資源簡介

生物選擇性必修2 生物與環境【教學設計】
第1節　群落的結構
[學習目標]
1.通過對比種群和群落研究問題的不同,說明群落是從比種群層次更高、范圍更廣的角度來研究生物之間的關系和相互作用。
2.通過“研究土壤中小動物類群的豐富度”,說出群落的物種組成。
3.通過分析種間關系,學會對資料進行歸納總結和對曲線圖進行識別與分析。結合具體事例說明群落的空間結構及群落成員間的聯系與制約。
【課件自主預習】
一、群落的概念與物種組成
1.群落
(1)概念:在相同時間聚集在一定地域中各種生物種群的集合。
(2)研究基礎:研究種群是研究群落的基礎。
2.群落的物種組成
(1)區分不同群落的依據:群落的物種組成是區別不同群落的重要特征。
(2)豐富度:指一個群落中的物種數目。
(3)特點:群落中的物種組成不是固定不變的。
二、種間關系及群落的空間結構
1.種間關系
(1)類型:主要有原始合作、互利共生、種間競爭、捕食和寄生等。
(2)對不同種間關系的理解:
①原始合作: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。
②互利共生:兩種生物長期共同生活在一起,相互依存,彼此有利。
③捕食:一種生物以另一種生物為食的現象。
④寄生:一種生物從另一種生物的體液、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。
⑤種間競爭: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。
2.群落的空間結構
(1)群落結構類型
項目 垂直結構 水平結構
概念 大多數群落在垂直方向上具有明顯的分層現象 在水平方向上分布著不同的生物種群
影響 因素 光照、溫度、氧氣、水分、無機鹽等 光照強度、地形、土壤濕度和鹽堿度、生物自身生長特點的不同,以及人與動物的影響等
表現 群落中植物的垂直分層為動物創造了多種多樣的棲息空間和食物條件,因此,動物也有分層現象 常呈鑲嵌分布
(2)意義:有利于提高生物群落整體對自然資源的充分利用。植物的垂直分層分布可以充分利用光、水分、無機鹽等,動物的垂直分層可以充分利用食物及棲息場所等。
三、群落的季節性及生態位
1.群落的季節性
(1)概念:由于陽光、溫度和水分等隨季節而變化,群落的外貌和結構也會隨之發生有規律的變化。
(2)結果:導致生物群落的物種組成和空間結構發生改變。
2.生態位
(1)概念:一個物種在群落中的地位或作用,包括所處的空間位置,占用資源的情況,以及與其他物種的關系等,稱為這個物種的生態位。
(2)生態位的研究
①動物生態位的研究:通常研究它的棲息地、食物、天敵以及與其他物種的關系等。
②植物生態位的研究:通常研究它在研究區域內的出現頻率、種群密度、植株高度等特征,以及它與其他物種的關系等。
(3)意義:有利于不同生物充分利用環境資源,是群落中物種之間及生物與環境間協同進化的結果。
四、研究土壤中小動物類群的豐富度
1.實驗原理
(1)許多土壤動物身體微小且有較強的活動能力,可用取樣器取樣的方法進行采集、調查。
(2)豐富度的統計方法通常有兩種:記名計算法和目測估計法。前者是指在一定面積的樣地中,直接數出各個種群的個體數目,這一般用于個體較大、種群數量有限的物種;目測估計法是按預先確定的多度等級來估計單位面積(體積)中的種群數量。等級劃分和表示方法有:非常多、多、較多、較少、少、很少等。
2.實驗流程
【預習檢測】
1.判斷下面有關群落的物種組成和空間結構說法的正誤。
(1)池塘動物群落不存在分層現象。(　×　)
提示:池塘動物生活的區域有所不同,動物存在分層現象。
(2)隨緯度的增加物種的多樣性逐漸減少,主要受日照時間的影響。(　×　)
提示:緯度越高,溫度越低,所以隨緯度的增加物種的多樣性逐漸減少,主要受溫度的影響。
(3)農田棄耕后,形成了雜草地,該草地群落中物種豐富度一般會逐漸增加。(　√　)
(4)動物在群落中垂直分布與植物的分層現象密切相關。(　√　)
(5)不同地段生物種類有差別,在水平方向上分層現象不明顯。(　×　)
提示:群落水平方向上沒有分層現象。
2.判斷下面有關種間關系和生態位說法的正誤。
(1)根瘤菌與豆科植物是寄生關系。(　×　)
提示:根瘤菌與豆科植物是互利共生關系。
(2)煙草釋放揮發性物質驅除夜間活動的雌蛾,它們的關系是競爭。(　×　)
提示:煙草與蛾是捕食關系。
(3)在生物群落中,并非每個有機體都有其自己的生態位。(　×　)
提示:在生物群落中,每個有機體都有其自己的生態位。
(4)生態位比較接近的種類之間,種間競爭激烈。(　√　)
【課堂互動探究】
探究點一　種間關系
1.嘗試辨別不同的種間關系
[活動1] 下面是四種生物關系的坐標圖及關系特點,請據圖回答下列問題。
a.對宿主有害,對寄生生物有利。如果分開,則寄生生物難以單獨生存,而宿主會生活得更好。
b.一種生物以另一種生物為食,數量上呈現出“先增加者先減少,后增加者后減少”的不同步性變化。
c.數量上呈現出“你死我活”的“同步性變化”,兩種生物生存能力不同。
d.相互依賴、彼此有利。如果彼此分開,則雙方或者一方不能獨立生存。數量上兩種生物同時增加,同時減少,呈現出“同生共死”的同步性變化。
(1)互利共生的坐標圖示及特點依次是④d。
(2)寄生的坐標圖示及特點依次是①a。
(3)種間競爭的坐標圖示及特點依次是②c。
(4)捕食的坐標圖示及特點依次是③b。
(5)除以上四種種間關系外,還有原始合作(互惠),如?？c寄居蟹。
2.分析種間關系對群落的影響
[活動2] 一森林生態系統中有甲、乙兩種昆蟲,原來這兩種昆蟲的密度長期在一定范圍內波動。后來在時間T點,對森林施放了一種鄰近林區曾多次使用的化學殺蟲劑,這一生態系統就發生了變化。如圖所示:
請回答下列問題。
(1)甲、乙昆蟲的種間關系是捕食,判斷依據是在T點之前,甲、乙兩種昆蟲的波動情況是先增加者先減少,所以可以判斷出乙捕食甲,所以甲、乙兩種昆蟲之間的關系為捕食關系。
(2)在T點之前,兩種昆蟲種群密度的變化,對森林群落的影響是什么
提示:兩種昆蟲的密度的波動變化,使森林光合作用產物量動態平衡變化,有利于維持森林群落的相對穩定。
(3)預測施藥后相當長的一段時間,該生態系統中的兩種昆蟲密度和森林光合作用產物量會發生怎樣的變化
提示:逐漸恢復。
[歸納總結] 種間關系的三個易錯點
(1)競爭呈現出“你死我活”的變化,會導致“強者更強,弱者更弱”,甚至弱者最終被淘汰;生物之間的競爭激烈程度與它們所需的食物種類和居住空間相似度有關,一般所需的食物種類越接近,居住的空間越相似,生物之間的競爭就越激烈。
(2)一般生物之間的捕食關系不會導致其中一個物種的滅絕,而生物之間的競爭關系會導致一個物種的滅絕,所以一般不能盲目引進外來物種,防止引起生態危機。
(3)生物之間長期的寄生關系,會使宿主和寄生生物相互的危害減小,有利于各自的生存。
[應用] 如圖反映了N1與N2兩種生物種群密度變化與環境因素的關系,據圖分析錯誤的是(　C　)
A.N1與N2之間存在種間競爭關系,自然界種間競爭關系的結果常表現為相互抑制
B.在穩定環境條件下,N2因種間競爭處于劣勢而滅亡,不利于群落的穩定
C.海洋和湖泊中浮游植物種類繁多,這是因為這些水體的環境因素較為穩定
D.圖中,N1與N2種間競爭強度由弱到強再到弱,同時N1種內競爭則逐漸增強
解析:通過分析可知,N1與N2之間存在種間競爭關系,自然界種間競爭關系的結果常表現為相互抑制;在圖中穩定環境條件下,N2因種間競爭處于劣勢而滅亡,導致群落中生物種類減少,不利于群落的穩定;海洋和湖泊中浮游植物種類繁多,是因為這些水體的環境不穩定,是在頻繁的變化;圖中,N1與N2為種間競爭關系,N1與N2種間競爭強度由弱到強再到弱,同時N1種內競爭則逐漸增強,使N1種群數量保持相對穩定。
[方法指導] (1)互利共生曲線——同步性變化(同生共死)。
(2)捕食曲線——不同步性變化的此消彼長(一般不會導致某種生物滅絕),在捕食數量關系圖中,捕食者與被捕食者的判斷:其一,依兩條曲線的關系,捕食者隨著被捕食者的變化而變化,如圖中A先達到最多,
B隨后才達到最多,即曲線B隨著曲線A的變化而變化,故B捕食A;其二,依最多個體數,被捕食者的個體數通常多于捕食者,故由圖中A的最大個體數多于B的,也可推出B捕食A。
(3)種間競爭曲線——看最終結果。如圖:
圖甲中兩種生物生存能力不同,數量表現為一種增加,另一種下降甚至降為零的“你死我活”的同步性變化;圖乙中兩種生物生存能力相當,數量表現為“此消彼長”的同步性變化。只要曲線中提示兩種生物有共同的空間或食物,則必為種間競爭,種間競爭激烈程度取決于空間、食物的重疊情況。
探究點二　群落的空間結構
1.嘗試辨別群落空間結構的類型
[情境1] 如圖為某湖泊生態系統部分組成示意圖:
[思考] (1)從苔草帶到沉水植物帶,地表分布不同類型生物,這屬于群落的水平結構。
(2)湖泊的不同水層分布的魚類不同,這屬于群落的垂直結構。
2.嘗試分析影響群落空間結構的因素
[情境2] 如圖為不同地點植物的分布情況:
[思考] (1)隨著海拔高度的升高,不同區域分布著不同的植被,影響a、c處植物分布的主要因素分別是溫度、光照。
(2)b處植物的分層的意義:有利于植物對光的利用、為動物創造了多種多樣的棲息空間和食物條件。
(3)在農業生產上,可以充分利用植物垂直分層的現象,合理搭配種植的品種。
[歸納總結] (1)種群與群落的區別與聯系
項目 種群 群落
區別 概念 內涵 在一定的空間范圍內,同種生物所有個體形成的集合 在相同時間聚集在一定區域中各種生物種群的集合
概念 外延 種內關系的研究范圍,個體之間既有種內互助,也有種內競爭,兩者對立又統一,共同維持種群的相對穩定 種間關系的研究范圍,由不同種群構成,其關系有原始合作、互利共生、捕食、競爭、寄生等,群落中的各個種群分別占有一定的位置
特征 最重要的特征是種群密度,年齡結構、性別比例、出生率和死亡率、遷入率和遷出率等都影響種群密度 物種豐富度、種間關系和群落結構等
聯系 群落是占有一定空間的多個生物種群的集合,這些種群彼此相互依存、相互制約,構成穩定的有機整體
(2)影響動植物分層的因素
植物的分層現象是植物與環境條件相互聯系的,環境中的非生物因素——光、溫度、水等都影響植物的生長。溫度是造成高山植物垂直分布的主要生態因素,而森林中決定植物的分層現象的環境因素主要是光照,光照強度直接影響植物的光合作用,因此,農業生產中可以合理密植,提高產量。植物的分層又決定了動物的分層。
[應用] 如圖為植物群落在垂直方向上表現出的分層現象,對此現象解釋錯誤的是(　C　)
A.這種垂直結構提高了群落利用陽光等環境資源的能力
B.決定這種現象的環境因素除光照外,還有溫度和濕度等
C.種植某種農作物時,因植物群落分層現象的存在,所以要合理密植
D.動物的分層與植物分層有關
解析:植物垂直結構提高了群落利用陽光等環境資源的能力;植物的分層主要與光照有關,也與濕度、溫度等因素有關,動物的分層主要與植物的分層有關,也就是與動物的食性及棲息場所有關;某種農作物屬于種群,沒有分層現象。
探究點三　生態位
[情境] 生態位是生態學中的一個重要概念,指物種在生物群落或生態系統中的地位或作用。對于某一生物種群來說,其只能生活在一定環境條件范圍內,并利用特定的資源,甚至只在特殊時間段出現。
[思考] (1)物種生態位是(填“是”或“否”)隨環境而改變。
(2)生物群落中,多個物種生態位越相近,物種競爭會越激烈。
(3)不同種群的生態位不完全相同。
(4)研究動物的生態位一般從它的棲息地、食物、天敵以及與其他物種的關系等方面進行研究。
[歸納總結] 生物、生態位和環境三者的關系
(1)每一種生物都有自己的“生態位”,沒有兩個物種的生態位是完全相同的。
(2)不同的生物占有不同的生態位,在不同的生態位上擁有不同的生態資源,換句話講,處在不同生態位上的生物利用的生態資源是不同的。
(3)群落內的各種生物通過復雜的種間關系有機地結合在一起。
[應用] 生態位是指一個種群在自然生態系統中,在時間、空間上所占據的位置及其與相關種群之間的功能關系和作用。不同生物體的生態位不同,可以充分利用資源和空間。下列生產實踐中沒有體現該原理的是(　C　)
A.不同農作物間作
B.“四大家魚”混合放養
C.適時捕撈
D.稻田養魚
解析:不同農作物間作、“四大家魚”混合放養和稻田養魚體現了不同種群之間的生態位;適時捕撈則是種群數量增長原理的具體應用。
探究點四　研究土壤中小動物類群的豐富度
[情境]如圖為兩種采集土壤中小動物的裝置圖:
[思考](1)甲裝置的花盆壁和放在其中的土壤之間留一定空隙的目的是什么 利用該裝置采集主要利用了土壤小動物的什么習性
提示:甲裝置的花盆壁和放在其中的土壤之間留一定空隙的目的是便于空氣流通。甲裝置主要是利用土壤小動物避光、避高溫、趨濕的習性采集。
(2)乙裝置采集的土壤小動物保存的主要方法是什么
提示:將乙裝置采集到的土壤小動物放入體積分數為70%的酒精溶液中,既可以殺死土壤小動物,也有利于保存。
[應用]在探究土壤小動物類群豐富度的實驗中,某小組設計的采集土壤小動物的裝置如圖所示,下列說法正確的是(　D　)
A.采集的原理是利用土壤小動物的趨光性
B.燈罩的功能是防止昆蟲逃跑
C.金屬篩網阻止土壤小動物向下移動
D.廣口瓶中需要加入體積分數為70%的酒精溶液
解析:采集土壤小動物的原理是利用土壤小動物的避光、避高溫性;燈罩的功能是聚光;金屬篩網可阻止泥土滑落,但土壤小動物可向下移動,便于收集;廣口瓶中加入體積分數為70%的酒精溶液,便于保存土壤小動物。
課堂小結
完善概念圖 記憶節節清
1.群落的物種組成是區別不同群落的重要特征。 2.原始合作和互利共生為種間互助,種間競爭、捕食和寄生為種間斗爭。 3.在垂直方向上,大多數群落都具有明顯的分層現象,植物的分層現象主要與光照有關;動物的分層現象則與棲息空間和食物條件有關。 4.群落會隨著環境的改變而改變,不同的物種所處的生態位不會完全相同。
隨堂反饋
1.判斷下列有關種間關系和群落結構的敘述是否正確。
(1)群落中兩個物種之間可能存在一種以上的種間關系。(　√　)
(2)高山不同的海拔高度上有不同的植物分布屬于群落的垂直結構。(　×　)
提示:高山不同的海拔高度上有不同的植物分布屬于水平結構。
(3)盲蝽取食棉花的汁液并在其莖葉中產卵,二者為捕食關系。(　×　)
提示:盲蝽以棉花的汁液為食,二者為寄生關系。
(4)森林中鳥類具有分層現象,主要與食物條件和棲息空間有關。(　√　)
2.下圖是生態位關系圖,乙的生態位空間有較大比例被共占的一組是(　D　)
解析:A圖顯示甲、乙存在共同的環境梯度,屬于種間競爭,但是乙的空間被共占的比例較小;B圖中甲、乙幾乎沒有共同的環境梯度,種間競爭很小;C圖中甲、乙沒有共同的環境梯度,不存在種間競爭關系;D圖中甲、乙有共同的環境梯度,且乙空間有較大比例被共占。
3.某科研工作者對某一地區綠地、小樹林、農田3種土地的土壤動物群落進行了調查,結果見表(由第一層到第三層距地表土層逐漸加深)。下列分析不合理的是(　D　)
樣地 個體數 類群數
第一層 第二層 第三層 第一層 第二層 第三層
綠地 182 74 22 14 8 3
小樹林 190 92 18 13 7 4
農田 92 113 21 11 8 4
A.可用取樣器取樣法調查土壤小動物的豐富度
B.人類活動會影響土壤小動物的分布以及數量
C.隨著土層加深,生物的類群數逐漸減少
D.不同樣地的同一土層,生物種類和數量相差不大
解析:可用取樣器取樣法調查土壤小動物的豐富度;從農田土壤動物的類群數和個體數可以看出,人類活動會影響土壤小動物的分布和數量;由表格數據可知,隨著土層加深,生物的類群數逐漸減少;不同樣地的同一土層,生物數量變化比較大,生物種類相差不大。
4.(不定項選擇)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、黑枕黃鸝等鳥類。下列表述正確的是(　CD　)
A.長白山北坡的生物群落的物種組成沒有季節性差異
B.小杜鵑與黑枕黃鸝都生活在林冠層,說明它們的生態位相同
C.針闊葉混交林中的紅松和紅皮云杉存在種間競爭關系
D.群落的垂直結構提高了群落利用陽光等環境資源的能力
解析:不同季節,長白山北坡的生物群落的物種組成有差異;生態位不僅包括所處的空間位置,還包括占用資源情況,以及與其他物種的關系等。
5.“綠水青山就是金山銀山”。生態浮床技術是一個綜合了物理、化學、生物學方法的水環境原位生態修復過程,它利用水生植物及根系微生物吸收N、P元素,同時可降解有機物和重金屬,并以收獲植物體形式將其搬離水體,保護了水體生態環境,實現了景觀效益和生態功能的雙贏。如圖為某湖泊應用生態浮床技術的示意圖,請回答相關問題。
(1)生態浮床上的植物可供鳥類筑巢,下部根系為魚類和水生昆蟲提供了棲息場所,這體現了群落的　　　　結構。
(2)浮床下方水體中藻類植物的數量低于無浮床的水域,這主要是受　　　　　　　　　　(環境因素)的影響,因此,浮床在一定程度上能夠抑制藻類的生長繁殖,防止水華發生。
(3)食草性魚類與藻類由于食物產生的種間關系是　　　　。
(4)請據圖分析生態浮床加速水體凈化的原因是①

　,
②

　。
解析:(1)生態浮床上的植物可供鳥類筑巢,下部根系為魚類和水生昆蟲提供了棲息場所,體現了群落的垂直結構。
(2)藻類植物的正常生長要進行光合作用,受到陽光的影響,浮床下方陽光較弱從而抑制藻類繁殖,防止水華發生。
(3)食草性魚類可以捕食藻類,所以二者的種間關系是捕食。
(4)生態浮床加速水體凈化的原因是浮床上的植物根系可吸收水中的N、P等元素、浮床上的植物根系富集的微生物可將污染物進行生化降解,然后被植物吸收。
答案:(1)垂直　
(2)陽光(或“光照強度”)
(3)捕食
(4)浮床上的植物根系可吸收水中的N、P等元素　浮床上的植物根系富集的微生物可將污染物進行生化降解

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