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第2章 种群和群落
第三节 群落的结构（第1课时 群落的物种多样性）
【课堂·精要】
一、群落
1. 群落的概念：
特定区域内的 、 、 种群组成的集合体称为群落。
2.群落的物种多样性
（1）概念：一定区域内物种的 和 称为物种多样性， 就是一种经常用作测定群落物种多样性的指标。
（2）辛普森指数与物种多样性的关系：
当群落中只有一个物种时，辛普森指数 ，其值为 ,物种多样性程度最低。物种的种类数越多，物种越 ，群落的物种丰富度就越 ；而各物种的个体数越 ，群落的物种均匀度越高。在这样的情况下，计算得到的辛普森指数 。辛普森指数大，物种多样性越 。
3.群落中生物的关系
群落中的植物为其中栖息的动物提供 和 ，一些动物还以其他动物为食。土壤中的大量 ，以分解枯枝落叶或动物尸体残骸为生。群落中的所有生物组成一个整体，构成生物群落。
二、测定群落的物种多样性
1.实验原理：
（1）在一定空间内，群落物种多样性的高低取决于两个方面，一是 ，二是各物种在个体数量上 。群落中物种的丰富度和均匀度越高，物种多样性就 ，反之则较低。
（2）辛普森指数的计算公式为: 。 各字母代表的含义是D： ；S： ；ni： ；N： 。
2.方法步骤：
（1）选择调查范围，采用 法或 法划出若干个1m2的样方。
（2）统计样方内 数和 数，并将有关数据填入表格。
(对不认识的植物可用植物分类检索表检索;对不认识的小型动物，能采样的要麻醉固定，带回实验室检索对于难以检索、鉴定的动植物，采用特定的序号标记、区分即可。)
（3）利用辛普森指数计算公式分别计算群落中动物和植物的 。
【课堂·探究】
一、种群与群落的比较、群落与物种的关系
(1)种群是指一定自然区域内的同种生物个体之和；群落是指生活在一定自然区域内的所有种群,包括所有动物、植物及微生物。
(2)种群内的不同个体通过种内关系(种内互助、种内斗争等)组成一个有机整体，群落则是不同种群之间通过种间关系(互利共生、种间竞争、寄生、捕食等)形成的有机整体。其关系图如下：
(3)种群具有种群密度、出生率和死亡率、年龄结构、性别比例等数量特征；群落是生物种群组合成的更高层次的群体,具有种间关系、群落结构等基本特征。
(4)群落与物种的关系:群落是在一定区域中各种生物种群的集合,同一群落由不同物种的个体构成,同一物种的个体以种群形式分布在不同的群落中。
二、 辛普森指数与物种多样性的关系
例如，甲群落中A、B两个物种的个体数分别为99和1，而乙群落中A、B两个物种的个体数均为50，按辛普森多样性指数计算，
　　甲群落的辛普森指数：D甲=1-（0.992+0.012）=0.0198
　　乙群落的辛普森指数：D乙=1-（0.52+0.52）=0.5
计算结果显示：乙群落的多样性高于甲群落。造成这两个群落多样性差异的主要原因是物种的不均匀性，从丰富度看，两个群落是一样的，但从均匀度来看，二者是不同的。
辛普森指数中稀有物种所起的作用较小，而普遍物种所起的作用较大。这种方法估计出的群落物种多样性需要较多的样本，有人指出如果样本数少于30时，会造成过低的估计。
辛普森指数的最低值是0，最高值是（1-1／S）（S为物种数目）。前一种情况出现在全部个体均属于一个种的时候，后一种情况出现在每个个体分别属于不同种的时候。
三、实验：土壤中动物类群丰富度的测定
1. 实验原理
(1)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 。不同的土壤中所含有机质的 不同，所以土壤动物的丰富度存在差异。
(2)许多土壤动物身体微小且有较强的活动能力，可用取样器取样的方法进行采集、调查。
(3)丰富度的统计方法通常有两种：记名计算法和目测估计法。记名计算法是指在一定面积的样地中，直接
数出各个种群的个体数目，一般用于个体较大、种群数量有限的物种。目测估计法是按预先确定的多度等级来估计单位面积（体积）中的种群数量。等级的划分和表示方法有：非常多、多、较多、较少、少、很少。
2.方法步骤：
（1）制作取样器。
（2）取样：选取取样地点，用取样器取土壤样本，并标明取样地点、时间等。
思考1：如何用取样器取样？
（3）采集小动物：从土壤样本中采集小动物：体型较大的用 轻轻将其取出来；体型较小的动物，可用 采集，放入试管。
（4）观察与分类：对采集的小动物进行分类并做好记录，可借助放大镜、实体镜进行观察，可借助动物图鉴查清小动物名称，并进行分类
（5）统计和分析：将小动物的种类及每种个体的数目填入统计表，分析所收集的数据
结论：
【特别提醒】 (1)从不同营养环境中采集土壤样本要分别统计。
(2)尽可能多的收集小动物。收集小动物时，根据土壤中小动物的避光、避热性和趋湿性来收集。
(3)从同样营养土壤中采集的样本，多组同学进行统计比较。
(4)识别命名要准确，并进行分类、对于不认识的动物也应作好记录，并记为“待鉴定××”并记下其特征。
(5)远离危险地带，不要破坏当地环境。
思考2：吸虫器中纱布的作用是什么？
思考3：采集的小动物如何保存？
【课堂·精练】
1.下列属于群落的是( )
A.一个水库里的全部水草、藻类等植物
B.一个湖泊中藻类、鱼类、蚌等全部生物
C.一片草原上的昆虫和小鸟
D.一棵枯树以及上面的苔藓、真菌等
2.群落中物种数目的多少和均匀度称为( )
A.种群密度 B.物种多样性
C.丰富度 D.垂直结构
3. (2019·河北唐山模拟)下列关于实验“土壤中小动物类群丰富度的研究”的说法中，正确的是(　　)
A．对于无法知道名称的小动物，可忽略，不必记录下它们的特征
B．丰富度的统计方法有两种：一是取样器取样法，二是目测估计法
C．为了调查不同时间土壤中小动物的丰富度，可分别在白天和晚上取同一地块的土样进行调查
D．许多土壤小动物有较强的活动能力，可采用标记重捕法调查土壤小动物的物种丰富度
4．为调查一块玉米田中土壤线虫（一类体型很小的土壤小动物，体长0.3～4 mm）的密度，有关做法不正确的是（ ）
A．进行调查时，通常用取样器取样法进行采集、调查
B．通过调查土样中该线虫的数量可以准确计算出这块玉米田中该线虫的密度
C．最好用吸虫器采集土壤线虫，然后移至体积分数为70%的酒精溶液中或试管中保存
D．统计时最好用实体镜或低倍显微镜观察识别
5. 辛普森指数的计算公式为：D=1- ，式中D：多样性指数；N：所有物种的个体总数；ni：第i个物种的个体数；S：物种的数目（种数）。请据此公式可判断下列说法错误的是（　　）
A、当D值越接近1，则物种多样性程度越高
B、当各物种生物个体数量的均匀程度越高，则D值越大
C、当一个群落中生物种类越丰富，则D值就越小
D、当D值为0时，则某一地区仅有一种生物
6. （2019·福建省厦门外国语学校高二期中）下列实例中，依次符合种群和群落概念的是（ ）
A．某水库中所有的鱼类和所有的鲤鱼
B．蛇岛上所有的蝮蛇和所有的蛇类
C．一座山上所有的草和一个果园中的全部生物
D．卧龙自然保护区中的全部大熊猫和全部生物
课时作业
1. 下列有关种群和群落的描述，不正确的是（ ）
A．同一种生物可以构成不同的种群，同一种群可以构成不同的群落
B．花、鸟、虫不能构成种群，但可以参与群落的构成
C．当种群的出生率大于死亡率时，种群数量也不一定会增加
D．群落一般都由植物和动物两类生物形成的种群构成
2.（2019·陕西省西北大学附中高二期中）下列关于“丰富度”的说法，正确的是（ ）
A．不同的群落，物种的丰富度是定值
B．—片森林中的物种数目多于一片草原，则该森林的物种丰富度高于该草原
C．甲池塘中的鲫鱼种群数目多于乙池塘，则甲池塘中鲫鱼丰富度高于乙池塘
D．一个池塘中鯽鱼的种群密度大于鲤鱼的种群密度，则此池塘中鲫鱼丰富度高于鲤鱼
3. （2020·内蒙古包钢一中高二期中）下列探究实验不能达到实验目的的是（ ）
A．通过取样器取样的方法可以采集、调查土壤中小动物的种类和数量，如鼠妇、蝗虫等
B．随机选取若干样方，通过计数样方内某种双子叶植物的个体数，可以求得该种群密度
C．在蚜虫活动的范围内，可以用样方法估算蚜虫的种群密度
D．通过对酵母菌培养液抽样检测的方法，可以研究培养液中酵母菌数目变化规律
4. “土壤中动物类群丰富度的研究”实验中，研究的层次属于（ ）
A．种群 B．群落 C．生态系统 D．个体
5.下图是“土壤中小动物类群丰富度的研究”实验中常用的两种装置，下列有关叙述不正确的是（ ）
A．A装置主要是利用土壤动物避光、避高温、趋湿的习性来采集
B．B装置通常用于对体型较大的土壤动物进行采集
C．A装置的花盆壁C和放在其中的土壤之间留一定空隙的目的是便于空气流通
D．用B装置纱布的作用是防止小动物被吸走
6. （2019·安徽省高二期中）调查法是生态学常用的研究方法，下列有关叙述不正确的是（ ）
A．用标记重捕法调查种群密度时，部分被标记个体的标记物脱落，将会导致调查结果较实际值偏大
B．用样方法调查种群密度时，对处在边线上的个体，只计数相邻两边及其夹角上的个体
C．调查培养液中酵母菌种群数量的变化时，将样液滴入血细胞计数板后盖上盖玻片，再用显微镜观察
D．调查土壤中小动物类群丰富度时，对于肉眼难以识别的小动物要用放大镜、实体镜进行观察并进行统计
7. 某研究性学习小组调查了土壤中小动物类群的丰富度，结果如下表。相关分析正确的是（ ）
取样地点 取样时间 动物种类及数量
蚂蚁 蚯蚓 蜈蚣
溪边土壤 上午10点 很少 较多 非常多
晚上10点 少 多 较多
山地土壤 上午10点 非常多 较少 较少
晚上10点 较多 少 很少
A．该表中丰富度的统计方法是记名计算法
B．可用标记重捕法调查表中土壤动物的种群密度
C．土壤中的小动物没有垂直分层现象
D．实验探究了水分和时间对土壤动物分布的影响
8. 土壤动物具有趋暗、趋湿、避高温的习性，下列4种土壤微型节肢动物的分离收集装置中，最合理的是（ ）
A． B． C． D．
9. （2019·普通高等学校预测卷）下表是退耕还林后，某森林生态系统中的群落自然演替所经历的“一年生草本、多年生草本和灌木”三个阶段中优势物种的种群密度变化情况(单位：株/平方米)
第1年 第5年 第10年 第15年 第20年
物种a 5 10 2 0 0
物种b 1 2 5 3 3
物种c 0 1 3 8 6
下列分析合理的是(　　)
A．第1～10年内，该生态系统中物种的丰富度先升高然后再降低
B．第1～20年内，物种b占优势，主要与其适应环境有关
C．第5年的辛普森指数比第20年小
D．第10～15年内，物种a逐渐消失的原因可能与其不能适应弱光环境相关
10. 物种多样性是代表群落组织水平和功能的基本特征，辛普森指数是测定种群组织水平最常用的指标之一，辛普森指数与物种多样性的关系是（　　）
A．辛普森指数越大，表示物种多样性程度高
B．辛普森指数越小，表示物种多样性程度高
C．只有当种群密度小时，辛普森指数与物种多样性正相关
D．只有当种群密度大时，辛普森指数与物种多样性负相关
11.研究小组利用样方法对校园中三个群落进行物种多样性调查，结果如图所示：
（1）图2为群落1中物种数量与样方面积之间的关系，则正确的取样面积应为______。请写出对样方选择和统计记录两方面的注意事项：
①样方选择： 。
②统计记录： 。
（2）A、B、C、D之间的形态差异属于生物多样性中的______（基因/物种/生态系统）多样性。
（3）群落1的辛普森指数是 ，请比较三个群落的物种多样性高低（大小），并说明理由
。
12. 某研究小组的同学利用样方法研究野山坡上A、B、C三个不同地点的植物群落，同时还测量了各种土壤特征和环境因素，结果见下表。根据所得数据回答问题：
(1)根据调查结果判断，物种丰富度最大的地点是________。 (2)如果分别用甲、乙表示地点B中的两种松树，二者的关系可表示为下列图中的________。
(3)土壤中有机物的多少往往与土壤中动物种类的多少是分不开的，要调查植物群落土壤中的某种动物的种群密度，一般不能采用_________，理由是____________________。
(4)参考表中非生物因素，落叶树在地点C不能生长的原因是 。(任说一点理由)
13.跳虫、甲螨和线虫是土壤中的主要动物类群，对植物遗体的分解起重要作用。请回答下列问题。
(1)由于跳虫和甲螨活动能力________，身体________，不适合用手直接捕捉，常采用吸虫器等进行采集。
(2)现要采集大量的跳虫用于实验室培养，最好选择下图中的吸虫器________，理由是__________________________。若要采集大量的甲螨作为标本保存，最好选择吸虫器________，理由是____________________________________。
(3)现在一培养罐内同时培养跳虫、甲螨和线虫三个种群，若它们均仅以罐内已有的酵母菌为食，则跳虫与甲螨之间的关系是__________，线虫与酵母菌之间的关系是__________。
答案：
【课堂·精要】
一、1. 各种植物、动物、微生物
2. 丰富度 均匀度 辛普森指数 最小 0 丰富 高 均匀 越大 高
3.住处和食物 微生物
二、1.群落中物种数的多少（物种的丰富度） 分配的均匀程度（物种均匀度） 越高
D＝1－ D：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数
2.五点取样法或等距取样法 动植物种类 每一种的个体 物种多样性指数
【课堂·探究】
三、1.营养条件 种类和数量
2.包着纱布的镊子 吸虫器 思考1：将取样点表面的落叶轻轻拨开，将罐子扣在地表。用手来回旋转罐子，将其按入土中，按压到罐底与地表几乎平齐。用铲子将罐内的土壤连同罐子一起挖出，将罐子的土壤倒入塑料袋中 结论：不同群落的物种丰富度是不同的。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。
思考2：防止将土壤小动物吸走 思考3：可放入体积分数为70%的酒精溶液中，也可放入试管中。
【课堂·精练】
1.B 2.B 3.C解析：对于无法知道名称的小动物，切记不可忽略，需要记录下它们的特征；丰富度的统计方法通常有两种，一是记名计算法，二是目测估计法；标记重捕法适用于活动能力强、活动范围较大的动物，而土壤小动物身体微小，活动范围小，宜采用取样器取样的方法进行调查。
4.B 解析:一般用取样器取样法调查土壤小动物；通过调查土样中该线虫的数量可以估算出这块玉米田中该线虫的密；由于土壤线虫体型较小，因此需用吸虫器采集，采集后可以保存在体积分数为70%的酒精溶液中或试管中；统计时最好用实体镜或低倍显微镜观察识别。
5. C 解析：辛普森指数越大，物种多样性程度越高，每个个体分别属于不同种的时候，D值越接近1；辛普森指数包括均匀度和物种丰富度两个方面，匀程度越高，则D值越大；当一个群落中生物种类越丰富，则D值就越大；全部个体属于一种生物时，根据计算公式D值为0。
6.D
课时作业
1.D 解析：不同区域内的同一种生物可以构成不同的种群，同一种群在不同时期可参与构成不同的群落；花、鸟、虫是不同种生物，不能构成种群，但可以参与群落的构成；生物种群的数量不光受出生率和死亡率决定，迁入率和迁出率也会影响种群数量的变化；群落由动物、植物、微生物种群组成 2.B 3.A 解析：蝗虫不是土壤小动物，并且蝗虫活动能力强、活动范围广，调查其种群密度通常采用标记重捕法；调查植物的种群密度通常采用样方法，随机选取若干样方，通过计数样方内某种双子叶植物个体数，可以求得种群密度；蚜虫的活动能力弱、范围小，一般采用样方法来估算蚜虫的种群密度；研究培养液中酵母菌数目变化规律，可采用抽样检测的方法对培养液中酵母菌进行计数。4.B
5.B 6.C 7.D解析：表中用多度等级来表示生物数量，用的方法是目测估计法；许多土壤动物有较强的活动能力，而且身体微小，因此不适于用样方法或标记重捕法进行调查；土壤中的小动物存在垂直分层现象；由题表可知本实验探究了水分和时间对土壤动物分布的影响。8.A 9. D 解析：表中只列举了3个物种的种群密度变化情况，据此不能判断该生态系统中物种丰富度的变化情况；第1～20年内，物种c逐渐成为优势物种，主要与其适应环境有关；第5年的辛普森指数比第20年大；第10～15年内，由于多年生草本和灌木的遮盖，物种a获得的光照较少，因此不能适应环境而逐渐消失。
10. A 解析：群落中种数越多，各种个体分配越均匀，指数越高，表示群落多样性好。
11.（1）S5 ①客观取样、样方面积相同 ②统计样方内所有植物物种数和每一物种个体数并求平均值
（2）物种
（3）0.32 群落1＜群落2＜群落3，原因是辛普森指数D1＜D2＜D3
解析：（1）从图2可看出S5与S6物种数量相等，正确的取样面积应为S5．用样方法调查种群密度时，要做到取样的客观性，且样方的大小要相同，样方的数量不能太少．
（2）A、B、C、D之间的形态差异是个体水平，属于生物多样性中的物种多样性。
（3）通过计算得知，三个群落的辛普森指数分别是0.32、0.54、0.62，故三个群落的辛普森指数D1＜D2＜D3，所以三个群落的物种多样性为群落1＜群落2＜群落3．
12.(1)A
(2)C
(3)标记重捕法(或样方法)　 许多土壤动物有较强的活动能力，而且身体微小
(4) 土壤深度不够，不足以支持高大树木的生长(或土壤湿度小，水分不足以支持树木的生长或土壤氨的含量低，缺少养分供树木生长)
13. (1)较强　微小 (2)B　该吸虫器中的湿棉花模拟了土壤湿润的环境，利于跳虫存活　D　该吸虫器中的酒精可将收集的甲螨及时固定，防止腐烂 (3)竞争　捕食
解析：(1)跳虫和甲螨活动能力较强，身体微小，不适合用手直接捕捉，常采用吸虫器等进行采集。(2)吸虫器中的湿棉花模拟土壤湿润的环境，利于跳虫存活。(3)跳虫与甲螨、线虫都以酵母菌为食，所以跳虫与甲螨属于竞争关系，线虫与酵母菌之间的关系是捕食关系

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