2021版新高考生物培优大一轮复习讲义：必修3第9单元第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．群落的概念和特征

(1)概念：同一时间内聚集在一定区域中各种生物种群的集合。

(2)特征：物种组成、种间关系、空间结构及群落演替等。

2．物种组成

(1)意义：是区别不同群落的重要特征。

(2)指标：物种丰富度，即群落中物种数目的多少。

3．种间关系

(1)常见的种间关系及实例(连线)

(2)常见种间关系曲线

如图中①②③④分别代表竞争、捕食、互利共生、竞争。

4．群落的空间结构

　　　                图甲　　　　　　　　图乙

(1)写出图中群落空间结构的类型

图甲：垂直结构，图乙：水平结构。

(2)根据如图分析，决定群落空间结构的主要因素。

图甲：①植物分层：阳光。

②动物分层：栖息空间和食物条件。

图乙：地形的变化、土壤湿度、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。

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．群落结构形成具有什么重要的意义？

[提示]　提高了群落利用环境资源的能力。

2．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。

群落结构的相关分析

1．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。]

2．(2019·陕西铜川市高三摸底)对生物群落结构的叙述，错误的是(　　)

A．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

B．植物的垂直结构主要与对光的利用有关

C．某山竹林里的成年竹、幼年竹和竹笋构成了该群落的垂直结构

D．在水平方向上，同一地段上种群密度也会有差别

C　[成年竹、幼年竹和竹笋属于同一种群，不存在垂直结构的特点，C错误。]

种间关系及特点

3．(2019·河南省天一大联考)某生态系统中，昆虫甲常常伴随植物乙出现，且甲的数量总是随着乙的数量变化而变化；在主要以甲为食的昆虫丙迁入该生态系统后，昆虫甲的数量出现明显下降，植物乙的数量小幅度增加，叶片完整程度显著提高。下列有个叙述正确的是(　　)

A．甲与乙、乙与丙之间都是捕食关系

B．甲的数量与乙叶片完整程度之间呈现正相关

C．甲、乙、丙三者之间的数量关系为乙＞甲＞丙

D．乙和丙都会影响昆虫甲的种群数量

D　[由题意可知，昆虫甲和植物乙之间为捕食关系，甲、丙之间为捕食关系，题干信息不能表明乙、丙之间存在捕食关系，A项错误；昆虫甲的数量下降时，植物乙叶片的完整程度提高，二者呈现负相关，B项错误；甲、乙、丙三者之间的数量关系不能根据捕食关系判定，在某些食物链中，捕食者的数量也可能多于被捕食者的数量，C项错误；昆虫甲的食物乙和昆虫甲的天敌丙都会影响昆虫甲的种群数量，当乙增多时甲增多，当丙增多时甲减少，D项正确。]

4．(2019·广州市高三二模)在一项探究土壤细菌对植物X生长效应影响的实验中，将多株生理条件相同的植物X随机均分为甲、乙两组，将等量的A、B两种细菌分别加入到培养两组植物X的土壤中，培养条件相同且适宜。统计植物X在实验的第1天和第60天的平均高度，结果如图所示：

回答下列问题：

(1)已知细菌A、B均需从植物根部获取营养进行繁殖，据此分析，细菌A或B在土壤中分布呈现的空间特征是________。

(2)已知细菌A、B与植物X的种间关系是寄生或互利共生，现需要增加1组实验(丙组)才能更准确地判断细菌A、B与植物X的关系，丙组实验的处理方式是________________________________________。若结合丙组实验

结果能证明A、B两种细菌与植物X之间属于不同的种间关系，则丙组实验结果是____________________________________。

[解析]　(1)据题意分析，已知细菌A、B均需从植物根部获取营养进行繁殖，说明两者在土壤中是集群分布的。

(2)为了判断细菌A、B与植物X的关系是寄生或互利共生，应该增加1个空白对照组，即丙组除不加入细菌A、B外，其余处理与甲、乙两组相同，若丙组的结果介于甲、乙两组之间，即第60天时植物X的平均高度增幅大于甲组，小于乙组，且差异显著，说明两种细菌与植物X的种间关系不同。

[答案]　(1)集群分布　(2)除不加入细菌A、B外，其余处理与甲、乙两组相同　第60天，植物X的平均高度增幅大于甲组，小于乙组，且差异显著

　曲线图中捕食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，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。

群落的演替

1．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．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．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。

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。

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

土壤中小动物类群丰富度的研究(实验)

1．实验原理

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

(3)丰富度的统计方法通常有两种：记名计算法和目测估计法。

2．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：包括准备及取样、采集小动物、观察和分类、统计和分析

四个操作环节

实施计划

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，群落结构越复杂

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．(2020·山东等级考模拟)草方格沙障是用干的麦草、稻草、芦苇等扎成方格形状固定于沙中，并在方格中播撒固沙植物的种子，用来防风固沙、涵养水分的一种治沙方法。某地用该方法治理正在沙化的土地并取得良好效果，下列说法错误的是(　　)

A．草方格能蓄积降水促进固沙植物生长

B．微生物对草方格材料的分解改善了土壤结构

C．该过程改变了演替速度但没有改变演替方向

D．该方法可增大治理区域的物种丰富度

C　[由题意可知，草方格是将麦草、稻草、芦苇等榨成方格固定于沙中，其蓄积降水，进而促进方格内植物的生长，A正确；微生物可将方格内的麦草、稻草和芦苇等分解，进而改善方格内的土壤环境，B正确；草方格可以治理沙化土地，改变了该区域群落演替的速度和方向，C错误；草方格内种植了固沙植物，可以增加该地物种数量，从而增加物种丰富度，D正确。]

3．(2020·山东等级考模拟)某山区的一些退耕地，随着退耕年限的增长，优势物种由喜阳的一年生或多年生草本逐渐向耐阴的多年生草本转变，有的地段可出现灌木林，甚至森林。下列说法错误的是(　　)

A．退耕地逐渐转变为森林的过程属于群落演替

B．喜阳植物形成的遮阴环境有利于耐阴植物生长

C．该山区从低到高植被分布不同，体现了群落的垂直结构

D．森林形成后水土流失减少，体现了生物多样性的价值

C　[退耕地具备一定的土壤条件，则退耕地演变为森林的过程属于次生演替，A正确；喜阳植物比较高大，在其下方形成一定的遮阴环境，为耐阴植物生长提供了生长环境，B正确；山区从低到高的植被分布是由于地势高低引起，应属于群落的水平结构，C错误；减少水土流失体现了生物多样性的间接价值，D正确。]