2021届高考生物苏教版一轮复习学案：第9单元生物与环境第2讲群落的结构和演替

  第2讲　群落的结构和演替

群落的结构

1．群落与物种丰富度

(1)群落

①概念：在同一时间内占据一定空间的相互之间有直接或间接联系的各种生物种群的集合。

②群落多样性的基础：群落中物种的数目和每个种群的个体数量。

(2)物种丰富度

①概念：一个群落或生态系统中物种数目的多少。

②计算公式：D＝

(S：物种数目；A：样地面积；D：物种丰富度指数)

③物种丰富度的调查

a．选择样地时应考虑动物体型大小和活动方式。

b．工具：在野外采集中型土壤动物时，需使用吸虫器、采集大型土壤动物时，主要使用筛子、镊子等。

2．群落中的种间关系(连线)

[提示]　①—c—Ⅲ　②—b—Ⅳ　③—d—Ⅰ　④—a—Ⅱ

3．群落的结构

(1)形成原因：群落中各个种群在进化过程中通过相互作用逐渐形成的。

(2)类型：垂直结构(主要指群落的分层现象)和水平结构(主要特征是镶嵌型)。

(3)生态位

①概念：是指自然生态系统中一个种群在时间、空间上所占据的位置及其与相关种群之间的功能关系。

②意义：生态位的分化是群落垂直结构和水平结构的基础，提高了生物利用环境资源的能力。

1．某校园有一片草坪和一片树林，草坪中的动物没有分层现象，而树林中的动物具有分层现象。(×)

[提示]　这两个群落中动物都具有分层现象。

2．洪泽湖近岸区和湖心区不完全相同的生物分布，构成群落的水平结构。(√)

3．同一物种之间的大鱼吃小鱼不叫捕食，而是种内斗争。(√)

4．一块农田中有豌豆、杂草、田鼠和土壤微生物等生物，其中属于竞争关系的是豌豆和杂草。(√)

5．乔木层的疏密程度不会影响草本层的水平结构。(×)

[提示]　乔木层的疏密程度通过影响阳光透过的程度，进而影响生活在乔木下的草本层的水平结构。

1．群落中生物的种间关系

(1)生物种间关系

(2)生物种间关系的判断

①“同升同降”―→互利共生，如图甲

②

说明：在竞争力不同的两种生物中，一方因竞争力弱灭绝，而寄生关系中，一般不会淘汰物种。

③

2．正确认识群落空间结构

(1)高山地区不同海拔处分布着不同的植物类群，该现象是温度影响所致，不属于群落的垂直结构，属于植物的地带性分布。

(2)海洋中随水深不同分布着不同的藻类，该现象是受光质(波长)影响形成的，属于群落的垂直结构。

3．对生态位的理解

(1)生态位不只是具体的栖息地，它除了说明栖息地以外，还说明这一物种在群落中处于什么地位和起什么作用。

(2)群落中生态位相似的物种要通过竞争相互夺取生态位。

①生态位越近似的物种，竞争越激烈，选择压力越强。

②举例：如图为3个共存物种对资源利用曲线。图A和图B中3个物种的资源利用状况不同。图A中3个物种的生态位狭窄，种内斗争激烈；图B中3个物种的生态位重叠程度大，种间竞争激烈。

③结果：

a．其中一个物种趋于灭绝。

b．生态位发生分化，减少或排除了相互竞争，共存下来。

c．出现优势物种。

(3)生态位分化的意义：提高了生物利用环境资源的能力。生态位的多样性是群落结构相对稳定的基础。

有人认为如图所示的现象是一个群落中的垂直结构，你认为呢？请说明理由。

[提示]　不是。高山植被的垂直分布是随海拔高度升高，温度下降明显，从而导致不同海拔高度植被分布不同，依次为阔叶林→针叶林→高原草甸→苔原。这种状况与地球南(北)半球随纬度升高植被分布的原理相同，属于植物的地带性分布，不是群落垂直结构中的分层现象。

考查生物群落及种间关系

1．科技人员选取某地同一自然条件下三处不同类型的茶园，进行物种丰富度的调查，结果如如图。据图判断下列叙述正确的是(　　)

A．纯茶园里只有茶树一个物种

B．杉茶间作园各物种的种群密度在10月份时最大

C．梨茶间作园的物种丰富度在6月份时最大

D．人类生产活动不会改变茶园里的物种数目

C　[据图分析可知，纯茶园里物种有20个左右，A项错误；10月份的杉茶间作园的物种数量最多，但并不能说明此时各物种的种群密度最大，B项错误；6月份时梨茶间作园的物种数最多，C项正确；人类对茶园进行除草和喷施农药等活动能减少茶园中的物种数，D项错误。]

2．如图表示一片草原上的兔子和狼达到相对稳定状态后一段时间内相对数量变化的趋势，下列相关分析错误的是    (　　)

A．甲、乙分别表示兔子和狼的数量变化

B．狼的K值接近B点对应的数值

C．兔子的K值接近C点和D点对应的数值

D．第3年狼的数量会因缺乏食物而下降

B　[据图中曲线变化可知，甲的数量最先达到最大值，之后随着乙的数量的增加，甲的数量随之减少，推测甲为被捕食者兔子，乙为捕食者狼，A正确；K值是指在自然环境不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量，它不是固定不变的，在环境不遭受破坏的情况下，种群数量会在K值附近上下波动，B错误；种群数量会在K值附近上下波动，从图上分析，兔子的K值应该接近C点和D点对应的数值，C正确；据图分析可知，第3年时兔子的数量在下降，因此狼的数量会因缺乏食物而下降，D正确。]

　捕食关系中捕食者与被捕食者的判断技巧

图1　　　　　　　　　　图2

(1)若两种生物的最大数量有明显差异，一般数量多的一种为被捕食者，如图1中A为被捕食者。

(2)若两种生物数量相当，则从变化趋势看，先到达波峰的为被捕食者，后到达波峰的为捕食者。即被捕食者变化在先，捕食者变化在后，如图2中A为捕食者，B为被捕食者。

考查群落的结构

3．下列关于群落垂直结构的叙述，正确的是(　　)

A．草原生态系统不具有群落的垂直结构

B．群落的层次性越明显，动物的数量越多

C．在群落垂直结构的各层次上栖息的动物都不同

D．光的穿透性对湖泊中植物的分层分布有重要影响

D　[草原生态系统和其他生态系统一样，具有群落的垂直结构和水平结构，A错误；群落的层次越明显、分层越多，群落中的动物种类就越多，B错误；有些动物在群落中栖息在植物群落垂直结构的多个层次，C错误；水生群落的层次性，即垂直结构，主要由光的穿透性、温度等决定，D正确。]

4．(2018·济南1月调研)如图中A、B、C分别代表山地、森林、海洋三个不同的自然区域内植物的分布状况。据此判断下列选项中正确的是(　　)

A．温度是造成这三个区域内植物分布存在巨大差异的主要生态因素

B．A处不同高度的山坡上分布着不同的植物类群，这说明群落具有垂直结构

C．C处植物的分层现象主要是因为光照的影响

D．影响B处植物出现明显分层现象的主要因素是水分

C　[对于A区域来说，从山底到山顶，温度降低造成了植物分布的差异，对于B和C区域是由于光照强度的变化导致植物分布的差异；A处不同高度山坡的分布不同的群落，不属于群落的垂直结构；C处随水深变化，光照是变化的。]

群落的演替

1．概念：随着时间的推移和空间分布的变化，一个群落被另一个群落代替的过程。

2．演替过程(以裸岩上的演替为例)

3．群落演替中两种类型的比较

4.群落演替的趋势

自然条件下，群落沿着一定的方向演替：生物种类越来越多，群落结构越来越复杂，总生产量越来越高，稳定性越来越强。

5．群落演替的影响因素

生物群落的演替是群落内部因素(如种内关系、种间关系等)与外界环境因素综合作用的结果。

(1)群落内部环境的变化是群落演替的动力。

①群落内优势种群的发展使内部环境不适应自身的发展，却为其他种群的发生创造了有利条件。

②种内关系和种间关系的动态变化是群落演替的催化剂。

③物种周而复始的更替，促进群落演替。

(2)群落外部环境条件的不断变化也常引发群落演替。

(3)人类对群落演替的影响远远超过其他环境因素。

6．人类活动对群落演替的影响

(1)人类活动使群落演替按照不同于自然演替的速度和方向进行。

(2)有利于群落演替的人类活动：退耕还林(举一例)等。

(3)不利于群落正常演替的活动：填湖造地(举一例)等。

1．地衣会比苔藓更早地出现在火山岩上。(√)

2．冰川泥上和弃耕农田上的演替都是次生演替。(×)

[提示]　冰川泥上发生的演替属于初生演替。

3．若时间允许，弃耕的农田总能形成森林。(×)

[提示]　弃耕农田形成森林还需要适宜的环境条件。

4．次生演替的速度比初生演替的速度快。(√)

5．海岛旅游可能使岛上的群落演替按照不同于自然演替的速度进行。(√)

6．动物群落的演替与光照无关。(×)

[提示]　决定群落演替的根本原因存在于群落内部，但群落之外环境条件的不断变化，也常成为群落演替的重要因素。

1．群落演替的特征

(1)方向：一定的方向性。自然条件下，群落的演替一般朝着物种多样化、群落结构复杂化、生态功能完善化的方向发展。

(2)能量：群落的有机物总量增加。

(3)营养结构变得复杂，物种多样性增加。

2．群落演替的原因分析

(1)环境不断变化，为群落中某些物种提供有利的繁殖条件，而对另一些物种生存产生不利影响。

(2)生物本身不断进行繁殖、迁徙。

(3)群落内部由于生命活动造成内部环境改变。

(4)种内和种间关系不断发生变化。

(5)人类活动的干扰。

1．在光裸的岩石上开始的演替和从森林被全部砍伐的地方开始的演替中，一般来说，若要演替到相对稳定的森林阶段，上述两个演替中次生演替所需的时间短，请分析其主要原因。

[提示]　形成森林需要一定的土壤条件，上述次生演替起始时即具备该条件，而从裸岩开始的演替要达到该条件需要漫长的时间。

2．据调查，近5万年以来，某地区由于气候越来越干燥，森林逐渐被灌丛取代，这也是自然界存在的一种演替类型。近50年来，由于人类过度开垦，导致局部灌丛出现了荒漠化。该现象表明什么？

[提示]　与该地区具有的自然演替相比，人类的开垦活动使得该地区群落的演替速度变快，但演替的方向未发生改变。

考查演替类型及过程分析

1．(2019·北京市朝阳区高三期末)大兴安岭某林区发生中度火烧后植被演替的过程见如图。有关叙述正确的是(　　)

A．该火烧迹地上发生的演替是初生演替

B．图中各群落都有垂直结构和水平结构

C．草本、灌木、乔木丰富度的变化趋势一致

D．在针叶林群落中的优势种是草本植物

B　[该火烧迹地上发生的演替是次生演替，A错误；图中各群落都有垂直结构和水平结构，B正确；草本和灌木的丰富度变化一致，与乔木丰富度的变化不同，C错误；在针叶林群落中的优势种是针叶乔木，D错误。]

2．(2019·辽宁省朝阳市高三模拟)顶极群落是群落演替的最终阶段，只要不受外力干扰，就能永久维持稳定。如图表示不同环境下的顶极群落类型。请回答下列问题：

(1)顶极群落的类型主要受________________等环境因素的影响。北极地区的顶极群落最可能是________________。图示中热带雨林的抵抗力稳定性最强，这是因为____________________。

(2)由于雷电引发火灾，某火山岛上的森林被烧毁后发生的演替属于________。与火山爆发造成森林被毁灭后发生的演替过程相比，此演替过程形成顶极群落所需的时间更________(填“长”或“短”)，原因是______________________________。

(3)流入生态系统的总能量是指生产者固定的总能量。在形成顶极群落之前，该能量一般________(填“大于”“等于”或“小于”)生物群落呼吸消耗的总能量。

[解析]　(1)据图分析，顶极群落的类型主要受年平均温度和年平均降水量等环境因素的影响；北极地区温度低、降水量低，因此其顶极群落最可能是苔原；热带雨林中生物种类多、营养结构复杂，自我调节能力强，因此热带雨林的抵抗力稳定性最强。(2)某火山岛上的森林被烧毁后发生的演替属于次生演替；历经火灾后的森林还基本保留着原来的土壤条件和植物的种子或其他繁殖体，因此与火山爆发造成森林被毁灭后发生的演替过程相比，此演替过程形成顶极群落所需的时间更短。(3)在形成顶极群落之前，群落的总生产量增加，群落的有机物总量增加，说明生产者固定的总能量大于生物群落呼吸消耗的总能量。

[答案]　(1)年平均温度和年平均降水量(或温度和降水量)　苔原　热带雨林中生物种类多、营养结构复杂，自我调节能力强　(2)次生演替　短　历经火灾后的森林还基本保留着原来的土壤条件和植物的种子或其他繁殖体　(3)大于

　群落演替类型的判断方法

(1)从起点上判断：

①起点为从没有过植被或原有植被被彻底消灭的环境是初生演替。

②起点为只是失去了原有植被的环境是次生演替。

(2)从时间速度上判断：

①经历的时间长，速度缓慢的是初生演替。

②经历的时间短，速度较快的是次生演替。

考查群落演替的趋势及影响因素分析

3．在建设“森林城市”时，欲通过人工造林使荒坡逐渐演替为森林。下列对演替过程中图中曲线Ⅰ和曲线Ⅱ的生物学含义的描述全都正确的是(　　)

A．Ⅰ为土壤中的有机物量，Ⅱ为生态系统物种的多样性程度

B．Ⅰ为土壤中的微生物数量，Ⅱ为生态系统的结构稳定性

C．Ⅰ为生态系统的恢复力稳定性，Ⅱ为群落垂直结构的层次性

D．Ⅰ为群落呼吸消耗的有机物量，Ⅱ为生态系统的抵抗力稳定性

C　[从光裸的岩地上最终演替出森林的过程中，土壤中有机物量是增多的，生态系统物种的多样性程度增多，土壤中的微生物数量增多，生态系统的结构稳定性增大，生态系统恢复力稳定性降低，群落垂直结构的层次性愈加明显，群落呼吸消耗有机物量增大，生态系统抵抗力稳定性增大。]

4．(2019·福建省高三质检)治理沙漠要遵循自然规律，我国治理沙漠成就突出，被联合国誉为“全球治沙样本”。某沙地植被发生自然演替，大致要经历以下几个阶段：

①流动沙地→②半流动沙地白沙蒿群落→③半固定沙地油蒿＋白沙蒿群落→④固定沙地油蒿群落→⑤固定沙地油蒿＋本氏针茅＋苔藓群落→⑥地带性的本氏针茅草原→迅速沙化。

回答下列问题：

(1)区别不同群落的重要特征是____________。

(2)白沙蒿是流动沙地上的“先锋”植物，能固定流沙改变环境，油蒿因此能够生长，并在竞争中处于优势。这说明生物与生物、______________之间在相互影响中不断进化和发展。

(3)油蒿根系发达、抗风沙，本氏针茅根系浅、不抗风沙。据此判断，最好在沙地植被自然演替的第____________阶段适度干预治理，防止迅速沙化。人类活动会使群落演替按照不同于自然演替的____________进行。

[解析]　(1)区别不同群落的重要特征是物种组成。(2)白沙蒿是流动沙地上的“先锋”植物，能固定流沙改变环境，油蒿因此能够生长，并在竞争中处于优势。这说明生物与生物、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展。(3)油蒿根系发达、抗风沙，本氏针茅根系浅、不抗风沙。据此判断，应当在本氏针茅出现阶段进行干预，故最好在沙地植被自然演替的第⑤阶段适度干预治理，防止迅速沙化。人类活动会使群落演替按照不同于自然演替的速度和方向进行。

[答案]　(1)物种组成(或物种丰富度)　(2)生物与无机环境　(3)⑤　速度和方向

统计土壤动物的丰富度(实验)

1．实验原理

(1)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栖息场所。

(2)土壤动物是指一生或一生中某个阶段在土壤中生活，并对土壤产生一定影响的动物。一般按体型和习性将土壤动物分为四类：

①微型土壤动物：体宽一般在100 μm以下，要借助显微镜观察。

②小型土壤动物：体宽0.1～2 mm，肉眼观察比较困难。

③中型土壤动物：一般体宽2～3 mm，在野外需要使用吸虫器采集。

④大型土壤动物：肉眼可见的，在浅层土壤中活动的大型种类，在野外主要使用采集罐、筛子和镊子等采集。

(3)根据各类动物的体型大小、活动方式，选择不同的样地取样。取样的方法：通常采用取样器进行取样。

(4)可采用预先确定的丰富度等级如“很多”“多”等估算物种丰富度。

2．实验流程

选择样地：林下或落叶等腐殖质较为丰富的地方

↓

↓

↓

1．注意事项

(1)从不同营养环境中采集土壤样本要分别统计。

(2)尽可能多地收集小动物。收集小动物时，根据土壤中生物的避光性和趋湿性来收集。

(3)从同样营养土壤中采集的样本，多组进行统计比较。

(4)命名要准确，并进行分类。

(5)远离危险地带，不要破坏当地环境。

2．取样器取样法误差归纳

(1)未能给予最适“诱捕”条件，即未能充分利用土壤动物“趋湿”“避光”“避热”特性，如未打开电灯可导致诱捕到的动物个体减少。

(2)未做到土壤类型、取样时间、土层深度保持一致而导致计数误差。

(3)对“不知名”的动物不予计数而导致误差(正确做法是记为“待鉴定XX”，并记下其特征)。

1．(2019·深圳市高三二模)下列有关调查土壤小动物类群丰富度的说法，正确的是(　　)

A．标志重捕法或样方法适于调查蚯蚓

B．调查时间和取样深度影响调查结果

C．目测估计法适于统计种群个体大、数量少的群落

D．通常应尽量在潮湿处取样以满足各种调查目的

B　[蚯蚓在土壤中活动范围小，活动能力强，不采用标志重捕法调查蚯蚓的种群密度，A错误；不同时间、不同地点、不同土壤深度分布的土壤小动物种类和数量是有差别的，所以调查时间和取样深度会影响调查结果，B正确；目测估计法适于统计种群类别个数少，但单个种群数量多的群落，C错误；根据调查的目的不同，所选取的土壤取样点和深度，以及时间可能不同，D错误。]

2．(2019·北京市西城区高三期末)对不同经营强度下毛竹林土壤动物类群进行调查，结果如下表。以下叙述错误的是(　　)

A．常采用标志重捕法调查土壤动物类群的丰富度

B．土壤中的腐食动物作为分解者有利于物质循环

C．结果表明过度经营会降低土壤动物的物种多样性

D．不同的经营强度会改变自然群落的演替方向

A　[由于土壤小动物身体微小，因此一般不适宜用标志重捕法调查土壤动物类群的丰富度，而常用记名计算法和目测估计法，A错误。]

3．如图是“土壤中小动物类群丰富度的研究”实验中常用的两种装置，回答以下问题：

A　　　　　　　　B

(1)图中A装置是________，B装置是________。

(2)图中A装置主要利用土壤小动物具有____________的习性进行采集。

(3)许多土壤小动物不适于样方法或标记重捕法进行调查的原因是______________________________________________。

(4)先要用B装置采集大量跳虫用于实验培养，则B装置内最好装入的是________(填“干燥的棉花”“湿润的棉花”或“清水或酒精”，下同)，理由是________________________；如要采集大量的甲螨作为标本保存，则B装置内最好装入的是________，理由是________________________________。

(5)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____________________。

[解析]　(1)图中A、B装置分别是诱虫器和吸虫器。(2)诱虫器营造的是温度差异、明暗差异和湿度差异的环境，所以该装置利用了土壤小动物的趋暗、避高温、趋湿的特性进行采集。(3)部分土壤小动物活动能力强，且身体微小，所以均不适宜样方法或标记重捕法进行调查土壤小动物的丰富度。(4)采集培养时保持其生物活性，应用湿润的棉花。制作标本时应杀死该动物且防止腐烂，所以用酒精固定。(5)为了使空气流通，应将土壤与花盆之间保留一定的空隙。

[答案]　(1)诱虫器　吸虫器　(2)趋暗、避高温、趋湿　(3)许多土壤小动物有较强的活动能力，而且身体微小　(4)湿润的棉花　湿润的棉花模拟了土壤湿润的环境，利于跳虫存活　酒精　酒精可将收集的甲螨及时固定，防止腐烂　(5)使空气流通

真题体验| 感悟高考　淬炼考能

1．(2019·海南高考)下列关于外来物种入侵的叙述，错误的是(　　)

A．外来物种入侵会对当地群落的演替产生严重的影响

B．淡水湖泊中出现的水华现象都是由外来物种入侵引起的

C．水葫芦引入我国后对一些淡水生态系统造成严重影响

D．入侵植物进入适宜其生长的地区可影响当地物种的生存

B　[外来物种入侵，如水葫芦疯长，会对当地群落的演替产生严重的影响，A正确；淡水湖泊中出现水华现象的主要原因是生活污水、工业废水排入，导致水体中氮磷含量过高，B错误；水葫芦引入我国后数量疯长，破坏了当地生态系统的稳定性，C正确；入侵植物进入适宜其生长的地区可能呈J型增长，会影响当地物种的生存，D正确。]

2．(2018·江苏高考)如图是某处沙丘发生自然演替过程中的三个阶段，下列叙述正确的是 (　　)

A．从形成沙丘开始发生的演替是次生演替

B．阶段Ⅰ的沙丘上草本植物占优势，群落尚未形成垂直结构

C．阶段Ⅰ与阶段Ⅱ的沙丘上生长的植物种类完全不同

D．阶段Ⅲ沙丘上的群落对外界干扰的抵抗力稳定性最强

D　[从形成沙丘开始发生的演替属于初生演替，A错误；阶段Ⅰ的沙丘上草本植物占优势，群落的垂直结构不明显，B错误；阶段Ⅰ到阶段Ⅱ发生的演替是优势取代，不是完全取代，所以阶段Ⅰ与阶段Ⅱ的沙丘上生长的植物种类不完全不同，C错误；阶段Ⅲ为森林阶段，具有明显的分层现象，群落对外界干扰的抵抗力稳定性最强，D正确。]

3．(2015·全国卷Ⅰ)下列关于初生演替中草本阶段和灌木阶段的叙述，正确的是(　　)

A．草本阶段与灌木阶段群落的丰富度相同

B．草本阶段比灌木阶段的群落空间结构复杂

C．草本阶段比灌木阶段的群落自我调节能力强

D．草本阶段为灌木阶段的群落形成创造了适宜环境

D　[草本阶段在群落演替过程中先于灌木阶段出现，随着群落演替的进行，生物的种类越来越多，即物种的丰富度逐渐增大，所以草本阶段和灌木阶段的物种丰富度不同，灌木阶段的物种丰富度较大，A项错误；随着群落演替的进行，群落的空间结构逐渐变得复杂，所以草本阶段的群落空间结构要比灌木阶段的群落空间结构简单，B项错误；草本阶段的物种丰富度小于灌木阶段的，所以其营养结构比灌木阶段的简单，自我调节能力比灌木阶段的弱，C项错误；在群落演替过程中，前一个阶段能为后一个阶段创造适宜的环境，D项正确。]