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1、第三单元 种群和群落第三章 生物群落的演替 第一节 生物群落的根本单位一、种群的概念：在一定时间占据一定空间的同种生物的所有个体。种群是生物群落的根本单位。例：判断以下实例能否构成种群，是的打，不是的打。1） 一片农田中的全部水稻 ( ) 2一片森林中的全部蕨类 ( )3） 一口池塘中全部鲫鱼 ( ) 4一片森林中的全部蛇 ( )二、种群的特征：种群密度：种群最根本的数量特征决定种群数量变化的主要因素出生率和死亡率核心问题数量特征迁入率和迁出率预测种群数量变化的主要依据(一般依据年龄结构) 年龄结构 性别比例 空间特征：指组成种群的个体，在其生活空间中的位置状态或布局。遗传特征：遗传的单位，繁
2、殖的单位一种群密度：1、概念：单位面积或体积某一种群全部个体的数量。2、调查种群密度的方法：1原理 一般情况下，要逐一计算某个种群的个体总数是比拟困难的，因此，研究者通常只计数种群的一小局部，用来估算整个种群的种群的种群密度，此方法称取样调查。概括为逐个计数法和估算法2方法步骤l 植物种群密度样方法样方法通过计算假设干样方中某种生物的全部个体数，然后以其平均密度估算种群总体平均密度的方法。确定调查对象选取样方随机取样a.五点取样法：在总体中按梅花形取5个样方，每个样方要求一致，适用于总体为非长条形。b.等距取样法：适用于长条形的总体，先将总体分成假设干等份，由抽样比例决定距离或间隔，然后以这一
3、相等的距离或间隔抽取样方。计数：计数每个样方所调查植物的数量并做好记录。计算种群密度： 计算各样方种群密度的平均值，即为该种群的种群密度的估计值单位：株/平方米【特别提示】（1） 样方应随机选取（2） 样方大小：一般草本植物：1 m1m；灌木：4 m4m；乔木：10m10m如果种群个体数较少，样方面积需要适当扩大应以物种个体数达到最稳定时的最小面积计算。见书P72第1题（3） 样方数目：总体面积大要多取，总体面积小可少取。（4） 样本统计：位于样方边线上的植物计数相邻两边与其交点上的植物；不同生长期的个体都应统计。例1：在调查某种植物的密度时，共选取了k个样方，每个样方的个体数分别为n1，n2
4、，n3nk株，每个样方的面积均为s平方米，那么该种群的密度为(n1/s+n2/s +n3/s + nk/s)/k株/m2。例2：在某地块中选取了4个边长为2m的样方，样方中的某植物如右图，那么该地块中该植物种群密度为2.75株/m2。l 动物种群密度样方法标记志重捕法确定调查对象捕获并标记局部个体：在该种群生存环境中，均匀设置捕获点，捕获一局部个体，并对其进展标记后，再在原地将其放回，并记录个体数量M重捕，计数：一段时间后，在原来的捕获点再次捕获一局部个体，并记录数量n与其中被标记的个体数m，然后放回原来的环境。计算种群密度：【特别提示】1前提：标记个体与未标记个体在重捕时被捕获的概率相等。2
5、标记技术：标记物和标记方法不能影响被标记动物的正常活动；也不能导致其发生疾病、感染等；标记符号必须能维持一段时间，但又不能过分醒目。例：调查某草原田鼠数量时，在设置1公顷的调查区，放置100个捕鼠笼，一夜间捕获鼠32头，将捕获的鼠经标记后在原地释放。数日后，在同一地方再放置同样数量的捕鼠笼，这次共捕获30头，其中有上次标记过的个体10 头。那么1该地区田鼠种群个体总数为96头。2事实上田鼠在被捕捉过一次后更难捕捉，上述计算所得的平均种群密度与实际种群密度相比可能会偏高。 微生物的种群密度调查方法：抽样检测法显微计数法或血细胞计数法二出生率和死亡率l 出生率：指种群在单位时间新产生的个体数量占该
6、种群个体总数的比率。l 死亡率：指种群在单位时间死亡的个体数量占该种群个体总数的比率。三迁入率和迁出率l 迁入率：单位时间迁入某种群的个体数占该种群个体总数的比率。l 迁出率：单位时间迁出某种群的个体数占该种群个体总数的比率。四年龄结构1、概念：指一个种群中各年龄段的个体数量的比例。2、类型：l 增长型：种群中幼年个体较多，老年个体较少，出生率大于死亡率，种群密度会在一段时间越来越大。l 稳定型：种群中各年龄段的个体数目比例相当，出生率和死亡率大致相等，种群密度在一段时间会保持稳定。l 衰退型：种群中幼年个体较少，而老年个体较多，死亡率大于出生率，种群密度会越来越小。五性别比例：种群中雌雄个体
7、数量的比例。三、种群数量的增长规律1、研究方法：建立数学模型。2、种群数量增长的两种曲线 种群增长的“J型曲线：1模型假设：在食物养料和空间条件充裕、气候适宜和没有敌害等理想条件下。假定种群的起始数量为N0亲代，而且每代的增长率都保持不变，且世代间不重叠，该种群后代中第t代的数量为Nt。2建立模型：Nt= N0t3特点：种群个体数量连续增长没有最大值；增长率不变。 种群增长的“S型曲线：1原因：自然界的资源和空间是有限的，当种群密度增大时，种竞争就会加剧，以该种群为食的捕食者数量也会增加。2特点：种群个体数量达到环境条件所允许的最大值K值时，种群个体数量将不再增加；种群增长率变化，种群数量由0
8、K/2时，增长率逐渐增大；种群数量为K/2时，增长率最大；种群数量由K/2K时，增长率不断降低；种群数量为K时，增长率为0.如右图思考：(1)右图中t1是对应种群数量为K/2时，t2是对应种群数量为K值.(2)右图中阴影局部表示由于环境阻力而死亡的个体数，用达尔文进化论的观点分析，图中阴影局部表示通过生存斗争淘汰的个体数量。3应用：大熊猫栖息地遭到破坏后，由于食物减少和活动围缩小，其K值变小，因此，建立自然保护区，改善栖息环境，提高K值，是保护大熊猫的根本措施；对家鼠等有害动物的控制，应降低其K值。四、研究种群数量变化的意义：1、野生生物资源的合理开发和利用 一般将种群数量控制在环境容纳量的一
9、般K/2时，种群增长速度最快，可提供的资源数量最多。当种群数量大于K/2时，可以猎捕一定数量该生物资源，且获得量最大。过度猎取时，种群增长速度虽然较快，但资源总量减少。2、为害虫的预测与防治提供科学依据。五、影响种群数量的因素1、自然因素：气候、食物、天敌、传染病等。2、人为因素：动物栖息地环境的破坏；生物资源的过度开发和利用；环境污染等。六、【实验】 探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化1、研究目的：通过建立反映种群动态变化的数学模型，分别说明种群个体数量的增长规律以与种群外部环境因素和种群部因素对种群对种群个体数量的制约。2、实验材料 活性干酵母，无菌马铃薯培养液或肉汤培养液，试管，血球计
10、数板，滴管，显微镜等。3、研究步骤：1提出问题：培养液中酵母菌的数量是怎样随时间变化的？2作出假设：培养液中酵母菌的数量是怎样随时间呈现“S型曲线增长。3设计和实施实验将10mL无菌马铃薯培养液或肉汤培养液参加试管中。将酵母菌接种入试管中的培养液中混合均匀。将试管在28条件下连续培养7d。每天取样计数酵母菌的数量，采用抽样检测的方法：将盖玻片放在血球计数板，用吸管吸取，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入到计数板小方格，用显微镜观察计数选定的中方格5个或4个中酵母菌数并记录在下表中：以25中格16小格血球计数板为例时间天第1天第2天第3天第4天第5天第6天第7天次数1231231231231231
11、23123每个中方格酵母菌数12345稀释倍数总数平均值4分析结果：将所得的数值用曲线图表示出来。5得出结论：培养液中酵母菌的数量是怎样随时间呈现“S型曲线增长。4、考前须知：1显微镜计数时，对于压在小方格界限上的酵母菌，应该遵循“数上线不数下线,数左线不数右线的原那么计数。2取样前需将试管轻轻振荡几次，目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，减少误差。3培养后期的样液要稀释后再计数。4每天计数酵母菌数量的时间要固定。6计算酵母菌数量时要注意单位、是否稀释过。5、深入研究分析环境因素温度、培养液的 PH、培养液中某养分的浓度等对酵母菌种群个体数量变化的影响。附：种关系种互助：同种生物生活在一起，通力
12、合作，共同维护群体的生存。种斗争：同种生物个体之间由于争夺食物、栖所、配偶等而发生斗争。第二节 生物群落的构成一、生物群落的概念：在同一时间、占据一定空间的相互之间有直接或间接联系的各种生物种群的集合。群落是由一定的动物、植物和微生物种群组成。例：判断以下实例能否构成群落，是的打，不是的打。(1)一个池塘中所有鲫鱼 (2)一个池塘中所有鱼、虾 (3)一个池塘中所有动物 (4)一个池塘中所有动物和所有植物 (5)一个池塘中所有动物、植物和微生物 二、生物群落中的种间关系种间互助：互利共生 种间斗争：包括竞争、捕食、寄生关系名称概念数量坐标图能量关系图特点举例互利共生指两个种群生活在一起，相互依赖
13、，相互得益。在数量上呈现同步变化。如果分开，那么双方或一方不能独立生存。地衣；大豆与根瘤菌等。竞争指生活在同一区域的两种或两种以上生物争夺同一资源而产生的相互妨碍作用的现象。竞争能力强的生物数量增加，竞争能力弱的数量减少或淘汰。生态需求越接近的不同物种间竞争越激烈。牛与羊；农作物与杂草；大草履虫与双小核草履虫等。捕食一种生物取食另一种生物的种间关系，如肉食和植食行为等。在数量上呈现“先增加者先减少，后增加者后减少的不同步变化。羊与草；狼与兔；青蛙与昆虫等。寄生一种生物寄生物以另一种生物的体液、组织或已消化利用的物质为营养并对宿主造成危害的现象。无对寄主有害，对寄生生物有利。蛔虫与人；菟丝子与大
14、豆；噬菌体与被侵染的细菌。三、生物群落的结构：1、形成：群落结构是由群落中的各个种群在进化过程过相互作用形成的。2、类型：主要包括垂直结构和水平结构。l 垂直结构：1概念：指群落在垂直方向上的分层现象。2原因：植物的分层与对光的利用有关，群落中的光照强度总是随着高度的下降而逐渐减弱，不同植物适于在不同光照强度下生长。如森林中植物由高到低的分布为：乔木层、灌木层、草本层、地被层。动物分层主要是因群落的不同层次提供不同的食物，其次也与不同层次的微环境有关。如森林中动物的分布由高到低为：猫头鹰森林上层，大山雀灌木层，鹿、野猪地面活动，蚯蚓与局部微生物落叶层和土壤。l 水平结构：1概念：指群落中的各个
15、种群在水平状态下的格局或片状分布。2原因：由于在水平方向上地形的变化、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，以与人与动物的影响等因素，不同地段往往分布着不同的种群，同一地段上种群密度也有差异，它们常呈镶嵌分布。【特别提示】在热带高山植物群落中，不同海拔地带的植物呈垂直分布，从上到下依次分布的植物是：高山草甸、针叶林、落叶阔叶林、常绿阔叶林、热带雨林。 这种分布主要是由于不同海拔温度不同造成的，所以属于群落的水平结构。3、意义：提高了生物利用环境资源的能力。四、【实验】土壤中动物类群丰富度的研究1、背景资料土壤动物概念：是指一生或一生中某个阶段在土壤中生活，并对土壤产生
16、一定影响的动物。土壤动物分类：一般按体型和习性分为四类，包括：微型土壤动物、小型土壤动物、中型土壤动物、大型土壤动物。2、研究步骤：1提出问题如：可以调查某处土壤中小动物类群丰富度；也可以通过调查来比拟不同土壤中小动物类群的丰富度；还可以考虑在不同时间如白天和晚上或不同空间如不同深度土层作调查。2制定探究计划步骤时间地点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3实施计划选择样地：由于各类动物体型大小悬殊，活动方式各异，因而调查方案也应有所不同。如采集大型土壤动物时，选择的样地一般是在林下或落叶等腐殖质较为丰富的地方。确定样点与取样：在采集样地随机选取35个样点50
17、cm50cm15cm，采集样点的落叶和土壤，将其中的较大的土壤动物用镊子或手捡的方法较小的用吸虫器采集，放入盛有体积分数为70%的酒精溶液的瓶中也可放入试管中。样本鉴定与结果统计： 根据有关资料，分检并鉴定标本，填写下表，估算各物种的丰富度。 动物种类样点大型动物种数小型动物种数微型动物种数物种丰富度D = S/lnA1234得出结论： 组成不同群落的优势种是不同的，不同群落的物种丰富度是不同的。一般来说，环境条件越优越，群落发育的时间越长、物种越多，群落结构也越复杂。3、考前须知1从不同营养环境中采集的土壤样本要分别统计。2尽可能多地收集小动物。如可用诱虫器采集原理是生物的趋光性与趋湿性。3
18、可借助有关的动物图鉴查清小动物的名称，有些小动物肉眼难以识别，可借助放大镜、实体镜进展观察，最好用实体镜，如用普通显微镜，可在4倍的物镜和5倍的目镜下进展观察。第三节 生物群落的演替一、群落演替的概念、特点和标志：1、概念：在生物群落开展变化的过程中，一个群落代替另一个群落的演变现象。2、特点：群落的演替长期变化累积的表达，群落的演替是有规律的或有序的。3、标志：在物种组成上发生了(质的)变化；或者一定区域一个群落被另一个群落逐步替代的过程。二、群落演替的类型：1、原生演替(又称初生演替)(1) 定义：在从未有过生物生长或虽有过生物生长但已被彻底消灭的原生裸地上发生的生物演替。 (2) 过程裸
19、岩：地衣、苔藓阶段草本植物阶段灌木阶段森林阶段(3) 举例：如在火山岩、冰川泥、沙丘上进展的演替。思考：1原生演替的先驱物种一定是地衣吗？2后一阶段的植物为什么能取代前一阶段的生物成为该地区的优势物种？3在森林阶段，群落中还能找到地衣、苔藓、草本植物和灌木吗？4在该演替过程中动物的种类和数量有没有变化？怎么变化？2、次生演替1定义：当某个群落受到洪水、火灾或人类活动等因素干扰，该群落中的植被受严重破坏所形成的裸地，称为次生裸地。在次生裸地上开始的生物演替，称为次生演替。(2) 过程弃耕农田：一年生杂草多年生杂草灌木乔木林思考：任何群落都能演替到乔木林或森林阶段吗？3举例：如在火灾后的草原、过量砍伐的森林、弃耕的农田上进展的演替。三、群落演替的影响因素1.群落部因素：根本原因 群落部环境的变化动力 种和种间关系动态变化催化剂2.外界环境因素：重要条件 自然因素：火灾、洪水、严寒等。 人类活动：人类的活动往往会使群落的演替按照不同于自然演替的速度和方向进展。1利于群落演替的人类活动：退耕还林、还草、还湖、封山育林等。2不利于群落正常演替的活动：滥砍滥伐、滥捕滥猎、填湖造地等。四、原生演替与次生演替的比拟。原生演替次生演替起点原生裸地次生裸地时间较长较短速度较慢较快影响因素自然因素人类活动较为关键实例裸岩上的演替弃耕农田上的演替
