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第十二单元 种群和群落
种群的概念：在一定的自然区域内，同种生物的全部个体。
种群密度：种群在单位面积或单位体积中的个体数。它是种群最基本的数量特征。
3.种群密度的应用
（1）濒危动物保护。
（2）农学杂草状况调查。
（3）农林害虫的监测和预报。
（4）渔业上捕捞强度的确定。
4.种群密度的调查方法
（1）样方法
适用范围：植物的种群密度，昆虫卵的密度、作物植株上蚜虫的密度、跳蝻的密度等。
操作步骤：随机选取若干个样方→计数每个样方内的个体数→求每个样方的种群密度→求所有样方种群密度的平均值
常用取样方法：五点取样法、等距取样法。
（2）标志重捕法
适用范围：活动能力强，活动范围大的动物。
操作步骤：捕获一部分个体→做上标记后再放回原来的环境→一段时间后进行重捕→根据重捕到的动物中标记个数占总个体数的比例，来估算种群密度
5.出生率和死亡率
出生率：单位时间内新产生的个体数目占该种群个体总数的比率。
死亡率：单位时间内死亡的个体数目占该种群个体总数的比率。
意义：决定种群大小和种群密度的重要因素。
6.迁入率和迁出率
概念：单位时间内迁入或迁出的个体，占该种群个体总数的比率。
意义：决定种群大小和种群密度的重要因素。
7.年龄结构
年龄结构：指一个种群中各年龄期的个体数目的比例。
类型：增长型、稳定型和衰退型。
意义：可以预测该种群的数量变化趋势。
8.性别比例
概念：种群中雌雄个体数目的比例。
意义：对种群密度有一定的影响。
应用：性引诱剂（信息素）诱杀某种害虫的雄性个体→破坏害虫种群正常的性别比例→降低害虫的种群密度。
9.种群特征之间的联系
*注：“＋”“－”分别表示增加和减少；“→”“—→”分别表示直接作用和间接影响。
*分析
最基本的数量特征：种群密度。种群密度越高，一定范围内种群个体数量越多，即种群密度与种群数量呈正相关。
决定种群大小和种群密度的直接因素：出生率＞死亡率，种群数量增加；反之，种群数量减少。
间接影响种群密度和种群数量：年龄组成和性别比例是通过影响出生率和死亡率间接影响种群密度和种群数量的，是预测种群密度（数量）未来变化趋势的重要依据。其中年龄组成既能影响出生率，又能影响死亡率，而性别比例只能影响出生率。
预测种群数量的变化趋势：年龄组成。这种趋势不一定能实现，如气候、天敌、食物等环境因素发生改变。
10.种间关系的应用
利用性外激素诱捕雄蛾——通过改变性别比例来降低出生率。
将性外激素释放到田地里，干扰雌雄蛾正常交尾——降低出生率。
11.建构种群增长模型
（1）数学模型：用来描述一个系统或它的性质的数学形式。
（2）构建方法
12.种群的“J”形增长：理想条件下的种群，以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线来表示，大致呈“J”形。
数学模型
13.模型假设
（1）条件：食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等。
（2）数量变化：种群的数量每年以一定的倍数增长，第二年的数量是第一年的λ倍 。
（3）建立模型：t年后种群数量为：Nt＝N0λt。
（4）模型中各参数意义：N0为该种群的起始数量，t为时间（年），Nt表示t年后该种群的数量，λ表示该种群数量是一年前种群数量的倍数。
14.种群增长的“S”形增长
（1）形成条件：资源和空间是有限的；种内竞争加剧；捕食者增多。
（2）形成原因：
（3）曲线图
（4）环境容纳量：在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量，又称K值。
（5）应用
建立自然保护区，从而提高环境容纳量，例如为增加大熊猫的种群数量而设立的卧龙自然保护区。
15.探究培养液中酵母菌种群数量的变化
实验原理
（1）用液体培养基培养酵母菌，种群的增长受培养液的成分、空间、pH、温度等因素的影响。
（2）在理想的无限环境中，酵母菌种群数量的增长呈“J”型曲线；在有限的环境下，酵母菌种群数量的增长呈“S”型曲线。
实验步骤
酵母菌培养：液体培养基，无菌操作。
振荡培养基：酵母菌均匀分布在培养基中。
观察并计数：每天将含有酵母菌的培养液滴在计数板上，计数一个小方格内的酵母菌数量，再以此为分居，估算试管中的酵母菌总数。
重复以上两个步骤：连续观察7天，统计数目。
绘图分析：将所得数值用曲线表示出来，得出酵母菌种群数量的变化规律。
16.血细胞计数板及其使用方法
血细胞计数板。
血细胞计数板（如图A所示）由一块厚玻璃片特制而成，其中央有两个计数室。每个计数室划分为9个大方格（如图B所示），每个大方格的面积为1 mm2，加盖玻片后的深度为0.1 mm，因此，每个大方格的容积为0.1 mm3。
计数室通常有两种规格：一种是一个大方格分成16个中方格，而每个中方格又分成25个小方格；另一种是一个大方格分成25个中方格，而每个中方格又分成16个小方格。但无论是哪种规格的计数板，每一个大方格中的小方格数都是相同的，即16×25＝400（个）小方格。
计数方法。
如果是25×16的计数板，一般选取计数室四个角及中央共五个中方格（共80个小方格）进行计数；如果是16×25的计数板，要取左上、右上、左下、右下4个中方格（即100个小格）进行计数。
计算方法。
（1）25×16的血细胞计数板：酵母细胞数（个/mL）＝（5个中方格内酵母细胞个数/80）×400×104×稀释倍数。
（2）16×25的血细胞计数板：酵母细胞数（个/mL）＝（4个中方格内酵母细胞个数/100）×400×104×稀释倍数。
17.影响种群数量的非生物因素：在自然界，种群的数量变化受到阳光、温度、水等非生物因素的影响。
（1）森林中林下植物的种群密度主要取决于林冠层的郁闭度，即主要取决于林下植物受到的光照强度。
（2）在温带和寒温带地区，许多植物的种子在春季萌发，这主要受到气温升高的影响。
（3）蚊类等昆虫在寒冷冬季到来时一般会全部死亡，这主要受气温降低的影响。
（4）对于东亚飞蝗来说，气候干旱正是某种群爆发式增长的主要原因。
（5）非生物因素对种群数量变化的影响往往是综合性的。
18.生物因素
（1）随着种群的增长，种内竞争会加剧，从而使种群的增长受到限制。
（2）在自然界，任何一个种群都与其他种群有着密切的关系。
除顶级捕食者外，每种动植物都可能是其他某种生物的捕食对象，如果食物匮乏，动物种群会出现出生率降低、死亡率升高的现象。
森林中不同植物竞争阳光和养分，草原上非洲狮与猎豹竞争猎物，这也会导致种群数量的变化。
作为宿主的动物被寄生虫寄生，细菌或病毒引起传染病，也会影响种群的出生率和死亡率等特征，进而影响种群的数量变化。
19.种群研究的意义
（1）野生生物资源的合理利用和保护。
（2）有害生物的防治。
（3）濒危动物的保护。
20.种群研究的应用
（1）合适捕捞量的确定：研究表明，中等强度的捕捞（捕捞量在K/2左右）有利于持续获得较大的鱼产量。
（2）有害生物的防治实例：
在鼠害发生时，既适当采用化学和物理的方法控制现存害鼠的种群数量，又通过减少其获得食物的机会等方法降低其环境容纳量，才能使鼠害得到有效防治。
对农林害虫的防治，如果一味依赖喷洒农药的方法，既造成环境污染，又伤及害虫的天敌；有效保护或引入天敌生物，则有利于将害虫数量控制在较低的水平。
21.群落的概念：相同时间内聚集在一定地域中各种生物种群的集合。
22.群落水平上研究的问题
群落的范围和边界如何？
群落中各个种群之间的相互关系是怎样的？
群落中有多少种群？那些种群占优势？
群落具有怎样的空间结构？
群落中各个种群分别占据什么位置？
群落的演替情况是怎样的？
23.群落的物种组成
（1）意义：是区别不同群落的重要特征。
（2）衡量指标：丰富度，即群落中物种的数目。
（3）规律：不同群落丰富度不同，一般越靠近热带地区，单位面积内的物种越丰富。
（4）特点：群落中的物种组成不是固定不变的。随着时间和环境的变化，原来不占优势的物种可能逐渐变得有优势；原来占优势的物种也可能逐渐失去优势，甚至从群落中消失。
24.群落中生物的种间关系
种间的关系（不同种生物的关系）包括竞争、捕食、原始合作、互利共生和寄生等。
互利共生：两者生活在一起，相互依赖，彼此有利，如豆科植物和根瘤，人和肠道细菌。
寄生：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，如植物和菟丝子，噬菌体和病毒，绦虫和猪。
竞争：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，如牛和羊，田里的水稻和杂草。
捕食：一种生物以另一种生物为食的现象。如羊吃草，狼吃鹿。
原始合作：两种生物共同生活在一 起时，双方都彼此受益，但分开后，各自也能独立生活。
25.土壤生物的特点及调查方法
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志重捕法进行调查。进行这类研究时，常用取样器取样的方法进行采集、调查。
26.丰富度的统计方法：一是记名计算法，二是目测估计法。
（1）记名计算法：在一定面积的样地中，直接数出各种群的个体数，这一般适用于个体较大、种群数量有限的群落。
（2）目测估计法：按预先确定的多度等级来估计单位面积上个体数量的多少。等级的划分和表示方法有“非常多、多、较多、较少、少、很少”等。
27.方法步骤：制作取样器→取样→采集小动物→观察和分类→统计和分析。
（1）准备：①制作取样器；②记录调查地点的地形和环境情况
（2）取样：①去表层落叶；②取一定土壤样品；③注明取样的时间和地点等
（3）采集小动物：①常规方法：诱虫器取虫；②简易方法：镊子或吸虫器取虫
（4）观察和分类：①设计表格便于记录；②借助动物图鉴查清名称；③使用放大镜、实体镜观察
（5）统计和分析：①统计丰富度；②完成研究报告
（6）得出结论：
组成不同群落的优势物种是不同的，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。
※注意事项：
（1）取样时应注意随机取样，避免人为心理作用，以免结果偏差较大。
（2）小动物类群因所取地段不同，可能差异较大。从不同营养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）取样时尽量不要破坏环境，同时注意安全。
（4）在装样土的塑料袋上要标明取样的地点和时间。
（5）本实验调查的对象是样本内肉眼可见（可借助放大镜、实体镜）的所有动物，调查的指标是动物的种类丰富度和数量丰富度。
28.垂直结构
（1）表现：垂直方向上有明显的分层现象。
（2）影响因素
植物：阳光。动物：栖息空间和食物条件。
（3）意义：显著提高了群落利用阳光等环境资源的能力。
29.水平结构
（1）表现：水平方向上生物常呈镶嵌分布。
（2）影响因素：地形变化、土壤湿度、盐碱度的差异、光照强度、生物自身生长特点的不同以及人和动物的影响等。
30.群落的季节性
（1）概念：指由于阳光、温度和水分等随季节而变化，群落的外貌和结构也会随之发生有规律的变化。
（2）举例：有些种类的植物在早春来临时开始萌发，并迅速开花和结实，到了夏季其生活周期结束；另一些种类的植物则在夏季达到生命活动的高峰，从而导致群落在春季和夏季的物种组成和空间结构发生改变。
31.生态位
（1）概念：一个物种在群落中的地位或角色。
（2）举例：某种食虫蝙蝠只在夜间活动。
32.对生态位概念的理解
（1）群落中占据了相同生态位的两个物种，会通过种间竞争相互争夺生态位，结果可能是其中一个物种趋于灭绝，也可能是其通过自然选择，生态位发生分化，较少或排除相互竞争，达到共存。
（2）生态位的分化提高了群落中生物利用环境资源的能力。
（3）一个稳定的群落中，由于各种群在群落中具有各自的生态位，种群间能避免直接的竞争，从而保障了群落的稳定，即生态位的多样性是群落结构相对稳定的基础。
33.主要的陆地生物群落类型：
（1）分类依据：群落的外貌和物种组成。
（2）类型：森林、草原、荒漠和苔原等。
34.荒漠生物群落
（1）气候特点：极度干旱，年降水量稀少且分布不均匀。
（2）群落结构：非常简单。
（3）整体特点：沙砾裸露，植被极度稀疏。
（4）生物特点：耐旱。
（5）主要植物：仙人掌属植物、骆驼刺属植物。
（6）主要动物：爬行类、啮齿目、鸟类和蝗虫。
（7）动植物适应策略：
仙人掌：肥厚的肉质茎，叶呈针状，气孔夜晚开放。
骆驼剌：植株几厘米高，根可长达15m。
蜥蜴和蛇：表皮外有角质鳞片，有助于减少水分蒸发；蛋壳坚硬，能保护正在发育的胚胎；体温变化，利用太阳升高体温。
某些爬行动物甚至以固态尿酸盐的形式排泄含氮废物，以减少水分的流失。
35.草原生物群落
（1）气候特点：半干旱，降水量不均匀。
（2）群落结构：相对简单。
（3）整体特点：草本植物如地毯般铺向天边。
（4）生物特点：耐寒的旱生多年生草本植物占优势；动物大都具有挖洞或快速奔跑的特点。
（5）植物适应策略：叶片狭窄，表面有茸毛或蜡质层，能抵抗干旱。
36.森林生物群落
（1）气候特点：湿润或者较湿润地区。
（2）群落结构：非常复杂且相对稳定。
（3）森林上的动植物类型：森林中有乔木、灌木和藤本植物，树栖和攀缘类的动物特别多。
（4）整体特点：树木繁茂，树冠遮天蔽日。
（5）生物特点：有乔木、灌木、草本和藤本植物；营树栖和攀缘生活的动物种类特别多
（6）结构特点：森林中阳生植物多居上层，能吸收比较强的阳光。而林下光线相对较弱。所以，三七、人参、黄连、半夏、贝母以及某些蕨类、苔藓等阴生植物生活在林下。
（7）阴生植物适应策略：阴生植物的茎细长，叶薄，细胞壁薄，机械组织不发达，但叶绿体颗粒大、呈深绿色，因此，这类植物适应在弱光条件下生存。
37.我国陆地群落的分布特点：我国东部地区湿润往往随处可见森林；在内陆的半干旱区，分布有大片的草原；再到西部的干旱区，则出现荒漠群落。
38.水域生物群落
（1）湿地生物群落
分布在沼泽、河流、湖泊等地，动植物丰富，有芦苇、香蒲、黑藻、金鱼藻等植物，以及鱼类、两栖类、鸟类等动物。
（2）海洋生物群落
由数量众多的微小浮游植物，浅海区生长的大型藻类（如海带、裙带菜等），以及种类繁多的动物等组成。
39.演替的概念和原因：
（1）演替的概念：随着时间的推移，一个群落被另一个群落代替的过程。
（2）原因：群落是一个动态的、开放的生命系统。
40.群落演替的类型：
（1）初生演替。
概念：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。
过程：裸岩阶段→地衣阶段→苔藓阶段→草本植物阶段→灌木阶段→乔木阶段。
实例：沙丘、火山岩、冰川泥上进行的演替。
（2）次生演替：
概念：原有的植被虽已不存在，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。
过程：弃耕农田→一年生杂草→多年生杂草→小灌木→灌木丛→乔木林。
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。
41.人类活动对群落演替的影响
环境不断变化，为群落中某些物种提供有利的繁殖条件，而对另一些物种的生存产生不利影响。
生物本身不断进行繁殖、迁入或迁出。
群落内部由于生物的生命活动造成内部非生物环境改变。
生物种内和种间关系不断发生变化。
人类活动的影响：人类活动通常是有意识、有目的地进行的，因此人类活动对群落演替的影响有时会超过其他因素。
退耕还林、还草、还湖：
原因：以牺牲环境为代价的垦殖活动（如毁林开荒、围湖造田等），造成严重的水土流失，并且成为洪涝灾害频繁发生的重要原因。
目的：处理好经济发展同人口、资源、环境的关系，走可持续发展的道路。
措施：颁布了《退耕还林条例》。
取得成果：经过十多年的建设，已经取得了显著的生态效益、经济效益和社会效益。

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