北师大版高中生物选择性必修二群落的结构课件

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第2章2022内容索引自主预习·新知导学合作探究·释疑解惑素养提升课堂小结课 标 定 位1.通过资料分析和土壤中动物类群丰富度的调查活动,建立群落的概念并分析群落的物种多样性。2.理解群落的结构特点,分析影响群落结构变化的因素。3.理解群落的生态位概念,分析不同群落中的生物具有与其生活环境相适应的形态结构、生理特征和分布特点。素养阐释1.在理解群落具有垂直结构和水平结构等特征的基础上,形成结构与功能观。2.通过测定群落的物种多样性及土壤中动物类群的丰富度,提高科学探究能力。3.关注群落结构与生态环境保护的联系,应用生态位等原理指导在农业生产中立体种植等实际问题,提高社会责任意识。自主预习·新知导学一、群落的物种多样性(一)测定群落的物种多样性1.群落的概念:特定区域内的各种植物、动物、微生物种群组成的集合体称为群落。2.物种多样性:一定区域内物种的丰富度和均匀度称为物种多样性。3.测定群落的物种多样性(1)目的要求①尝试用样方法测定群落的物种多样性。②统计群落中物种种类数和各物种的个体数。(2)实验原理:在一定空间内,群落物种多样性的高低取决于物种的丰富度和均匀度。(3)常用指标:辛普森指数。(二)土壤中动物类群丰富度的测定1.目的要求(1)尝试统计动物类群丰富度。(2)分析影响土壤动物类群丰富度的因素。2.实验原理土壤中含有植物死亡的根系和枯枝落叶等有机质,这些有机质为多种土壤动物的生存提供了营养条件。不同的土壤中所含有机质的种类和数量不同,所以土壤动物的丰富度存在差异。3.方法步骤制作取样器→取样→采集小动物→观察、分类、鉴定→统计和分析。二、群落的结构特点(一)群落的垂直结构呈分层现象1.概念:群落在空间中的垂直分化或成层现象称为垂直结构。2.影响因素(1)植物:光照。(2)动物:栖息空间和食物条件。3.意义:群落的分层使单位面积上可容纳的生物数量增多,这些生物可以充分利用环境条件,大大减弱它们之间的竞争,从而保持群落的相对稳定。(二)群落的水平结构呈斑块镶嵌现象1.概念:由于环境的差异及物种间的相互作用,使得群落内的物种在水平方向上表现为在不同空间形成不同物种组合的状况,称为水平结构。2.影响因素:地形、土壤湿度、营养物质、光照强度等。3.群落结构特征的应用(1)群落的垂直结构和水平结构可随时间而改变。(2)合理配置作物群体,有利于改善作物的通风、透光条件,提高光能利用效率。(三)群落中的生物具有与环境相适应的特点1.由于地理位置、气候、地形、土壤等因素的影响,地球上的生物群落类型是多种多样的。2.不同群落中的生物具有与该群落环境相适应的形态结构、生理特征和分布特点。三、生物在群落中的生态位1.生态位:种群在群落中的功能关系和它们在时间和空间上占有的位置称为生态位。2.生态位重叠导致物种间的竞争:在同一个地理区域,资源要求相似的物种之间,常常通过多种方式来减少生态位的重叠,从而避免竞争。3.竞争可以导致生态位分化(1)生态位分化:生态位有重叠的物种,通过自然选择和适应,生态位发生变化,从而减少或排除竞争,共同生存下来,这种现象称为生态位分化。(2)动物在生态位上的分化的适应方式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)应用:指导农林业生产,推行混交套种。【预习检测】 1.判断正误。(1)辛普森指数计算公式中,D代表物种多样性指数,S代表群落中所有物种的个体总数。(　　)　(2)群落中物种丰富度越高,物种多样性越高。(　　)(3)任何群落都有水平结构和垂直结构。(　　)(4)生态位重叠导致物种间的竞争,竞争可以导致生态位分化。(　　)(5)生态位分化是自然选择和生物对环境长期适应的结果。(　　)(6)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。(　　)(7)土壤盐碱度不同,土壤动物群落结构会有差异。(　　)　(8)动物在群落中的垂直分层与栖息空间和食物条件有关。(　　)××√ √ √ √ √ √ 2.关于池塘生态系统中的群落结构,下列叙述错误的是(　　)。A.在垂直方向上,鱼类具有明显的分层现象B.鱼类在群落中的垂直分布主要依赖于植物的分层C.池塘中的群落没有水平结构D.在水平方向上,生物种类分布有差异答案:C解析:池塘生态系统中,植物的垂直分层导致以不同植物为食的鱼类也出现分层现象;从池塘岸边到中心分布着不同种类的植物,必然导致池塘中的群落也有水平结构。3.下列关于群落结构的叙述,错误的是(　　)。A.群落的层次越明显、分层越多,群落中的动物种类就越少B.群落中植物的垂直结构决定了动物也有类似的分层现象C.群落的水平结构与地形、营养物质、光照强度和土壤湿度等因素有关D.群落的垂直结构提高了群落利用光照等环境资源的能力答案:A解析:群落中植物的分层决定了动物的分层,植物的分层越多,动物种类就越多,因为群落中植物的垂直结构为动物创造了多种多样的栖息空间和食物条件,A项错误,B项正确。影响群落水平结构的因素有地形、土壤湿度、营养物质和光照强度等,C项正确。群落中植物的垂直结构显著提高了群落利用光照等环境资源的能力,D项正确。4.下列关于生态位的叙述,错误的是(　　)。　A.食草动物和食肉动物占有不同的生态位B.如果两种生物的生态位相同,可能会发生激烈的竞争C.不同种食草动物的生态位都是相同的D.昼行性动物和夜行性动物占有不同的生态位答案:C5.生态位是指种群在群落中的功能关系和它们在时间和空间上占有的位置。下列说法错误的是(　　)。A.不同物种的生态位可能会出现重叠现象B.同一环境中两个生态位相同的种群,常常会由于食物或生活资源而发生竞争C.处于同一生态位的种群之间不可能存在生殖隔离D.如果环境发生重大变化,某种生物的生态位可能会随之改变答案:C合作探究·释疑解惑【问题引领】 群落中物种丰富度、物种多样性和辛普森指数的区别是什么?提示:物种丰富度是指群落中物种数的多少。物种多样性包括两个方面:物种丰富度和物种均匀度。辛普森指数是一种常用的测定群落中物种多样性的指标,辛普森指数越大,物种多样性越高。【归纳提升】 1.辛普森指数的计算公式理解公式中各参数的含义:D——物种多样性指数;S——物种的数目(种数);ni——第i个物种的个体数;N——群落中所有物种的个体总数。2.物种多样性测定的原理在一定空间内,群落物种多样性的高低取决于两个方面,即物种的丰富度和均匀度,衡量物种多样性的指标是辛普森指数,分别测出物种丰富度和每个物种的个体数,即可算出辛普森指数,从而确定物种多样性的高低。3.测定步骤(1)随机选取若干个同样面积的样方,计数每个样方内的物种数和每个物种的个体数。生物密度低的区域,样方面积可大一些;生物密度高的区域,样方面积可小一些。(2)计数每个样方内各物种的个体数,做好记录。(3)利用步骤(2)数据,计算辛普森指数。(4)由辛普森指数判断物种多样性高低。【典型例题】 公园绿地是城市生态系统的重要组成部分,也是居民的主要休闲娱乐场所,是反映居民生活质量、环境质量和建设生态型城市的重要指标。某生态小组为了研究开园后的环境变化和生物多样性情况,开展了一定的调查。回答下列问题。(1)调查植物种群密度常用的方法是　　　　　,在取样时应注意　　　　　　　　　　、　　　　　　(因素)对调查结果的影响。 (2)根据下面的取样调查表可估算出某物种的种群密度为　　　　株/100 m2。 (3)辛普森指数是测定群落中物种多样性最常用的指标之一,是反映物种　　　　和　　　　的综合指标。辛普森指数越大,物种多样性越高。 答案:(1)样方法　样方的大小和数量　随机取样(2)180(3)丰富度　均匀度解析:(1)调查植物种群密度常用的方法是样方法;在取样时应注意随机取样、样方的大小和数量要合适等。(2)某物种的种群密度=(350+380+350+390+350+340)÷6÷2=180(株/100 m2)。(3)辛普森指数是反映物种丰富度和均匀度的综合指标。【变式训练】 1.图Z2-3-1为一个植物群落,不同的树轮廓表示不同的树种,每个树轮廓分别代表10个个体。现对该植物群落进行生物多样性的分析,下列相关叙述不合理的是(　　)。　A.调查该植物群落的物种多样性采用的方法是样方法B.树木A、B、C之间的差异属于遗传多样性C.树木D、G、E之间的差异属于物种多样性D.计算该植物群落的辛普森指数,所得值越小,说明物种多样性越高答案:D图Z2-3-1 解析:调查该植物群落的物种多样性通常采用的方法是样方法。由题图可知,树木A、B、C属于同一物种的不同个体,它们之间的差异是由基因突变和基因重组引起的,属于遗传多样性。由题图可知,树木D、E、G属于不同的物种,它们之间存在着生殖隔离,它们之间的差异属于物种多样性。辛普森指数是测定群落中物种多样性的指标之一,辛普森指数越大,物种多样性越高。2.生态工作者对我国北方某地草原的物种数量和分布情况进行调查,下列步骤正确的是(　　)。①在物种分布较密集的地方取5个样方②统计每个样方内的物种数和各物种的个体数　③利用步骤②数据,计算出辛普森指数　④由辛普森指数判断物种的丰富度A.①②③　　　　　B.②④C.③④ D.②③答案:D【问题引领】 土壤中动物类群丰富度的调查能用样方法和标记重捕法吗?调查过程中对于不认识的小动物应如何处理?提示:不能采用样方法,因为土壤小动物大多具有较强的活动能力;也不能采用标记重捕法,因为土壤小动物身体微小。调查过程中对于不认识的小动物可记为“待鉴定××”,并记录下它们的特征。【归纳提升】 1.实验步骤分析 2.吸虫器分析吸虫器中纱布的作用是防止将土壤小动物吸走,将其收集在试管中;吸虫器中的棉花应是湿润的,为土壤小动物提供潮湿的环境。3.测定土壤中动物类群丰富度的注意事项(1)取样时应注意随机取样,避免人为作用使结果偏差较大。(2)小动物类群因所取地段不同,可能差异较大。从不同营养环境中采集的土壤样本要分开统计,并尽可能多地收集小动物。(3)取样时尽量不要破坏环境,同时要注意安全。(4)在装样土的塑料袋上要标明取样的地点和时间。(5)本实验调查的对象是样本中肉眼可见(可借助放大镜、解剖镜)的所有动物,调查的指标是小动物的种类及每种个体的数目。【典型例题】 下列关于“土壤中动物类群丰富度的测定”实验的说法,正确的是(　　)。A.对于无法知道名称的动物可忽略,不必记录下它们的特征B.土壤中动物类群丰富度的统计方法是取样器取样法C.为了调查不同时间土壤中动物类群丰富度,可分别在白天和晚上取同一地块的土样进行调查D.许多土壤动物有较强的活动能力,可采用标记重捕法调查土壤动物类群丰富度答案:C解析:丰富度是指群落中物种数的多少,对于无法知道名称的动物,不可忽略,需要记录下它们的特征。统计丰富度通常采用逐个记名法。标记重捕法适用于活动范围较大的动物,土壤动物身体微小,宜采用取样器取样法进行调查。【变式训练】 土壤动物是土壤生态系统的重要组成部分。某生物兴趣小组对某一地区人工绿地、林地、农田3种不同类型土地的地下土壤动物群落进行了调查,结果见下表。由表中数据分析可知,下列说法正确的是(　　)。注第一层为距地表0~5 cm;第二层为距地表5~10 cm;第三层为距地表10~15 cm。 A.各样地相同土层土壤中动物类群丰富度没有明显的差异B.可用标记重捕法调查各样地土壤中动物类群数C.人类活动对土壤动物的数量和分布没有影响D.各土层中土壤动物种群数量的增长曲线均呈“S”型答案:A解析:各样地相同土层土壤中动物类群丰富度差异较小,A项正确。土壤中动物类群丰富度的调查采用的是取样器取样法,B项错误。人类活动对土壤动物的数量和分布有一定的影响,C项错误。各土层中土壤动物种群数量受季节、气候等影响,并非均呈“S”型增长,还会出现下降、波动,D项错误。【问题引领】 如图Z2-3-2所示,群落具有垂直结构和水平结构,表示垂直结构和水平结构的分别是哪幅图?群落的垂直结构对群落有什么意义?图Z2-3-2提示:图A表示垂直结构,图B表示水平结构。群落的垂直结构显著提高了群落利用光照等环境资源的能力。【归纳提升】 1.垂直结构(1)现象:群落在垂直方向上具有明显的分层现象。(2)森林中群落的垂直结构分析2.水平结构(1)现象:群落在水平方向上常呈现出斑块镶嵌分布。(2)影响因素:地形、土壤湿度、营养物质和光照强度等。如高山不同垂直带植物分布不同,属于群落的水平结构,影响其植物分布的主要因素是地形,原因是不同高度的温度不同。3.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量增多,这些生物可以充分利用环境条件,大大减弱它们之间的竞争,从而保持群落的相对稳定。4.形成群落空间结构应注意的问题(1)要有多个种群构成群落,如竹林中的竹子只是一个种群,不存在垂直结构和水平结构。(2)各个种群间要形成不同的种间关系,如捕食、竞争等。通过各种不同的种间关系,使各个生物种群分别占据不同的生态位,形成群落的空间结构。(3)要存在形成分层现象的环境条件,如光照、温度、食物、栖息空间等。【典型例题】 图Z2-3-3为某生物群落的分层现象。下列叙述错误的是(　　)。 图Z2-3-3 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.在农业生产中,可以充分利用这一现象,合理搭配种植的品种答案:C 解析:植物分层现象是植物与环境相互作用的结果,这样可以充分利用光照等环境资源,A项正确。影响植物分层的环境因素除光照外,还有温度、湿度等,B项正确。合理密植能充分利用土地,有效利用光能,同时也可以增加对二氧化碳的吸收,增强光合作用,但不是依据植物群落的分层现象,C项错误。 依据植物分层现象可以进行间作套种,以获取单位面积的最大产量,D项正确。【变式训练】 1.下列关于群落的结构的理解,错误的是(　　)。①凤尾竹竹林中竹子高低错落有致,其在垂直结构上有分层现象　②高山上不同海拔分布着不同的植被属于群落的垂直结构　③森林群落有垂直分层现象,草原群落中植被类型主要为草本,不存在垂直分层现象　④不同地段生物种类有差别,在水平方向上有水平结构的分布A.①②④ B.①②③C.②③④ D.①③④答案:B2.某校园中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【问题引领】 生活在同一群落中的食草动物的食性也不完全相同,有的动物主要食草的茎叶,有的动物主要食草的根,如一些土壤动物。形成这种现象的原因是什么?提示:同样是食草动物,食性不完全相同,这属于生态位的分化,是自然选择和生物对环境长期适应的结果,有利于动物从各种不同的位置分别获取资源。【归纳提升】 1.生态位:种群在群落中的功能关系和它们在时间和空间上占有的位置称为生态位。大自然中,凡存在者就有自己的“生态位”。如每一种生物占有各自的空间,在群落中具有各自的功能和营养位置,以及在温度、湿度、土壤等环境变化梯度中所居的地位。2.生态位的确定:一个物种的生态位,是按其食物和生境来确定的。任何两个物种一般不能处于同一生态位。3.生态位变化:一般说来,当主要食物缺乏时,动物会扩大取食种类,食性趋向泛化,生态位加宽;当食物丰富时,取食种类又可能缩小,食性趋向特化,生态位变窄。4.生态位重叠导致物种间的竞争,重叠程度越大,竞争越激烈;竞争可以导致生态位分化,从而减少或排除竞争。【典型例题】 生态位是物种在生物群落或生态系统中的地位和角色,表征了物种对各种资源(食物、空间等)的利用以及不同物种之间的关系。生态位的重叠和分离状况与种间竞争、种内斗争具有密切的关系(如图Z2-3-4所示)。下列说法错误的是(　　)。图Z2-3-4 A.种间竞争会促使不同物种的生态位分化B.种内斗争的加剧会使不同物种的生态位重叠增加C.各物种生态位的分化不利于群落稳定性与多样性的维持D.如果两个物种的生态位是完全分开的,则会有未被利用的资源答案:C解析:种间竞争会使不同物种对资源的利用出现差异,所以会促使不同物种的生态位分化,A项正确。种内斗争的加剧会使种群内的个体占据更多的资源,从而使不同物种的生态位重叠增加,B项正确。各物种生态位的分化有利于生物对资源的利用,有利于群落稳定性与多样性的维持,C项错误。如果两个物种的生态位是完全分开的,则会有未被利用的资源,D项正确。【变式训练】 1.图Z2-3-5是生态位关系图,其中完全符合竞争不对等、乙的生态位空间有较大比例被共占的一组是(　　)。图Z2-3-5 答案:D 解析: A项图显示甲、乙有共同的环境梯度,存在竞争,但是乙的空间被共占的比例较小。B项图中,甲、乙几乎没有共同的环境梯度,竞争比例小。C项图中,甲、乙没有共同的环境梯度,不存在竞争。D项图中,甲、乙有共同的环境梯度,且乙的生态位空间有较大比例被共占,甲、乙竞争不对等。2.(不定项选择题)种群在群落中的功能关系和它们在时间和空间上占有的位置称为生态位。研究人员调查了某沿海滩涂上两种占优势水鸟在三种主要觅食环境中出现的概率以及主要的食物种类等,统计结果如图Z2-3-6所示。据图分析,下列说法正确的是(　　)。图Z2-3-6 A.青脚鹬的觅食环境范围大于绿翅鸭的觅食环境范围B.绿翅鸭和青脚鹬之间存在种间竞争关系C.二者的生态位存在差异是其与无机环境之间协同进化的结果D.两种鸟的生态位存在差异有利于对环境资源进行充分利用答案:ABD解析:青脚鹬的觅食范围有环境1、2、3,而绿翅鸭的觅食范围不包括环境2,A项正确。绿翅鸭和青脚鹬均采食螺类小动物,存在种间竞争关系,B项正确。两种鸟的觅食环境、食物种类均存在差异,说明它们的生态位存在差异,这是两种鸟之间及鸟与环境之间协同进化的结果,C项错误。两种鸟的生态位存在差异,既能够减小竞争压力,还有利于对环境资源进行充分利用,D项正确。素 养 提 升区分“高山植被分布”与“群落垂直结构”(1)高山植被的垂直分布是指随海拔升高,温度下降明显,从而导致不同海拔植被分布不同,从低到高依次为阔叶林→针叶林→高山草甸→苔原。(2)高山植被分布不属于群落的垂直结构,因为在每一个自然区域地段,均具有自然群落,而每一个群落都有各自的垂直结构与水平结构,如图Z2-3-7所示。图Z2-3-7 图Z2-3-8表示的是在-200~3 800 m的海拔内,高山A、森林B、海洋C 的植物分布状况。下列说法错误的是(　　)。图Z2-3-8 A.高山A处不同高度的山坡上分布着不同的植物属于群落的垂直结构B.森林B中的动物也有分层现象,其原因是森林中植物的分层C.海洋C中的藻类出现明显的分层现象,主要影响因素是光照D.高山A、森林B、海洋C所对应的群落均有垂直结构和水平结构答案:A 解析:高山A处不同高度的山坡上分布着不同的植物类群,这是由于地形的起伏引起不同高度的山坡上温度不同,加之A处的阔叶林和针叶林生长在不同的地段,因此属于群落的水平结构,A项错误。植物的分层可为动物创造多种多样的栖息空间和食物条件,因此森林B中的动物也有分层现象,B项正确。随着海洋深度的增加,光照强度逐渐减弱,导致不同水层分布着不同的植物,所以海洋C中的藻类出现明显分层现象的主要影响因素是光照,C项正确。群落的结构包括垂直结构和水平结构,D项正确。课 堂 小 结本 课 结 束