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第二章 群落及其演替
第一步：单元学习目标整合
不同种群的生物在长期适应环境和彼此相互适应的过程中形成动态的生物群落。
描述群落具有垂直结构和水平结构等特征，并可随时间而改变。
尝试分析当地自然群落中某种生物的生态位。
说出陆地生物群落的主要类型。
通过比较不同生物群落中生物的主要特征，阐述群落中的生物具有与环境相适应的形态、结构和生理特征。
阐明群落中的生物彼此适应，占据了不同的生态位，形成统一的有机整体。
通过分析裸岩上的演替和弃耕农田上的演替，阐明演替的概念、类型和过程。
通过分析人类活动与演替的关系，说明人类活动对群落演替的影响；认同我国实行退耕还林、还草、还湖的政策。
第二步：单元思维导图回顾知识
第三步：单元重难知识易混易错
（一）群落的物种组成与种间关系
1. 群落的物种组成
（1）研究意义群落的物种组成是区别不同群落的重要特征。例如，新疆北部森林主要由常绿针叶树组成；福建武夷山的森林主要由常绿阔叶乔木组成。
（2）丰富度
概念：群落中物种数目的多少
地位：是群落的首要特征。
不同群落的丰富度差别很大：随纬度的增加，丰富度逐渐降低；随海拔的增高，丰富度逐渐降低；随水深的增加，丰富度逐渐降低。
种间关系
（1）原始合作（互惠）
概念：两种生物共同生活在一起时，双方都受益，但分开后，各自也能独立生活。
数量坐标图 营养关系
说明：若彼此分开各自也能独立生活。区别于互利共生。
举例：海葵和寄居蟹，蚂蚁和蚜虫。
（2）互利共生
概念：两种生物长期共同生活在一起，相互依存，彼此有利。
数量坐标图 营养关系
注：该坐标图不代表所有具有该关系的物种的数量变化，如肠道益生菌与人等。
说明：若彼此分开则双方或者一方不能独立生存，数量上呈现“同生共死”的同步性变化
举例：地衣内的真菌与藻类，大豆和根瘤菌。
（3）寄生
概念：一种生物从另一种生物（宿主）的体液、组织或已消化的物质中获取营养并通常对宿主产生危害的现象。
数量坐标图 营养关系
说明：弱者依附于强者，虽然会对宿主造成一定的伤害，但宿主一般不会死亡；若分开，寄生生物难以单独生存，而宿主生活得更好。
举例：蛔虫与人，菟丝子与大豆，噬菌体与被侵染的细菌。
（4）种间竞争
概念：两种或更多种生物共同利用同样的有限资源和空间而产生的相互排斥的现象。
数量坐标图 营养关系
说明：两种竞争力不同的生物，会出现“强者更强，弱者更弱”的变化趋势；若竞争力相近，或生存能力随季节发生周期性变化，会呈现“此消彼长”的同步性变化。
举例：强弱类型：农作物与杂草，大草履虫与双小核草履虫；相近类型：牛与羊。
（5）捕食
概念：一种生物以另一种生物为食的现象。
数量坐标图：A：被捕食者 B：捕食者 营养关系
说明：在坐标图中，被捕食者的起点（和纵坐标的交点）和最高点往往高于捕食者，曲线呈现出“先增加者先减少，后增加者后减少”的非同步性变化（被捕食者变化在先，捕食者变化在后）。
举例：羊与草，青蛙与昆虫。
（二）群落的空间结构
1. 群落的垂直结构
（1）影响植物分层现象的主要因素是光照强度，群落中的光照强度随高度的下降而逐渐减弱。
（2）影响动物分层现象的主要因素是栖息空间和食物条件。
（3）意义：使生物群落在单位面积或单位体积上能容纳更的生物种类和数量，提高了群落利用环境资源的能力。
2. 群落的水平结构
（1）含义：群落的水平结构是指群落中的各个种群在水平状态下的格局和片状分布。
（2）分布特点：镶嵌分布 不同地段往往分布着不同的种群；同一地段上种群密度也有差别。
（3）影响因素：地形的变化、土壤湿度和盐碱度的差异、光照强度的不同、生物自身生长特点的不同以及人与动物的影响等。我国南北群落水平结构的差异主要受温度的影响，而东西群落水平结构的差异主要受水分的影响。
（三）生态位
1. 概念：一个物种在群落中的地位或作用，包括所处的空间位置，占用资源的情况，以及与其他物种的关系等，称为这个物种的生态位。
2. 动植物生态位的研究内容：
（1）动物的生态位，要研究它的栖息地食物天敌以及与其他物种的关系等。
（2）植物的生态位，要研究它在研究区域内的出现频率、种群密度、植株高度等特征，以及它与其他物种的关系等。
（四）研究土壤中小动物类群的丰富度
1. 探究原理
（1）许多土壤动物有较强的活动能力，而且身体微小，因此不宜用样方法或标记重捕法进行调查，常用取样器取样的方法进行采集、调查。通过调查样本中小动物的种类和数量来推测某一区域内土壤动物的丰富度。
（2）调查方法：常用取样器取样的方法进行采集、调查。
（3）统计物种相对数量的方法通常有两种：一是记名计算法；二是目测估计法。
2. 探究步骤
结论：不同群落的优势物种不同，不同群落的物种丰富度也不同。一般来说，环境条件越优越，群落发育的时间越长，物种越多，群落结构也越复杂。
探究过程中的注意事项：
（1）取样时应注意随机取样，避免造成结果偏差较大。
（2）小动物类群因取样地段不同，可能差异较大。从不同的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）在装样品的塑料袋上要标明取样的地点和时间。
（4）用体积分数为70%的酒精杀死并保存标本，若要保存活体，通常用带有湿棉花的试管收集。
（5）体型较大的小动物可用包着纱布的镊子直接取出来，体型较小的小动物则需用吸虫器采集。
（6）多组进行统计比较。
（7）识别命名要准确，并进行分类。
（8）远离危险地带，不要破坏当地环境。
（五）不同群落中的生物具有与环境相适应的形态、结构和生理特征
类型 气候特点 群落结构 主要动植物类型 与环境相适应的生物特点
荒漠 极度干旱，降水量稀少且分布不均匀 物种少，群落结构非常简单 植物有仙人掌属植物、骆驼刺属植物等，动物主要是爬行类、啮齿目、鸟类和蝗虫等 耐旱、适应缺乏水分的环境
草原 半干旱，不同年份或季节雨量不均匀 物种较少，群落结构相对简单。稀树干草原的垂直结构不发达但水平结构明显 植物主要为多年生草本植物；动物主要有斑马、长颈鹿、狮子等 植物耐早、耐寒；动物大都具有挖洞或快速奔跑的特点
森林 寒带针叶林 寒冷 群落结构非常复杂且相对稳定 植物主要为常绿针叶树种；动物主要有驼鹿、雪兔、松鼠、豪猪等 耐寒
温带森林 温和、雨量丰富 植物主要为落叶阔叶树种、灌木、阔叶草本植物；动物主要有田鼠、林猫、红狐、山雀等 生物多样性高，植物种类繁多，树栖和攀缘生活动物特别多
热带森林 温度和湿度都很高 植物主要为常绿植物，10km2中含有1500种开花植物和750种树木；动物主要有猴类、长臂猿、黑猩猩、鹦鹉科鸟类等
苔原 严寒 物种稀少，群落结构非常简单 植物有羊胡子草、苔草、矮石楠、苔藓和地衣等；动物有旅鼠、雪兔、狼、白熊、贼鸥等 耐寒、生长缓慢、能忍受强风吹袭
（六）群落的演替过程
1. 初生演替
（1）概念：是指在一个从来没有被植物覆盖的地面，或者是原来存在过植被、但被彻底消灭了的地方发生的演替。
（2）过程：
阶段 优势物种 特征
裸岩阶段 地衣阶段 苔藓阶段 草本植物阶段 灌木阶段 森林阶段 ——— 地面上只有光裸的岩地
地衣 地衣分泌的有机酸可加速岩石风化形成土壤的过程，使土壤颗粒和有机物逐渐增多
苔藓 苔藓的生长进一步使岩石分解，土层加厚，有机物增多，土壤中微生物的群落越来越丰富
较高的草本植物 各种昆虫和其他小动物开始进入；在动植物的共同作用下，土壤中的有机物越来越丰富，土壤的通气性越来越好
灌木 成为许多鸟类的栖息地；物种多样化使得群落的结构较为稳定，抵御环境变化的能力增强
乔木 树林的形成进一步改善了生物生存的环境，物种进一步多样化，生物与环境之间的关系更加丰富多样，于是群落演替到了相对稳定的森林阶段
（3）实例：发生在沙丘、火山岩、冰川泥上的演替。
（4）特点：演替速度缓慢
2. 次生演替：
（1）概念：是指在原有植被虽已不存在，但原有土壤条件基本保留，甚至还保留了植物的种子或其他繁殖体（如能发芽的地下茎）的地方发生的演替。
（2）过程：
弃耕农田：土壤中还残留着农作物和农田杂草的种子及其他繁殖体。
一年生杂草：在杂草的覆盖下，土壤条件得到改善。
多年生杂草：土壤表层有机物质逐渐增多，保水能力逐渐增强。
灌木：小灌木生长起来，并成为灌木丛。
乔木：灌木逐渐减少，乔木逐渐蔚然成林。
（3）实例：火灾过后的草原、过量砍伐的森林、弃耕的农田上进行的演替。
（4）特点：演替速度较快
第四步：单元核心素养对接高考
【2022·浙江】某海域甲、乙两种浮游动物昼夜分布如图所示。下列分析中合理的是( )
A.甲有趋光性，乙有避光性
B.甲、乙主要以浮游植物为食
C.乙的分布体现了群落的垂直结构
D.甲、乙的沉浮体现了群落的时间结构
【答案】D
【解析】本题考查群落的结构的有关知识。由题图可知，甲、乙在午夜时均上浮，中午时均下沉，说明甲、乙都有避光性，A项错误；位于浅海的甲主要以浮游植物为食，而乙位于深海，故乙不太可能主要以浮游植物为食，B项错误；乙是一个种群，故乙的分布不能体现群落的垂直结构，C项错误；由题图可知，甲、乙在不同时间段在该海域中所处的位置是不同的，因此甲、乙的沉浮体现了群落的时间结构，D项正确。
【2022·山东】在一个群落中随机选取大量样方，某种植物出现的样方数占全部样方数的百分比为该物种的频度，频度分级标准如表所示。在植物种类分布均匀且稳定性较高的生物群落中，各频度级植物物种数在该群落植物物种总数中的占比呈现一定的规律，如图所示。
频度 级
1%~20% A
21%~40% B
41%~60% C
61%~80% D
81%~100% E
（1）若植物甲为该群落的优势种，则植物甲的频度最可能属于______级，而调查发现该频度级中的植物乙不是优势种，则乙的种群密度和分布范围的特点分别是______、______。
（2）若某草地植物物种的频度级符合上图所示比例关系，且属于D频度级的植物有16种，则该草地中植物类群的丰富度为______。
（3）若研究植物甲的生态位，通常需要研究的因素有______（填标号）。
A.甲在该区域出现的频率 B.甲的种群密度
C.甲的植株高度 D.甲与其他物种的关系
（4）随着时间的推移，群落可能会发生演替。群落演替的原因是______。
【答案】（1）E；种群密度小；分布范围广泛
（2）200
（3）ABCD
（4）群落外界环境的变化、生物的迁入和迁出、群落内部种群相互关系的发展变化以及人类活动
【解析】本题考查种群和群落特点及结构。
（1）优势种的数量一般比较多，分布比较广泛，每个样方中出现的概率比较高，甲的频度最可能是E级；该频度的植物乙不是优势种，但每个样方中出现的概率比较高，说明其种群密度小，分布范围广泛。
（2）由题图可知，D频度级物种数所占百分比为8%，D频度级的植物有16种，故该草地中植物类群的丰富度为16÷8%=200种。
（3）研究植物的生态位通常要研究其在区域内的出现频率、种群密度、植株高度等特征以及与其他物种间的关系，A、B、C、D项符合题意。
（4）影响群落演替的因素有群落外界环境的变化、生物的迁入和迁出、群落内部种群相互关系的发展变化以及人类活动。
【2022·浙江】科研小组在一个森林生态系统中开展了研究工作。回答下列问题：
（1）对某种鼠进行标志重捕，其主要目的是研究该鼠的___________。同时对适量的捕获个体进行年龄鉴定，可绘制该种群的___________图形。
（2）在不同季节调查森林群落的___________与季相的变化状况，可以研究该群落的___________结构。
（3）在不考虑死亡和异养生物利用的情况下，采取适宜的方法测算所有植物的干重（g/m2），此项数值称为生产者的___________。观测此项数值在每隔一段时间的重复测算中是否相对稳定，可作为判断该森林群落是否演替到___________阶段的依据之一。利用前后两次的此项数值以及同期测算的植物呼吸消耗量，计算出该时期的___________。
【答案】（1）种群密度；年龄金字塔
组成；时间
生物量；顶极群落；总初级生产量
【解析】本题考查种群和群落的有关知识。
对某种鼠进行标志重捕是为了调查该鼠种群的种群密度，同时对捕获个体的年龄进行鉴定，可以据此绘制年龄金字塔，从而了解种群的年龄结构，预测种群数量变化的趋势。
群落的外貌在不同季节有很大不同，这就是群落的季相，群落的时间结构是指群落的组成和外貌随时间而发生有规律的变化。
所有植物的干重实际上是植物通过光合作用制造的有机物的量(总初级生产量)减去自身呼吸消耗掉的有机物的量(呼吸消耗量)，即生产者的生物量；初级生产量随群落演替逐渐增加，当群落演替到顶极群落时，总初级生产量和呼吸消耗量都达到了最大值，并且几乎相等，这也是判断群落是否演替到顶极群落的重要依据之一；前后两次的此项数值之差就是净初级生产量，它与同期测算的植物呼吸消耗量之和就是该群落的总初级生产量。
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