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第4章種群和群落第3節(jié)群落的結構,問題探討,1.提示：本討論題關注池塘中的生物組成及其有序性，要引導學生討論池塘中的種群組成（群落結構），具體有多少個種群并不重要?？梢詮娜馐承贼~、植食性魚、浮游動物、浮游植物、微生物等方面舉例。2.提示：本討論題關注池塘中生物之間的相互關系。池塘中的肉食性魚大量減少，一些小魚等小型水生動物因天敵減少，數(shù)量會大量增加，池塘中浮游動物、浮游植物以及其他一些水生植物數(shù)量會大量減少。隨時間推移，植食性魚類等生物也因食物來源減少而數(shù)量減少。,生物個體不但離不開自己的群體——種群，也同樣離不開環(huán)境中的其它生物。生活在一起的許多種生物構成群落。,生活在這些地方的各種動物、植物和微生物，組成了它們的群落。,學習新課,群落(munity)：是指同一時間內(nèi)聚集在一定區(qū)域中各種生物種群的集合。,要點：１、一定的區(qū)域，包含這里的各種生物。２、區(qū)內(nèi)各種生物之間具有直接或間接關系。,一、群落水平上研究的問題,二、群落的物種組成,豐富度(speciesrichness):是指群落中物種數(shù)目的多少。,農(nóng)田生物群落,農(nóng)田中除農(nóng)民種植的農(nóng)作物外，還有雜草等多種植物及昆蟲、青蛙、老鼠等多種動物及細菌等微生物,海洋生物群落,海洋中除魚類外，還有珊瑚、貝類、甲殼類等許多動物及海藻等各式各樣的植物和微生物。,森林生物群落,森林中有大樹、小樹、草本等各種各樣的植物，還有種類繁多鳥獸蟲魚各類動物及細菌、真菌等。,群落的物種組成,特點：1）物種組成是區(qū)別不同群落的重要特征。2）不同群落間種群數(shù)量和種群中個體數(shù)量差別很大。,豐富度：群落中物種數(shù)目的多少。越靠近熱帶地區(qū)，單位面積內(nèi)物種越豐富，即豐富度越大。,營巢鳥高等植物哥倫比亞1395種佛羅里達2500種巴拿馬1100種馬薩諸塞1650種佛羅里達143種拉布拉多390種紐芬蘭118種巴芬島218種格陵蘭56種,不同群落的物種數(shù)目有差別,三、種間關系,資料分析:高斯實驗,,,在合適的條件下，大草履蟲和雙小核草履蟲均能正常生長繁殖。由于這兩種草履蟲具有相似的生活習性（尤其是能以同一種桿菌為食），當它們被放在同一個容器中培養(yǎng)時，起初兩種草履蟲的數(shù)量較少，而食物（桿菌）數(shù)量較多，因此表現(xiàn)為兩種草履蟲的種群數(shù)量均增加。但是，隨著兩種草履蟲數(shù)量的增加，相互之間對食物的爭奪表現(xiàn)為大草履蟲處于劣勢，雙小核草履蟲處于優(yōu)勢。隨著雙小核草履蟲數(shù)量的增加，爭奪食物的優(yōu)勢越來越大，最終大草履蟲失去了食物來源而滅亡。兩種草履蟲沒有分泌殺死對方的物質，進一步證明了該實驗結果緣于兩種草履蟲爭奪資源，這就是競爭。,種間關系——競爭：,哥們，且分一杯羹！,（一只大象為了草原中唯一的水源而驅走斑馬群）,競爭(petition)：兩種或兩種以上生物相互爭奪資源和空間等。競爭的結果常表現(xiàn)為相互抑制，有時表現(xiàn)為一方占優(yōu)勢，另一方處于劣勢甚至于滅亡。,如果用坐標系來表示兩種生物的競爭關系，則可表示為,競爭,資料2,1.提示：90多年的調(diào)查研究表明，猞猁和雪兔種群數(shù)量之間存在相關性。例如，從1845年到1855年間，猞猁數(shù)量的增加導致雪兔減少；而雪兔的減少，又會造成猞猁減少，之后雪兔又大量增加。從多年的調(diào)查看，雪兔和猞猁相互制約，使它們的種群數(shù)量保持在一定范圍內(nèi)波動。2.提示：雪兔是以植物為食，猞猁是以雪兔為食。猞猁的存在不僅制約雪兔的種群數(shù)量，使得植物→雪兔→猞猁之間保持相對穩(wěn)定，而且由于植物資源比較穩(wěn)定，進而使得另一些以植物為生的動物數(shù)量及其食物鏈相對穩(wěn)定，因而整個群落可以處在相對穩(wěn)定的狀態(tài)。,捕食（predation)：指一種生物以另一種生物作為食物的現(xiàn)象。,例如：草食動物兔以某些植物為食；小型肉食動物可以草食動物為食；大型肉食動物可以草食或小型肉食動物為食；雜食性生物可以植物或動物為食等。,捕食,,,捕食者,被捕食者,,捕食者與被捕食者數(shù)量變化曲線,如果用坐標系來表示兩種生物的捕食關系，則可表示為,捕食者與被捕食者相互制約，二者的種群數(shù)量保持相對穩(wěn)定,時間,種群數(shù)量,資料一和資料二中，兩個種群之間的相互作用的結果有什么不同？,資料1中兩個種群之間是通過食物間接地發(fā)生作用（競爭）；資料2中兩個種群是通過捕食與被捕食直接地發(fā)生作用（捕食）。資料1相互作用的結果是一方處于優(yōu)勢，另一方處于劣勢，最終滅亡。資料2相互作用的結果是兩個種群數(shù)量相對穩(wěn)定。,,競爭與捕食作用的結果有何區(qū)別？,競爭的結果是一方處于優(yōu)勢，另一方處于劣勢，最終滅亡。捕食的結果是兩個種群相互制約，兩個種群數(shù)量保持相對穩(wěn)定。,種間關系包括競爭、捕食、互利共生和寄生,又如：豆科植物與根瘤菌的共生,根瘤菌在豆科植物根部利用豆科植物制造的有機物生活，同時將空氣中的氮氣轉化為氮肥回報豆科植物。,兩種生物共同生活在一起，相互依存，彼此有利。兩種生物的這種關系叫互利共生(mutualisticsymboisis)。,互利共生,,例二：地衣,例如：地衣是藻類與真菌共生體,,,,其它典型實例,白蟻的腸道為鞭毛蟲提供了生活場所,而鞭毛蟲可以幫助白蟻消化其所賴以生存的纖維。,如果用坐標系來表示兩種生物的共生關系，則可表示如下：,互得共生,冬蟲夏草是一種叫做蝙蝠蛾的動物，將蟲卵產(chǎn)在地下，使其孵化成長得像蠶寶寶一般的幼蟲。另外，有一種孢子，會經(jīng)過水而滲透到地下，專門找蝙蝠蛾的幼蟲寄生，并吸收幼蟲體的營養(yǎng)，而快速繁殖，稱為蟲草真菌。當菌絲慢慢成長的同時，幼蟲也隨著慢慢長大，而鉆出地面。直到菌絲繁殖至充滿蟲體，幼蟲就會死亡，此時正好是冬天，就是所謂的冬蟲。而當氣溫回升后，菌絲體就會從冬蟲的頭部慢慢萌發(fā)，長出像草一般的真菌子座，稱為夏草。在真菌子座的頭部含有子囊，子囊內(nèi)藏有孢子。當子囊成熟時，孢子會散出，再次尋找蝙蝠蛾的幼蟲作為寄主，這就是冬蟲夏草的循環(huán)。,寄生：是指一種生物（寄生者）寄居在另一種生物（寄主）的體內(nèi)或體表，攝取寄主的養(yǎng)分以維持生活。,寄生(parasitism),種間關系辨析（1）寄生與共生的區(qū)別相同的是兩者都是兩種生物共同生活在一起。不同的是共生的兩種生物，相互依賴，彼此有利，而寄生的兩種生物，對寄生者來說，當然是有利的，但對寄主來說，則是有害的。,（2）寄生與捕食的區(qū)別寄生是一種生物寄居在另一種生物的體內(nèi)或體表，從那里吸取營養(yǎng)物質來維持生活，從而對寄生造成危害。寄生者在寄主那里吸取的營養(yǎng)物質一般是寄主體內(nèi)的汁液、血液或寄主從外界環(huán)境中攝取的營養(yǎng)物質，而不是吃掉整個寄主或寄主的某一部分，如果是吃掉整個寄主或寄主的某一部分，那就不是寄生關系，而是捕食關系了（捕食致傷致殘甚至致死，寄生只致病——蟲草真菌等的捕食性寄生除外）。,四、群落的空間結構：指群落中各種生物在空間上的配置狀況，包括垂直結構和水平結構等。,１、垂直結構：在垂直方向上的明顯的分層現(xiàn)象——即不同生物占據(jù)不同高度。,在森林生物群落中，高大的喬木總是處于群落最高層，它下面有灌木層、草本植物層，還有地下生物。動物則鷹、松鼠等處于頂層，麻雀、雉等處于中層，畫眉、八色鶇等處于下層，鼠和兔等在地面，蚯蚓、螻蛄等在地下。,,森林中植物的分層結構與對光的利用有關：群落下面各層要比上層的光照弱，不同植物適于在不同的光照強度下生長。動物分層則與棲息空間和食物有關垂直結構顯著提高了群落充分利用陽光等環(huán)境資源的能力。,1、垂直結構:在垂直方向上的明顯的分層現(xiàn)象——即不同生物占據(jù)不同高度。,池塘生物群落中，荷花、蘆葦?shù)葘⑶o葉高高地挺出水面；睡蓮、滿江紅、浮萍等浮于水面；金魚藻等則生長于水底。鰱魚在水體淺層、鯇魚在中層、青魚、蝦、蚌等在水底，泥鰍、鱔魚等則在水底淤泥中生活。,２、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。,常呈鑲嵌分布,受水制約，蘆葦、澤瀉等水生植物只能長在淺水或水邊；紅樹、柳樹等只能長在水源附近；松、杉、柏樹等能長在比較干旱處，仙人掌、沙棘等可長在極干旱的沙漠。鴨子、青蛙只可在水中或水源附近活動，而鷹、黃羊、沙鼠等可在干旱的陸地自由活動。,根系發(fā)達、莖桿粗壯的木本和草本植物在陽光充足的區(qū)域生長；某些喜陰的植物只能生長于它們的陰蔽之下；而極喜陰的苔蘚等則只能生長于小草下形成地被層。,荔枝、木棉、榕樹等只能生長于溫暖濕潤的南方；馬尾松等適應性強的植物南方北方都可生長；紅松等喜涼怕熱植物只能生長于東北較為寒冷的地方；雪蓮等生長于終年積雪的雪峰之上。,熱帶雨林,常綠闊葉林,落葉闊葉林,針葉林,苔原,垂直結構與水平結構的區(qū)分,垂直結構的分層現(xiàn)象是由于生物本身的高度或活動空間的高度造成的；水平結構的分段（區(qū)）是由于環(huán)境的光、熱、水及地形等條件對生物的選擇造成的。垂直結構和水平結構都是指不同種生物的分布差異。同種生物的不同不能構成垂直結構或水平結構。（也不因同種生物的一致而影響垂直或水平結構的存在。）,例如：八面山(在湖南桂東縣)海拔2042米，800米以下為常綠闊葉林，800至1300米為針闊混交林，1300至1600米為針葉林，1600至1800米為灌木林，1800米以上為草地。植物的這種分帶現(xiàn)象屬于,水平結構,想像空間（P74）你能想像一下某個森林群落通過自然選擇形成分層結構的大致過程嗎？提示：首先，要明白自然選擇的要意是什么。其次，要明白森林群落經(jīng)垂直分層后，其中的植物種群在資源和空間的分配上有什么變化。由此想像出通過自然選擇，不同形態(tài)結構的森林植物在森林群落的空間分布上呈現(xiàn)垂直分層現(xiàn)象。,一、群落水平上研究的問題,二、群落的物種組成,三、種間關系,四、群落的空間結構,知識小結,1、垂直結構,2、水平結構,探究：土壤中小動物的類群豐富度的研究,豐富度的統(tǒng)計方法通常有兩種：1、記名計算法：指在一定面積的樣地中，直接數(shù)出各種群的個體數(shù)目，這一般用于個體較大，種群數(shù)量有限的群落2、目測估計法：按預先確定的多度等級來估計單位面積上個體數(shù)量的多少,實施計劃：1、準備（1）制作取樣器（2）記錄調(diào)查地點的地形和環(huán)境的主要情況2、取樣3、采樣小動物誘蟲器、吸蟲器4、觀察和分類5、統(tǒng)計和分析,土壤中小動物類群豐富度的研究1.土壤動物的特點有較強的活動能力,而且身體微小,因此不適于用_____法或_________法進行調(diào)查。在進行這類研究時,常用_______取樣的方法進行采集、調(diào)查。2.豐富度的統(tǒng)計方法一是_________法,二是_________法。,樣方,標志重捕,取樣器,記名計算,目測估計,,選擇取樣地點,用罐子取土壤,將土壤倒入塑料袋中,3.實施過程制作_______:,取直徑為5cm的硬質金屬飲料罐,在高度為5cm處剪斷,取樣:,取樣器,,,方法一:將盛有土壤的去底花盆,放在_______上,打開電燈方法二:簡易采集法,體型較大的用包著紗布的_____取出,體型較小的可以用_______采集,采集小動物:,觀察和分類:,統(tǒng)計和分析:,,,誘蟲器,鑷子,吸蟲器,最好用_______進行觀察,并做好記錄,收集數(shù)據(jù),進行分析完成研究報告,實體鏡,土壤中小動物類群豐富度的研究,[說明](1)許多土壤動物有較強的活動能力，而且身體微小，因此不適于用樣方法或標志重捕法進行調(diào)查。(2)土壤中小動物具有“兩趨(趨濕、趨暗)”“兩避(避光、避高溫)”的習性。,,誘蟲器,探究（P76）如果要調(diào)查水中小動物類群的豐富度，應如何對研究方法進行改進？提示：主要是取樣和采集方式要進行改進。根據(jù)調(diào)查水中小動物種類的不同，取樣設備也不同，例如用網(wǎng)兜、瓶子等。取樣和采集時要考慮定點、定量等因素。定點就是要選取有代表性的地點取樣；定量就是每次取樣的數(shù)量（例如一瓶、一網(wǎng)等）要相同。,練習（P77）基礎題1.B。2.提示：屏障撤掉后，很可能出現(xiàn)以下情況：由于種群A捕食種群B，種群B的數(shù)量減少，而種群A的數(shù)量增加。但隨著種群B的數(shù)量減少，種群A因食物來源減少而出現(xiàn)數(shù)量減少，種群B的數(shù)量又會出現(xiàn)一定的增加。這樣，假設水族箱中資源和其他條件較穩(wěn)定，種群A和種群B將出現(xiàn)此消彼長的相對穩(wěn)定情況。,拓展題1.提示：大致步驟：（1）選擇的植物（一般用草本植物）應能適應同一環(huán)境，植株大小基本一致。最好查閱有關資料搞清楚植物名稱與生活習性等；（2）實驗前要做必要的觀察記錄，如植株的（尤其是根）生長情況；（3）設立對照組（單獨種植、同種植株種植在一起）、實驗組（不同種植株種植在一起），并給予相同的環(huán)境條件，也可進一步從不同的植株間距來設計實驗；（4）通過比較分析根系的長勢，論證自己的假設是否成立；（5）解釋實驗結果。2.蜾蠃捕食螟蛉幼蟲。,2、下列三圖分別表示兩種生物種群隨時間推移而發(fā)生的數(shù)量變化。那么,甲、乙、丙三圖表示的關系依次是（）A.共生、競爭、捕食B.共生、捕食、競爭C.競爭、共生、捕食D.捕食、競爭、共生,,B,鞏固練習,3、將Ａ、Ｂ兩種單細胞生物分別放在兩個容器中培養(yǎng)，得到圖Ａ所示結果，將這兩種生物放在一個容器中混合培養(yǎng)，得到圖Ｂ所示結果。從實驗結果可知，這兩種生物的種間關系是A．競爭B．捕食C．共生D．寄生,,A,4．生活在一個生物群落中的兩個種群(a、b)的數(shù)量變化如圖所示，下列判斷正確的是A．a(chǎn)種群與b種群為捕食關系，a種群依賴于b種群B．a(chǎn)種群與b種群為競爭關系，競爭程度由強到弱C．a(chǎn)種群為s型增長，其增長受本身密度制約D．b種群為J型增長，始終受到a種群的制約,C,5、自然界中生物種內(nèi)及種間是相互作用、相互影響的。下述觀點不正確的是A．林鴿群較大時被蒼鷹捕食的幾率降低B．鱸魚有時捕食鱸魚的幼魚，這有利于鱸魚一種的維持C．自然界中的猴群經(jīng)過爭斗建立了優(yōu)劣等級制度，并依次占據(jù)資源，這對種的保持是有利的D．自然界中物種間捕食對一個種有利，但會使另一個種消失,D,6、防治松毛蟲常用的方法有招引灰喜鵲和施放毛蟲白僵病菌，灰喜鵲和白僵病菌與松毛蟲的關系依次是A．競爭和互利共生B．捕食和寄生C．捕食和互利共生D．寄生和捕食,B,7、大多數(shù)生物群落在空間上有垂直分層現(xiàn)象，稱為群落的垂直結構。引起森林群落中植物和動物垂直分層現(xiàn)象的主要因素分別是A．溫度、食物B．溫度、光照C．濕度、溫度D．光照、食物,D,8、下列關于生物群落結構的敘述不正確的是A．在垂直方向上，群落具有分層現(xiàn)象B．動物在群落中的垂直分布依賴于植物C．在水平方向上，生物種類分布也有差異D．在動物群落中沒有水平結構,D,9、在一群落中，對甲、乙兩個動物種群的數(shù)量進行研究后得到下圖，據(jù)圖回答：(1)甲、乙兩種群之間的關系是。(2)在3、4月份甲種群數(shù)量的下降，很可能是由于。(3)種群數(shù)量變化的周期是。,捕食關系,乙種群數(shù)量的增長,1年,