種群和群落知識(shí)整理

1、 第三章 生物群落的演替 NO.XA017第一節(jié) 生物群落的基本單位種群 2014-5-15一、種群的概念:在一定時(shí)間內(nèi)占據(jù)一定空間的同種生物的所有個(gè)體。種群是生物群落的基本單位。例:判斷下列實(shí)例能否構(gòu)成種群,是的打,不是的打×。1 一片農(nóng)田中的全部水稻 ( 2一片森林中的全部蕨類 ( × 3 一口池塘中全部鯽魚 ( 4一片森林中的全部蛇 ( × 二、種群的特征:種群密度:種群最基本的數(shù)量特征出生率和死亡率 數(shù)量特征 遷入率和遷出率 年齡結(jié)構(gòu) 性別比例空間特征:指組成種群的個(gè)體,在其生活空間中的位置狀態(tài)或布局。遺傳特征:遺傳的單位,繁殖的單位(一種群密度:1、概念

2、:單位面積或體積內(nèi)某一種群全部個(gè)體的數(shù)量。2、調(diào)查種群密度的方法:(1原理一般情況下,要逐一計(jì)算某個(gè)種群的個(gè)體總數(shù)是比較困難的,因此,研究者通常只計(jì)數(shù)種群的一小部分,用來(lái)估算整個(gè)種群的種群的種群密度,此方法稱取樣調(diào)查。概括為逐個(gè)計(jì)數(shù)法和估算法(2方法步驟植物種群密度樣方法樣方法通過計(jì)算若干樣方中某種生物的全部個(gè)體數(shù),然后以其平均密度估算種群總體平均密度的方法。確定調(diào)查對(duì)象選取樣方(隨機(jī)取樣a.五點(diǎn)取樣法:在總體中按梅花形取5個(gè)樣方,每個(gè)樣方要求一致,適用于總體為非長(zhǎng)條形。b.等距取樣法:適用于長(zhǎng)條形的總體,先將總體分成若干等份,由抽樣比例決定距離或間隔,然后以這一相等的距離或間隔抽取樣方。 計(jì)

3、數(shù):計(jì)數(shù)每個(gè)樣方內(nèi)所調(diào)查植物的數(shù)量并做好記錄。計(jì)算種群密度:決定種群數(shù)量變化的主要因素 預(yù)測(cè)種群數(shù)量變化的主要依據(jù)(一般依據(jù)年齡結(jié)構(gòu) (核心問題計(jì)算各樣方內(nèi)種群密度的平均值,即為該種群的種群密度的估計(jì)值(單位:株/平方米【特別提示】(1樣方應(yīng)隨機(jī)選取(2樣方大小:一般草本植物:1 m×1m;灌木:4 m×4m;喬木:10m×10m如果種群個(gè)體數(shù)較少,樣方面積需要適當(dāng)擴(kuò)大應(yīng)以物種個(gè)體數(shù)達(dá)到最穩(wěn)定時(shí)的最小面積計(jì)算。(見書P72第1題(3樣方數(shù)目:總體面積大要多取,總體面積小可少取。(4樣本統(tǒng)計(jì):位于樣方邊線上的植物計(jì)數(shù)相鄰兩邊及其交點(diǎn)上的植物;不同生長(zhǎng)期的個(gè)體都應(yīng)統(tǒng)計(jì)

4、。例1:在調(diào)查某種植物的密度時(shí),共選取了k個(gè)樣方,每個(gè)樣方的個(gè)體數(shù)分別為n1,n2,n3n k株,每個(gè)樣方的面積均為s平方米,則該種群的密度為 (n1/s+n2/s +n3/s + n k/s/k株/m2。例2:在某地塊中選取了4個(gè)邊長(zhǎng)為2m的樣方,樣方中的某植物如右圖,則該地塊中該植物種群密度為2.75株/m2。動(dòng)物種群密度樣方法標(biāo)記(志重捕法確定調(diào)查對(duì)象捕獲并標(biāo)記部分個(gè)體:在該種群生存環(huán)境中,均勻設(shè)置捕獲點(diǎn),捕獲一部分個(gè)體,并對(duì)其進(jìn)行標(biāo)記后,再在原地將其放回,并記錄個(gè)體數(shù)量(M重捕,計(jì)數(shù):一段時(shí)間后,在原來(lái)的捕獲點(diǎn)再次捕獲一部分個(gè)體,并記錄數(shù)量(n及其中被標(biāo)記的個(gè)體數(shù)(m,然后放回原來(lái)的環(huán)

5、境。計(jì)算種群密度: 【特別提示】(1前提:標(biāo)記個(gè)體與未標(biāo)記個(gè)體在重捕時(shí)被捕獲的概率相等。(2標(biāo)記技術(shù):標(biāo)記物和標(biāo)記方法不能影響被標(biāo)記動(dòng)物的正常活動(dòng);也不能導(dǎo)致其發(fā)生疾病、感染等;標(biāo)記符號(hào)必須能維持一段時(shí)間,但又不能過分醒目。例: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30頭,其中有上次標(biāo)記過的個(gè)體10 頭。則(1該地區(qū)田鼠種群個(gè)體總數(shù)為96頭。(2事實(shí)上田鼠在被捕捉過一次后更難捕捉,上述計(jì)算所得的平均種群密度與實(shí)際種群密度相比可能會(huì)偏高。微生物的種群密度調(diào)查方法:抽樣

6、檢測(cè)法(顯微計(jì)數(shù)法或血細(xì)胞計(jì)數(shù)法(二出生率和死亡率出生率:指種群在單位時(shí)間內(nèi)新產(chǎn)生的個(gè)體數(shù)量占該種群個(gè)體總數(shù)的比率。死亡率:指種群在單位時(shí)間內(nèi)死亡的個(gè)體數(shù)量占該種群個(gè)體總數(shù)的比率。(三遷入率和遷出率遷入率:單位時(shí)間遷入某種群的個(gè)體數(shù)占該種群個(gè)體總數(shù)的比率。遷出率:單位時(shí)間遷出某種群的個(gè)體數(shù)占該種群個(gè)體總數(shù)的比率。(四年齡結(jié)構(gòu)1、概念:指一個(gè)種群中各年齡段的個(gè)體數(shù)量的比例。2、類型: 增長(zhǎng)型:種群中幼年個(gè)體較多,老年個(gè)體較少,出生率大于死亡率,種群密度會(huì)在一段時(shí)間內(nèi)越來(lái)越大。穩(wěn)定型:種群中各年齡段的個(gè)體數(shù)目比例相當(dāng),出生率和死亡率大致相等,種群密度在一段時(shí)間內(nèi)會(huì)保持穩(wěn)定。衰退型:種群中幼年個(gè)體較

7、少,而老年個(gè)體較多,死亡率大于出生率,種群密度會(huì)越來(lái)越小。(五性別比例:種群中雌雄個(gè)體數(shù)量的比例。三、種群數(shù)量的增長(zhǎng)規(guī)律1、研究方法:建立數(shù)學(xué)模型。2、種群數(shù)量增長(zhǎng)的兩種曲線種群增長(zhǎng)的“J”型曲線: (1模型假設(shè):在食物(養(yǎng)料和空間條件充裕、氣候適宜和沒有敵害等理想條件下。假定種群的起始數(shù)量為N0(親代,而且每代的增長(zhǎng)率(都保持不變,且世代間不重疊,該種群后代中第t代的數(shù)量為N t。(2建立模型:N t= N0t(3特點(diǎn):種群內(nèi)個(gè)體數(shù)量連續(xù)增長(zhǎng)(沒有最大值;增長(zhǎng)率不變。種群增長(zhǎng)的“S”型曲線: (1原因:自然界的資源和空間是有限的,當(dāng)種群密度增大時(shí),種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)就會(huì)加劇,以該種群為食的捕食者數(shù)量也

8、會(huì)增加。(2特點(diǎn):種群內(nèi)個(gè)體數(shù)量達(dá)到環(huán)境條件所允許的最大值(K值時(shí),種群個(gè)體數(shù)量將不再增加;種群增長(zhǎng)率變化,種群數(shù)量由0K/2時(shí),增長(zhǎng)率逐漸增大;種群數(shù)量為 K/2時(shí),增長(zhǎng)率最大;種群數(shù)量由K/2K時(shí),增長(zhǎng)率不斷降低;種群數(shù)量為K時(shí),增長(zhǎng)率為0.(如右圖思考:(1右圖中t1是對(duì)應(yīng)種群數(shù)量為K/2時(shí),t2是對(duì)應(yīng)種群數(shù)量為K值. (2右圖中陰影部分表示由于環(huán)境阻力而死亡的個(gè)體數(shù),用達(dá)爾文進(jìn)化論的觀點(diǎn)分析,圖中陰影部分表示通過生存斗爭(zhēng)淘汰的個(gè)體數(shù)量。(3應(yīng)用:大熊貓棲息地遭到破壞后,由于食物減少和活動(dòng)范圍縮小,其K值變小,因此,建立自然保護(hù)區(qū),改善棲息環(huán)境,提高K值,是保護(hù)大熊貓的根本措施;對(duì)家鼠等

9、有害動(dòng)物的控制,應(yīng)降低其K值。四、研究種群數(shù)量變化的意義:1、野生生物資源的合理開發(fā)和利用一般將種群數(shù)量控制在環(huán)境容納量的一般(K/2時(shí),種群增長(zhǎng)速度最快,可提供的資源數(shù)量最多。當(dāng)種群數(shù)量大于K/2時(shí),可以獵捕一定數(shù)量該生物資源,且獲得量最大。過度獵取時(shí),種群增長(zhǎng)速度雖然較快,但資源總量減少。2、為害蟲的預(yù)測(cè)及防治提供科學(xué)依據(jù)。五、影響種群數(shù)量的因素1、自然因素:氣候、食物、天敵、傳染病等。2、人為因素:動(dòng)物棲息地環(huán)境的破壞;生物資源的過度開發(fā)和利用;環(huán)境污染等。六、【實(shí)驗(yàn)】探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化1、研究目的:通過建立反映種群動(dòng)態(tài)變化的數(shù)學(xué)模型,分別說(shuō)明種群個(gè)體數(shù)量的增長(zhǎng)規(guī)律以及

10、種群外部環(huán)境因素和種群內(nèi)部因素對(duì)種群對(duì)種群個(gè)體數(shù)量的制約。2、實(shí)驗(yàn)材料活性干酵母,無(wú)菌馬鈴薯培養(yǎng)液或肉湯培養(yǎng)液,試管,血球計(jì)數(shù)板,滴管,顯微鏡等。3、研究步驟:(1提出問題:培養(yǎng)液中酵母菌的數(shù)量是怎樣隨時(shí)間變化的?(2作出假設(shè):培養(yǎng)液中酵母菌的數(shù)量是怎樣隨時(shí)間呈現(xiàn)“S”型曲線增長(zhǎng)。(3設(shè)計(jì)和實(shí)施實(shí)驗(yàn)將10mL無(wú)菌馬鈴薯培養(yǎng)液或肉湯培養(yǎng)液加入試管中。將酵母菌接種入試管中的培養(yǎng)液中混合均勻。將試管在28條件下連續(xù)培養(yǎng)7d。每天取樣計(jì)數(shù)酵母菌的數(shù)量,采用抽樣檢測(cè)的方法:將蓋玻片放在血球計(jì)數(shù)板,用吸管吸取,滴于蓋玻片邊緣,讓培養(yǎng)液自行滲入到計(jì)數(shù)板小方格內(nèi),用顯微鏡觀察計(jì)數(shù)選定的中方格(5個(gè)或4個(gè)中酵母

11、菌數(shù)并記錄在下表中:(以25中格×16小格血球計(jì)數(shù)板為例時(shí)間(天第1天第2天第3天第4天第5天第6天第7天次數(shù) 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3每個(gè)中方格酵母菌數(shù)1 2 3 4 5稀釋倍數(shù)總數(shù)平均值(4分析結(jié)果:將所得的數(shù)值用曲線圖表示出來(lái)。(5得出結(jié)論:培養(yǎng)液中酵母菌的數(shù)量是怎樣隨時(shí)間呈現(xiàn)“S”型曲線增長(zhǎng)。4、注意事項(xiàng):(1顯微鏡計(jì)數(shù)時(shí),對(duì)于壓在小方格界線上的酵母菌,應(yīng)該遵循“數(shù)上線不數(shù)下線,數(shù)左線不數(shù)右線”的原則計(jì)數(shù)。(2取樣前需將試管輕輕振蕩幾次,目的是使培養(yǎng)液中的酵母菌均勻分布,減少誤差。(3培養(yǎng)后期的樣液要稀釋后再計(jì)數(shù)。(4

12、每天計(jì)數(shù)酵母菌數(shù)量的時(shí)間要固定。(6計(jì)算酵母菌數(shù)量時(shí)要注意單位、是否稀釋過。5、深入研究分析環(huán)境因素(溫度、培養(yǎng)液的 PH 、培養(yǎng)液中某養(yǎng)分的濃度等對(duì)酵母菌種群個(gè)體數(shù)量變化的影響。附:種內(nèi)關(guān)系種內(nèi)互助:同種生物生活在一起,通力合作,共同維護(hù)群體的生存。種內(nèi)斗爭(zhēng):同種生物個(gè)體之間由于爭(zhēng)奪食物、棲所、配偶等而發(fā)生斗爭(zhēng)。 第二節(jié) 生物群落的構(gòu)成一、生物群落的概念:在同一時(shí)間內(nèi)、占據(jù)一定空間的相互之間有直接或間接聯(lián)系的各種生物種群的集合。群落是由一定的動(dòng)物、植物和微生物種群組成。例:判斷下列實(shí)例能否構(gòu)成群落,是的打,不是的打×。(1一個(gè)池塘中所有鯽魚 ( × (2一個(gè)池塘中所有魚、

13、蝦( × (3一個(gè)池塘中所有動(dòng)物 ( × (4一個(gè)池塘中所有動(dòng)物和所有植物( × (5一個(gè)池塘中所有動(dòng)物、植物和微生物( 二、生物群落中的種間關(guān)系種間互助:互利共生種間斗爭(zhēng):包括競(jìng)爭(zhēng)、捕食、寄生關(guān)系名稱 概念 數(shù)量坐標(biāo)圖 能量關(guān)系圖 特點(diǎn) 舉例 互利共生 指兩個(gè)種群生活在一起,相互依賴,相互得益。 在數(shù)量上呈現(xiàn)同步變化。如果分開,則雙方或一方不能獨(dú)立生存。 地衣;大豆與根瘤菌等。 競(jìng)爭(zhēng) 指生活在同一區(qū)域的兩種或兩種以上生物爭(zhēng)奪同一資源而產(chǎn)生的相互妨礙作用的現(xiàn)象。 競(jìng)爭(zhēng)能力強(qiáng)的生物數(shù)量增加,競(jìng)爭(zhēng)能力弱的數(shù)量減少或淘汰。生態(tài)需求越接近的不同物種間競(jìng)爭(zhēng)越激烈。 牛與羊;

14、農(nóng)作物與雜草;大草履蟲與雙小核草履蟲等。 捕食 一種生物取食另一種生物的種間關(guān)系,如肉食和植食行為等。 在數(shù)量上呈現(xiàn)“先增加者先減少,后增加者后減少”的不同步變化。羊與草;狼與兔;青蛙與昆蟲等。山東昌樂及第中學(xué)高一生物組 編制：李 雪 趙華勛 滕立軍 審核： 審批： 一種生物（寄生 蛔蟲與人； 物） 以另一種生物 菟絲子與大 的體液、 組織或已 對(duì)寄主有害，對(duì)寄 寄生 無(wú) 豆；噬菌體 消化利用的物質(zhì) 生生物有利。 與被侵染的 為營(yíng)養(yǎng)并對(duì)宿主 細(xì)菌。 造成危害的現(xiàn)象。 三、生物群落的結(jié)構(gòu)： 1、形成：群落結(jié)構(gòu)是由群落中的各個(gè)種群在進(jìn)化過程中通過相互作用形成的。 2、類型：主要包括垂直結(jié)構(gòu)和水平結(jié)

15、構(gòu)。 l 垂直結(jié)構(gòu)： （1）概念：指群落在垂直方向上的分層現(xiàn)象。 （2）原因： 植物的分層與對(duì)光的利用有關(guān)，群落中的光照強(qiáng)度總是隨著高度的下降而逐漸減弱，不 同植物適于在不同光照強(qiáng)度下生長(zhǎng)。 如森林中植物由高到低的分布為：?jiǎn)棠緦印⒐嗄緦印⒉荼緦印⒌乇粚印?動(dòng)物分層主要是因群落的不同層次提供不同的食物，其次也與不同層次的微環(huán)境有關(guān)。 如森林中動(dòng)物的分布由高到低為：貓頭鷹（森林上層） ，大山雀（灌木層） ，鹿、野豬（地面活 動(dòng)） ，蚯蚓及部分微生物（落葉層和土壤） 。 l 水平結(jié)構(gòu)： （1）概念：指群落中的各個(gè)種群在水平狀態(tài)下的格局或片狀分布。 （2）原因：由于在水平方向上地形的變化、土壤濕度和鹽

16、堿度的差異、光照強(qiáng)度的不同、生 物自身生長(zhǎng)特點(diǎn)的不同，以及人與動(dòng)物的影響等因素，不同地段往往分布著不同的種群，同一 地段上種群密度也有差異，它們常呈鑲嵌分布。 【特別提示】在熱帶高山植物群落中，不同海拔地帶的植物呈垂直分布，從上到下依次分布的 植物是：高山草甸、針葉林、落葉闊葉林、常綠闊葉林、熱帶雨林。 這種分布主 要是由于不同海拔溫度不同造成的，所以屬于群落的水平結(jié)構(gòu)。 3、意義：提高了生物利用環(huán)境資源的能力。 四、 【實(shí)驗(yàn)】土壤中動(dòng)物類群豐富度的研究 1、背景資料 土壤動(dòng)物概念：是指一生或一生中某個(gè)階段在土壤中生活，并對(duì)土壤產(chǎn)生一定影響的動(dòng)物。 土壤動(dòng)物分類：一般按體型和習(xí)性分為四類，包括

17、：微型土壤動(dòng)物、小型土壤動(dòng)物、中型土壤 動(dòng)物、大型土壤動(dòng)物。 2、研究步驟： （1）提出問題 如： 可以調(diào)查某處土壤中小動(dòng)物類群豐富度； 也可以通過調(diào)查來(lái)比較不同土壤中小動(dòng)物類群 的豐富度；還可以考慮在不同時(shí)間（如白天和晚上）或不同空間（如不同深度土層）作調(diào)查。 （2）制定探究計(jì)劃 步驟 第一步 時(shí)間 ×年×月×日 地點(diǎn) ×× 內(nèi)容 環(huán)境考察 6 方法 觀察與測(cè)量 備注 帶溫度計(jì)、干濕計(jì)、記錄本 山東昌樂及第中學(xué)高一生物組 第二步 編制：李 雪 趙華勛 滕立軍 審核： 審批： （3）實(shí)施計(jì)劃 選擇樣地： 由于各類動(dòng)物體型大小懸殊，活動(dòng)方式各異，

18、因而調(diào)查方案也應(yīng)有所不同。如采集大型土 壤動(dòng)物時(shí)，選擇的樣地一般是在林下或落葉等腐殖質(zhì)較為豐富的地方。 確定樣點(diǎn)與取樣： 在采集樣地隨機(jī)選取 35 個(gè)樣點(diǎn)（50cm×50cm×15cm） ，采集樣點(diǎn)內(nèi)的落葉和土壤，將其中 的較大的土壤動(dòng)物用鑷子或手撿的方法（較小的用吸蟲器采集） ，放入盛有體積分?jǐn)?shù)為 70%的 酒精溶液的瓶中（也可放入試管中） 。 樣本鑒定與結(jié)果統(tǒng)計(jì)： 根據(jù)有關(guān)資料，分檢并鑒定標(biāo)本，填寫下表，估算各物種的豐富度。 動(dòng)物種類 大型動(dòng)物 小型動(dòng)物 微型動(dòng)物 物種豐富度 樣點(diǎn) （種數(shù)） （種數(shù)） （種數(shù)） D = S/lnA 1 2 3 （4）得出結(jié)論： 組成不同

19、群落的優(yōu)勢(shì)種是不同的，不同群落的物種豐富度是不同的。一般來(lái)說(shuō)，環(huán)境條件 越優(yōu)越，群落發(fā)育的時(shí)間越長(zhǎng)、物種越多，群落結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。 3、注意事項(xiàng) （1）從不同營(yíng)養(yǎng)環(huán)境中采集的土壤樣本要分別統(tǒng)計(jì)。 （2）盡可能多地收集小動(dòng)物。如可用誘蟲器采集（原理是生物的趨光性與趨濕性） 。 （3）可借助有關(guān)的動(dòng)物圖鑒查清小動(dòng)物的名稱，有些小動(dòng)物肉眼難以識(shí)別，可借助放大鏡、實(shí) 體鏡進(jìn)行觀察，最好用實(shí)體鏡，如用普通顯微鏡，可在 4 倍的物鏡和 5 倍的目鏡下進(jìn)行觀察。 第三節(jié) 生物群落的演替 一、群落演替的概念、特點(diǎn)和標(biāo)志： 1、概念：在生物群落發(fā)展變化的過程中，一個(gè)群落代替另一個(gè)群落的演變現(xiàn)象。 2、特點(diǎn)：群落的演替長(zhǎng)期變化累積的體現(xiàn)，群落的演替是有規(guī)律的或有序的。 3、標(biāo)志：在物種組成上發(fā)生了(質(zhì)的變化；或者一定區(qū)域內(nèi)一個(gè)群落被另一個(gè)群落逐步替代的 過程。 二、群落演替的類型： 1、原生演替(又稱初生演替 (1 定義：在從未有過生物生長(zhǎng)或雖有過生物生長(zhǎng)但已被徹底消滅的原生裸地上發(fā)生的生物演 替。 (2 過程（裸巖） ：地衣、苔蘚階段草本植物階段灌木階段森