種群和群落(一輪復(fù)習(xí)上課)

第四章種群和群落 1 種群的特征 2 種群數(shù)量的變化 3 群落的結(jié)構(gòu)特征 4 群落的演替 5 土壤中動物類群豐富度的研究 實(shí)驗(yàn) 考綱要求 一 概念 在一定的空間和時(shí)間內(nèi)的同種生物個(gè)體的總和 二 要點(diǎn) 一定的空間 這個(gè)空間內(nèi)的同種生物與外界的個(gè)體隔離 一種生物的全部個(gè)體 個(gè)體之間相互聯(lián)系 理解種群概念要抓住四點(diǎn) 1 一定區(qū)域 空間限定 2 一定時(shí)間 時(shí)間限定 3 同種生物 物種限定 4 全部個(gè)體 個(gè)體范圍 生殖隔離 地球上全部的人是同一物種 所有的水稻是同一物種 BD 判斷 下列各項(xiàng)是不是一個(gè)種群 一個(gè)池塘中全部的魚 一個(gè)池塘中的全部鯽魚 一個(gè)城鎮(zhèn)的全部居民 4 一畝農(nóng)田中的全部水稻 5 一個(gè)草原上全部的老綿羊 牧民在承包的草場上該放養(yǎng)多少頭羊 既能保護(hù)草原 又能取得最好經(jīng)濟(jì)效益 怎樣控制害蟲數(shù)量 以防止蟲災(zāi)發(fā)生 種群研究的核心問題 種群數(shù)量變化規(guī)律 一 種群的數(shù)量特征種群特征種群有的但個(gè)體沒有的特征 種群密度 出生率和死亡率 遷入率和遷出率 年齡組成和性別比例 1 種群密度 1 概念 是指單位空間 單位面積 體積 內(nèi)某種群的個(gè)體數(shù)量 種群密度是種群最基本的數(shù)量特征 2 特點(diǎn) 隨種群的不同 環(huán)境的改變有差異 相同的環(huán)境條件下 不同物種的種群密度不同 不同的環(huán)境條件下 同一物種的種群密度不同 樣方法 標(biāo)志重捕法 3 調(diào)查方法 2 出生率和死亡率意義 3 遷入率和遷出率意義 意義 年齡組成是預(yù)測種群密度未來變化趨勢的重要依據(jù) 4 年齡組成 決定種群大小和密度 對一個(gè)自然種群來說 影響種群數(shù)量變動的主要因素是出生率和死亡率 決定種群大小和密度 如城市人口的變化 5 性別比例 意義 直接影響出生率 間接影響種群密度 雌雄相當(dāng)型 雌性和雄性個(gè)體數(shù)目大體相等 這種類型多見于高等動物 雌多雄少型 雌性個(gè)體顯著多于雄性個(gè)體 常見于人工控制的種群及蜜蜂 象海豹等群體動物 蜂群中幾百只雄蜂 一只蜂王和幾十萬只工蜂都是雌蜂 雌少雄多型 雄性個(gè)體明顯多于雌性個(gè)體 這種類型較為罕見 如白蟻等營社會性生活的動物 蜜蜂若考慮有生殖能力的個(gè)體 也為雌少雄多型 性別比例的應(yīng)用 利用人工合成的性引誘劑誘殺某種害蟲的雄性個(gè)體 破壞害蟲種群正常的性別比例 從而達(dá)到殺蟲效果 種群密度 決定種群個(gè)體數(shù)目變動的關(guān)系圖 外界環(huán)境 性別比例 出生率 死亡率遷入率 遷出率 年齡組成 決定密度大小 種群密度 預(yù)測變化方向 影響數(shù)量變動 直接影響 種群數(shù)量 6 種群特征間的相互關(guān)系 調(diào)查種群密度的方法 估算法 對象 原則 注意 方法 植物 昆蟲的卵 活動能力弱的動物隨機(jī)取樣樣方的大小和樣方的多少五點(diǎn)取樣法和等距取樣法 對象 活動能力強(qiáng) 活動范圍大的動物 一 樣方法 二 標(biāo)志重捕法 二 調(diào)查種群密度的常用方法 常用取樣方法 記數(shù)方法 蒲公英 其他植物 注意 方框內(nèi) 相鄰兩邊 左 上 及其夾角上的個(gè)體 用樣方法調(diào)查種群密度時(shí) 1 取樣中應(yīng)注意哪些問題 2 樣方的多少會影響調(diào)查結(jié)果嗎 注意 隨機(jī)性 樣方的大小 樣方數(shù)越多結(jié)果越接近真實(shí)值 樣方的數(shù)量 遷移拓展 某同學(xué)根據(jù)下表 調(diào)查草原中某雙子葉草本植物種群密度時(shí) 設(shè)計(jì)如下調(diào)查步驟 選取40cm 40cm為最佳樣方面積 在該物種分布較密集的地方取5個(gè)樣方 計(jì)算每個(gè)樣方內(nèi)該植物的個(gè)體數(shù) 若計(jì)數(shù)結(jié)果由多到少依次為N1 N2 N3 N4 N5 則將N3作為種群密度的估計(jì)值 請指出以上設(shè)計(jì)步驟中的錯(cuò)誤并加以改正 隨機(jī) 平均 中間值 標(biāo)志重捕法 1 前提條件 標(biāo)志個(gè)體與未標(biāo)志個(gè)體在重捕時(shí)被捕的概率相等 在調(diào)查期內(nèi)沒有新的出生和死亡 沒有遷入和遷出 2 適用范圍 3 注意事項(xiàng) 標(biāo)志不能過分醒目 標(biāo)志物和標(biāo)志方法必須對動物的身體不會產(chǎn)生傷害 標(biāo)志符號必須能夠維持一定的時(shí)間 在調(diào)查研究期間不能消失 4 計(jì)算公式 活動能力強(qiáng)和范圍大的動物 第1次捕捉12只 標(biāo)志 第2次捕捉10只 有標(biāo)志4只 放回原種群 只 30只 兩種調(diào)查方法比較 例2 調(diào)查某草原田鼠數(shù)量時(shí) 在設(shè)置1公頃的調(diào)查區(qū)內(nèi) 放置100個(gè)捕鼠籠 一夜間捕獲鼠32頭 將捕獲的鼠經(jīng)標(biāo)記后在原地釋放 數(shù)日后 在同一地方再放置同樣數(shù)量的捕鼠籠 這次共捕獲鼠30頭 其中有上次標(biāo)記過的個(gè)體10頭 則該草原田鼠的種群密度約為頭 公頃 若部分個(gè)體遷出則調(diào)查結(jié)果 偏低 偏高 96 偏高 種群的空間特征 組成種群的個(gè)體在其生活空間中的位置狀態(tài)或空間布局叫做種群的空間特征或分布型 種群的空間分布一般可概括為三種基本類型 隨機(jī)分布 均勻分布和集群分布 均勻型 隨機(jī)型 集群型 一 構(gòu)建種群增長數(shù)學(xué)模型的方法 模型假設(shè) 理想條件下 建立模型 Nt N0 t或 J 形曲線 實(shí)驗(yàn)或觀察 現(xiàn)實(shí)條件下 高斯實(shí)驗(yàn) 檢查修正 S 形曲線 第二節(jié)種群數(shù)量的變化 理想條件 食物 養(yǎng)料 空間條件充裕氣候適宜沒有敵害 Nt N0 t 增長率 1保持不變 第二年的數(shù)量 第一年的數(shù)量 1 J 型增長曲線 環(huán)境條件有限 增長率隨著種群密度的增加而按一定的比例下降 增長率 0 2 S 型增長曲線 思考 種群數(shù)量達(dá)到 K 值時(shí) 都能在 K 維持穩(wěn)定嗎 在自然界中 影響種群數(shù)量的因素很多 如氣候 食物 天敵 傳染病等 因此 大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動著 在不利的條件下 種群數(shù)量還會急劇下降 甚至消亡 二 種群數(shù)量的波動和下降 種群的數(shù)量是經(jīng)常變化的 種群數(shù)量的變化包括增長 波動 穩(wěn)定和下降 消亡等 影響種群數(shù)量變化的因素有哪些呢 直接因素 出生率 死亡率 遷入率 遷出率 間接因素 食物 氣候 傳染病 天敵 重要因素 人類的活動 人為控制 家禽 畜牧 捕殺野生動物 濫砍亂閥 環(huán)境破壞影響生物生存 三 J 型曲線和 S 型曲線的比較 K值和K 2值的應(yīng)用 K 2 K 2 K值 K值 K值 如圖為理想狀態(tài)下和自然環(huán)境中某生物的種群數(shù)量變化曲線 下列說法正確的是 陰影部分表示環(huán)境中影響種群增長的阻力淘汰個(gè)體數(shù) a為 J 型曲線 b為 S 型曲線 陰影部分的個(gè)體數(shù)量表示通過生存斗爭被淘汰的個(gè)體數(shù) K值為環(huán)境容納量A B C D a b D 5 不同類型生物的存活率 I型 接近于生理壽命時(shí)死亡率升高 如 人等大型哺乳動物 II型 種群各年齡期死亡率基本相似 如 鳥類 嚙齒動物 III型 幼體死亡率很高 如 魚類 兩棲類等 實(shí)驗(yàn)原理 酵母菌是兼性厭氧型微生物 養(yǎng)分 空間 溫度和有毒代謝物等是影響種群數(shù)量增長的限制因素 在理想的環(huán)境下 酵母種群呈J型曲線 在有限的環(huán)境下 酵母種群呈S型曲線 實(shí)驗(yàn)材料 血球計(jì)數(shù)板 肉湯培養(yǎng)基實(shí)驗(yàn)步驟 配制培養(yǎng)基滅菌接種培養(yǎng)計(jì)數(shù) 實(shí)驗(yàn)探究培養(yǎng)液中酵母菌數(shù)量的動態(tài)變化 血球計(jì)數(shù)板的構(gòu)造及其基本使用 基本使用 back 二 酵母菌計(jì)數(shù)方法 抽樣檢測法 先將蓋玻片放在計(jì)數(shù)室上 用吸管吸取培養(yǎng)液 滴于蓋玻片邊緣 讓培養(yǎng)液自行滲入 多余培養(yǎng)液用濾紙吸去 稍待片刻 待細(xì)菌細(xì)胞全部沉降到計(jì)數(shù)室底部 將計(jì)數(shù)板放在載物臺的中央 計(jì)數(shù)一個(gè)小方格內(nèi)的酵母菌數(shù)量 再以此為根據(jù) 估算試管中的酵母菌總數(shù) 三 注意事項(xiàng) 1酵母計(jì)數(shù)方法 抽樣檢測法 邊緣效應(yīng) 計(jì)數(shù)上邊線和左邊線上的細(xì)胞數(shù) 2 從試管中吸出培養(yǎng)液進(jìn)行計(jì)數(shù)之前 要將試管輕輕震蕩幾次 原因使酵母菌分布均勻 減少誤差 3 本實(shí)驗(yàn)沒有另設(shè)置對照實(shí)驗(yàn) 原因是該實(shí)驗(yàn)時(shí)間上形成前后自身對照 為提高實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性 實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)進(jìn)行重復(fù)實(shí)驗(yàn) 多次計(jì)數(shù) 增長曲線的總趨勢 四 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 開始時(shí)培養(yǎng)液的營養(yǎng)充足 空間充裕 條件適宜 因此酵母菌大量繁殖 種群數(shù)量劇增 隨著酵母菌數(shù)量的不斷增多 營養(yǎng)消耗 pH變化等 使生存條件惡化 酵母菌死亡率高于出生率 種群數(shù)量下降 影響酵母菌種群數(shù)量的因素 先增加再降低 原因 可能有養(yǎng)料 溫度 pH空間及有害代謝廢物等 同一時(shí)間內(nèi)聚集在一定區(qū)域中各種生物種群的集合 全部的植物 動物和微生物 叫做群落 一 生物群落的概念 二 群落水平上研究的問題 物種豐富度 優(yōu)勢種 種間關(guān)系 空間結(jié)構(gòu) 群落的演替 第3節(jié)群落的結(jié)構(gòu) 同一時(shí)間內(nèi)聚集在一定區(qū)域中各種生物種群的集合 叫做群落 例 一個(gè)池塘中的魚類是一個(gè)種群 還是一個(gè)群落 或都不是 包括這個(gè)區(qū)域內(nèi)所有有生命的物質(zhì) 群落的概念 研究池塘群落 一 群落水平上研究的問題 群落特征 物種的多樣性 群落結(jié)構(gòu) 種間關(guān)系等 一般來說 環(huán)境條件愈優(yōu)越 群落發(fā)育的時(shí)間愈長 生物種的數(shù)目愈多 群落的結(jié)構(gòu)也愈復(fù)雜 如從熱帶到極地生物種數(shù)變化 武夷山西伯利亞低等植物840種低等植物670種高等植物2888種高等植物139種動物5000余種動物約1000種脊椎動物475種 常綠闊葉林 常綠針葉林 群落中物種的數(shù)目的多少稱為豐富度 特點(diǎn) 兩物種相互依賴 彼此有利 如果彼此分開 則雙方或者一方不能獨(dú)立生存 在數(shù)量上兩種生物呈現(xiàn)出 同生共死 的同步性變化 數(shù)量坐標(biāo)圖 能量關(guān)系圖 例子 大豆與根瘤菌 地衣 種間關(guān)系 種間互助 互利共生 豆科植物和菌瘤根 1 捕食 數(shù)量坐標(biāo)圖 能量關(guān)系圖 特點(diǎn) 一種生物以另一種生物為食 數(shù)量上呈現(xiàn)出 先增加者先減少 后增加者后減少 的不同步性變化 例子 羊和草 狼與兔 青蛙與昆蟲 種間斗爭 捕食 2 競爭 競爭能力不同 數(shù)量坐標(biāo)圖 能量關(guān)系圖 特點(diǎn) 兩種生物在數(shù)量上呈現(xiàn)出 你死我活 的變化 一般生態(tài)需求越接近的不同物種間競爭越激烈 競爭能力相同 例子 牛與羊 農(nóng)作物與雜草 大草履蟲與雙小核草履蟲 大象和獅子搶奪水源 3 寄生 特點(diǎn) 對寄主有害 對寄生生物有利 如果分開 則寄生生物難以單獨(dú)生存 而寄主會生活得更好 能量關(guān)系圖 例子 蛔蟲與人 菟絲子與大豆 噬菌體與細(xì)菌 寄生 Go 種內(nèi)互助 蜜蜂群 螞蟻群等 羊群 魚群等 狼 烏鴉等 蜂 螞蟻等 群聚 互助 社會性 群聚 生活性 群聚 報(bào)警 互助 發(fā)聲報(bào)警 釋放化學(xué)物質(zhì)報(bào)警 形態(tài)動作報(bào)警 危險(xiǎn)時(shí)鹿閃動尾巴 拓展內(nèi)容 種內(nèi)關(guān)系 種內(nèi)斗爭 同類相食 爭奪配偶 爭奪生活場所 四 生物群落的結(jié)構(gòu) 垂直結(jié)構(gòu) 1 定義 在垂直方向上 生物群落具有明顯的分層現(xiàn)象 2 平坦地面上的植物分層分布主要與光照強(qiáng)度有關(guān) 3 高山植物群落的分層分布主要與溫度有關(guān) 麻雀總是成群地在森林的上層的活動 吃高大喬木的種子 煤山雀 黃腰柳鶯 和橙紅翁等鳥類總是森林的中層營巢 血雉和棕尾虹則是典型的森林底層鳥類 吃地面上的苔鮮和昆蟲 4 動物群落也有分層現(xiàn)象 其分層主要與其食物和棲息場所有關(guān) 水平結(jié)構(gòu) 在水平方向上 由于地形的起伏 光照的明暗 濕度的大小等因素的影響 不同地段往往分布著不同的種群 種群的密度也有差別 這就是群落的水平結(jié)構(gòu) 垂直結(jié)構(gòu)水平結(jié)構(gòu) 植物 動物 光照強(qiáng)度 棲息空間食物條件 地形的變化土壤濕度鹽堿度的差異 意義 使生物群落在單位面積上能容納更多的生物種類和數(shù)量 提高了群落利用環(huán)境資源 如陽光 空間 營養(yǎng)物質(zhì)等 的能力 一 群落演替的概念 隨著時(shí)間的推移 一個(gè)群落被另一個(gè)群落代替的過程 就叫做演替 在一個(gè)從來沒有被植物覆蓋的地面 或者是原來存在過植被 但被徹底消滅了的地方發(fā)生的演替 二 群落演替的類型 沙丘 火山巖 冰川泥 裸巖上進(jìn)行的演替 初生演替 1 定義 2 實(shí)例 第4節(jié)群落的演替 在以上演替的各階段中 所需時(shí)間最長的是地衣到苔蘚階段 所需時(shí)間最短的是草本植物到灌木階段 裸巖階段 地衣階段 苔蘚階段 草本植物階段 灌木階段 森林階段 喬木階段 裸巖上的演替 一年生雜草 多年生雜草 小灌木 灌木叢 喬木 森林 在干旱的荒漠上很難形成 1 定義 原有的植被雖已不存在 但原有土壤條件基本保留 甚至還保留了植物的種子或其他的繁殖體 如能發(fā)芽的地下莖 的地方發(fā)生的演替 2 實(shí)例 火災(zāi)過后的草原 過量砍伐的森林 棄耕的農(nóng)田上進(jìn)行的演替 次生演替 3 棄耕農(nóng)田上的群落演替的過程 從來沒有被植物覆蓋 或植物被徹底消滅了的地方 原有植物已不存在 但原有土壤條件基本保留 甚至還有種子或其他繁殖體 緩慢而歷時(shí)漫長 較快而歷時(shí)短 自然因素為主 人類活動較為關(guān)鍵 裸巖上的演替 棄耕農(nóng)田上的演替 初生演替和次生演替列表比較 頂極群落是演替達(dá)到的最終穩(wěn)定狀態(tài) 三 群落演替的一般過程和演替特點(diǎn) 演替過程 演替特點(diǎn) 侵入定居階段 競爭平衡階段 相對穩(wěn)定階段 速度慢 速