1、1第三章 生物群落的演替第一节 生物群落的基本单位种群1、 种群的概念：在一定时间内占据一定空间的_生物的所有个体。种群是生物群落的基本单位。生物群落的概念：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得各种生物种群的集合。群落是由一定的动物、植物和微生物种群组成。生态系统的概念：生态系统是指在一定的空间内，生物成分（群落）和非生物成分（无机环境）通过物质循环、能量流动和信息传递，彼此相互作用、相互依存而构成的一个生态学功能单位。种群密度（种群最基本的数量特征）出生率和死亡率数量特征 年龄结构性别比例2、种群的特征 迁入率和迁出率空间特征 均匀分布 随机分布 集群分布遗传特征（1）种群
2、密度：种群密度是指单位面积或体积内某一种群全部个体的数量，它是种群最基本的特征。种群密度变动的原因一般认为是出生率和死亡率、迁入率和迁出率综合作用的结果。因此，凡影响出生率和死亡率、迁入率和迁出率的因素都会影响种群密度的大小。、调查种群密度的方法：样方法：以若干样方（随机取样）平均密度估计总体平均密度的方法。样方法一般适应于植物和活动能力较弱的动物 样方大小的选取：草本植物：1m1m；灌木：5m5m；乔本：10m10m。取样方法：五点取样法等 和距取样法计数原则。若有正好长在边界线上的，应遵循“计上不计下，计左不计右的原则。同种植物无论大小都应计数。各小组计数都要如实，不能多报或少报。标志重捕
3、法：是在被调查的种群的生存环境中，捕获一部分个体，将这些个体进行标志后再放回原来的环境，经过一段时间再进行重捕，根据重捕取样中的标志比例与样地总数中的标志比例相等的假定来估算该种群的数量。计算公式如下，标志重捕法适应于不断移动位置的动物。计算公式2mnMN重 捕 的 标 志 个 体 数再 次 捕 获 个 体 数初 次 捕 获 标 志 数个 体 总 数 如果要调查某麦田中田鼠的种群密度，应用_法。如果在 1 公顷范围内第一次捕获并标记 39 只田鼠，第二次捕获 34 只鼠，其中有被标记的鼠 15 只，那么该麦田中田鼠的种群密度约为_只/公顷。（4）标志重捕法的适用条件标志个体在整个调查种群中分布
4、均匀；未标志个体和被标志个体都有同样被捕获的机会；调查期中没有迁入和迁出；调查期中没有新个体的出生和死亡（5）操作注意事项：标志物和标记方法必须对动物的身体不会产生伤害；标志不能过分明显；标志物必须能够维持一定的时间。（2）出生率和死亡率 概念：在单位时间内新产生（或死亡）的个体数目占该种群个体总数的比率。分析出生率和死亡率与种群密度的关系：若出生率死亡率，种群密度增大；若出生率死亡率，种群密度减小；若出生率死亡率，种群密度不变 。因此，出生率和死亡率是决定种群大小和种群密度的的直接参数。意义：出生率和死亡率是种群数量及密度改变的直接表现。种群的内部和外界因素影响都以改变出生率和死亡率来体现。
5、（3）迁入率和迁出率概念：在单位时间内 迁入或迁出 的个体，占该 种群 个体总数的比率，称为迁入率或迁出率。意义：迁入率和迁出率在研究城市人口变化中具有重要意义，也是决定种群大小和种群密度的的直接参数。（4）年龄组成年龄组成分为三种类型：增长型、稳定型和衰退型。分析图中 A、B、C 三种年龄组成的种群，并思考种群的年龄组成与种群的数量变化的关系。种群 年龄组成情况 出生率和死亡率情况 种群数量变化趋势 所属类型A 幼年个体多，老年 个体少 出生率死亡率 种群的个体数越来 越多 _B 各年龄期的个体数 比例适中 出生率死亡率 种群的个体数目保 持相对稳定 _C 老年个体多幼年个 体少 出生率死亡
6、率 种群的个体数目越 来越少 衰退型由此分析可以看出，通过分析种群的年龄组成可以预测该种群密度的变化趋势。年龄组成是决定种群密度的次级参数。A B C3（5）性别比例：概念：种群中雄性个体和雌性个体所占的比例。类型：（一般分三种类型）雌雄相当型：特点是雌性和雄性个体数目大体相等。这种类型多见于高等动物。雌多雄少型：特点是雌性个体显著多于雄性个体。这种类型常见于人工控制的种群、如奶牛等。象海豹等群体动物。雌少雄多型：特点是雄性个体明显多于雌性个体。这种类型较为罕见，如蜜蜂、蚂蚁等营社会性生活的动物。性别比例的应用：农业生产上，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
7、例，从而达到杀虫效果。性别比例的意义：影响种群密度的变动，是决定种群密度的次级参数。3空间特征（1）概念：组成种群的个体在其生活空间中的 位置状态 或 布局 叫做种群的空间特征。（2）举例：如农作物的 均匀分布 、杂草的 散乱分布 和瓢虫的 集群分布 。小结-种群数量特征的相互关系第 2 节 种群数量的变化1构建种群增长模型（1）描述、 解释 和预测种群数量变化。常常需要建立数学模型。（2）数学模型的概念：用来描述一个系统或它的性质的 数学形式 。（3）建立数学模型的步骤：提出问题提出假设建立数模检验或修正观察研究对象，提出问题 提出合理的假设 根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行
8、表达 通过进一步实验或观察等，对模型进行 检验或修正 。（4）数学模型的表现形式：数学方程精确但不直观曲线图直观但不精确4、种群数量的增长规律 种群增长的“J”型曲线：N t= N0 t定义：在理想条件（ 食物和空间 条件充裕、气候适宜，没有敌害等）下种群数量增长的形式，如果以 时间 为横坐标， 种群数量 为纵坐标画出的曲线，大致呈“J”型。数学模型： ，在数学模型 中这种种群数量每年以 一定 的倍数增长，第二年是第一年tt0=的 倍。N 0为起始数量， t 为时间，N t表示 t 年后该种群的数量， 种群的数量是一年前数量的倍数。4产生原因/产生条件：a.理想条件;b.实验室条件；c. 食物
9、充足，空间不限，气候适宜，没有敌害等几个条件同时满足；d.外来物种入侵的早期阶段；e.无环境阻力状况。特点：种群数量指数型增长“J”型曲线无 K 值. 种群增长率：不变，是一定值。种群增长速率：随种群密度上升而上升（2）种群增长的“S”型曲线含义：指在 自然资源和空间有限的自然条件下，种群经过一定时间的增长后，数量趋于 稳定的增长曲线，呈“S”型。产生原因：有限的环境。特点：有 k 值种群增长率：随种群密度上升而下降种群增长速率：刚开始随种群密度上升而上升，1/2K 值后下降K 值：即 环境容纳量 ，指在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群 最大 数量。种群数量达到环境所允许的最
10、大值（K 值）后，将停止增长并在 K 值左右保持相对稳定。、K 值不是个固定值。、K2 值时种群的增长速率最快，可提供的资源数量也是最多的，而且又不影响资源的再生。所以是对资源利用的最佳时间。“S 型增长曲线”的 K 值与 K/2 在实践中的应用K/2(达到最大增长率): a.有利于对有害动物的防治在杀灭害虫同时应降低有害动物的环境容纳量如：灭鼠后，防止鼠的种群数量在 K/2 附近，这样鼠的种群数量会迅速增加，无法达到灭鼠效果b.有利于对野生生物资源的保护和利用-使被捕种群的数量保持在 K/2水平(既能使人们获得最大生物资源,又能使生物资源保持可持续增长)。如：捕捞后，使鱼的种群数量维持在 K
11、/2，这样鱼的种群数量会迅速回升K(环境容纳量)：降低 K 值，改变环境条件，使之不适合有害生物的生存保护 K 值，保证有益生物生存的环境条件。尽量提升 K 值，还有利于对濒危动物的拯救和恢复。3.“S”型增长曲线的开始部分是“J”型增长曲线吗？答案是否定的。（1）“S”型增长曲线的种群增长率是随种群密度而下降，而“J”型增长曲线的种群增长率是始终保持不变的。（2）“J”型增长曲线是一种理想条件下的种群数量增长曲线，种群迁入的是一个食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害的理想环境，迁入后种群数量马上就会呈指数形式增长，不存在适应过程；而“S”型增长曲线的前段是种群对新环境的一个适应阶段。4“J
12、”型曲线与“S”型曲线的比较53影响种群数量的变化因素（1）影响因素：直接因素：出生率 、 死亡率 、迁入、迁出。自然因素： 气候 、食物、 天敌 、传染病等。人为因素：人类活动的影响。（2）研究意义有害动物的 防治 、野生生物资源的 保护和利用 ，以及濒危物种的拯救和 恢复 。6、实验：培养液中酵母菌种群数量的动态变化实验原理用液体培养基培养酵母菌，种群的增长受培养液的成分、空间、pH、温度等因素的影响。在理想的无限环境中，酵母菌种群的增长呈“J”型曲线；在有限的环境条件下，酵母菌种群的增长呈“S”型曲线。2实验流程分装：分别将 10 mL 无菌马铃薯培养液或肉汤培养液加入 1、 2、3 号
13、试管中。接种：分别将等量酵母菌接种到 3 支试管中的培养液中混合均匀。培养与取样计数：将试管在 28条件下连续培养 7 d。每天取 样计数酵母菌数量，采用抽样检测方法：将盖玻片放在计 数板上，用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入到计数板小方格内，显微观察计数一个小方格内的菌种数，已知小方格的培养液厚度为 0.1 mm.计算出培养液体积，换算出10 mL 培养液中酵母菌总数分析结果得出结论：将所得数值用曲线图表示出来，分析实验结果，得出酵母菌种群数量变化规律。3基本技术要求(1)显微镜计数时，对于压在小方格界线上的酵母菌，应遵循“数上线不数下线，数左线不数右线”的原则计数。(2)从
14、试管中吸出培养液进行计数前，需将试管轻轻振荡几次，目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，减小误差。易错辨析 1几种种群密度的调查方法比较种群密度 取样调查 种群密度的计算公式 ：种群个体数/单位空间植物种群密度 样 方 法 所有样方内种群密度合计 /样方数动物种群密度 标志重捕法 mnMN重 捕 的 标 志 个 体 数再 次 捕 获 个 体 数初 次 捕 获 标 志 数个 体 总 数 显微计数法 1 ml 菌液的总菌数=（A/5）2510000B=50 000ABA 是 5 个中格总菌数，B 稀释倍数微生物种群密度测细胞法 已 知 红 细 胞 数总 菌 数视 野 中 红 细 数视 野 中 菌 数第
15、 3 节 群落的结构1群落的概念及特征（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）概念的内涵：生活在一定区域内，相互之间有直接或间接关系的各种生物种群的总和。由于种间关系而形成了生物群落，所以，一定区域中各种生物并非简单的机械的组合。（3）研究问题：群落的物种组成、物种丰富度、优势种、种间关系、空间结构、范围和边界等。2群落的物种组成（1）群落的 物种组成 是决定群落性质最重要的因素，也是区别不同群落的重要特征。（2）群落物种造成的差异主要表现在两个方面：数量上：不同群落的物种 丰富度 不同；群落中物种数目的多少称为物种的丰富度。其规律为：热带两极：物种多样性减
16、少6海拔高度增加：物种多样性减少随水深加深：物种多样性减少性质上：组成不同群落的 优势种 不同。森林群落占优势的是乔木；草原群落中则是草本植物，一般用群落中的优势种为群落命名。3种间关系：包括竞争、 捕食 、互利共生和 寄生 等。概念：竞争：两种或两种以上生物相互争夺资源和空间等。捕食：一种生物以另一种生物作为食物互利共生：两者生活在一起，相互依赖，彼此有利。寄生：一种生物（寄生者）寄生于另一种生物（寄主）的体内或体表，摄取寄主的养分以维持生活。易错辨析 种内斗争与竞争的区别种内斗争是种内关系，发生在同种生物个体之间；竞争是种间关系，发生在不同种生物个体之间。例如，在农田中，相邻的作物植株之间
17、会发生对阳光、水分、养料的争夺，这就属于种内斗争而不是竞争。捕食与竞争的区别竞争是两种生物生活在一起，由于争夺资源和空间等而发生的斗争现象，而且两种生物生活习性越相似，竞争就越激烈。捕食是一种生物以另一种生物为食的现象，强调的是吃与被吃的关系名称 数量坐标图 能量关系图 特点 举例互 利 共 生相互依存，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7竞 争 数量上呈现出“你死
18、我活”的“同步性变化” 。两种生物生存能力不同，如图 a；生存能力相当，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”的不同步性变化羊与草；狼与兔；青蛙与昆虫特别提醒：两种生物之间可能有多种种间关系。上述种间关系都有利于种群的进化。关于捕食坐标曲线中捕食者与被捕食者的判定：a.从最高点判断，捕食者数量少，被捕食者数量多；b.从变化趋势看，先到波峰的为被捕食者，后达到波峰的为捕食者，即被捕食者变化在先，捕食者变化在后。4群落的空间结构（1）概念：指群落中 各个生物种群 分别占
19、据不同的 空间 。（2）空间结构 垂直结构 ：大多数群落具有明显的分层现象。a 植物的分层分布与光照强度有关，群落中的光照强度总是随着高度的下降而逐渐减弱。如森林中的垂直结构：乔木层、灌木层、草本层。b 动物的分层与其食物和栖息场所有关。可以说，植物的分层现象决定了动物的分层现象c 水域中，某些水生动物也有分层现象。影响浮游动物垂直分布的原因主要有阳光、温度、食物和溶氧量等。原因： 阳光 的利用、食物、温度等。意义：一方面避免了相互竞争的概率，有利于物种的生存；另一方面，提高了群落利用 环境资源 的能力。 水平结构 ：群落在水平上由于地形的变化、 土壤湿度和盐碱度 的差异、 光照强度 的不同、
20、生物自身生长的特点，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，常呈 镶嵌 分布。5土壤中小动物类群丰富度的研究许多土壤动物有较强的 活动能力 ，而且身体 微小 ，因此不适于用 样方法 或 标志重捕法 进行调查。在进行这类研究时，常用 取样器取样 的方法进行采集。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 。第三节 生物群落的演替1、 初生演替：8（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：地衣、苔藓阶段 草本植物阶段灌木阶段 森林阶段2、 次生演替（1） 定义：当某个群落受到洪水、火灾或人类活动等因素干扰，该群落中的植被受严重破坏所形成的裸地，称为次生裸地。在次生裸地上开始的生物演替，称为次生演替。（2） 引起次生演替的外界因素：自然因素：火灾、洪水、病虫害、严寒人类活动（主要因素）：过度砍伐、放牧、垦荒、开矿；完全被砍伐或火烧后的森林、弃耕后的农田3、 植物的入侵（繁殖体包括种子、果实等的传播）和定居是群落形成的首要条件，也是植物群落演替的主要基础。
