人教版高中生物必修三 第4章 第3节 群落的结构学案.docx

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人教版高中生物必修三第4章第3节群落的结构学案

一、群落的概念及群落水平上研究的问题

1．概念：

同一时间内聚集在一定区域中各种生物种群的集合。

2．研究的问题

3．研究群落的基础：

研究种群。

二、群落的物种组成

1．意义：

区别不同群落的重要特征。

2．衡量指标：

丰富度，即群落中物种数目的多少。

3．规律：

不同群落丰富度不同，一般越靠近热带地区，单位面积内的物种越丰富。

三、种间关系[连线]

四、群落的空间结构

现象

决定因素

垂直结构

群落在垂直结构上具有明显的分层现象

植物分层：

光照强度

动物分层：

栖息空间和食物条件

水平结构

群落在水平结构上常呈镶嵌分布

地形变化、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

五、土壤中小动物类群丰富度的研究

1．土壤生物的特点

有较强的活动能力，而且身体微小，因此不适于样方法或标志重捕法进行调查。

进行这类研究时，常用取样器取样进行采集、调查。

2．丰富度的统计方法

一是记名计算法，二是目测估计法。

3．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。

[共研探究]

1．如图，池塘中的水面、水中、水底生活着多种生物，请分析以下问题：

（1）列举该生态系统中的生物：

浮游植物、浮游动物、植食性鱼、肉食性鱼、微生物等。

（2）池塘中的肉食性鱼大量减少，一些小鱼等小型水生动物因天敌减少，数量会大量增加，池塘中浮游动物、浮游植物以及其他一些水生植物数量会大量减少。

随时间推移，植食性鱼类等生物的数量也因食物来源减少而减少。

（3）群落的概念：

由

（2）可知，生活在该池塘的各个种群不是独立存在的，它们相互制约，相互依存。

它们构成的这个有机体就是群落，其含义为同一时间内聚集在一定区域中所有生物种群的集合。

（4）群落概念的4个关键点

①随着时间的迁移，群落内种群的种类和数量会发生改变。

②群落有一定的分布范围，群落内的各种生物聚集在一起才能发生关系。

③包括这个区域内的各种植物、动物和微生物。

④不是简单随机聚集，而是通过相互之间的直接或间接关系相互影响、相互制约形成有机整体。

2．下表为西伯利亚泰梅尔半岛冻原和福建武夷山的生物种类数据统计情况，分析表中数据思考：

低等植物

高等植物

动物

西伯利亚泰梅尔半岛冻原

670种

139种

约1000种

福建武夷山

840种

2880种

5000余种（其中脊椎动物为475种）

（1）由上表可看出：

不同群落的物种种类和数目有差别。

（2）群落中物种数目的多少可用丰富度来衡量。

（3）由表中信息可推测：

越靠近热带地区，单位面积内的物种越丰富。

（4）意义：

是区别不同群落的重要特征。

（5）一片人工的杨树林和一片自然的树林相比，自然林的物种丰富度较高。

在杨树林地所有乔木中，杨树数量占优势，称为优势种。

[总结升华]

1．种群与群落水平研究问题的比较

2．种群与群落的比较

项目

种群

群落

区别

概念

一定自然区域内，同种生物的总和

一定自然区域内，相互之间有直接或间接关系的所有种群的总和

研究范围

种内关系

种间关系

特征

种群密度、出生率和死亡率、迁入率和迁出率、年龄组成和性别比例等

物种的多样性、群落的空间结构、优势种、丰富度、营养结构、一定的分布范围、群落的边界特征等

联系

组成关系：

个体→种群→群落

种群和群落都强调一定自然区域中的生物成分，其中种群是群落的基本单位

[对点演练]

1．判断下列描述是不是群落（是的划“√”，不是的划“×”）

（1）一个池塘内的全部鲤鱼。

（　　）

（2）一座高山上的全部动植物。

（　　）

（3）农贸市场上出售的鸡、鸭、鱼和蔬菜等所有生物。

（　　）

（4）一片树林中的树木、草本、动物、微生物等所有生物。

（　　）

（5）一片草地上的各种杂草等植物和兔、鼠、昆虫等动物以及各种蘑菇等大型真菌共同组成了生物群落。

（　　）

（6）无菌培养基上接种后长出的大肠杆菌菌落。

（　　）

（7）无菌培养基污染后长出的菌落。

（　　）

解析：

（1）是种群。

（2）既不是种群也不是群落。

（3）各生物是孤立的，相互间基本没有联系，没有构成有机整体。

（5）群落应该包括该区域所有的生物。

（6）是种群。

答案：

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）√　（5）×　（6）×　（7）√

[共研探究]

不同的生物种群聚集在同一空间，它们之间形成了相互依存、相互制约的复杂的种间关系。

阅读教材，结合提供的材料完成下面的分析。

1．下图为生态学家高斯选用在亲缘关系和生活习性上很接近的两个不同物种的草履虫——双小核草履虫和大草履虫，分别单独培养和混合培养两种草履虫，都以一种细菌为饲料。

现将实验结果整理如下：

（1）单独培养曲线及其含义

曲线

含义

单独培养时二者均能正常增殖

（2）混合培养曲线及其含义

①混合培养曲线

a．两种草履虫具有相似的生活习性，当它们被放在同一个容器中培养时，起初阶段（第4天以前）两种草履虫的种群数量均增加，其原因是起初两种草履虫的数量较少，而食物（杆菌）数量较多。

b．随后的第4～16天期间二者的数量变化特点是大草履虫处于劣势，双小核草履虫处于优势，其原因是随着两种草履虫数量的增加，相互之间对食物的争夺加剧。

c．最后（第16天后），只有双小核草履虫存活，其原因是随着双小核草履虫数量的增加，争夺食物的优势越来越大，最终大草履虫失去了食物来源而灭亡。

研究证明两种草履虫没有分泌杀死对方的物质，进一步证明实验结果出现的原因是由于争夺食物。

（3）上述混合培养实验中两种草履虫之间的关系属于竞争。

①由两种草履虫竞争结果可看出：

混合培养时，双小核草履虫的生存能力强。

②两种生物竞争关系的种群数量变化曲线及特点

种群数量变化曲线

曲线特点

生存能力差别比较大的两种生物

“你死我活”的“差异性变化”

生存能力相当的两种生物

“此消彼长”的“相互抑制”的动态变化

（4）在上述草履虫培养实验中，双小核草履虫和杆菌之间属于捕食关系。

2．阅读教材信息，观察下图猞猁和雪兔种群数量的变化曲线

（1）猞猁与雪兔的关系是捕食关系，前者为捕食者，后者为被捕食者。

（2）读取方框所圈出的①②③④⑤⑥⑦⑧等8个时间段，从整体上可以看出，每次波动都是雪兔先增加达到波峰，猞猁后增加达到波峰；雪兔先减少降到波谷，猞猁后减少降到波谷。

并且雪兔的个体数量要比猞猁的个体数量多。

（3）物种B捕食物种A的种群数量变化曲线及含义

曲线

含义

“先增加者先减少，后增加者后减少”的非同步性变化，且捕食者数量高峰变动滞后于被捕食者

[总结升华]

群落中生物种间关系

类型

数量坐标图

特点

举例

互利共生

相互依赖，彼此有利。

数量上两种生物同时增加，同时减少，呈现出“同生共死”的同步性变化

地衣，大豆与根瘤菌

寄生

对宿主有害，对寄生生物有利。

如果分开，则寄生生物难以单独生存，而宿主会生活得更好

蛔虫与人，噬菌体与被侵染的细菌

竞争

数量上呈现出“你死我活”的“同步性变化”。

两种生物生存能力不同，如图a；生存能力相同，则如图b。

A、B起点相同，为同一营养级

牛与羊，农作物与杂草

捕食

一种生物以另一种生物为食，数量上呈现出“先增加者先减少，后增加者后减少”的不同步性变化。

A、B起点不同，两种生物数量（能量）存在差异，分别位于不同的营养级

狼与兔，青蛙与昆虫

2．判断正误

（1）谚语“苗多欺草，草多欺苗”反映的是竞争关系。

（　　）

（2）竞争包括种内竞争和种间竞争两种。

（　　）

（3）狼和兔是捕食关系，兔和草不是捕食关系。

（　　）

（4）互利共生对两种生物进化都是有利的，而捕食、竞争和寄生对生物进化却是有害的。

（　　）

（5）大鲈鱼以小鲈鱼为食，是捕食或竞争关系。

（　　）

（6）互利共生属于种间互助，对种群进化有利。

寄生、竞争、捕食是种间斗争，对种群进化有害。

（　　）

（7）蚜虫、蝗虫等昆虫与植物之间存在捕食关系。

（　　）

解析：

（2）竞争属种间关系，种内斗争属于种内关系。

（3）狼和兔、兔和草之间都是捕食关系。

（4）互利共生对两种生物进化都是有利的，捕食和竞争对生物进化也是有利的，通过自然选择保留下最有利于种群进化的个体。

（5）捕食和竞争都发生在不同种生物个体之间，而大、小鲈鱼为同一物种，是发生在同种生物个体之间的种内斗争。

（6）种间斗争及种间互助均对种群的进化有利。

（7）蚜虫具有刺吸式口器，靠吸食植物的汁液为生，属于寄生关系。

答案：

（1）√　

（2）×　（3）×　（4）×　（5）×　（6）×　（7）×

[共研探究]

群落的空间结构包括垂直结构与水平结构，它们之间各有特点。

观察下图，阅读教材并回答相关问题：

1．由图1可以看出：

（1）在群落中，不同的生物种群分别占据了不同的空间，使群落形成一定的空间结构。

（2）图1表示群落的垂直结构，判断依据是在垂直方向上具有分层现象，决定这种现象的因素有光照、温度、湿度等。

（3）在农业生产上可利用群落的空间结构合理搭配种植的品种，进行套种、立体养殖。

（4）不同物种的动物也有分层现象吗？

原因是什么？

提示：

有，动物的分层现象取决于植物垂直结构所创造的栖息空间和食物条件。

（5）竹林中竹子高低错落有致，是群落在垂直结构上的分层现象吗？

提示：

不是。

竹林中竹子是种群，种群不具有垂直结构。

2.由图2可以看出：

群落在空间上具有水平结构，主要表现特征为镶嵌分布，影响群落的水平结构呈镶嵌分布的因素有光照强度、地形、湿度等因素。

3．群落形成一定结构的意义：

提高了生物利用环境资源的能力。

4．群落空间结构的分析

（1）A处表示不同海拔山坡上分布着不同的群落，有苔原群落、高原草甸群落、针叶林群落和阔叶林群落等4个群落，每一个群落都有各自的垂直结构和水平结构。

影响不同群落植物分布的主要因素是不同海拔高度的温度不同。

若把A处看成一个群落，则是地形起伏造成的水平结构。

（2）B处是指该群落的植物分层现象，属于垂直结构。

影响因素主要是光照强度。

（3）C处由于不同光质其波长不同所含有的能量不同，导致穿透力不同，其中紫光的穿透力最强，而红光的穿透力最弱，导致了不同藻类的垂直分布。

影响动物分布的是栖息场所和食物。

[总结升华]

1．群落的垂直结构与水平结构都与环境中的生态因素有关，垂直结构和水平结构的具体表现都是在长期的自然选择基础上形成的对环境的适应性。

2．生物在垂直方向及水平方向上的位置关系，有利于提高生物群落整体对自然资源的充分利用。

3．垂直结构为群落的空间结构，种群内部无垂直结构，如一片玉米地中植株高矮不齐，不能称之为垂直结构。

[对点演练]

3．判断正误

（1）动物在群落中垂直分布与植物的分层现象密切相关。

（　　）

（2）淡水鱼占据不同的水层，出现的分层现象与各种鱼的食性有关。

（　　）

（3）不同地段生物种类有差别，在水平方向上呈镶嵌分布。

（　　）

（4）森林群落中只存在垂直结构，草原群落中只存在水平结构。

（　　）

解析：

森林群落也有水平结构，如在森林中，林下阴暗的地点有一些植物种类形成小型组合，而在林下较明亮的地点是另外一些植物种类形成的组合。

草原群落中同样也存在垂直结构，也常明显的分为地下层、草底层和草本层。

答案：

（1）√　

（2）√　（3）√　（4）×

[共研探究]

1．探究原理

（1）调查方法：

常用取样器取样的方法进行采集、调查。

（2）丰富度的统计方法一般有两种：

一是记名计算法；二是目测估计法。

2．探究步骤

[总结升华]

1．进行土壤中小动物类群丰富度的研究时，一般不用样方法或标志重捕法进行调查。

原因是：

许多土壤小动物有较强的活动能力，而且身体微小，因此不适于用样方法或标志重捕法进行调查。

2．诱虫器的设计原理是土壤动物具有趋暗、趋湿、避高温等习性。

3．取样时应注意随机取样，避免人为心理作用，以免结果偏差较大。

4．本实验调查的对象是样本内肉眼可见（可借助放大镜、实体镜）的所有动物，调查的指标是动物种类和数量的丰富度。

[对点演练]

4．在探究土壤小动物类群丰富度的实验中通常利用下图分离收集装置，请填写下列空白：

（1）丰富度是指群落中________的多少。

（2）进行这类丰富度的探究时，常用____________的方法进行采集和调查。

（3）该装置主要利用土壤动物__________、__________、________的习性采集小动物。

（4）若完成统计和分析后，发现小动物还存活，不能再放入70%的酒精溶液中，为保护生态环境，应________。

答案：

（1）物种数目　

（2）取样器取样　（3）避光　趋湿　避高温　（4）放回原地

1．一座高山上的哪些成分可以构成生物群落（　　）

A．全部鸟类　　　　　B．全部马尾松

C．全部生物D．全部生物及其生存环境

解析：

选C　同一时间内聚集在一定区域中各种生物种群的集合是群落。

这里囊括了“各种生物”，A、B选项都仅指出了群落生物的一小部分，而D选项中“无机环境”不属于生物成分，因而不是群落内容。

2．如图所示，一棵树上生活着三种不同的鸟，分别为甲、乙、丙，每种鸟在树上生活的高度不同。

第四种鸟丁与乙的生活高度相同、食性相似，若丁从X点处进入该环境后，乙种鸟最可能（　　）

A．与丁种鸟和睦相处

B．移到本树的上层或下层，与甲种鸟或丙种鸟共同生活

C．还在原处生活，但食性会发生变化

D．与丁种鸟之间会发生竞争

解析：

选D　此题中不同种的鸟在树上占据了不同的空间，形成垂直结构。

从X处进入的丁种鸟与乙种鸟的生活高度相同、食性相似，则两种鸟间必然要发生竞争，以争夺有限的生活资源，竞争结果则有多种可能。

3．下列关于种群和群落的叙述，正确的是（　　）

A．蝗虫的捕食会改变水稻的丰富度

B．群落演替过程中生物多样性逐渐降低，人类活动往往会改变演替的方向和速度

C．出生率和死亡率是种群最基本的数量特征

D．洪泽湖近岸区和湖心区不完全相同的生物分布，构成群落的水平结构

解析：

选D　丰富度指群落中物种数目的多少，水稻属于一个种群，A错误；群落演替的过程中，生物多样性增加，人类活动会改变演替的方向和速度，B错误；种群最基本的数量特征是种群密度，C错误。

4．生态学家高斯曾在实验室里做过这样的实验：

他将两种草履虫，即有尾草履虫和双小核草履虫分别培养在两个容器中，各给以细菌作食物，不久两种草履虫分裂繁殖并和细菌数量达到平衡。

但是如果把两种草履虫放在同一培养皿中，给以细菌混合培养，16d后，结果如图。

（1）从图中可以看出：

混合培养后，能正常生长的是________，不能正常生长的是________。

（2）试分析高斯实验结果的原因，生物学上称这种现象是________。

（3）混合培养后，能正常生长的个体发展趋势是______，在这个发展过程中，生物因素间的关系将由________转变为________。

（4）如果在自然界中，两种草履虫生活在同一环境里，是否会发生与高斯实验相同的结果？

________。

解析：

（1）实验结果表明，混合培养16d后，有尾草履虫消失，只有双小核草履虫继续存活其中。

（2）比较两种草履虫单独生长的数量曲线图，可以发现，双小核草履虫比有尾草履虫世代时间略短，因而繁殖速度略快。

由于双小核草履虫有这样一个优越性，在一定量食物的限制因素之下，它就能胜过有尾草履虫而生存下来。

生物学上把这样两个物种之间为争夺生活资源而发生斗争的现象称为竞争。

（3）双小核草履虫在与有尾草履虫的竞争中生存下来，数量不断递增。

递增到一定程度后，由于受到食物等因素的限制，双小核草履虫种群内的不同个体间也会发生争斗，逐步使其繁殖数量与其食用细菌的数量达到相对平衡。

因此，双小核草履虫的发展趋势是先增加然后稳定；在这个发展过程中，生物间的关系由竞争转变为种内斗争。

（4）自然界中还有其他因素介入，情况不会像上面实验那样简单。

情况越复杂，调节能力越强。

答案：

（1）双小核草履虫　有尾草履虫　

（2）竞争　（3）先增加然后稳定　竞争　种内斗争　（4）不会