的酒精溶液中，也可放入试管中。
吸气
纱布
【探究·实践】研究土壤中小动物类群的丰富度
观察和分类
可借助有关的动物图鉴查清小动物的名称，并进行分类。
有些小动物难以用肉眼识别，可用镊子或吸管取出，放在载玻片上，借助放大镜、体视显微镜进行观察。应一边观察一边做好记录。
如果还是无法知道小动物的名称，可记为“待鉴定××”，并记录它们的特征。
说明：观察时最好用体视显微镜。如用普通光学显微镜，可在4倍的物镜和5倍的目镜下进行观察。
统计和分析
根据前面介绍的丰富度统计方法，设计一个数据统计表，分析所记录的数据，完成一份研究报告。
群落的物种组成
米槠
甜槠
木荷
在群落中，数量很多，对群落中其他物种的影响大，占据优势的物种，称为优势物种。
武夷山常绿阔叶林
狗脊
芒萁
群落的物种组成
特 点
群落中的物种组成不是固定不变的。
随着时间和环境的变化，群落中的优势物种可能发生改变。原来不占优势的物种可能逐渐变得有优势；原来占优势的物种也可能逐渐失去优势，甚至从群落中消失。
东北部草原上的羊
碱蓬
群落的结构
思考
Thinking
一个群落中的各种生物是孤立存在的吗？
一个群落中的物种不论多少，都不是随机的简单集合，而是通过复杂的种间关系，形成一个有机的整体。
种间关系
种间斗争
捕 食
原始合作
种间关系
种间互助
互利共生
寄 生
种间竞争
【思考·讨论】分析种间关系对群落的影响
讨论
红尾鸲和鹟的种间竞争对两个种群的分布有什么影响？
【资料1】红尾鸲和鹟都捕食飞虫，也常常从树叶及树冠末梢上啄食昆虫。在两种鸟共同生活的地区，红尾鸲喜欢在疏林和缓坡处活动，而鹟更喜欢选择密林和陡坡。如果只有一种鸟存在，那么无论红尾鸲还是鹟，它们觅食生境的范围都比共存时的更大。
红尾鸽和鹤的食性比较相似，种间竞争导致两个种群的分布范围缩小，甚至错开。
【思考·讨论】分析种间关系对群落的影响
讨论
资料2说明捕食、种间竞争在群落中是怎样相互联系的？
【资料2】某地海边潮间带分布着海星、藤壶、贻贝、帽贝、石鳖等动物，海星可以捕食该种群中的其他四种动物，其他四种动物之间无捕食关系。在一个16m2的实验样地中，人为去除该地区的所有海星，几个月后，藤壶在该实验样地中占据优势，数量最多；再多一段时间，贻贝成为最终占优势的物种。
提示：海星与藤壶、贻贝、帽贝和石鳖四种动物存在捕食关系，后四种动物以水中的浮游生物、腐殖质等为食，彼此存在种间竞争关系；自然状态下，这五种生物可以共存，但在人为去除捕食者海星之后，藤壶、贻贝、帽贝和石鳖之间主要是种间竞争，且占优势的物种随时间推移而发生变化。由此可见，捕食会影响自然群落中不同物种之间种间竞争的强弱，进而调节物种的种群密度。
【思考·讨论】非生物因素对种群数量变化的影响
讨论
除了种间关系，还有哪些影响群落的因素呢？
影响群落的因素有自然因素和人为因素，自然因素有生物因素和非生物因素。除种间关系外，生物因素还有种内竞争等；非生物因素主要有光照、温度、水、无机盐等。
群落的结构
水平结构
群落的
空间结构
垂直结构
在群落中，各个生物种群分别占据了不同的空间，形成一定的空间结构。
垂直结构
含 义
在垂直方向上，大多数群落都具有明显的分层现象。
举例——森林群落
植物：自上而下分别有乔木、灌木和草本植物，形成群落的垂直结构。
动物：
林冠层栖息着鹰、黄鹂、杜鹃等；
中层栖息着山雀、啄木鸟、鹟、莺等；
林下层则生活着画眉、八色鸫等。
黄鹂
啄木鸟
画眉
乔木层
灌木层
草本层
垂直结构
举例——湖泊群落
挺水层：如芦苇、莲、茭白
浮水层：如凤眼蓝、浮萍
沉水层：如水车前、小眼子菜、竹叶眼子菜、黑藻等。
这些植物分别利用了湖泊中的不同空间，形成了湖泊群落的垂直结构。
垂直结构
决定因素
植物：
与对光的利用有关：不同植物适于在不同的光照强度下生长。这种分层现象显著提高了群落利用阳光等环境资源的能力。
陆生群落：决定植物地上分层的环境因素还有温度等条件；决定植物地下分层的环境因素则是水分、无机盐等。
动物：
群落中植物的垂直分层为动物创造了多种多样的栖息空间和食物条件。
水平结构
举 例
原因：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。
结果：不同地段分布着不同的种群，同一地段种群密度有差别，它们常呈镶嵌分布。
群落的季节性
含 义
原因：由于随阳光、温度和水分等随季节变化
结果：群落的外貌和结构会随之发生有规律的变化
举例——植物
迎春花
早春萌发、开花和结实，夏季生活周期结束。
美人蕉
夏季达到生命活动高峰
群落的季节性
举例——动物
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冬眠，有些动物则在炎热的夏季进入夏眠。
群落的生态位
群落中的不同物种：
各自生活在一定的空间范围内
利用特定的资源
甚至只在特殊的时间段出现（如某种食虫蝙蝠只在夜间活动）
它们在群落中所起的作用以及与其他物种的关系也有差别。
每个物种都有自己在群落中的地位或作用
一个物种在群落中的地位或作用，包括所处的空间位置，占用资源的情况，以及与其他物种的关系等，称为这个物种的
生态位
【思考·讨论】分析当地自然群落中某种生物的生态位
选择当地某处森林、草原、湖泊、河流等，分析群落中常见物种所处的生态位。
确定某种生物的生态位，一般要以调查为基础。如果条件允许，最好能开展调查研究。如果条件不足，可以查阅资料或利用下面资料中的生物群落进行分析。在分析该群落主要物种组成的基础上，选择其中一个常见的物种分析它所处的生态位。
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。
【思考·讨论】分析当地自然群落中某种生物的生态位
讨论
这4种鸟选择觅食生境的策略有哪些异同？哪一种鸟觅食生境的范围更宽？
生境1为低潮盐沼——光滩带，宽度为2000m左右；生境2为海三棱藨草带，宽度为400m左右；生境3为海堤内鱼塘——芦苇区，芦苇在植物群落中占优势。
绿翅鸭和鹤鹤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宽。
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
【思考·讨论】分析当地自然群落中某种生物的生态位
讨论
如果两种鸟的觅食生境一样，生态位就完全一样吗？
生境1为低潮盐沼——光滩带，宽度为2000m左右；生境2为海三棱藨草带，宽度为400m左右；生境3为海堤内鱼塘——芦苇区，芦苇在植物群落中占优势。
不一定。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。
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
【思考·讨论】分析当地自然群落中某种生物的生态位
讨论
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？
生境1为低潮盐沼——光滩带，宽度为2000m左右；生境2为海三棱藨草带，宽度为400m左右；生境3为海堤内鱼塘——芦苇区，芦苇在植物群落中占优势。
提示：以绿翅鸭为例，绿翅鸭以小坚果为主要食物，还吃茎类、螺类、贝类等，绿头鸭也是，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
【思考·讨论】分析当地自然群落中某种生物的生态位
讨论
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。
生境1为低潮盐沼——光滩带，宽度为2000m左右；生境2为海三棱藨草带，宽度为400m左右；生境3为海堤内鱼塘——芦苇区，芦苇在植物群落中占优势。
提示：描述鸟类的生态位，通常需要考虑它们的觅食生境、栖息地、食物及与其他物种的种间关系等。以青脚鹬为例，它们的觅食生境包括低潮盐沼——光滩带、海三棱蔗草带及海堤内鱼塘——芦苇区；以草屑、螺类、甲壳类为食；青脚鹬与鹤鹬存在明显的种间竞争，因为它们都以草屑和螺类为主要食物，青脚鹬与绿翅鸭、绿头鸭也存在种间竞争，因为它们都捕食螺类，青脚鹬和绿头鸭还捕食甲壳类。
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
生态位
研究内容
动物：通常要研究它的栖息地、食物、天敌以及与其他物种的关系等。
植物：通常要研究它在研究区域内的出现频率、种群密度、植株高度等特征，以及它与其他物种的关系等。
其 他
特点：群落中每种生物都占据着相对稳定的生态位
意义：这有利于不同生物充分利用环境资源
成因：是群落中物种之间及生物与环境间协同进化的结果。
【思维训练】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？
【思维训练】溯因推理
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？
提示：该题提出的四种解释，都有一定道理。鲈鱼种群数量下降可能是多种因素共同作用的结果，但仅根据所给信息判断，B说法是最可能的原因。这是因为，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、贝类和浮游动物等为食。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，应深入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。
预习：群落的主要类型
本课学习结束
原始合作
定义：
两种生物共同生活在一起时，双方都受益，但分开后，各自也能独立生活。
举例——寄居蟹与海葵
海葵固着于寄居蟹的螺壳上，寄居蟹的活动，可以使海葵更有效地捕食；
海葵则用有毒的刺细胞为寄居蟹提供保护。
互利共生
定义：
两种生物长期共同生活在一起，相互依存，彼此有利。
举例——豆科植物与根瘤菌
植物向根瘤菌提供有机养料
根瘤菌则将空气中的氮气转变为含氮的养料，供植物利用。
捕食
定义：
一种生物以另一种生物为食的现象。
举例——翠鸟捕鱼
寄生
定义：
一种生物从另一种生物（宿主）的体液、组织或已消化的物质中获取营养并通常对宿主产生危害的现象。
举例——马蛔虫与马
种间竞争
定义：
两种或更多种生物共同利用同样的有限资源和空间而产生的相互排斥的现象。
举例——同一草原上生活的非洲狮和斑鬣狗