版高中生物第3章生物群体的动态平衡第2节群落的相对稳定第1课时学案北师大版必修3.docx
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版高中生物第3章生物群体的动态平衡第2节群落的相对稳定第1课时学案北师大版必修3
第1课时 群落的结构和生物在群落中的生态位
[目标导读] 1.结合教材P78～79实验，学会测定群落中物种多样性的计算方法。
2.结合教材P80图3－17，理解群落的垂直结构和水平结构，分析其影响因素。
3.结合教材P81～82调查、P82阅读与分析、P83图3－19阐述生态位概念，掌握生态位的重叠、竞争和分化。
[重难点击] 群落的空间结构、生态位的分化。
一 群落中的物种多样性
自然界中，生活在同一地区的生物种群之间都有着或远或近的相互关系，它们构成了群落。
群落的基本特征是其物种的组成。
结合教材内容分析：
1．群落的概念如图，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）已知肉食性鱼以一些小型鱼为食，小型鱼以浮游动物和浮游植物以及其他一些水生植物为食，植食性鱼类以浮游植物和水生植物为食，那么当肉食性鱼大量减少时，其他种群的数量如何变化？
答案 池塘中的肉食性鱼大量减少，小型鱼因天敌减少，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。
随着时间的推移，植食性鱼类等生物也因食物来源减少而数量减少。
（2）由
（1）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，又相互依存。
它们构成的这个有机体就是群落，其含义为：
占有一定空间的所有生物种群的集合体。
（3）请判断下列描述是不是群落（“×”表示不是，“√”表示是）：
①一片草原上的全部蒲公英（ × ）
②一片草原上的全部动植物（ × ）
③某菜市场上出售的鸡、鸭、鱼、蘑菇、木耳和蔬菜等所有生物（ × ）
④一片果园中的草本植物、小灌木、果树、动物、微生物等所有生物（ √ ）
（4）由上述分析，请思考理解群落的概念需要抓住哪些关键点，其内涵是什么？
答案
2．群落中物种多样性的测定
群落的结构是以群落中生物的种类组成为基础的。
试结合教材，探索群落中物种多样性的测定方法。
（1）实验原理：
物种多样性是代表群落组织水平和功能的基本特征。
辛普森指数是测定群落组织水平的指标之一，辛普森指数大，表示物种多样性程度高。
（2）方法步骤
选取样方：
选择一块野草地和一块种植区，划出同样面积的样方。
生物密度低的样方要大一些，生物密度高的样方可小一些。
↓
统计记录：
统计样方内的动、植物种类数和每一种的个体数（对不认识的生物要进行检索，查出生物的名称），将有关数据记录在表格中。
群落物种多样性记录表
种类编号
1
2
3
4
5
6
个体数量
↓
物种多样性指数计算
举例：
一个群落中有6个物种，个体数分别是2、3、5、7、8、9，则辛普森指数为D＝
＝
≈4.983。
（3）结果分析：
①群落中只有一个物种时，辛普森指数＝1，数值最小；②群落中物种越多，辛普森指数越大。
3．下面是玉米田群落和杂草地群落的照片，据图分析：
（1）二者相比，杂草地群落的辛普森指数高。
（2）玉米田群落中，玉米数量最多，生产量大，在群落中起主要作用，称之为优势种。
（3）若二者都受到某种喜食单子叶植物的昆虫的侵害，玉米田群落更易被破坏。
归纳提炼
群落中的物种多样性
活学活用
1．判断正误
（1）种群是构成群落的单位（ ）
（2）微山湖中的全部鱼、植物和微生物构成群落（ ）
（3）在一定时间，生活在一定区域内的生物，同种个体形成种群，不同种群形成群落（ ）
（4）群落一般都是由植物和动物两类生物形成的种群构成（ ）
（5）群落是比种群更高层次的系统，主要研究性别比、种间关系以及群落的空间结构等问题（ ）
答案
（1）√
（2）× （3）√ （4）× （5）×
解析 种群是指生活在一定区域中的同种生物个体的总和，群落是指同一时间内聚集在一定区域中各种生物种群的集合。
群落以种群为基本单位，是各个种群的集合体，依靠种间关系使各种群在长期自然选择与进化中形成稳定的彼此适应的有机体。
群落包括该地域的所有生物，除了植物和动物外，还包括该地域的所有微生物。
性别比是种群层次上研究的问题。
二 群落的结构
群落中各种生物所占有的空间各不相同，因而各种群落都有一定的结构。
阅读教材结合下述材料，探讨群落结构的有关内容。
1．观察下图，分析群落的垂直结构
（1）森林群落的分层现象
（2）森林群落地上分层分布是与森林中光强度自上而下递减相适应的。
（3）群落中动物有没有分层现象？
如果有，和植物的分层相比有什么不同？
答案 动物具有分层现象。
和植物的分层现象不同之处在于，每一个层次上活动的动物种类，在一天的不同时间和一年的不同季节是有变化的。
（4）群落分层的意义：
群落的分层使单位面积上可容纳的生物数目增多，使这些生物充分利用环境条件，大大减弱它们之间的竞争，从而使群落保持相对稳定。
（5）在农业生产上如何充分利用这一现象？
答案 在农业生产上可以利用此原理合理搭配种植的品种，进行套种、立体养殖。
小贴士 影响植物分层的环境因素主要是光强度，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。
2．观察下图，分析群落的水平结构
（1）群落水平结构的含义：
群落中各物种在水平方向上的分布表现为不均匀性。
群落中的生物以斑块出现，不同斑块上生物的种类、数量等都有不同。
由于植物群落水平上的结构差异，也造成动物群落分布的不均匀。
（2）水平结构形成的主要原因：
地形变化、土壤湿度、盐碱度、光强度不同以及人和动物的影响等。
归纳提炼
群落的垂直结构和水平结构
（1）群落的垂直结构和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。
活学活用
2．请判断关于群落的空间结构描述的正误：
（1）竹林中竹子高低错落有致，其在垂直结构上有分层现象（ ）
（2）动物在群落中垂直分布与植物的分层现象密切相关（ ）
（3）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（ ）
（4）不同地段生物种类有差别，在水平方向上呈镶嵌分布（ ）
（5）森林群落中只存在垂直结构，而草原群落中只存在水平结构（ ）
答案
（1）×
（2）√ （3）√ （4）√ （5）×
解析 垂直结构和水平结构都是指不同种生物的分布差异。
同种生物的不同不能构成垂直结构或水平结构，也不因同种生物的一致而影响垂直或水平结构的存在。
森林群落也有水平结构，如在森林中，林下阴暗的地方有一些植物种类形成小型组合，而在林下较明亮的地方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、地被层和草本层。
三 生物在群落中的生态位
群落中各种生物种群能在群落中共存，是因为它们在生态位上有着不同的分化，结合下列材料探究生态位的相关知识：
1．观察下列两幅图，理解生态位的概念
（1）三种鸟类生活在同一棵树上，占有的空间位置不同（相同、不同），推测它们的生活方式应该不同（相同、不同）。
（2）鬣狗和秃鹰都吃斑马的尸体，但往往是鬣狗先吃掉肉和内脏，秃鹰再吃剩下的部分。
由以上的情景归纳：
生物种群在群落中的生活方式和它们在时间和空间上占有的地位，称为生态位。
（3）生态位的种类
①分类
②关系：
2．生态位的重叠与竞争
将有尾草履虫和双小核草履虫分别培养在培养皿中，各给以细菌作为食物，不久两种草履虫分裂繁殖并与细菌达到此起彼落的平衡。
但是，如果把两种草履虫放在同一培养皿中，给以细菌，十几天后有尾草履虫均消失，只有双小核草履虫继续存活其中。
其种群数量的变化曲线如图：
（1）观察单独培养的数量变化曲线可看出：
单独培养时二者均能正常增殖。
（2）观察混合培养的数量变化曲线图思考：
①两种草履虫具有相似的生活习性，也就是生态位重叠，当它们被放在同一培养皿中培养时，起初阶段（第4天以前）为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（细菌）数量较多，竞争较弱。
②随后的第4～16天期间，二者的数量变化特点是有尾草履虫处于劣势，双小核草履虫处于优势，第16天以后，只有双小核草履虫存活，两种草履虫没有分泌杀死对方的物质，其原因可能是双小核草履虫繁殖速度快，在竞争中占优势。
（3）由此可见，生态位重叠就可能发生竞争，重叠越多的物种间，竞争越激烈，激烈竞争的结果可能使其中一个物种趋于灭绝。
（4）竞争的结果一定是一种生物被灭绝吗？
答案 不是。
两种生物的生态位可能发生改变，从而减少或排除竞争，使两种生物共存下来。
3．生态位的分化
材料 有两个种群A和B，A种群主要以a为食，B种群主要以b为食，它们又共同以c为食。
自然选择对以c为食的个体有更大的压力，因而两个种群中以c为食的个体数会逐渐减少。
结果两个种群的生态位发生了变化，都生存了下来。
结果如图：
（1）材料中展示的现象就称为生态位的分化。
其概念可概括为生态位有重叠的物种，通过自然选择作用，生态位发生变化，从而减少或排除竞争，使它们共同生存下来的现象。
（2）动物在生态位上的分化，基本上有3种适应方式：
①划分分布区域和活动范围；②错开活动的时间；③改变食物的种类，形成不同的食性。
（3）生态位的分化是生物对环境的长期适应以及自然选择的结果。
归纳提炼
生态位
活学活用
3．角马、牛、羊如果单独出现时，都会吃草的茎部。
如果同时出现在一个区域时，就会一个吃草的茎、一个吃草的根、一个吃其他植物，这说明（ ）
A．生物的生态位发生了变化
B．各种生物之间没有竞争了
C．各生物的竞争更加激烈了
D．生物的生态位是固定不变的
答案 A
解析 各种生物生活在同一区域时，由于竞争导致生态位发生变化，从而竞争减弱，使各种生物能够生存下来。
当堂检测
1．下列实例中，不能构成群落的是（ ）
A．西双版纳的热带雨林生物
B．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
C．海南岛清澜港保护区的红树林中的各种生物
D．大兴安岭的全部红松以及其他生物
答案 B
解析 西双版纳热带雨林中的生物构成一个群落，A正确；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不是所有的生物，不包含原核生物等，不能构成一个群落，B错误；海南岛清澜港保护区的红树林中的各种生物构成一个群落，C正确；大兴安岭的全部红松以及其他生物为所有的生物，构成一个群落，D正确。
2．下图为植物群落生长的分层现象，对此现象的解释，不正确的是（ ）
A．分层现象是植物群落与环境条件相互联系的一种形式
B．决定这种现象的环境因素除光照外，还有温度和湿度等
C．种植玉米时，因植物群落分层现象的存在，所以要合理密植
D．在农业生产上，可以充分利用这一现象，合理搭配种植的品种，进行间播套种
答案 C
解析 同一生物构成种群无分层现象，只有群落才具有分层现象。
3．大多数生物群落在空间上有垂直分层现象，称为群落的垂直结构。
引起森林群落中植物和动物垂直分层现象的主要因素分别是（ ）
A．温度、食物B．温度、光照
C．温度、湿度D．光照、食物
答案 D
4．下面是分布在某栎树林中的几种鸟类调查资料，调查数据表示各种鸟类分布的相对密度。
请根据调查数据（百分比）完成下列问题。
生物种类
林冠层
乔木层
灌木层
草本层
地被层
①林鸽
97.7
1.4
0.9
－
－
②茶腹
49.0
39.0
2.0
－
－
③青山雀
23.4
41.3
30.6
3.7
1.0
④煤山雀
18.0
43.1
31.0
7.8
－
⑤大山雀
6.2
18.5
49.1
25.9
0.3
⑥戴胜
3.4
16.9
55.9
23.8
－
⑦乌鸫
1.2
4.1
14.7
52.4
27.6
⑧红胸鸲
－
－
16.3
40.0
23.7
⑨鹪鹩
－
－
12.5
75.0
12.5
（1）该地区栎树林中，______主要分布在林冠层，______主要分布在乔木层，________主要分布在灌木层，______主要分布在草本层（填序号）。
（2）栎树林中鸟类的分布主要取决于________________，这种分布有利于减少鸟类之间的________。
（3）鸟类分布的上述特点表明，群落的结构具有________的特征。
答案
（1）①② ③④ ⑤⑥ ⑦⑧⑨
（2）食物和栖息环境 竞争
（3）垂直分层
解析 本题主要考查群落中物种之间的关系和群落的结构。
在一个群落中，动物也有类似于垂直结构的分层现象，这是由于食物和栖息环境等不同而造成的。
40分钟课时作业
[学考达标]
知识点一 群落中的物种多样性
1．下列关于优势种的说法，错误的是
A．优势种的主要识别特征是个体数量多
B．它们常常会占有竞争优势
C．往往能通过竞争排除来取得资源的优先占有地位
D．优势种在群落中是持久不变的
答案 D
解析 优势种在群落中一般占有持久不变的优势，但也有特例，如湖泊富营养化常常会改变浮游植物群落的优势状况，能使原来的稀有种数量很快增加，可能会发展为优势种。
2．下表的群落中，以数字1～5代表物种，每个物种的密度不同。
其中物种多样性程度最高的群落是（ ）
群落
A
B
C
D
物种1
30
40
0
0
物种2
20
0
0
2
物种3
0
20
35
8
物种4
3
0
21
25
物种5
0
0
5
12
答案 D
3．在调查某处土壤群落的物种多样性实验中，统计结果如下：
该群落有4个物种，其个体数分别为2、3、5、5，则辛普森指数为（ ）
A．3.37B．3.27
C．3.57D．3.47
答案 C
知识点二 群落的结构
4．某校园有一片草坪和一片树林，下列关于这两个群落中动物分层现象的叙述，正确的是（ ）
A．草坪和树林中的动物都具有分层现象
B．草坪和树林中的动物都没有分层现象
C．只有草坪和树林混杂在一起时，动物才具有分层现象
D．草坪中的动物没有分层现象，而树林中的动物具有分层现象
答案 A
解析 群落中动物分层现象属于群落的垂直结构，所有的群落都具有。
如草坪中地表动物和植被栖息动物的分布均属于分层现象。
5．某山坡不同海拔区域蝶类物种多样性研究结果见下表。
下列有关叙述正确的是（ ）
垂直带
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
海拔（m）
＜1000
1000～2000
2000～2500
2500～
3000
3000～3500
＞3500
植被类型
热带季雨林
常绿阔叶林
常绿落叶混交林
针阔混交林
针叶林
高寒灌丛草甸
蝶类种数
349
452
201
136
125
100
A.不同垂直带的植被类型差异只与光照有关
B．不同垂直带的植被类型差异反映了群落的空间结构特征
C．蝶类物种多样性与各垂直带植被类型无关
D．蝶类物种多样性与各垂直带气候特征有关
答案 D
解析 不同垂直带的植被类型差异是光照、温度等外界因素作用的结果。
不同垂直带的植被类型差异反映了不同群落的物种组成不同，没有反映群落的空间结构特征。
知识点三 生物在群落中的生态位
6．下列关于物种生态位的说法中，不正确的是（ ）
A．生态位表示物种在群落中的地位、作用和重要性
B．同一生物群落中不可能有两个物种的生态位完全相同
C．生态位重叠本身一定伴随着竞争
D．一些生物通过空间的垂直分离避免竞争
答案 C
解析 A项正确，属于对生态位概念的理解；B项正确，符合生态学的竞争排除原理；C项错误，当环境中资源很丰富时，生态位重叠的生物本身不一定会发生竞争；D项正确，自然界的生物通过食物特化、空间的垂直分离和水平分离等方式可避免竞争。
7．生态位是指生物种群在群落中的生活方式和它们在时间和空间上占有的地位，体现了相关种群之间的功能关系和作用。
下列生产实践中没有利用生态位原理的是（ ）
A．不同农作物间作B．“四大家鱼”混合放养
C．适时捕捞D．稻田养鱼
答案 C
解析 生态位是群落垂直结构和水平结构的基础，提高了生物利用环境资源的能力。
不同农作物间作，充分利用了光照和空间；“四大家鱼”分别位于不同的水层，混合放养充分利用了水体空间和资源；稻田养鱼充分利用了环境资源。
适时捕捞利用的是种群数量的变化规律。
[高考提能]
8．在某一农田生态系统中，大面积单一种植某种农作物（甲）可导致害虫A的爆发，改成条带状合理地间作当地另一种农作物（乙）后，乙生长良好，害虫A的爆发也受到了抑制。
对此，不合理的解释是（ ）
A．新的种间关系不利于害虫A
B．新的群落空间结构不利于害虫A
C．乙的出现使害虫A的环境容纳量下降
D．乙和害虫A存在互相抑制的竞争关系
答案 D
解析 由题目所给信息“间作当地另一种农作物（乙）后，乙生长良好，害虫A的爆发也受到了抑制”可以直接推出新的种间关系和群落空间结构对害虫A是不利的且乙的出现使害虫A的环境容纳量下降，A、B、C项正确；由题目所给信息“乙生长良好，害虫A的爆发受到了抑制”可判断出乙和害虫A之间不存在互相抑制的关系，D项错误。
9．科学家在一池塘里将两种鱼进行单独和混合放养。
一段时间后，检测出四类食物在它们胃内所占的比例如下表所示。
下列有关叙述中，正确的是（ ）
饲养方式
植丛中的动物
底栖动物
浮游动物
其他
鱼种a
单养
0.42
0.12
0.01
0.45
混养
0.05
0.35
0.05
0.55
鱼种b
单养
0.43
0.23
0.01
0.33
混养
0.40
0.12
0.04
0.44
①单养时两种鱼多出没在植丛中
②单养时鱼种b多出没在池底
③混养时两鱼种多出没在池底
④混养时鱼种a多出没在池底，鱼种b多出没在植丛中
⑤混合放养有利于对资源和空间的利用
A．①④⑤B．①③⑤
C．②④⑤D．①③④
答案 A
解析 混合放养有利于对资源和空间的充分利用。
由表格中单养和混养时检测出的鱼胃内食物可知：
单养时鱼种a主要以植丛中的动物为食，鱼种b也主要以植丛中的动物为食，说明单养时鱼种a与鱼种b多出没在植丛中。
混养时鱼种a主要以底栖动物为食，说明多出没在池底；鱼种b主要以植丛中的动物为食，说明混养时鱼种b仍多出没在植丛中。
10.如图表示某地域中以湿度和温度为变量，描绘出的两个种群能存活和增殖的范围。
下列有关叙述正确的是（ ）
A．甲种群与乙种群之间存在的只是竞争关系
B．甲种群在该地域的分布包括垂直结构和水平结构
C．湿度和温度相互作用是种群数量变化的决定因素
D．在高温、高湿的条件下，乙种群具有更大的生存优势
答案 D
解析 由坐标图可知，甲种群生活在相对低湿度、低温度的环境中，乙种群生活在相对高湿度、高温度的环境中，因此在高温、高湿的条件下，乙种群具有更大的生存优势。
11．下图表示3个共存物种的资源利用曲线，图a和图b中3个物种的资源利用状况不同，下面是对图a中3个物种与图b中3个物种相比较的几种说法，正确的是（ ）
A．图a中3个物种的种内斗争激烈，图b中3个物种的种间竞争激烈
B．图a中3个物种的种间竞争激烈，图b中3个物种的种内斗争激烈
C．如果资源有限，图a中物种2有被排除的危险，图b中物种3有被排除的危险
D．两图中的物种间的种间斗争激烈程度相同
答案 A
解析 据图可知，在图a中物种1自身单独能利用的资源比较多，与物种2共用资源部分比较少；同样物种3自身单独能利用资源比较多，与物种2共用资源比较少，因此图a中种间竞争比较弱，种内斗争比较激烈；对图b分析发现物种1、2、3中互相间共用资源比较多，自身单独能利用的资源比较少。
因此在图b中种间竞争激烈，种内斗争较弱，其中物种2自身单独能利用的资源与物种1、物种3相比最少，因此若资源有限，图b中物种2有被排除的危险。
12．在某栎林中，植物和动物的分布如下表：
项目
上层
中层
下层
植物
乔木
灌木
草本
动物
林鸽
长尾山雀
鹪鹩、昆虫
（1）上表体现了生物群落的________________，它反映了动物、植物都具有________现象。
（2）该栎林中，上层、中层、下层的植物种类不同，这种分布的差异主要与哪种非生物成分有关？
________。
（3）栎林中动物的分布取决于植物的分布，这是因为植物能为动物的生存提供__________________________，而且动物的这种分布有利于减轻物种之间的________。
答案
（1）垂直结构 分层
（2）光照
（3）食物和栖息场所 竞争
解析 每个生物种群都有其特定的食物、栖息场所及资源等生存条件的需求，这些具有不同生态需求的种群在该区域中必定构成不同的空间配置状况，从而使各种群间能有机结合，进行物质及能量的流通。
这种空间配置可分两个方面：
垂直结构和水平结构。
垂直结构是指在垂直方向上，群落中的各种群具有分层分布特点。
如在森林中，高大的乔木占据森林的上层，再往下依次是灌木层、草本层。
某些动物如鸟类、昆虫有明显的垂直分层分布现象，它们有些专生活于区域的上层，吃上层的食物，而有些专生活于中层，有些专生活于底层。
[个性拓展]
13．在烧杯中加入一些枯草浸出液，烧杯中的枯草杆菌以其中的有机物为食，过几天后放入大草履虫，再过一段时间后，放入双小核草履虫，它们均以枯草杆菌为食。
三种生物在浸出液中数量的增减情况用图中A、B、C曲线表示，据图分析回答下列问题：
（1）枯草杆菌和草履虫之间构成________关系，两种草履虫之间构成________关系。
（2）A、B两条曲线分别表示__________、____________的数量变化情况。
（3）曲线C在c～d段下降的原因是___________________________________________________
________________________。
（4）曲线A在a～b段下降的原因是___________________________________________________
________________________。
答案
（1）捕食 竞争
（2）枯草杆菌 双小核草履虫（3）双小核草履虫与大草履虫竞争资源 （4）大草履虫（捕食者）数量增多
解析 草履虫以枯草杆菌为食，构成捕食关系，两种草履虫之间构成竞争关系。
图中三条曲线根据放入的时间先后判断：
A为枯草杆菌，C是大草履虫，B是双小核草履虫。
曲线C在c～d段下降是由于双小核草履虫的加入，竞争压力大，大草履虫处于劣势，数量下降，而曲线A在a～b段下降是由于此期间大草履虫增多。
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