人教版 (2019)选择性必修2第1节 群落的结构导学案

  人教版（2019）高一生物选择性必修二导学案

第1节　群落的结构

学习目标：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。

学科素养：1.生命观念——通过群落特征的分析，阐述群落水平上研究的问题。

2．生命观念——通过分析群落的空间结构，建立生物与环境相统一的观点。

3．生命观念——通过实例分析，理解生态位分化对群落和种群的意义。

4．科学探究——设计方案，探究调查土壤小动物类群的丰富度。

知识点一 群落的物种组成及种间关系

自主梳理

1．群落及群落水平上研究的问题

(1)群落的概念

群落是指在相同________聚集在________中各种生物________的集合。

(2)群落水平上研究的问题

答案：(1)时间　一定地域　种群

(2)范围和边界　各个种群占据的位置　空间结构　演替

2．群落的物种组成

(1)群落的物种组成

物种组成是区别不同群落的________，也是决定________最重要的因素。

(2)物种丰富度：是指一个群落中的_____________________。

(3)特点

①科学家研究了我国__________________，发现越靠近热带地区，单位面积内的物种越________。

②在群落中，有些物种不仅数量很多，它们对群落中其他物种的影响也很大，往往________；还有一些物种虽然在群落中比较________，但对其他物种的影响不大，它们就不占优势。

③群落中的物种组成不是________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________，甚至从群落中________。

答案：(1)重要特征　群落性质　(2)物种数目　(3)①从东北到海南的森林群落　丰富

②占据优势　常见　③固定不变　失去优势　消失

3．种间关系

(1)原始合作(互惠)

①概念：两种生物________在一起时，双方都________，但分开后，各自也能________。

②实例：________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________；海葵则用有毒的刺细胞为寄居蟹________。

(2)互利共生

①概念：两种生物________共同生活在一起，相互依存，________。

②实例：豆科植物与根瘤菌之间，植物向________提供有机养料，根瘤菌则将空气中的________转变为含氮的养料，供植物利用。

(3)捕食

①概念：一种生物以另一种生物________的现象。

②实例：________。

(4)寄生

①概念：一种生物从另一种生物(宿主)的________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。

②实例：马蛔虫与马。

(5)种间竞争

①概念：________生物共同利用同样的________和________而产生的相互排斥的现象。

②实例：同一草原上生活的非洲狮和斑鬣狗。

答案：(1)①共同生活　受益　独立生活　②海葵　捕食　提供保护　(2)①长期　彼此有利　②根瘤菌　氮气　(3)①为食　②翠鸟捕鱼　(4)①体液、组织　(5)①两种或更多种　有限资源　空间

 [互动探究]

下图表示三种种间关系(捕食、种间竞争和互利共生)，请据图思考下列问题。

(1)①～④分别表示哪种种间关系？

(2)从两种生物的数量变化趋势看，哪种关系中一种生物数量增加(减少)，同时另一种生物数量也增加(减少)？它们是不是同步增加或减少？

(3)如何判断捕食关系图中的捕食者和被捕食者？

答案：(1)提示：①是种间竞争(竞争力明显悬殊)；②是捕食；③是互利共生；④是种间竞争(竞争力相当)。

(2)提示：捕食和互利共生。捕食关系中的两种生物数量非同步增加或减少，互利共生中的两种生物数量同步增加或减少。

(3)提示：先增加或先减少的是被捕食者，如图②中的a；后增加或后减少的是捕食者，如图②中的b。

随堂练习

某种植物病毒V是通过稻飞虱吸食水稻汁液在水稻间传播的。稻田中青蛙数量的增加可减少该病毒在水稻间的传播。下列叙述正确的是(  )

A．青蛙与稻飞虱是捕食关系

B．水稻与青蛙是种间竞争关系

C．病毒V与青蛙是寄生关系

D．水稻和病毒V是互利共生关系

答案：A

解析：由题干信息可知，青蛙与稻飞虱是捕食关系，A项正确，B项错误；植物病毒V是可寄生在水稻细胞内的病毒，因此病毒V与青蛙不是寄生关系，水稻和病毒V是寄生关系，C、D两项错误。

知识点二 群落的空间结构、季节性与生态位

自主梳理

1．群落的空间结构

A                      B

(1)写出图中群落空间结构的类型

A图：________；B图：________。

(2)根据上图分析决定群落空间结构的主要因素

①A图

a．植物分层：________。

b．动物分层：________和食物条件。

②B图：地形的变化、土壤湿度和________的差异、________的不同、生物自身________的不同以及人与动物的影响等。

答案：(1)垂直结构　水平结构　(2)①阳光　栖息空间　②盐碱度　光照强度　生长特点

2．群落的季节性

(1)原因：由于阳光、温度和水分等随季节而变化，群落的________也会随之发生有规律的变化。

(2)实例：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________和________发生改变。

答案：(1)外貌和结构　(2)物种组成　空间结构

3．生态位

(1)概念：是指一个物种在群落中的________，包括所处的________，占用资源的情况，以及与其他物种的关系等。

(2)研究对象：研究某种动物的生态位，通常要研究它的________、________、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________、________、植株高度等特征，以及它与其他物种的关系等。

(3)意义：群落中每种生物都占据着相对稳定的生态位，这有利于不同生物____________________，是群落中物种之间及生物与环境间________的结果。

答案：(1)地位或作用　空间位置　(2)栖息地　食物　出现频率　种群密度　(3)充分利用环境资源　协同进化

4．立体农业

所谓立体农业，就是充分利用群落的____________和____________，进行____________、____________或____________的生产模式。如：____________、____________等。

答案：空间结构　季节性　立体种植　立体养殖　立体复合种养　稻—鱼—蛙结构　板栗—茶树结构

 [互动探究]

1．如图a、b、c分别代表的是在－200～3 800 m的海拔内，山坡、森林、海洋三个不同的自然区域内植物的分布状况。

(1)a处不同高度的山坡上分布着不同的植物类群，影响它们分布的主要生态因素是什么？这是群落的垂直结构吗？

(2)b、c处的植物在垂直方向上都具有明显的分层现象，影响它们分布的主要生态因素是什么？这是群落的垂直结构吗？

(3)b处动物在群落中也有垂直分层现象，这种分布与植物的分层有何关系？

(4)有人说：“b处桦树高低错落有致，只存在垂直结构，而野草丛比较矮小，只存在水平结构”，你认为这种说法对吗？为什么？

(5)同一群落春夏季节同秋冬季节相比，结构完全相同吗？为什么？

答案：(1)提示：温度。不是群落的垂直结构。

(2)提示：b处森林中植物的垂直分层现象主要是受光照强度影响形成的，c处藻类植物的分层现象主要是受光质(波长)影响形成的。这是群落的垂直结构。

(3)提示：群落中植物的垂直结构为动物创造了多种多样的栖息空间和食物条件。

(4)提示：不对。垂直结构和水平结构都是指群落中不同种生物的分层或分布关系。同种生物如桦树的高低分布属于种群层次，不能构成垂直结构。而矮小的野草丛有垂直和水平结构的存在。

(5)提示：不相同。温度、水分、阳光随季节变化，影响了群落的外貌和结构。

2．资料：某人工鱼塘混合放养甲、乙、丙、丁四种鱼。甲鱼栖息在水体的中下层，以水底的螺、蚌及水生昆虫等为食；乙鱼栖息于水体的中下层，主要以水草为食；丙鱼生活在水体的中上层，主要以浮游动物为食，也食用部分浮游植物；丁鱼主要以浮游植物为食，生活在水体的上层。根据上述资料回答问题：

(1)甲、乙均栖息在中下层，生态位完全一样吗？为什么？

(2)仅从觅食角度分析，与丁有竞争关系的鱼类有哪些？

(3)此人工鱼塘混合放养四种鱼的意义是什么？

答案：(1)不完全一样。虽栖息地相同，但食物、天敌等不完全一样。

(2)丙。

(3)有利于不同生物充分利用资源，提高经济效益。

3．生态位

(1)黄鹂和啄木鸟都吃树上的同一种虫子，生态位完全一样吗？从觅食角度分析，两者存在什么种间关系？

(2)研究动植物的生态位通常具体研究哪些方面？

(3)群落中每种生物都占据着稳定的生态位，这有什么意义？

(4)试从进化论的角度解释生态位形成的原因。

答案：(1)提示：不完全一样，因为食物和活动场所不完全相同。两者为种间竞争关系。

(2)提示：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、植株高度等特征以及与其他物种的关系等。

(3)提示：有利于不同生物充分利用环境资源。

(4)提示：群落中每种生物都占据着相对稳定的生态位，是群落中物种之间及生物与环境间协同进化的结果。

重难点突破

1．群落空间结构的分析

(1)垂直结构

①b处的结构分析如下

【易错易混】

1．海岸不同潮间带的物种分布差异属于群落的垂直结构，还是水平结构？

不同潮间带，其所处区域的条件(如光照、海水浸入程度、植物或动物分布等)差异较大，不同地段分布的物种类型不同，这应属于群落的水平结构，而不属于垂直结构。

2．群落空间结构的三点提醒

(1)生物的垂直结构与水平结构都是在长期自然选择的基础上形成的，是对环境的适应，所有生物群落都既含有垂直结构也含有水平结构。

(2)生物在垂直方向及水平方向上的位置配置关系有利于提高生物群落整体对自然资源的充分利用。

(3)群落的层次性越明显，分层越多，群落中的动物种类也越多。草原的层次比较少，动物的种类也比较少；森林的层次比较多，动物的种类也比较多。

②c处的结构分析

由于不同光质其波长不同所含有的能量不同，导致穿透力不同，其中可见光中紫光的穿透力最强，而红光的穿透力最弱，导致了不同藻类的垂直分布。影响动物分布的因素同样是栖息场所和食物。

(2)水平结构

a处，地形是影响植物分布的主要因素，原因是不同高度的温度不同。除上述影响水平结构的因素外，还有光照强度、土壤湿度、土壤盐碱度、人与动物的影响等。

(3)群落结构的形成及意义

①形成：生物群落垂直结构与水平结构的具体表现都是在长期自然选择基础上形成的对环境的适应。

②意义：有利于提高生物群落整体对自然资源的充分利用。

2．分析当地自然群落中某生物的生态位

(1)生态位的内容：包括该物种觅食的地点、食物的种类和大小，还有其每日的和季节性的生物节律，以及所需要的物理(如温度、湿度、pH等)和生物条件以及与其他生物之间的关系等。

(2)生态位分化：在长期的相互竞争作用中，两个生态位接近的物种若要共存，必须在空间、食物、活动时间、生理或习性上有分化，即生态位分化。

(3)生态位重叠：当两个或更多的物种共同利用某些资源时，即出现了生态位重叠，如果资源供应不足，就会产生种间竞争，如果竞争激烈，种群对资源的利用就会发生改变，可能出现(a)生态位移动或(b)物种灭绝。

(4)生态位的应用：在农业中，应该从水平、垂直、时间、营养及物种、数量等多方位进行系统组分的合理组配，以充分利用和拓展系统生态位，提高整个农业生态系统的生产力。

随堂练习

1．某人工淡水鱼塘养殖了大量的某种鱼，成鱼底栖，捕食贝壳类；幼鱼生活在水体中上层，滤食藻类和浮游动物。下列有关叙述正确的是　　(　　)

A．单位体积水体中成鱼和幼鱼的个体数构成了该鱼的物种丰富度

B．该鱼的成鱼和幼鱼在水中的镶嵌分布构成了群落的水平结构

C．该人工淡水鱼塘中幼鱼与浮游动物间可能有捕食和种间竞争关系

D．鱼塘底部与岸边分布着不同的植物，构成了群落的垂直结构

答案：C

解析：单位体积水体中成鱼和幼鱼的个体数构成了该鱼的种群密度，而物种丰富度是指群落中物种的数目，A错误；该鱼的成鱼和幼鱼是同一种群，种群只有数量特征和空间特征，垂直结构和水平结构是群落的空间结构，B错误；幼鱼滤食浮游动物，表明幼鱼与浮游动物有捕食关系，同时，幼鱼滤食浮游植物(藻类)，浮游动物也可能以浮游植物为食，故幼鱼与浮游动物还可能存在种间竞争关系，C正确；鱼塘底部植物与岸边植物属于同一区域不同地段上的不同种群，构成了群落的水平结构，D错误。

2．在高中阶段，可以将生态位理解为：每个物种在群落中的地位或角色，即在群落中每个物种在生活空间、营养关系以及活动时间多个维度上的地位。下列有关生态位的叙述不正确的是(　　)

A．生态位、群落的范围和边界都属于生物群落研究的范畴

B．不同物种的生态位一旦有重叠则种间竞争就会加剧

C．不同物种占据不同生态位，有利于生物对环境资源的充分利用

D．同一物种的生态位不是一成不变的，而是处于动态变化中

答案：B

解析：生态位、群落的范围和边界都属于生物群落研究的范畴，A正确。不同物种的生态位重叠并不一定能导致种间竞争，除非共用资源供应不足，B错误。根据题干生态位的定义解释，不同物种占据不同生态位，有利于生物对环境资源的充分利用；另外同一物种的生态位不是一成不变的，而是处于动态变化中，C、D正确。

知识点三 研究土壤中小动物类群的丰富度

自主梳理

1．实验原理

答案：直接数出　个体　种群数量有限　多度等级　多　较少　很少

2．实验器材

采集小动物的示意图

3．实验步骤

答案：地形　环境　表层土上的落叶　诱虫器　电灯　解剖针　放大镜　纱布的镊子　吸虫器　放大镜　体视显微镜　有关的动物图鉴

4．实验结论

不同群落的优势物种是不同的，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，群落发展的时间越长，其中的生物种类越多，群落结构也越复杂。

答案：不同　高　复杂

 [互动探究]

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，回答下列有关问题：

     /

A                      B

(1)A装置设置的原理是什么？

(2)A装置的花盆壁和放在其中的土壤之间留一定空隙的目的是什么？

(3)B装置对采集土壤动物的体型大小有何要求？

(4)用B装置采集的土壤小动物可以放入体积分数为70%的酒精溶液中，为什么？

答案：(1)提示：主要是利用土壤动物避光、避高温、趋湿的习性来采集。

(2)提示：可以增加空气流通，以保证土壤小动物能正常地进行呼吸作用。

(3)提示：B装置通常用于对体型较小的土壤动物进行采集。

(4)提示：防止腐烂，便于计数和观察。

重难点突破

1．探究过程中的注意事项

(1)使用诱虫器采集小动物时利用了土壤小动物具有趋暗、趋湿、避高温的特点。

(2)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含有湿棉花的试管收集。

(3)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。

2．用具分析

采集小动物的两种方法中所用到的仪器。

(1)诱虫器：诱虫器中的电灯是发挥作用的主要装置，它利用土壤动物具有趋暗、趋湿、避高温的习性，远离光源、热源。

(2)吸虫器：吸虫器中纱布的作用是防止将土壤小动物吸走，将其收集在试管中。

随堂练习

下列关于“土壤中小动物类群丰富度的研究”实验的说法，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类群丰富度

答案：C

解析：对于无法知道名称的小动物，不可忽略，可记为“待鉴定××”，并记录下它们的特征，A项错误；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，B项错误；标记重捕法适用于活动能力强，活动范围较大的动物，土壤小动物身体微小，宜采用取样器取样的方法进行调查，D项错误。

 [要语必背]

1．群落是在相同时间聚集在一定地域中各种生物种群的集合。

2．群落的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的因素。

3．一个群落中的物种数目，称为物种丰富度。

4．群落的空间结构包括垂直结构和水平结构。决定植物分层的主要因素是光照，决定动物分层的主要因素是栖息空间和食物条件。

5．群落中每种生物都占据着相对稳定的生态位，有利于不同生物充分利用环境资源，是群落中物种之间及生物与环境间协同进化的结果。

6．研究土壤中小动物类群的丰富度常用取样器取样的方法进行，常用的统计方法有记名计算法和目测估计法。

巩固提升

1．如下图，一棵树上生活着三种不同的鸟，分别为甲、乙、丙，每种鸟在树上生活的高度不同。第四种鸟丁与乙的生活高度相同、食性相似，若丁从X点处进入该环境后，乙种鸟最可能(　　)

A．与丁种鸟和睦相处

B．移到本树的上层或下层，与甲种鸟或丙种鸟共同生活

C．还在原处生活，但食性会发生变化

D．与丁种鸟发生种间竞争

答案：D

解析：两种生活习性相似的动物生活在同一环境中，具有相似的生态位，很可能发生种间竞争。

2．某种螺可以捕食多种藻类，但捕食喜好不同。L、M两玻璃缸中均加入相等数量的甲、乙、丙三种藻，L中不放螺，M中放入100只螺。一段时间后，将M中的螺全部移入L中，统计L、M中的藻类数量，结果如图所示。实验期间螺数量不变，下列说法正确的是(　　)

A．螺捕食藻类的喜好为甲藻＞乙藻＞丙藻

B．三种藻的竞争能力为乙藻＞甲藻＞丙藻

C．图示L中使乙藻数量在峰值后下降的种间关系主要是种间竞争

D．甲、乙、丙藻和螺构成一个微型的生态系统

答案：A

解析：结合两图可知，在放入螺之前，甲藻数量多，乙藻数量较少，丙藻数量最少，放入螺之后，甲藻的数量减少明显，乙藻其次，丙藻数量增加，说明螺捕食藻类的喜好为甲藻＞乙藻＞丙藻，且三种藻的竞争能力为甲藻＞乙藻＞丙藻，A正确，B错误；图示L中使乙藻数量在峰值后下降主要原因是引入了螺，即捕食关系使其数量下降，C错误；生态系统是由该区域所有生物和生物所处的无机环境构成的，甲、乙、丙藻只是该区域的部分生物，D错误。

3．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、黑枕黄鹂等鸟类。下列说法正确的是(　　)

A．针阔叶混交林中的红松和红皮云杉存在种间竞争的关系

B．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

C．小杜鹃主要生活在林冠层，这是小杜鹃的生态位

D．针阔叶混交林中的多种植物构成该地区的生物群落

答案：A

解析：针阔叶混交林中的红松和红皮云杉都是高大乔木，会竞争光照和无机盐等资源，两者是种间竞争的关系，A正确；从山麓到山顶依次出现不同的森林类型，属于群落的水平结构，B错误；生态位是指物种在生态系统中的位置和作用，小杜鹃主要生活在林冠层，这是其生活环境，不是生态位，C错误；生物群落是指在相同时间聚集在一定地域中各种生物种群的集合，针阔叶混交林中的多种植物不属于生物群落，D错误。

4．在丝瓜地生态系统中，丝瓜、昆虫甲、昆虫乙存在捕食关系。如图为某年度调查甲、乙两种昆虫种群数量变化的结果。下列叙述正确的是(　　)

A．昆虫乙以昆虫甲为食

B．丝瓜、昆虫甲和昆虫乙构成了生物群落

C．调查昆虫甲的数量可用目测估计法统计

D．昆虫乙数量的增加对丝瓜的产量没有影响

答案：A

解析：由图可知，昆虫甲的波峰在前且数量多，为被捕食者，故昆虫乙捕食昆虫甲，A正确；生物群落包括该地域内的所有生物，B错误；调查昆虫甲的数量可用样方法，C错误；由图可知，昆虫乙捕食昆虫甲，故昆虫乙数量的增加会减少昆虫甲种群对丝瓜的摄食量，D错误。

5．早在宋代，我国就掌握了四大家鱼的混养技术。下图表示某池塘中四大家鱼及其食物的分布，下列相关分析正确的是(　　)

A．四大家鱼在池塘中的分布体现群落的水平结构

B．池塘中的四大家鱼共同构成池塘生物群落

C．四大家鱼相互之间都存在种间竞争关系

D．若浮游动物大量死亡，鲢鱼数量在一段时期内会增加

答案：D

解析：四大家鱼在鱼塘中呈垂直分布，表现为群落的垂直结构，A错误；群落包括池塘中的所有的动物、植物以及微生物，B错误；鲢鱼和鳙鱼、青鱼和草鱼在混合放养时不都是种间竞争关系，C错误；若浮游动物大量死亡，浮游植物数量在短时间内增加，所以鲢鱼的数量在短时间会增加，D正确。

6．环境能量假说认为，物种的丰富度与环境能量呈正相关。环境能量并非通过在营养级之间的流动影响物种多样性，而是通过直接影响生物个体的生理调节机制改变物种的多样性。请回答下列问题：

(1)统计生物群落物种丰富度常用的方法是____________和____________。

(2)科研人员调查发现，在亚热带、热带地区的生物群落中，某些群落的物种丰富度显著高于邻近群落。根据环境能量假说分析，可能是因为构成这些群落的________(填“变温动物”或“恒温动物”)种类和数量较多。热带地区与亚热带地区群落的物种丰富度相比，前者_____________________________________________。

(3)研究发现，夏候鸟的多样性随夏季均温升高而增大，但与冬季均温不相关；而冬候鸟的多样性则随冬季均温升高而增大，与夏季均温不相关。这说明_____________________________。

答案：(1)目测估计法　记名计算法　(2)变温动物　高于后者

(3)夏候鸟和冬候鸟的多样性只受生活期内(栖息地的)温度的影响

解析：(1)统计生物群落物种丰富度的常用方法是目测估计法和记名计算法。(2)变温动物较恒温动物更易于接受环境能量(如热能)，据此依据环境能量假说分析，某些群落的物种丰富度显著高于邻近群落，可能是因为构成这些群落的变温动物的种类和数量较多，导致这些群落更易于接受环境能量。综上分析，热带地区比亚热带地区群落的物种丰富度高。(3)依题意可知：夏候鸟的多样性只受夏季均温的影响，冬候鸟的多样性只受冬季均温的影响，这说明夏候鸟和冬候鸟的多样性只受生活期内温度的影响。