資源簡介

2.1 群落的結構
教案
一、教學目標
1.說出群落水平研究的問題，認同探究視角的重要性，嘗試從不同視角提出新問題。
2.分析群落內的物種組成、種間關系和空間結構等，說明群落是物種通過復雜的種間關系形成的有機整體。
3.通過分析當地自然群落中某種生物的生態位，說出生態位的概念及生態位分化的意義。
4.嘗試運用取樣調查的方法研究土壤中小動物類群的豐富度。
二、教學重難點
1.教學重點
（1）群落的物種組成與種間關系。
（2）群落的空間結構。
2.教學難點
（1）群落的結構特征和生態位。
（2）實施土壤中小動物類群的豐富度的研究活動。
三、教學過程
【本節聚焦】
不同群落在物種組成上有哪些差別？群落為什么能形成有機整體？
群落的空間結構是怎樣的？
生態位分化對于群落和物種有什么意義？
【導入】問題探討：稻田中生活著多種底棲動物。在稻田中飼養中華絨螯蟹(俗稱“河蟹”)，由于河蟹喜食底棲動物和雜草，底棲動物和雜草都會減少。同時，河蟹的爬行能起到松動田泥的作用，因而有利于水稻的生長。
討論：
1.河蟹與底棲動物(如螺類)的關系是怎樣的
答：河蟹捕食底棲動物，它們之間存在捕食關系；河蟹和某些底棲動物可能還會捕食水中的浮游生物，因此河蟹與底棲動物的種間關系可能還包括種間競爭。
2.提高河蟹的種群密度，稻田中其他動物種群會發生怎樣的變化
答：河蟹會吃掉更多的底棲動物和雜草，導致底棲動物等的數量減少；河蟹的爬行活動對田泥有松動作用，可以改善田泥的土壤肥力而有利于水稻的生長，可能會引起以水稻為食物的其他動物的數量增加。
回顧：群落的概念
群落：相同時間聚集在一定區域中各種生物種群的集合。
【一、群落的物種組成】
要認識一個群落，首先要分析該群落的物種組成。物種組成是區別不同群落的重要特征，也是決定群落性質最重要因素。
1.不同群落的物種組成不同，物種的數目也有差別。
2.一個群落的物種數目，稱為物種豐富度。
3.我國從東北到海南的森林群落，越靠近熱帶地區，單位面積內的物種越豐富。
4.在群落中，有些物種不僅僅數量很多，它們對群落中其他物種的影響也很大，往往占據優勢（優勢種）。還有一些物種在群落中比較常見，但是對其他物種影響不大，它們不占優勢（常見種），如，武夷山常綠闊葉林中狗脊，芒萁等。
5.群落中的物種組成不是固定不變的。
{探究實踐}探究 實踐 研究土壤中小動物類群的豐富度
實驗原理
【土壤條件】不僅為植物提供水分和礦質元素，也是一些小動物的良好的棲息場所。
【取樣方法】許多土壤動物身體微小且有較強的活動能力，常用取樣器取樣的方法進行采集、調查。
【統計方法】記名計算法和目測估計法。
實驗流程
提出問題：如土壤中有哪些小動物，它們的種群密度是多少？
制訂計劃：包括三個主要操作環節——取樣、觀察和分類、統計和分析。
實施計劃：
準備：制作取樣器，記錄調查地點的地形和環境的主要情況。
取樣：選擇取樣地點，用取樣器取土壤樣本，并標明取樣地點和時間等。
采集小動物：從土壤樣本中采集小動物。
觀察和分類：對采集的小動物進行分類，并做好記錄。
統計和分析：設計一個數據收集和統計表，分析所搜集的數據。
得出結論：組成不同群落的優勢種是不同的，不同群落的物種豐富度也是不同的。
一般來說，環境條件越優越，群落發育的時間越長，物種越豐富，群落結構也越復雜。
采集土壤小動物的方法：
(1)簡易采集法：用解剖針撥找，同時用放大鏡或實體鏡觀察。
(2)誘蟲器采集：利用小動物趨暗、趨濕、避高溫、避光的習性。
(3)吸蟲器采集：紗布是防止將小動物吸走，將其收集在試管中。
【二、種間關系】
1.原始合作（互惠）
原始合作（protocooperation）
兩種生物共同生活在一起時，雙方都受益，但分開后，各自也能獨立生活。例如，海葵固著于寄居蟹的螺殼上，寄居蟹的活動，可以使海葵更有效地捕食；海葵則用有毒的刺細胞為寄居蟹提供保護。
2.互利共生
互利共生（mutualism）
兩種生物長期共同生活在一起，相互依存，彼此有利。例如，豆科植物與根瘤菌之間∶植物向根瘤菌提供有機養料，根瘤菌則將空氣中的氮氣轉變為含氮的養料，供植物利用。
3.捕食
捕食（predation）
一種生物以另一種生物為食的現象。如翠鳥捕魚。
4.寄生
寄生（parasitism）
一種生物從另一種生物（宿主）的體液、組織或已消化的物質中獲取營養并通常對宿主產生危害的現象。如馬蛔蟲與馬。
5.種間競爭
種間競爭（interspecific competition)
兩種或更多種生物共同利用同樣的有限資源和空間而產生的相互排斥的現象。
思考討論：分析種間關系對群落的影響
資料1 紅尾鴝（qu)和鹟(weng)都捕食飛蟲，也常常從樹葉及樹冠末梢啄食昆蟲。在兩種鳥共同生活的地區，紅尾鴝喜歡在疏林和緩坡處活動，而鹟更喜歡選擇密林和陡坡。如果只有一種鳥存在，那么無論紅尾鴝還是鹟，它們覓食生境的范圍都比共存時的更大。
資料2 某地海邊潮間帶分布著海星、藤壺、貽貝、帽貝、石鱉等動物，海星可以捕食該群落中的其他四種動物，其他四種動物之間無捕食關系。在一個16m2的實驗樣地中，人為去除該樣地中的所有海星，幾個月后，藤壺在該實驗樣地中占據優勢，數量最多；再過一段時間，貽貝成為最終占據優勢的物種。
討論：
1.紅尾鴝和鹟的種間競爭對兩個種群的分布有什么影響？
答：紅尾鴝和鹟的食性比較相似，種間競爭導致兩個種群的分布范圍縮小，甚至錯開。
2.資料2說明捕食、種間競爭在群落中是怎樣相互聯系的？
答：海星與藤壺、貽貝、帽貝和石鱉四種動物存在捕食關系，后四種動物以水中的浮游生物、腐殖質等為食，彼此存在種間競爭關系；自然狀態下，這五種生物可以共存，但在人為去除捕食者——海星之后， 藤壺、貽貝、帽貝和石鱉之間主要是種間競爭，且占優勢的物種隨時間推移而發生變化。由此可見，捕食會影響自然群落中不同物種之間種間競爭的強弱，進而調節物種的種群密度。
3.除了種間關系，還有哪些影響群落的因素呢？
答：影響群落的因素有自然因素和人為因素，自然因素有生物因素和非生物因素。除種間關系外，生物因素還有種內競爭等；非生物因素主要有光照、溫度、水、無機鹽等。
【三、群落的空間結構】
在群落中，各個生物種群分別占據了不同的空間，形成一定的空間結構。群落的空間結構包括垂直結構和水平結構。
1、垂直結構
在垂直方向上，大多數群落都具有明顯的分層現象。
思考：
（1）引起陸生植物分層分布的環境因素？
答：決定植物地上分層的環境因素有光照強度、溫度等。
決定植物地下分層的環境因素有水分、無機鹽等。
（2）引起動物分層分布的主要原因？
答：植物的垂直分層創造的棲息空間和食物條件等。
（3）群落的垂直結構出現分層現象有何意義？
答：使生物群落在單位面積上能容納更多的生物種類和數量，能最充分地利用空間和營養物質，產生更多的生物物質。
水平結構
在水平方向上，由于地形的變化、土壤濕度和鹽堿度的差異、光照強度的不同、生物自身生長特點的不同，以及人與動物的影響等因素，不同地段往往分布著不同的種群，同一地段上種群密度也有差別，它們常呈鑲嵌分布。
【四、群落的季節性】
由于_____、______和______等隨季節而變化，群落的_____和_____也會隨之發生_______的變化。
（1）植物的季節性對群落的影響
有些種類的植物在早春（迎春花、桃花）來臨時開始萌發，并迅速開花和結實，到了夏季其生活周期結束；另一些種類的植物則在夏季到達生命活動的高峰，從而導致群落在春季和夏季的物種組成和空間結構發生改變。
（2）動物的季節性對群落的影響
大多數典型的草原鳥類和高鼻羚羊等有蹄類動物，在冬季都向南方遷移，到雪被較少、食物充足的地區生活。
嚙齒類動物在冬季會休眠；
非洲肺魚是最有名的夏眠生物。
【五、生態位】
1.概念：一個物種在群落中的___________，包括所處的_________，_________的情況，以及與其他物種的_____等，稱為這個物種的生態位（niche)。
2.研究內容（詳見課件）
（1）研究動物的生態位
通常要研究它的_______、____、____以及________________等；
（2）研究植物的生態位
通常要研究它在研究區域內的________、________、_________等特征，以及它__________________等。
（3）特點：群落中每種生物都占據著相對穩定的生態位；
（4）原因：群落中物種之間及生物與環境之間協同進化的結果；
（5）意義：有利于不同生物充分利用環境資源。
思考討論：分析當地自然群落中某種生物的生態位
選擇當地某處森林、草原、湖泊、河流等，分析群落中常見物種所處的生態位。
確定某種生物的生態位，一般要以調查為基礎。如果條件允許，最好能開展調查研究。如果條件不足，可以查閱資料或利用下面資料中的生物群落進行分析。在分析該群落主要物種組成的基礎上，選擇其中一個常見的物種分析它所處的生態位。
資料 崇明東灘鳥類國家級自然保護區位于長江入海口，是重要的水鳥越冬區，每年有數萬只水鳥于10月至次年2月在崇明東灘越冬。某研究團隊以4種占優勢的水鳥為研究對象，調查了它們的種群數量、在不同覓食生境出現的概率、主要的食物種類等，結果如下表所示：
生境1為低潮鹽沼—光灘帶，寬度為2000m左右；生境2為海三棱藨(biao)草帶，寬度為400m左右；生境3為海堤內魚塘—蘆葦區，蘆葦在植物群中占優勢。
討論
1、這四種鳥選擇覓食生境的策略有哪些異同？哪一種鳥覓食生境的范圍更寬？
答：這4種鳥選擇覓食生境都表現出多樣化，不同鳥類在不同覓食生境出現的概率不同：；綠翅鴨和鶴鷸選擇覓食生境的策略基本相同，兩者均選擇生境1和生境3，并以生境1為主，不選擇生境2,；綠頭鴨主要選擇生境1；青腳鷸在3個生境中都出現，在生境3出現的概率高于前兩處；青腳鷸在3種覓食生境中的出現率都較高，說明其覓食生境的范圍更寬。
2、如果兩種鳥的覓食生境一樣，生態位就完全一樣嗎？
答：不一定；判斷二者生態位是否一樣不僅要看它們的棲息地，還要看它們主要的食物種類等：綠翅鴨和鶴鷸選擇的覓食生境基本相同，但是食物種類有較大的差異，占用的資源以及與其他物種的關系也不一樣。
3、任選一種鳥，分析它的食性；從覓食的角度，與它有競爭關系的鳥類有哪些？
答：以綠翅鴨為例,綠翅鴨為雜食鳥類，主要以小堅果為食，還吃莖類、螺類、貝類等；綠頭鴨、鶴鷸、青腳鷸均與之有競爭關系。
4、任選一種鳥，從覓食生境、種間關系等多方面綜合描述這種鳥的生態位。
答：以綠頭鴨為例，綠頭鴨主要生活在崇明東灘低潮鹽沼一光灘帶，主要以小堅果為食，也食用部分螺類、貝類等，與當地的綠翅鴨、鶴鷸、青腳鷸等鳥類有競爭關系。
【課堂小結】
【隨堂練習】
1.長白山北坡從山麓到山頂依次出現針闊葉混交林、針葉林、岳樺林和高山凍原。針闊葉混交林中的喬木層有紅松、紅皮云杉、白樺等多種植物,在林冠層生活著小杜鵑、大杜鵑、黑枕黃 鵬等鳥類。判斷下列表述是否正確。
(1)針闊葉混交林中的紅松和紅皮云杉存在種間競爭的關系。( )
(2)從山麓到山頂依次出現不同的森林類型，是群落的垂直結構。( )
(3)小杜鵑主要生活在林冠層，這是小杜鵑的生態位。( )
2.某棄耕農田中的植物種類40年間的變化情況見下表。下列有關該地群落變化的敘述，錯誤的是（ ）
A.物種豐富度趨于增加
B.群落對光能的利用能力提高
C.物種豐富度呈現"S"形增長
D.群落的垂直結構和水平結構發生了變化

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