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第2章 群落及其演替
第1节 群落的结构
第2课时 群落的结构及生态位
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西双版纳热带雨林是我国高纬度、高海拔地带保存最完整的热带雨林。由于终年高温高湿,热带雨林中的树木长得高大茂密,从林冠到林下植物分为多个层次。
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第一层树高度一般都在30 m以上,由高大乔木构成;第二层由20~30 m高的大树构成;第三层树高10~20 m,由中小型乔木构成;在5~10 m 高度一般还有一个小树木层;树木层之下是1~5 m高的幼树和灌木层;在幼树、灌木层之下通常为疏密不均的草本层。
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西双版纳热带雨林从林冠到林下植物出现了什么现象
这样的现象对于群落的整体结构有何生态意义
环节一：群落的空间结构（思路一）
在群落中,各个生物种群分别占据了不同的空间,使群落形成一定的空间结构。
群落的空间结构包括垂直结构和水平结构等。
环节一：群落的空间结构（思路一）
群落在空间中的垂直分化或成层现象称为垂直结构。
1.垂直结构
环节一：群落的空间结构（思路一）
植物的分层现象的主要原因是什么呢 有什么意义
垂直结构显著提高了群落利用光照等环境资源的能力。
各层光照强度不同,适应不同光照强度的植物在各层的空间上生长良好。
环节一：群落的空间结构（思路一）
环节一：群落的空间结构（思路一）
影响海洋群落植物分层的原因是什么
环节一：群落的空间结构（思路一）
海洋中的藻类垂直分布是海洋群落垂直结构的体现,可以有效避免竞争,充分利用光能。
环节一：群落的空间结构（思路一）
群落垂直结构的意义:群落的分层使单位面积上可容纳的生物数量增多,这些生物可以充分利用环境条件大大减弱它们之间的竞争,从而保持群落的相对稳定。
环节一：群落的空间结构（思路一）
判断图中存在垂直结构的区域：
环节一：群落的空间结构（思路一）
2.水平结构
由于地形、土壤湿度、营养物质和光照强度等因素的差异,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异,它们常呈镶嵌分布。
环节一：群落的空间结构（思路一）
植物群落在水平空间上的结构差异是否影响动物的分布
植物群落在水平空间上的结构差异,也造成动物种群水平分布的不均匀。
由于环境的差异及物种间的相互作用,使得群落内的物种在水平方向上表现为在不同空间形成不同物种组合的状况,称为水平结构。
环节一：群落的空间结构（思路一）
影响水平结构的因素:
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。
环节一：群落的空间结构（思路一）
环节一：群落的空间结构（思路二）
在群落中,各种生物分别占据了不同的空间,使群落形成了一定的空间结构。群落的空间结构分为垂直结构和水平结构。
环节一：群落的空间结构（思路二）
依据植物的外貌和形态结构的不同,一般把陆生植物分成下面六种生长型:
乔木:3米以上的木本植物。
灌木:3米以下的木本植物。
藤本植物:木本攀缘植物。
草本植物:没有多年生的木质茎,包括禾叶草本、阔叶草本和藤类植物。
附生植物:完全依附在其他植物体上的植物。
地表植物:地衣、苔藓等植物。
环节一：群落的空间结构（思路二）
群落中乔木、灌木和草本等不同生长型的植物分别配置在群落的不同高度上,形成了群落的垂直结构。
群落的垂直结构主要指群落的分层现象。陆地群落中,温带落叶阔叶林群落从树冠到地面可以分为树冠层、下木层、灌木层、草本层和地表层。
环节一：群落的空间结构（思路二）
陆地群落的分层主要与植物对光的利用有关,其中树冠层对群落影响最大,如果树冠层比较稀疏,就会有更多的阳光照射到森林群落的下层,灌木层和草本层就会发育得更好。
分析陆地群落中植物分层现象的原因及意义。
植物分层现象是物种自然选择的结果,它不仅缓解了植物之间争夺阳光、空间、水分和矿质营养的矛盾。而且植物在空间上的成层分布,扩大了植物利用资源的范围,提高了植物的光能利用率。
环节一：群落的空间结构（思路二）
树林中鸟的分层现象:
环节一：群落的空间结构（思路二）
分析栎树林群落中动物分层现象的原因及意义。
鸟类在栎树林群落的不同层次活动和觅食,但总有一个最喜好的层次。动物的分层现象主要与食物有关。
环节一：群落的空间结构（思路二）
拓展:群落结构在农业生产上的应用——立体农业。
立体农业是指依据生物的生活特性以及对环境的要求,进行合理搭配而建立的一个空间上多层次、时间上多序列的种植和养殖结构。
环节一：群落的空间结构（思路二）
佛手瓜—生姜模式,利用佛手瓜种植密度小的特性,在其间隙种植生姜可以充分利用土地;同时,利用佛手瓜枝蔓在上层的遮阴作用,来促进喜阴生姜的生长。
常见的还有小麦—棉花—花生、小麦—玉米—大豆等立体种植模式,上层蜂桶、中层鸡舍、下层猪圈、底层蚯蚓等立体养殖模式,林—畜—蚯蚓、稻—萍—鱼等立体种养结合模式。
立体农业能充分利用太阳能、水分和矿质营养,从而获得较高的经济效益和生态效益。
环节一：群落的空间结构（思路二）
在内蒙古草原群落中,针茅草是优势种,但它的分布并不是均匀的连成片,而是呈一丛一丛的斑块状。各丛针茅草之间的空间,生长着各种各样的小型植物,其中某些植物也出现在针茅草丛的内部,呈现镶嵌性分布。
导致群落具有水平结构的原因有哪些
环节一：群落的空间结构（思路二）
导致群落具有水平结构的原因主要有三个方面:一是不同生物繁殖体的扩散能力有差异,如依靠风、水和动物传播种子的植物可能分布范围较大,而种子较重或进行无性繁殖的植物往往集中分布在母株周围;二是生物种间相互作用的影响,如植食性动物明显依赖于它所取食的植物而分布;三是群落内部环境的不同,如群落水平方向上光照、土壤湿度和盐碱度有差异。另外,动物活动以及人类活动也会影响群落的内部环境。
环节一：群落的空间结构（思路二）
环节二：群落的时间结构
在某一时期,某些物种在群落中相对重要,而在另一时期,则是另一些物种在该群落中相对重要,从而形成了群落的时间结构。
环节二：群落的时间结构
说出北温带草原四季的群落组成和外貌变化。
环节二：群落的时间结构
动物是否也有季节性
动物的这种季节性变化是对环境的适应。
群落中的动物除了随季节变化而发生变化之外,还有其他与时间有关的规律性变化吗
造成群落结构在昼夜发生变化的重要环境因素是什么
环节二：群落的时间结构
环节三：生态位（思路一）
在同一个池塘生物群落中,大量的浮游动植物生活在水体表层;鲢鱼生活在水体上层,主要以浮游植物为食;而鳙鱼常栖息在水体中上层,主要以浮游动物为食;草鱼则栖息在水体的中下层和水草多的岸边,主要以水草为食;青鱼通常栖息在水体中下层,食物以螺、蚌等软体动物为主。
为什么群落中各生物种群会在取食、分布等方面分别占据一定的资源呢
环节三：生态位（思路一）
1.生态位
资料 星杆藻和针杆藻都是硅藻,硅藻需要有硅酸盐作为其细胞壁的原料。将两种硅藻单独培养时,这两种硅藻的种群数量都能增长到环境容纳量,而硅酸盐则保持在较低浓度水平上(在实验中,要不断地定期向培养液中加硅酸盐)。当把两种硅藻混合培养时,初期两种硅藻均能生存和增殖,50天后,针杆藻存活,星杆藻灭亡。
环节三：生态位（思路一）
单独培养两种硅藻时,由于空间的分隔,两种硅藻都能利用硅资源而使种群数量增长到环境容纳量。
(1)单独培养时,两种硅藻种群数量都能增长到环境容纳量,说明了什么
环节三：生态位（思路一）
在混合培养条件下,两种硅藻享有共同的硅资源,这就会导致竞争。由于针杆藻较星杆藻对硅的竞争力大,针杆藻存活,星杆藻被排挤掉。
(2)分析混合培养后,针杆藻存活、星杆藻灭亡的原因。
环节三：生态位（思路一）
生态位的概念: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。
环节三：生态位（思路一）
2.生态位研究的内容
研究某种动物的生态位,通常要研究它的栖息地、食物、天敌以及与其他物种的关系等。研究某种植物的生态位,通常要研究它在研究区域内的出现频率、种群密度、植株高度,以及它与其他物种的关系等。
环节三：生态位（思路一）
3.竞争可以导致生态位分化
在自然界中,两种生物生态位重叠越多,竞争越激烈,如星杆藻和针杆藻。自然群落中的两个物种,通过种间竞争,使其中一个物种灭绝的现象是很少发生的,只有在外来因素介入或新物种进入的情况下才可能出现。那么生物在竞争中如何平衡种间关系呢
环节三：生态位（思路一）
资料 有 A和B两个种群,A种群主要以a为食,B种群主要以b为食,它们又共同以c为食。自然选择对以c为食的个体有更大的压力,因而两个种群中以c为食的个体数会逐渐减少,最终使得两个种群的生态位发生变化,两个种群都生存了下来,这种现象称为生态位分化。
环节三：生态位（思路一）
环节三：生态位（思路一）
动物在生态位上的分化一般有三种适应方式:划分分布区域和活动范围;错开活动的时间;改变食物的种类,形成不同的食性。动物从各种不同的角度分别获取资源,使各个种群能够在群落中共存。生态位的分化是自然选择和生物对环境长期适应的结果。
环节三：生态位（思路一）
4.分析当地自然群落中某种生物的生态位
资料 崇明东滩鸟类国家级自然保护区位于长江入海口,是重要的水鸟越冬区,每年有数万只水鸟于10月至次年2月在崇明东滩越冬。
某研究团队以4种占优势的水鸟为研究对象,调查了它们的种群数量、在不同觅食生境中出现的概率、主要的食物种类等,结果如表所示。
环节三：生态位（思路一）
生境1为低潮盐沼—光滩带,宽度为2 000 m 左右;生境2为海三棱藨草带,宽度为400 m左右;生境3为海堤内鱼塘—芦苇区,芦苇在植物群落中占优势。
环节三：生态位（思路一）
(1)这4种鸟选择觅食生境的策略有哪些异同 哪一种鸟觅食生境的范围更宽
(2)如果两种鸟的觅食生境一样,生态位就完全一样吗
(3)任选一种鸟,分析它的食性。从觅食的角度,与它有竞争关系的鸟类有哪些
(4)任选一种鸟,从觅食生境、种间关系等多个方面综合描述这种鸟类的生态位。
环节三：生态位（思路二）
生态位是指一个物种在群落中的地位和作用,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。
一个物种的生态位不仅取决于它所栖息的场所,还取决于它与食物、天敌和其他生物的关系,包括它吃什么和被什么动物所吃,以及与其他物种之间的关系等。分析具有垂直结构的森林群落中不同层次的植物生态位是否相同。
环节三：生态位（思路二）
群落中不同的物种往往占据不同的生态位。热带雨林群落中高大的乔木可以充分利用阳光,乔木下的灌木则能有效地利用弱光,灌木下的草本只能利用较弱的光,草本下的苔藓类等植物则只能利用微弱的光。乔木、灌木、草本和苔藓等植物在形态结构和生活方式上各不相同,因此它们占据着不同的生态位,利用着不同强度的阳光,从而使得整个群落能够更加合理、高效地利用光照。
环节三：生态位（思路二）
高斯的实验:
生态位重叠的程度与竞争的强弱有什么关联
环节三：生态位（思路二）
分析生态位的重叠、分离状况与种内竞争、种间竞争的关系。
环节三：生态位（思路二）
1.一般生态位重叠越大,种间竞争越强。
2.生态位相似的物种,因为种间竞争,发生竞争排斥,促使不同物种生态位分化,对资源的利用出现差异,导致重叠程度降低,这有利于生物多样性的形成和稳定。如彼此分别占领不同的空间位置和在不同空间部位觅食等。
3.种内竞争的加剧会使不同物种的生态位重叠增加。
环节三：生态位（思路二）
资料1 如表为某栎树林群落中林鸽、旋木雀、乌鸫等8种鸟在森林群落不同层次中的相对密度。
环节三：生态位（思路二）
资料2 进一步研究发现:林鸽以栎树等高大乔木的核果和种子为食;长尾山雀不停地在树枝间、叶间跳跃或来回飞翔,觅食鞘翅目和鳞翅目等昆虫;旋木雀飞行能力不佳,但擅长在树干上垂直攀爬,觅食昆虫、蜘蛛和其他节肢动物,冬天食物短缺时也吃植物种子;煤山雀、大山雀常在树枝间穿梭跳跃,主要觅食昆虫;沼泽山雀体型明显比大山雀小,主要觅食各种昆虫及其幼虫、卵和蛹,仅吃少量植物种子;乌鸫是杂食性鸟类,既觅食昆虫和蚯蚓,也吃植物种子和浆果;鹪鹩取食毒蛾、螟蛾、天牛和椿象等昆虫。
环节三：生态位（思路二）
(1)在这个栎树林群落中,从生活空间上比较,哪两种鸟的生态位最相近 哪两种鸟的生态位差异最大
长尾山雀和煤山雀生态位最相近。鹪鹩和林鸽生态位差异最大。
(2)长尾山雀与旋木雀的生态位不完全重叠的原因是什么
①二者生活习性不同,长尾山雀不停地在树枝间、叶间跳跃或来回飞翔,旋木雀飞行能力不佳,但擅长在树干上垂直攀爬。②二者食物有区别,长尾山雀觅食鞘翅目和鳞翅目等昆虫,旋木雀觅食昆虫、蜘蛛和其他节肢动物,冬天食物短缺时也吃植物种子。
环节三：生态位（思路二）
(3)每种鸟可同时在森林群落的不同层次活动和觅食,但总有一个最喜好的层次,这对群落中鸟类的生存有什么适应意义
有利于充分利用环境资源,又能降低种群相互之间由于生态位的重叠而导致的竞争。
(4)在互相竞争的生物之间并不总是发生竞争排斥现象,那么这些生物是如何实现共存的
当生态位出现重叠时,不同种群会通过竞争削减生态位的重叠,使每个种群的生态位发生偏移,直至明显分开。
环节三：生态位（思路二）
环节三：生态位（思路二）
资料 某湖泊中生活着鲈鱼和短吻鳄,短吻鳄会捕食鲈鱼,而鲈鱼又是人们喜爱的美味。当地居民为了提高鲈鱼的产量而大量捕杀短吻鳄。在短吻鳄被捕杀几乎绝迹之后,鲈鱼的产量却没有增加。调查表明湖中鲈鱼的种群数量竟然比原来还下降了。追溯原因,有人提出了以下可能:
A.气候变化造成鲈鱼的食物短缺;
B.短吻鳄捕食的另一种鱼以鲈鱼为食;
C.捕杀短吻鳄前鲈鱼的种群已经衰退;
D.人类主要捕捞鲈鱼幼龄鱼造成种群衰退。
以上四种解释都有道理吗？你认为哪种是最可能的原因？作出推测后，应该怎样进一步判别？
环节三：生态位（思路二）
核心总结
课堂练习
1.生态位是指一个物种在群落中的地位和作用,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。生态位的重叠和分离状况与种间竞争、种内竞争具有密切的关系(如图所示)。下列说法错误的是 ( )
课堂练习
A.种间竞争会促使不同物种的生态位分化
B.种内竞争的加剧会使不同物种的生态位重叠增加
C.各物种生态位的分化不利于群落稳定性与多样性的维持
D.如果两个物种的生态位是完全分开的,则会有未被利用的资源

课堂练习
2.下列关于群落结构的叙述,正确的是 ( )
A.冻原只有水平结构,而没有垂直结构
B.温带群落的明显季节变化体现了群落的水平结构
C.影响动植物在森林群落中垂直分层分布的主要因素是光照强度
D.水生群落的层次性主要由光的穿透性、温度和氧气的垂直分布决定
D
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