2.1 群落的结构

教案

一、教学目标

1.说出群落水平研究的问题，认同探究视角的重要性，尝试从不同视角提出新问题。

2.分析群落内的物种组成、种间关系和空间结构等，说明群落是物种通过复杂的种间关系形成的有机整体。

3.通过分析当地自然群落中某种生物的生态位，说出生态位的概念及生态位分化的意义。

4.尝试运用取样调查的方法研究土壤中小动物类群的丰富度。

二、教学重难点

1.教学重点

（1）群落的物种组成与种间关系。

（2）群落的空间结构。

2.教学难点

（1）群落的结构特征和生态位。

（2）实施土壤中小动物类群的丰富度的研究活动。

三、教学过程

【本节聚焦】

1. 不同群落在物种组成上有哪些差别？群落为什么能形成有机整体？
2. 群落的空间结构是怎样的？
3. 生态位分化对于群落和物种有什么意义？

【导入】问题探讨：稻田中生活着多种底栖动物。在稻田中饲养中华绒螯蟹(俗称“河蟹”)，由于河蟹喜食底栖动物和杂草，底栖动物和杂草都会减少。同时，河蟹的爬行能起到松动田泥的作用，因而有利于水稻的生长。

讨论：

1.河蟹与底栖动物(如螺类)的关系是怎样的?

答：河蟹捕食底栖动物，它们之间存在捕食关系；河蟹和某些底栖动物可能还会捕食水中的浮游生物，因此河蟹与底栖动物的种间关系可能还包括种间竞争。

2.提高河蟹的种群密度，稻田中其他动物种群会发生怎样的变化?

答：河蟹会吃掉更多的底栖动物和杂草，导致底栖动物等的数量减少；河蟹的爬行活动对田泥有松动作用，可以改善田泥的土壤肥力而有利于水稻的生长，可能会引起以水稻为食物的其他动物的数量增加。

回顾：群落的概念

群落：相同时间聚集在一定区域中各种生物种群的集合。

【一、群落的物种组成】

要认识一个群落，首先要分析该群落的物种组成。物种组成是区别不同群落的重要特征，也是决定群落性质最重要因素。

1.不同群落的物种组成不同，物种的数目也有差别。

2.一个群落的物种数目，称为物种丰富度。

3.我国从东北到海南的森林群落，越靠近热带地区，单位面积内的物种越丰富。

4.在群落中，有些物种不仅仅数量很多，它们对群落中其他物种的影响也很大，往往占据优势（优势种）。还有一些物种在群落中比较常见，但是对其他物种影响不大，它们不占优势（常见种），如，武夷山常绿阔叶林中狗脊，芒萁等。

5.群落中的物种组成不是固定不变的。

{探究实践}探究•实践  研究土壤中小动物类群的丰富度

实验原理

【土壤条件】不仅为植物提供水分和矿质元素，也是一些小动物的良好的栖息场所。

【取样方法】许多土壤动物身体微小且有较强的活动能力，常用取样器取样的方法进行采集、调查。

【统计方法】记名计算法和目测估计法。

实验流程

提出问题：如土壤中有哪些小动物，它们的种群密度是多少？

制订计划：包括三个主要操作环节——取样、观察和分类、统计和分析。

实施计划：

准备：制作取样器，记录调查地点的地形和环境的主要情况。

取样：选择取样地点，用取样器取土壤样本，并标明取样地点和时间等。

采集小动物：从土壤样本中采集小动物。

观察和分类：对采集的小动物进行分类，并做好记录。

统计和分析：设计一个数据收集和统计表，分析所搜集的数据。

得出结论：组成不同群落的优势种是不同的，不同群落的物种丰富度也是不同的。

一般来说，环境条件越优越，群落发育的时间越长，物种越丰富，群落结构也越复杂。

采集土壤小动物的方法：

(1)简易采集法：用解剖针拨找，同时用放大镜或实体镜观察。

(2)诱虫器采集：利用小动物趋暗、趋湿、避高温、避光的习性。

(3)吸虫器采集：纱布是防止将小动物吸走，将其收集在试管中。

【二、种间关系】

1.原始合作（互惠）

原始合作（protocooperation）

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。例如，海葵固着于寄居蟹的螺壳上，寄居蟹的活动，可以使海葵更有效地捕食；海葵则用有毒的刺细胞为寄居蟹提供保护。

2.互利共生

互利共生（mutualism）

两种生物长期共同生活在一起，相互依存，彼此有利。例如，豆科植物与根瘤菌之间∶植物向根瘤菌提供有机养料，根瘤菌则将空气中的氮气转变为含氮的养料，供植物利用。

3.捕食

捕食（predation）

一种生物以另一种生物为食的现象。如翠鸟捕鱼。

4.寄生

寄生（parasitism）

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。如马蛔虫与马。

5.种间竞争

种间竞争（interspecific competition)

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。

思考讨论：分析种间关系对群落的影响

资料1  红尾鸲（qu)和鹟(weng)都捕食飞虫，也常常从树叶及树冠末梢啄食昆虫。在两种鸟共同生活的地区，红尾鸲喜欢在疏林和缓坡处活动，而鹟更喜欢选择密林和陡坡。如果只有一种鸟存在，那么无论红尾鸲还是鹟，它们觅食生境的范围都比共存时的更大。

资料2 某地海边潮间带分布着海星、藤壶、贻贝、帽贝、石鳖等动物，海星可以捕食该群落中的其他四种动物，其他四种动物之间无捕食关系。在一个16m2的实验样地中，人为去除该样地中的所有海星，几个月后，藤壶在该实验样地中占据优势，数量最多；再过一段时间，贻贝成为最终占据优势的物种。

讨论：

1.红尾鸲和鹟的种间竞争对两个种群的分布有什么影响？

答：红尾鸲和鹟的食性比较相似，种间竞争导致两个种群的分布范围缩小，甚至错开。

2.资料2说明捕食、种间竞争在群落中是怎样相互联系的？

答：海星与藤壶、贻贝、帽贝和石鳖四种动物存在捕食关系，后四种动物以水中的浮游生物、腐殖质等为食，彼此存在种间竞争关系；自然状态下，这五种生物可以共存，但在人为去除捕食者——海星之后， 藤壶、贻贝、帽贝和石鳖之间主要是种间竞争，且占优势的物种随时间推移而发生变化。由此可见，捕食会影响自然群落中不同物种之间种间竞争的强弱，进而调节物种的种群密度。

3.除了种间关系，还有哪些影响群落的因素呢？

答：影响群落的因素有自然因素和人为因素，自然因素有生物因素和非生物因素。除种间关系外，生物因素还有种内竞争等；非生物因素主要有光照、温度、水、无机盐等。

【三、群落的空间结构】

在群落中，各个生物种群分别占据了不同的空间，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。

1、垂直结构

在垂直方向上，大多数群落都具有明显的分层现象。

思考：

（1）引起陆生植物分层分布的环境因素？

答：决定植物地上分层的环境因素有光照强度、温度等。

决定植物地下分层的环境因素有水分、无机盐等。

（2）引起动物分层分布的主要原因？

答：植物的垂直分层创造的栖息空间和食物条件等。

（3）群落的垂直结构出现分层现象有何意义？

答：使生物群落在单位面积上能容纳更多的生物种类和数量，能最充分地利用空间和营养物质，产生更多的生物物质。

2、水平结构

在水平方向上，由于地形的变化、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因素，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，它们常呈镶嵌分布。

【四、群落的季节性】

由于_____、______和______等随季节而变化，群落的_____和_____也会随之发生_______的变化。

（1）植物的季节性对群落的影响

有些种类的植物在早春（迎春花、桃花）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到达生命活动的高峰，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。

（2）动物的季节性对群落的影响

大多数典型的草原鸟类和高鼻羚羊等有蹄类动物，在冬季都向南方迁移，到雪被较少、食物充足的地区生活。

啮齿类动物在冬季会休眠；

非洲肺鱼是最有名的夏眠生物。

【五、生态位】

1.概念：一个物种在群落中的___________，包括所处的_________，_________的情况，以及与其他物种的_____等，称为这个物种的生态位（niche)。

2.研究内容（详见课件）

（1）研究动物的生态位

  通常要研究它的_______、____、____以及________________等；

（2）研究植物的生态位

  通常要研究它在研究区域内的________、________、_________等特征，以及它__________________等。

（3）特点：群落中每种生物都占据着相对稳定的生态位；

（4）原因：群落中物种之间及生物与环境之间协同进化的结果；

（5）意义：有利于不同生物充分利用环境资源。

思考讨论：分析当地自然群落中某种生物的生态位

选择当地某处森林、草原、湖泊、河流等，分析群落中常见物种所处的生态位。

确定某种生物的生态位，一般要以调查为基础。如果条件允许，最好能开展调查研究。如果条件不足，可以查阅资料或利用下面资料中的生物群落进行分析。在分析该群落主要物种组成的基础上，选择其中一个常见的物种分析它所处的生态位。

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、在不同觅食生境出现的概率、主要的食物种类等，结果如下表所示：

生境1为低潮盐沼—光滩带，宽度为2000m左右；生境2为海三棱藨(biao)草带，宽度为400m左右；生境3为海堤内鱼塘—芦苇区，芦苇在植物群中占优势。

讨论

1、这四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？

答：这4种鸟选择觅食生境都表现出多样化，不同鸟类在不同觅食生境出现的概率不同：；绿翅鸭和鹤鹬选择觅食生境的策略基本相同，两者均选择生境1和生境3，并以生境1为主，不选择生境2,；绿头鸭主要选择生境1；青脚鹬在3个生境中都出现，在生境3出现的概率高于前两处；青脚鹬在3种觅食生境中的出现率都较高，说明其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？

答：不一定；判断二者生态位是否一样不仅要看它们的栖息地，还要看它们主要的食物种类等：绿翅鸭和鹤鹬选择的觅食生境基本相同，但是食物种类有较大的差异，占用的资源以及与其他物种的关系也不一样。

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？

答：以绿翅鸭为例,绿翅鸭为杂食鸟类，主要以小坚果为食，还吃茎类、螺类、贝类等；绿头鸭、鹤鹬、青脚鹬均与之有竞争关系。

4、任选一种鸟，从觅食生境、种间关系等多方面综合描述这种鸟的生态位。

答：以绿头鸭为例，绿头鸭主要生活在崇明东滩低潮盐沼一光滩带，主要以小坚果为食，也食用部分螺类、贝类等，与当地的绿翅鸭、鹤鹬、青脚鹬等鸟类有竞争关系。

【课堂小结】

【随堂练习】

1.长白山北坡从山麓到山顶依次出现针阔叶混交林、针叶林、岳桦林和高山冻原。针阔叶混交林中的乔木层有红松、红皮云杉、白桦等多种植物,在林冠层生活着小杜鹃、大杜鹃、黑枕黄 鹏等鸟类。判断下列表述是否正确。

(1)针阔叶混交林中的红松和红皮云杉存在种间竞争的关系。(        )

(2)从山麓到山顶依次出现不同的森林类型，是群落的垂直结构。(       )

(3)小杜鹃主要生活在林冠层，这是小杜鹃的生态位。(       )

2.某弃耕农田中的植物种类40年间的变化情况见下表。下列有关该地群落变化的叙述，错误的是（       ）

A.物种丰富度趋于增加

B.群落对光能的利用能力提高

C.物种丰富度呈现"S"形增长

D.群落的垂直结构和水平结构发生了变化