专题十二 种群群落生态系统Word格式文档下载.docx
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4m×
4m;
乔木:
10m×
10m
②如果种群个体数较少,样方面积需要适当扩大
样方数目:
总体面积大要多取,总体面积小可少取。
(3)
样本统计:
位于样方边线上的植物计数相邻两边及其交点上的植物;
不同生长期的个体都应统计。
(4)计数方法:
方框内+相邻两边(左、上)及其夹角上的个体
例1:
在调查某种植物的密度时,共选取了k个样方,每个样方的个体数分别为n1,n2,n3…nk株,每个样方的面积均为s平方米,则该种群的密度为(n1/s+n2/s+n3/s+…+nk/s)/k株/m2。
标记(志)重捕法:
在种群的活动范围内,捕获一部分个体,做上标记后再放回原处,一段时间后再重捕,根据重捕的动物中标记个体数占总个体数的比例,来估计种群密度。
活动能力强、活动范围大的动物
※使用方法:
②捕获并标记部分个体:
在该种群生存环境中,均匀设置捕获点,捕获一部分个体,并对其进行标记后,再在原地将其放回,并记录个体数量(M)
③重捕,计数:
一段时间后,在原来的捕获点再次捕获一部分个体,并记录数量(n)及其中被标记的个体数(m),然后放回原来的环境。
(1)前提:
标记个体与未标记个体在重捕时被捕获的概率相等。
(2)标记技术:
标记物和标记方法不能影响被标记动物的正常活动;
也不能导致其发生疾病、感染等;
标记符号必须能维持一段时间,但又不能过分醒目。
2、出生率和死亡率
出生率:
指种群在单位时间内新产生的个体数量占该种群个体总数的比率。
死亡率:
指种群在单位时间内死亡的个体数量占该种群个体总数的比率。
作用:
出生率和死亡率是决定种群大小和种群密度的重要因素。
直接影响种群大小和种群密度。
3、迁入率和迁出率
l迁入率:
单位时间迁入某种群的个体数占该种群个体总数的比率。
l迁出率:
单位时间迁出某种群的个体数占该种群个体总数的比率。
迁入率和迁出率也决定了种群密度的大小。
直接影响种群大小和种群密度
应用:
用于研究城市人口数量变化
4、年龄组成和性别比例
年龄组成:
一个种群中各年龄期个体数目的比例。
×
类型:
应用:
年龄组成可预测种群密度和种群数量的变化趋势
性别比例:
种群中雄性个体和雌性个体所占的比例。
不合理的性别比例会导致出生率下降进而引起种群密度下降。
意义:
间接影响种群密度。
①雌雄相当型:
雌性和雄性个体数目大体相等。
这种类型多见于高等动物。
②雌多雄少型:
雌性个体显著多于雄性个体。
常见于人工控制的种群及蜜蜂、象海豹等群体动物。
③雌少雄多型:
雄性个体明显多于雌性个体。
这种类型较为罕见。
如白蚁等营社会性生活的动物。
利用人工合成的性引诱剂诱杀某种害虫的雄性个体,破坏害虫种群正常的性别比例,从而达到杀虫效果。
5、种群各个特征之间的关系
(二)种群的空间特征
组成种群的个体在其生活空间中的位置状态或布局。
类型:
二、种群的数量变化:
(一)建构种群增长模型的方法
描述、解释和预测种群数量的变化,常常需要建立数学模型。
数学模型:
是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。
数学模型的表现形式可以为公式、图表等形式。
建立数学模型一般包括以下步骤:
(二)种群增长的“J”型曲线
(1)产生条件:
在食物(养料)和空间条件充裕、气候适宜和没有敌害等理想条件下。
(2)增长特点:
假定种群的起始数量为N0(亲代),而且每代的增长率(λ)都保持不变,且世代间不重叠,该种群后代中第t代的数量为Nt。
(3)量的计算:
t年后,种群数量为Nt=N0λt
(4)特点:
种群内个体数量连续增长(没有最大值);
增长率不变。
(三)种群增长的“S”型曲线:
自然界的资源和空间是有限的,当种群密度增大时,种内竞争就会加剧,以该种群为食的捕食者数量也会增加。
(2)特点:
①种群内个体数量达到环境条件所允许的最大值(K值)时,种群个体数量将不再增加;
②种群增长率变化,种群数量由0→K/2时,增长速率逐渐增大;
种群数量为K/2时,增长速率最大;
种群数量由K/2→K时,增长速率不断降低;
种群数量为K时,增长速率为0,种内斗争最激烈(如右图)
(3)应用:
1、为了保护鱼类资源不受破坏,并能持续获得最大捕鱼量,应使被捕鱼群的种群数量保持在什么水平?
根据种群增长的S型曲线,应使被捕鱼群的种群数量保持在K/2水平。
这是因为在这个水平上种群增长量最大。
2、对家鼠等有害动物的控制,从环境容纳量的角度看,应当采取什么措施?
从环境容纳量的角度思考,可以采取措施降低环境容纳量,如将食物储藏在安全处,断绝或减少它们的食物来源;
室内采取硬化地面等措施,减少它们挖造巢穴的场所;
养殖或释放它们的天敌,等等。
(四)比较种群增长两种曲线的联系与区别
(五)种群数量的波动和下降:
大多数种群的数量总是在波动之中的,在不利条件之下,还会急剧下降,甚至灭亡。
(六)研究种群数量变化的意义
1、为野生生物资源的合理利用及保护提供理论指导。
既要使生物资源的产量达到最大,又不危害生物资源的可持续发展,砍伐、捕捞、狩猎后,保证种群的增长速率为最大值。
2、为人工养殖及种植业中合理控制种群数量、适时捕捞、采伐等提供理论指导。
3、通过研究种群数量变动规律,为有害生物的预测及防治提供科学依据。
降低环境的负荷量(K值)。
如鼠害防治可通过严密封存粮食、清除生活垃圾、保护老鼠的天敌等措施来降低K值。
4、为引进外来物种提供理性的思考。
必须考虑所引入的外来物种是否会构成对原来物种的危害,即是否会构成生物入侵。
三、生物群落的结构
群落概念:
同一时间内聚集在一定区域中各种生物种群的集合,叫做群落。
群落特征:
物种的多样性、群落结构、种间关系等。
(一)、群落水平上研究的问题
(二)、群落的物种组成
(1)物种组成是区别不同群落的重要特征。
(2)不同群落间种群数量和个体数量差别很大。
(3)群落中物种数目的多少称为丰富度,在生态学上,用丰富度来描述一个群落中种群数量的多少。
一般来说,环境条件愈优越,群落发育的时间愈长,生物种的数目愈多,群落的结构也愈复杂。
随纬度的增加------------物种数减少
随海拔的升高------------物种数减少
随水深的增加------------物种数减少
(三)、群落中的种间关系
种内关系:
包括种内斗争和种内互助
种间关系:
包括捕食、竞争、寄生、互利共生
1、竞争:
是指两种或两种以上生物争夺资源和空间等。
竞争的结果常表现为相互抑制,有时表现为一方占优势,另一方处于劣势甚至于灭亡。
(你死我活或你强我弱)
2、捕食:
指一种生物以另一种生物作为食物的现象。
(两生物个体数量变化不同步,先增者先减少,后增者后减少;
后增后减者为捕食者,先增先减少者为被捕食者)
3、寄生:
是指一种生物(寄生者)寄居在另一种生物(寄主)的体内或体表,摄取寄主的养分以维持生活。
对寄生者有利,对寄主有害。
4、两种生物共同生活在一起,相互依赖,彼此有利。
(同生共死)
拓展:
种间互助包括:
共栖:
是指两种生物生活在一起,对一方有利,对另一方也无害,或者对双方都有利,两者分开以后都能够独立生活。
互利共生:
是指两种生物生活在一起,彼此有利,两者分开以后双方的生活都要受到很大影响,甚至不能生活而死亡。
关系
名称
数量坐标图
能量关系图
特点
举例
互利
共生
相互依赖,彼此有利。
如果彼此分开,则双方或
者一方不能独立生存。
数量上两种生物同时增加
,同时减少,呈现出“同生共死”的同步性变化
地衣、大豆与根瘤
菌
寄生
对寄主有害,对寄生生物有利。
如果分开,则寄
生生物难以单独
生存,而寄主会生活得更好
蛔虫与人;
菟丝子
与大豆;
噬菌体与
被侵染的细菌
竞争
数量上呈现出“你死我活”的“同步性变化”。
两种生物生存能力不同,如图a;
生存能力相
同,如图b。
一般生态需求越接近的不同物种间
竞争越激烈
牛与羊;
农作物与
杂草;
大草履虫与
小草履虫
捕食
一种生物以另一种生物为食,数量上呈现出“先
增加者先减少,后增加者后减少”的不同步性变
化
羊和草;
狼与兔;
青蛙与昆虫
(四)、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,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。
1、垂直结构
(1)垂直结构的概念:
是指群落在空间上的垂直分层现象。
它是群落中各植物间及植物与环境间相互关系的一种特殊形式。
(2)原因:
①植物的分层与对光的利用有关,群落中的光照强度总是随着高度的下降而逐渐减弱,不同植物适于在不同光照强度下生长。
如森林中植物由高到低的分布为:
乔木层、灌木层、草本层、地被层。
②动物分层主要是因群落的不同层次提供不同的食物,其次也与栖息环境有关。
如森林中动物的分布由高到低为:
猫头鹰(森林上层),大山雀(灌木层),鹿、野猪(地面活动),蚯蚓及部分微生物(落叶层和土壤)。
2、水平结构:
(1)概念:
指群落中的各个种群在水平状态下的格局或片状分布。
由于在水平方向上地形的变化、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异,它们常呈镶嵌分布。
【特别提示】在热带高山植物群落中,不同海拔地带的植物呈垂直分布,从上到下依次分布的植物是:
高山草甸、针叶林、落叶阔叶林、常绿阔叶林、热带雨林。
这种分布主要是由于不同海拔温度不同造成的,所以属于群落的水平结构。
3、意义
提高了生物利用环境资源的能力。
(五)群落的演替
1、概念:
在生物群落发展变化的过程中,一个群落代替另一个群落的演变现象。
种群演替中,一些种群取代另一些种群通常是“优势取代”,而非“取而代之”。
2、类型:
初生演替
(1)定义:
在从未有过生物生长或虽有过生物生长但已被彻底消灭的原生裸地上发生的生物演替。
(2)过程:
(裸岩)→地衣阶段→苔藓阶段→草本植物阶段→灌木阶段→森林阶段(光照强度)
(3)举例:
如在火山岩、冰川泥、沙丘上进行的演替。
演替缓慢
次生演替
(1)定义:
指在原有植被已不存在,但原有土壤条件基本保留,甚至还保留了植物的种子或其他繁殖体(如能发芽的地下茎)的地方发生的演替。
(2)过程(弃耕农田):
一年生杂草→多年生杂草→灌木→乔木林(光照强度和水分)
思考:
任何群落都能演替到乔木林或森林阶段吗?
(3)举例:
如在火灾后的草原、过量砍伐的森林、弃耕的农田上进行的演替。
演替快速
3、群落演替的影响因素
1.群落内部因素:
(根本原因)
•群落内部环境的变化—动力
•种内和种间关系动态变化—催化剂
2.外界环境因素:
(重要条件)
•自然因素:
火灾、洪水、严寒等。
•人类活动:
人类的活动往往会使群落的演替按照不同于自然演替的速度和方向进行。
(1)利于群落演替的人类活动:
退耕还林、还草、还湖、封山育林等。
(2)不利于群落正常演替的活动:
滥砍滥伐、滥捕滥猎、填湖造地等。
四、生态系统
(一)、生态系统的概念、范围及类型
生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体,叫生态系统。
2、范围:
有大有小,其中生物圈是地球上最大的生态系统,它是地球上的全部生物及其无机环境的总和。
(二)、生态系统的结构:
包括:
生态系统的组成成分
生态系统的营养结构---食物链和食物网
1、生态系统的组成成分
成分
构成
作用(主要生理过程)
营养方式
地位
非生物
成分
非生物的物质和能量
光、热、水、土,气
为生物提供物质和能量
生物成分
生产者
绿色植物、光合细菌、化能合成细菌
将无机物转变成有机
(光合作用化能合成用)
自养型
生态系统的基石
消费者
动物、某些寄生生物、根瘤菌
消费有机物(呼吸作用)
异养型
生态系统最活跃的成分
分解者
腐生微生物、也包括小型动物如屎壳郎、蚯蚓,甚至大型动物如秃鹫等
将动植物的遗体、排泄物和残落物中所含有有机物分解为无机物供生产者再次利用
分解动植物遗体(呼吸作用)
生态系统的关键成分
【判断】
1、动物都是消费者2、植物都是生产者3、生产者都是植物4、细菌就是分解者
2、生态系统的营养结构
食物链:
生态系统中各生物之间由于食物关系而形成的一种联系。
食物网:
在一个生态系统中,许多食物链彼此相互交错连接形成的复杂的营养结构。
食物链和食物网是生态系统的营养结构,是生态系统物质循环和能量流动的渠道。
营养级:
食物链中各环节我们称为营养级。
食物链和食物网注意事项:
1、每条食物链的起点总是生产者,终点是不被其他动物所食的动物。
2、分解者不能进入食物链且不占营养级。
3、生产者总是为第一营养级。
4、同一消费者在食物网中可能占有不同的营养级。
5、在食物网中,种间关系不仅是捕食,还有竞争。
(三)生态系统的能量流动
1、定义:
生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程,称为生态系统的能量流动。
2、研究单位:
种群
3、总值:
生产者固定的太阳能的总和是流经该生态系统的总能量。
4、过程
以有机物的形式沿着食物链向下一营养级传递,散失是三大功能类群的呼吸作用中产生的热量。
(1)输入
①源头:
太阳能。
②总值:
生产者所固定的太阳能。
(2)传递
①途径:
食物链和食物网。
②形式:
有机物中的化学能。
③过程:
a.通过生产者的呼吸作用以热能形式散失。
b.用于生产者的生长、发育和繁殖等生命活动,储存在生产者的有机物中。
c.随着残枝败叶等被分解者分解而被释放出来。
d.被初级消费者摄入体内,流入第二营养级。
(3)转化
太阳能→有机物中的化学能→热能
(4)热量散失①形式:
热能
②过程:
注意:
1、能量流入一个营养级的标志是被该营养级的生物同化后。
2、消费者的同化量=摄入量—粪便量(粪便量属于上一营养级的同化量)
3.最高营养级的去路不包括被下一营养级所摄食
例如:
大象是一种植食性动物,有一种蜣螂则专以象粪为食,设一大象在某段时间内所同化的能量为107kJ,则这部分能量中可流入蜣螂体内的约为:
A:
0kJB:
107kJC:
2×
106kJD:
106~2×
106kJ
未被利用的能量:
指未被呼吸作用消耗,也未被后一营养级捕食和分解者利用的能量。
其以有机物的形式在本营养级体内储存起来
5、能量流动的特点
(1)、单向流动
能量流动只能沿食物链由低营养级流向高营养级,不可逆转,也不能循环流动;
同时各营养级通过呼吸作用所产生的热能不能被生物群落重复利用,因此能量流动无法循环。
(2)、逐级递减
输入到某一营养级的能量中,只有10%~20%的能量能够传递到下一营养级。
逐级递减原因:
①各营养级的生物都会因自身呼吸消耗相当大的一部分能量;
②各营养级的生物总有一部分未被下一个营养级利用。
6、能量金字塔、数量金字塔
数量金字塔每阶的含义:
表示每一营养级的生物个体数。
因为在捕食链中随营养级的提高,能量越来越少,而动物体型越来越大,因而生物个体数越来越少。
7、研究能量流动的实践意义
(1)、帮助人们科学规划、设计人工生态系统,使能量得到最有效的利用。
(2)、帮助人们合理的调整生态系统中的能量流动关系,使能量持续高效的流向对人类最有益的部分
(四)生态系统的物质循环
1、概念
是指组成生物体的C、H、O、N、P、S等基本元素在生态系统的生物群落与无机环境之间反复循环运动叫生态系统的物质循环。
(1)物质:
组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素。
(2)循环:
无机环境生物群落。
(3)范围:
生物圈。
2、特点:
全球性,反复利用
3、实例——碳循环
(1)主要形式:
碳的循环形式是CO2
碳在无机环境中主要以CO2和碳酸盐形式存在;
碳在生物群落的各类生物体中以含碳有机物的形式存在,并通过生物链在生物群落中传递。
(
2)过程:
(3)特点:
①具有全球性,因此又称生物地球化学循环。
②具有循环性。
4、能量流动和物质循环的关系
二者同时进行,彼此相互依存,不可分割,物质是能量的载体,能量是物质循环的动力。
项目
能量流动
物质循环
形式
以有机物为载体
主要是无机物
单向传递、逐级递减
往复循环
范围
生物群落
生物圈(全球性)
联系
同时进行、相互依存,不可分割:
①能量的固定、储存、转移和释放,离不开物质的合成和分解;
②物质是能量沿食物链(网)流动的载体;
③能量是物质在生态系统中往复循环的动力
图示
5、温室效应
、大气中CO2的来源:
一是分解者的分解作用;
二是动植物的呼吸作用;
三是化石燃料的燃烧。
、目前由于碳循环平衡被打破,形成温室效应的分析
(1)大气中CO2含量持续增加的原因:
①工厂、汽车、轮船等对化石燃料的大量使用,向大气中倾放大量的CO2。
②森林、草原等植被大面积的破坏,大大降低了对大气中CO2的调节能力。
(2)危害:
①气候变暖会使冰川雪山融化,海平面上升,这样就使沿海城市和国家面临灭顶之灾。
②由于气候变化,也改变了降雨和蒸发机制,影响农业和粮食资源的生产。
降雨量的变化使部分地区更加干旱或更加雨涝,并使病虫害增加。
3、缓解措施:
(1)植树造林,增加绿地面积。
(2)减少化石燃料的燃烧。
(3)开发清洁能源。
(五)生态系统的信息传递
信息一般是指日常生活中,可以传播的消息、情报、指令、数据与信号等。
2、种类
(1)物理信息:
生态系统中的光、声、温度、湿度、磁力等,通过物理过程传递的信息,如蜘蛛网的振动频率。
(2)化学信息:
生物在生命活动中,产生了一些可以传递信息的化学物质,如植物的生物碱、有机酸,动物的性外激素等。
(3)行为信息:
动物的特殊行为,对于同种或异种生物也能够传递某种信息,如孔雀开屏。
3、信息传递在生态系统中的作用
(1)个体:
生命活动的正常进行,离不开信息的作用。
(2)种群:
生物种群的繁衍,离不开信息传递。
(3)群落和生态系统:
能调节生物的种间关系,经维持生态系统的稳定。
4、信息传递在农业生产中的应用
(1)提高农产品和畜产品产量。
(2)对有害动物进行控制。
(六)、生态系统的稳定性
1、含义:
生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力。
2、原因:
生态系统具有一定的自我调节能力。
3、调节基础:
负反馈调节。
4、种类
(1)抵抗力稳定性:
①含义:
生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状的能力。
②规律:
生态系统的成分越单纯,营养结构越简单,自我调节能力就越弱,抵抗力稳定性就越低,反之则越高。
③特点:
调节能力有一定限度,超过限度,自我调节能力就遭到破坏。
(2)恢复力稳定性:
①生态系统在受到外界干扰因素的破坏后恢复到原状的能力。
②与抵抗力稳定性的关系:
往往相反。
(3)生态系统稳定性的关系:
河流遭到轻微污染通过物理沉降,化学降解,微生物分解恢复为原有状态体现的是抵抗力稳定性;
河流生态系统遭到彻底破坏,撤除干扰因素后逐渐恢复到原有状态时体现的是恢复力稳定性。
5、提高生态系统稳定性的措施
(1)控制对生态系统的干扰程度。
(2)实施相应的物质、能量投入,保证生态系统内部结构与功能的协调关系。
必修三第六章
1、人口增长引发环境问题的实质是人类的活动超出了环境的承受能力,对人类自身赖以生存的生态系统的结构和功能造成了破坏。
2、全球性生态环境问题主要包括:
全球气候变化、水资源短缺、臭氧层破坏、酸雨、土壤荒漠化、海洋污染、生物多样性锐减、植被破坏、水土流失、环境污染等
3、生物多样性包括3个层次:
遗传多样性(所有生物拥有的全部基因)、物种多样性(指生物圈内所有的动物、植物、微生物)、生态系统多样性。
4、生物多样性保护的意义:
生物多样性是人类赖以生存和发展的的基础,对生物进化和维持生物圈的稳态具有重要意义,因此,为了人类的可持续发展,必须保护生物多样性。
5、生物多样性保护的措施:
(1)就地保护:
自然保护区和国家森林公园是生物多样性就地保护的场所。
(2)迁地保护:
动物园、植物园、濒危物种保护中心。
(3)加强宣传和执法力度。
(4)建立精子库、种子库,利用生物技术对濒危物种的基因进行保护等。
种群的增长速率和增长率
增长率:
增长率是指单位时间内种群数量变化率,即种群在单位时间内净增加的个体数占个体总数的比率。
增长率=(现有个体数-原有个体数)/原有个体数=出生率—死亡率=(出生数-死亡数)/(单位时间×
单位数量)。
增长速率:
增长速率是指单位时间种群增长数量。
增长速率=(现有个体数-原有个体数)/增长时间=(出生数-死亡数)/单位时间]。
一、 对“J”型曲线的分析
增长率=(λ-1),λ不变,增长率(λ-1)也就不变
曲线的斜率表示增长速率。
增长速率一直增大。
二、 对“S”型曲线的分析
S型曲线的增长率与种群数量成反比,不断减小;
增长速率先增大后减小。
曲线的斜率表示增长速
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