備課素材：邊緣效應(yīng)及其特征-高二上學(xué)期生物人教版選擇性必修2

邊緣效應(yīng)及其特征先看一道試題：邊緣效應(yīng)是沿著生態(tài)系統(tǒng)邊緣產(chǎn)生的有差異的環(huán)境條件，將大面積的生態(tài)系統(tǒng)切割成小塊，增加了邊緣棲息地的數(shù)量，從而導(dǎo)致邊緣效應(yīng)，如捕食者和寄生蟲在生態(tài)系統(tǒng)的邊緣更加活躍。下列敘述錯(cuò)誤的是（

）A.接近公路的森林邊緣具有與森林內(nèi)部不同的非生物因素，如溫度、濕度B.熱帶森林的邊緣溫度更高，風(fēng)更大，森林內(nèi)部中繁盛的物種可能在森林邊緣難以生存C.捕食者和寄生蟲在生態(tài)系統(tǒng)的邊緣更加活躍，導(dǎo)致邊緣某些物種可能更容易受到攻擊D.森林的邊緣效應(yīng)會(huì)改變生物的種間關(guān)系和食物鏈中能量的流動(dòng)方向解析：該試題考查生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。邊緣效應(yīng)是沿著生態(tài)系統(tǒng)邊緣產(chǎn)生的有差異的環(huán)境條件,因此接近公路的森林邊緣具有與森林內(nèi)部不同的非生物因素,如溫度、濕度，A正確；熱帶森林的邊緣溫度更高,風(fēng)更大,森林內(nèi)部繁盛的物種可能因?yàn)椴贿m應(yīng)森林邊緣的環(huán)境而難以生存，B正確；捕食者和寄生蟲在生態(tài)系統(tǒng)的邊緣更加活躍，導(dǎo)致邊緣某些物種更容易被天敵即捕食者或寄生蟲攻擊，C正確；森林的邊緣效應(yīng)可能會(huì)改變生物的種間關(guān)系，但食物鏈中能量的流動(dòng)方向不會(huì)被改變，只能從低營(yíng)養(yǎng)級(jí)到高營(yíng)養(yǎng)級(jí)，D錯(cuò)誤。故答案為D。試題中出現(xiàn)了在邊緣效應(yīng)。教材中沒(méi)有提到。那么，什么是邊緣效應(yīng)？有哪些生態(tài)特征？邊緣效應(yīng)是生態(tài)學(xué)中的一個(gè)概念，是群落交錯(cuò)區(qū)帶來(lái)的效應(yīng)。生態(tài)學(xué)中，邊緣效應(yīng)是發(fā)生在兩個(gè)或更多棲息地邊界的種群或群落結(jié)構(gòu)的變化。具有小的碎片化的棲息地的地區(qū)表現(xiàn)出特別明顯的邊緣效應(yīng)，并且該效應(yīng)可以遍及整個(gè)地區(qū)。隨著邊緣效應(yīng)的增加，邊界棲息地提供了更豐富的生物多樣性。

邊緣效應(yīng)最早由生態(tài)學(xué)家比徹(Beecher)提出。1942年，他在研究群落的邊緣效應(yīng)長(zhǎng)度與鳥類種群密度的關(guān)系后發(fā)現(xiàn):在兩個(gè)或多個(gè)不同生物地理群落交界處，往往結(jié)構(gòu)復(fù)雜，出現(xiàn)了不同生境的種類共生，種群密度變化較大，某些物種特別活躍。生產(chǎn)力也較高，他把這種現(xiàn)象稱為邊緣效應(yīng)。要了解邊緣效應(yīng)首先需要了解群落交錯(cuò)區(qū)。群落交錯(cuò)區(qū)又稱生態(tài)交錯(cuò)區(qū)或生態(tài)過(guò)渡帶，是兩個(gè)或多個(gè)群落之間的過(guò)渡區(qū)域，如森林和草原之間有森林草原地帶。群落交錯(cuò)區(qū)是一個(gè)交叉地帶或種群競(jìng)爭(zhēng)的緊張地帶。在這里，群落中種的數(shù)目及一些種群密度比相鄰群落大。群落交錯(cuò)區(qū)種的數(shù)目及一些種的密度增大的趨勢(shì)被稱為邊緣效應(yīng)。例如，我國(guó)大興安嶺森林邊緣具有呈狹帶狀分布的林緣草甸，每平方米的植物總數(shù)達(dá)30種以上，明顯高于其內(nèi)側(cè)的森林群落與外側(cè)的草原群落。1.邊緣效應(yīng)的定義邊緣效應(yīng)是指在兩個(gè)或兩個(gè)以上不同性質(zhì)的生態(tài)系統(tǒng)交互作用處，由于某些生態(tài)因子(物質(zhì)、能量、信息、時(shí)機(jī)或地域)或系統(tǒng)屬性的差異和協(xié)同作用而引起系統(tǒng)某些組分及行為的較大變化。邊緣效應(yīng)是極其普遍的自然現(xiàn)象，不同森林的交界處、森林和草原交界處、江河入?？诮唤缣?、城市與農(nóng)村交界處等，無(wú)不具有其獨(dú)特的邊際效應(yīng)。例如，在田間試驗(yàn)時(shí)，即使土壤條件是相同的，但由于每一植物個(gè)體所占空間的不同和相連試驗(yàn)區(qū)的影響以及小氣候的差異等，而周邊部分與中央部分的作物在株高、粒數(shù)和病蟲害的危害等方面也仍會(huì)出現(xiàn)差異。2.邊緣效應(yīng)的特征邊緣效應(yīng)帶群落結(jié)構(gòu)復(fù)雜，某些物種特別活躍，其生產(chǎn)力相對(duì)較高；邊緣效應(yīng)以強(qiáng)烈的競(jìng)爭(zhēng)開始，以和諧共生結(jié)束，從而使得各種生物由激烈競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展為各司其能，各得其所，相互作用，形成一個(gè)多層次、高效率的物質(zhì)、能量共生網(wǎng)絡(luò)。邊緣效應(yīng)有其穩(wěn)定性，按邊緣效應(yīng)性質(zhì)一般可分為動(dòng)態(tài)邊緣和靜態(tài)邊緣兩種。動(dòng)態(tài)邊緣效應(yīng)是移動(dòng)型生態(tài)系統(tǒng)邊緣，外界有持久的物質(zhì)、能量輸入，此類邊緣效應(yīng)相對(duì)穩(wěn)定，能長(zhǎng)期維持其高生產(chǎn)力；靜態(tài)邊緣是相對(duì)靜止型生態(tài)邊緣，外界無(wú)穩(wěn)定的物質(zhì)、能量輸入，此類邊緣效應(yīng)是暫時(shí)的，不穩(wěn)定的。邊緣效應(yīng)在其性質(zhì)上可分為正效應(yīng)和負(fù)效應(yīng)，正效應(yīng)表現(xiàn)出效應(yīng)區(qū)(交錯(cuò)區(qū)、交接區(qū)、邊緣區(qū))比相鄰生態(tài)系統(tǒng)具有更為優(yōu)良的特性，如生產(chǎn)力提高、物種多樣性增加等，反之。稱為負(fù)效應(yīng)。3.邊緣效應(yīng)下生物的多樣性邊緣效應(yīng)造成了生物的多樣性和生存環(huán)境的復(fù)雜性，使處于邊緣的生物對(duì)外界環(huán)境具有更強(qiáng)的適應(yīng)能力，主要是由局部更廣泛的適宜生境條件或生態(tài)位造成的。邊緣與內(nèi)部具有不同的生物群落，原因是氣候的改變，不斷發(fā)生的環(huán)境災(zāi)害，捕食者與競(jìng)爭(zhēng)者入侵的增多，從生境中被動(dòng)遷出的機(jī)會(huì)增多。影響邊緣的三個(gè)因素:（1）非生物效應(yīng)：由于接近結(jié)構(gòu)不同的基質(zhì)而導(dǎo)致的環(huán)境條件的變化。（2）直接生物效應(yīng)：邊緣附近的物理?xiàng)l件直接導(dǎo)致物種豐度和分布的變化。（3）間接生物效應(yīng)：包括物種相互作用的變化，如捕食、寄主寄生、競(jìng)爭(zhēng)、食草、生物傳粉和種子傳播。邊緣效應(yīng)對(duì)于生物多樣性的研究和保護(hù)具有特定的價(jià)值，在這種特定的生境中期望有高的生物多樣性。其原因是：在邊緣地帶會(huì)有新的微觀環(huán)境，導(dǎo)致有高的生物多樣性；邊緣地帶和為生物提供更多的棲息場(chǎng)所和食物來(lái)源，允許特殊需求的物種散布和定居，從而有利于異質(zhì)種群的生存，并增強(qiáng)了居群個(gè)體覓食和躲避自然災(zāi)害的能力，允許有較高的生物多樣性。4.人類活動(dòng)的影響目前，人類活動(dòng)正在大范圍的改變著自然環(huán)境，形成許多交錯(cuò)帶，如城市的發(fā)展、工礦的建設(shè)、土地的開發(fā)，均使原有景觀的界面發(fā)生變化。人類的活動(dòng)很多情況下會(huì)引起棲息地片段化、棲息地的喪失和邊緣數(shù)量的增加，而大量的棲息地被碎片化會(huì)導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)生物的生存以及種群的基因交流受到影響，從而對(duì)生物多樣性產(chǎn)生重要影響。例如，人類引入入侵/外來(lái)物種，人類飼養(yǎng)作為捕食者和競(jìng)爭(zhēng)者的伴侶動(dòng)物(寵物)，人類生產(chǎn)生活活動(dòng)產(chǎn)生的污染、侵蝕等。因此，加強(qiáng)邊緣效應(yīng)的利用和管理對(duì)生物多樣性的保護(hù)有重要的意義。例、在兩個(gè)或兩個(gè)以上不同性質(zhì)的生態(tài)系統(tǒng)交錯(cuò)區(qū)域，物種多樣性較高，某些物種的活動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)力較高，這一現(xiàn)象叫做邊緣效應(yīng)。下列說(shuō)法，不正確的是（）A.邊緣效應(yīng)帶的群落結(jié)構(gòu)一般較復(fù)雜B.在評(píng)估大規(guī)模種植農(nóng)作物的產(chǎn)量時(shí)，需要考慮農(nóng)田交錯(cuò)區(qū)的邊緣效應(yīng)帶來(lái)的影響C.即使土壤條件相同，在農(nóng)田中央地帶與邊緣地帶生長(zhǎng)的農(nóng)作物也會(huì)在株高、蟲害等方面出現(xiàn)較大的差異D.在群落交錯(cuò)區(qū)，由于物種豐富度高，營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)致群落演替的速度變慢答案：D解析：A、根據(jù)題意，生態(tài)系統(tǒng)交錯(cuò)區(qū)域，物種多樣性較高，故群落結(jié)構(gòu)一般較復(fù)雜，A正確；B、在群落交錯(cuò)區(qū)，某些物種的活動(dòng)能力和生產(chǎn)力較高，可能會(huì)對(duì)農(nóng)作物的產(chǎn)量帶來(lái)影響，因此在評(píng)估大規(guī)模種植農(nóng)作物的產(chǎn)量時(shí)，需要考慮農(nóng)田交錯(cuò)區(qū)的邊緣效應(yīng)帶來(lái)的影響，B正確；C、由于群落交錯(cuò)區(qū)物種多樣性較高，所以農(nóng)田中央地帶