高中生物核心概念高考复习课件-种群与群落.ppt

1、种群与群落,重点知识： 种群的基本概念； 种群特征； 种群增长数学模型； 种内和种间关系； 生物群落的基本概念； 群落结构； 群落演替。,种群的基本概念,种群(population): 在一定空间中，同种个体的组合。为了强调不同的面，有的生态学家还在种群定义中加进其他一些内容，如能相互进行杂交、具有一定结构、一定遗传特性等内容。 种群不是个体的简单叠加，是通过种内关系组成的一个有机统一体或系统。 种群不仅是自然界物种存在、物种进化、物种关系的基本单位，也是生物群落、生态系统的基本组成成份，同时，还是生物资源保护、利用和有害生物综合管理的具体对象。 一个物种，由于地理隔离，有时不只有一个种群。,

2、种群特征,种群的主要特征 种群的群体特征 种群动态是种群研究的核心,种群主要特征,数量特征 种群参数变化是种群动态的重要体现。 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即为种群空间特征。 遗传特征 种群具有一定的遗传组成，是一个基因库。,种群的群体特征,种群数量：种群密度 种群初级参数：出生率死亡率迁入和迁出率 种群次级参数：性比、年龄分布 、种群增长率、分布型,种群动态,种群动态是种群数量在时间和空间上的变动规律，涉及： 有多少（种群数量或密度）？ 哪里多，哪里少（种群分布）？ 怎样变动（数量变动和扩散迁移）？ 为什么这样变动（种群调节）？,标准样地示意图,种群的分布格局,个体

3、可能呈随机、均匀和聚集分布等格局分布。 均匀分布：种群内个体间的竞争。 随机分布：资源分布均匀，种群内个体间没有彼此吸引或排斥。 聚集分布：资源分布不均匀；种子植物以母株为扩散中心；动物的社会行为使其结群。,a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,样方号,A 随机分布 B 均匀分布 C 聚集分布,A,B,C,物种多度与丰富度 多度:一定范围内的个体数量（种群密度）。 丰富度:一定范围内的物种多寡。 种群密度的估计方法： 绝对密度估计:单位面积或空间上的个体数量。 相对密度估计：表示个体数量多少的相对指标。,种群多度的估计,绝对密度,绝对密度估计：总数量

4、调查计数某地段全部生活的个体数量。 取样调查 ：计数种群的一小部分用以估计种群整体。 样方法：在若干样方中计数全部个体，然后将其平均数推广，来估计种群整体。 标志重捕法 ：在调查地段中，捕获一部分个体进行标志，然后放回，经一定期限后进行重捕。根据重捕中标志的比例，估计个体的总数。 去除取样法 ：以单位时间的捕获数（Y）对捕获累积数（X）作图，得到一条回归直线，直线在X轴上的截距为估计的种群数量。,去除取样法估计种群数量,单 位 时 间 捕 获 量 （只 周）,捕获累积数（只）,相对密度估计：表示个体数量多少的相对指标。 捕获率、遇见率、粪堆数、鸣叫声、毛皮收购、单位捕捞鱼量、动物痕迹（活动留下

5、的土丘、洞穴、巢、蛹等）,相对密度,种群动态,种群结构 存活格局 种群变化率 自然种群的数量变动,种群结构,年龄结构 性别结构,年龄结构,种群各年龄组的个体数或百分比的分布呈金字塔形，因此，称这样的年龄分布称为年龄金字塔或年龄锥体。 年龄锥体有三种类型：衰退、稳定和增长型。 种群的年龄分布体现种群存活、繁殖的历史，以及未来潜在的增长趋势，因此，研究种群的历史，便可预测种群的未来。,年龄锥体的三种基本类型,A衰退型种群: 幼年组个体数少，老年组个体数多，种群的死亡率大于出生率，种群种群数量趋向减少。 b稳定型种群: 种群出生率大约与死亡率相当，种群稳。 c增长型种群: 幼年组个体数多，老年组个体

6、数少，种群的死亡率小于出生率，种群迅速增长。,繁殖后期,繁殖期,繁殖前期,a,b,c,肯尼来、美国和澳大利亚的人口年龄结构,性别结构,性比: 同一年龄组的雌雄数量之比，即年龄锥体两侧的数量比例。 第一性比: 种群中雄性个体和雌性个体数目的比例; 第二性比: 个体性成熟时的性比; 第三性比: 充分成熟的个体性比。,型存活曲线: 幼体和中年个体的存活率相对高，老年个体的死亡率高。 型存活曲线: 各年龄段的死亡率恒定，曲线呈对角线型。 型存活曲线: 一段极高的幼体死亡率时期之后，存活率相对高。,年龄,存活数的对数,存活曲线,自然种群的数量变动,不规则波动 周期性波动 季节波动 种群暴发 生态入侵 种

7、群的衰落和灭亡,种群不稳定,种群稳定/不稳定,自然种群的数量变动,种群数量的波动,影响种群变化的因素： 内部原因：出生率、死亡率、迁入率、迁出率、年龄结构和性别比例等特征 外部原因：食物、天敌、气候、传染病等,生态入侵,生态入侵由于人类有意识或无意识地将某种生物带入适宜于其栖息和繁衍的地区，种群不断扩大，分布区逐步稳定地扩展，这个过程称生态入侵。 生态入侵的后果：排挤当地的物种,改变原有的生物地理分布和自然生态系统的结构与功能 ,对环境产生了很大的影响。入侵种经常形成广泛的生物污染 ,危及土著群落的生物多样性并影响农业生产。,增长率不变的增长模型,在世代不重叠的种群，种群的增长可以用几何增长的

8、模型描述。 模型前提条件：增长率不变;无限环境；世代不相重叠；种群没有迁入和迁出；没有年龄结构 数学模型： NtN0t（=Nt/Nt-1 Nt Nt-1） 行为：几何级数式增长或指数增长，种群的增长曲线为“J”型，又称“J”型增长。,种群增长数学模型,种群几何增长模型,Nt = N0t,时间t处的种群个体数,初始时的种群个体数量,几何增长率,间隔或世代的长度,Nt1 = Nt,时间t+1处的种群个体数,N1 = N0 1; N2= N0 2 N3 = N0 3,dN/dt=rN,Nt=N0ert,种群 变化率,瞬时增长率(每员增长率),种群个体数量,瞬时增长率(每员增长率),时间t处的种群个体

9、数,间隔或世代的长度,初始时的种群个体数量,种群的指数增长模型,种群的逻辑斯谛增长(连续增长模型)：随着资源的消耗，种群增长率变慢，并趋向停止，因此，自然种群常呈逻辑斯谛增长。体现在增长曲线上为“S”型。种群停止增长处的种群大小通常称“环境容纳量”或K，即环境能维持的特定种群的个体数量。种群增长可以用逻辑斯谛模型描述。 模型前提条件：增长率变化：有限环境，有一个环境条件所允许的最大种群值，即环境容纳量K；世代重叠；密度与增长率关系是随种群的密度增加，种群的增长率所受的影响逐渐地、按比例地增加。r= r(1-N/K)。,数学模型： dN/dtr N=rN (1-N/K) （微分式） Nt=K/（

10、1+ea-rt ） （积分式） 模型行为：该曲线在N=K/2处有一个拐点，在拐点上， dN/dt最大，在拐点前， dN/dt 随种群增加而上升，在拐点后，dN/dt随种群增加而下降，因此，曲线可划分为：开始期(潜伏期)(N0)，加速期(NK2) ，转折期(NK2) ，减速期(NK) ，饱和期(NK),K,逻辑斯谛增长,指数增长,指数增长与逻辑斯谛增长之间的关系,1 N /K,t,Nt,逻辑斯谛增长模型,dN/dt=Nr(1-N/K),种群个体数量,瞬时增长率(每员增长率),种群 变化率,环境容纳量,当比率增加时，种群增长变慢,逻辑斯谛增长率变化曲线,dN/dt,dN/dt=Nr(1-N/K),

11、N,k2,逻辑斯谛增长方程积分式,间隔或世代的长度,时间t处的种群个体数,瞬时增长率(每员增长率),环境容纳量,Nt=K（1ea-rt）,曲线对原点的相对位置，值取决于N0,逻辑斯谛增长曲线的五个时期,A 开始期 B 加速期 C 转折期 D 减速期 E 饱和期,K,D,E,B,A,C,t,Nt,K/2,探究实验：培养液中酵母菌种群数量的变化,实验原理： 酵母菌是兼性厌氧型微生物 养分、空间、温度和有毒代谢物等是影响种群数量增长的限制因素 在理想的环境下，酵母种群呈J型曲线； 在有限的环境下，酵母种群呈S型曲线。 实验材料：血球计数板， 液体培养基 实验步骤：配制培养基 灭菌 接种 培养 计数,

12、实验要注意的几个事项,1 酵母计数方法：抽样检测法：（计数时需要计数上边线和左边线上的细胞数） 2 本实验不需要设置对照实验，因为本实验在时间上已经形成前后自身对照 3 本实验需要做重复实验，能提高实验数据的准确性,例题10：（09广东）有关“探究培养液中酵母菌数量动态变化”的实验，正确的叙述是 A改变培养液的pH值不影响K值（环境容纳量）大小 B用样方法调查玻璃容器中酵母菌数量的变化 C取适量培养液滴于普通载玻片后对酵母菌准确计数 D营养条件并非影响酵母菌种群数量变化的唯一因素,种内和种间关系,种内的相互作用的主要形式有种内竞争、自相残杀和利他等 物种间相互作用的形式主要有竞争、捕食、寄生和

13、互利共生 正相互作用：偏利共生、原始合作、互利共生 负相互作用：竞争、捕食、寄生和偏害,同种生物个体或群体之间发生。目的是争夺资源、空间、栖息地、食物、配偶等这种斗争随着种群密度增大而加剧。,占域行为:一只天鹅攻击入侵的另一只天鹅,种内竞争,大蝌蚪吃小蝌蚪,两只雄鹿为争夺配偶而争斗,种内斗争的意义： （）对失败的个体是有害的，甚至死亡。 （）对于种的生存是有利的，使同种内生存下来的个体得到充分的生活条件，后代更优良。,种内互助,营群体生活的生物在群体生活中分工合作，互相帮助的现象。,种内竞争,同样年龄大小的固着生活生物中,竞争个体不能通过运动逃避竞争，因此竞争中失败者死去,这种竞争结果使较少量

14、的较大个体存活下来，这一过程叫自疏。 自疏导致密度与个体大小之间的关系在双对数作图时，具有32斜率，称Yoda 3/2自疏法则。,密度制约,扩散 领域性 自疏,适合度下降,竞争,种间竞争,当两物种利用同样的有限资源时，种间竞争就会发生。 种间竞争的例子： 原生动物双核小草履虫和大草履虫。 当二种在一起培养时，由于前者生长快，最后大草履虫死亡消失。 硅藻星杆藻和针杆藻。后者对硅酸盐的利用率高，当二者在一起培养时，前者被淘汰。 入侵杂草。,他感作用,他感作用：某些植物能分泌一些有害化学物质，阻止别种植物在其周围生长，这种现象称他感作用, 或叫异株克生。他感作用例子：北美的黑胡桃抑制离树干25m范围

15、内植物的生长，其根抽提物含有化学苯醌，可杀死紫花苜蓿和番茄类植物。,植物的竞争模型,输入率=物种甲（N1）播种的种子数/物种乙（N2）播种的种子数 输出率=收获时物种甲种子数/收获时物种乙种子数,输入率,输出率,植物竞争中四种可能的结果,输入率,输入率,输入率,输入率,输出率,输出率,输出率,a N1取胜；b N2取胜；c 稳定平衡；d 不稳定平衡,输出率,b,a,c,d,生态位：是物种在生物群落或生态系统中的地位和作用。 多维生态位空间：影响有机体的环境变量作为一系列维，多维变量便是n-维空间，称多维生态位空间，或n-维超体积生态位。 基础生态位：生物群落中，某一物种所栖息的理论上的最大空间

16、，称为基础生态位。 实际生态位：生物群落中物种实际占有的生态位空间称实际生态位。,生态位,两物种的资源利用曲线,资源利用,生态位分化,竞争排斥原理:高斯认为共存只能出现在物种生态位分化的稳定、均匀环境中，因为，如果两物种具有同样的需要，一物种就会处于主导地位而排除另一物种。 生态位重叠: 两物种生态位空间的相互重叠部分，称生态位重叠。 生态位漂移:资源竞争而导致两物种的生态位发生变化称生态位漂移。 性状替代:竞争产生的生态位收缩导致物种形态性状的变化，叫性状替代。 生态位分离:种间竞争结果使两物种的生态位发生分化，从而使生态位分开。 竞争释放:在缺乏竞争者时，物种会扩张其实际生态位，这种现象称

17、竞争释放。,捕食,捕食可以定义为摄取其它个体的部分或全部作为食物。捕食者可分为食草动物、食肉动物和杂食动物。,寄生,寄生: 一种从另一种生物的体液、组织或已消化物质中获取营养，并对宿主造成危害的情况。,共生,互利共生: 不同种两个个体间的一种互惠关系，可增加双方的适合度。 互利共生的类型： 仅表现在行为上的互利共生，如鼓虾和丝鱼段鯱鱼 包括种植和饲养的互利共生，白蚁和真菌 有花植物和传粉动物的互利共生，蜜蜂和植物 动物消化道中的互利共生，反刍动物和胃纤毛虫 高等植物与真菌的互利共生，菌根 生活在动物组织或细胞内的共生体，纤毛虫和藻类,偏利共生：仅对一方有利的共生，如藤壶附着在螺壳上，鮣鱼附在鲨

18、鱼腹部,生物群落的基本概念,生物群落的定义 群落的基本特征 群落的性质,生物群落的定义,群落: 特定空间或特定生境下，生物种群有规律的组合，它们之间以及它们与环境之间彼此影响，相互作用，具有特定的形态结构与营养结构，执行一定的功能，这种多种群的集合称群落。,群落的基本特征,具有一定的种类组成：物种数和个体数。 不同物种之间的相互影响：必须共同适应它们所处的无机环境；它们内部的相互关系必须取得协调和发展(种群构成群落的二个条件)。 形成群落环境：定居生物对生活环境的改造结果。 具有一定的结构：形态结构、生态结构、营养结构。 一定的动态特征:季节动态、演替与演化。 一定的分布范围：特定的地段或特定

19、的生境。,群落结构,群落的生物结构 群落的物理结构 群落的时间结构,群落的生物结构,种类组成的性质分析 种类组成的数量特征 种的多样性,种类组成的性质分析,优势种和建群种: 对群落的结构和群落环境的形成有明显控制作用的物种称为优势种，对于植物群落来说，它们通常是那些个体数量多、投影盖度大、生物量高、体积大、生活能力强，即优势度较大的种；植物群落中，处于优势层的优势种称建群种。 亚优势种: 指个体数量与作用都次于优势种,但在决定群落性质和控制群落环境方面仍起着一定作用的物种。 伴生种：为群落的常见物种，它与优势种相伴存在，但不起主要作用。 偶见种或罕见种：是那些在群落中出现频率很低的种类。,多度

20、：对物种个体数目多少的一种估测指标。 密度：单位面积或单位空间内的个体数。 盖度：指植物地上部分的垂直投影面积占样地面积百分比。 频度：某个物种在调查范围内出现的频率。 高度和高度比：某种植物高度占最高物种的高度的百分比。 重量和相对重量：单位面积或容积内某一物种的重量占全部物种重量的百分比。,种类组成的数量特征,优势度：表示一个种在群落中的地位和作用。定义和计算方法不统一。,种的多样性,物种多样性：由物种数目和相对多度决定 物种丰富度: 指一群落或生境中物种数目的多寡。 物种均匀度:指一群落或生境中全部物种个体数目的分配状况，反映各物种个体数目的分配均匀程度。,探究：土壤中动物类群丰富度的研

21、究,采集方法：,取样器取样,例题1：土壤动物具有趋暗、趋湿、避高温的习性，下图A、B、C、D 4种土壤微型节肢动物分离收集装置中最合理的是,丰富度统计方法：,记名计算法,目测估计法,丰富度调查的结果分析,例题2：（09江苏多选）科研人员对江苏某地沿海滩涂米草群落和裸露泥滩的大型底栖(土壤)动物丰富度进行了对比研究。在相同取样条件下，利用一种常用底泥采样器(50cm50cm30cm)采得各动物类群的物种数和个体总数如下表。下列有关本研究的叙述，正确的有,A裸露泥滩的大型底栖动物物种丰富度高于米草群落 B米草群落的大型底栖动物种群密度高于裸露泥滩 C改用另一规格的常用底泥采样器会影响对比研究的结论

22、 D改变采样的时间会影响采集到的物种数和个体总数,群落的物理结构,群落的结构单元 群落的垂直结构 群落的水平结构 群落的交错区与边缘效应,植物的生活型,生活型：是生物对综合环境条件长期适应的外部表现形式，是植物对相同环境条件进行趋同适应的结果。同一生活型的植物表示它们对环境的适应途径和适应方法相同或相似。 植物的生活型类型： 高位芽植物：休眠芽位于距地面25cm以上。 地上芽植物：更新芽位于土壤表面之上，25之下，多为半灌木或草本植物。 地面芽植物：又称浅地下芽植物或半隐芽植物，更新芽位于近地面土层内，冬季地上部分全枯死，即为多年生草本植物。 隐芽植物：更新芽位于较深土层中或水中，多为鳞茎类、

23、块茎类和根茎类多年生草本植物或水生植物。 一年生植物：以种子越冬。,群落的结构单元,植物的生长型,生长型:根据植物的可见结构分成的不同类群。生长型反映植物生活的环境条件，相同的环境条件具有相似的生长型，是趋同适应的结果。 陆生植物大体可分为以下5种主要生长型： 树木：在都是高达3m以上的高大木本植物。 藤本植物：木本攀缘植物或藤本植物。 灌木：是较小的木本植物，通常高不及3m。 附生植物：地上部分完全依附在其他植物体上。 草本植物：没有多年生的地上木质茎，包括蕨类、禾草类和阔叶草本植物。 藻菌植物：包括地衣、苔藓等低等植物。,群落的结构单元,植物群落的分层现象 陆地群落的分层与光的利用有关，群

24、落层次主要是由植物的生长型和生活型所决定。 动物群落的分层现象 陆地动物群落的分层主要与食物有关，其次与不同层次的微气候条件有关。 水生群落的分层现象 与阳光、温度、食物和溶氧等因素有关。,A,B,C,D,A草被层；B灌木层；C下木层；D林冠层,群落的垂直结构,植被的镶嵌性的主要决定因素： 气候影响：微气候、径流 土壤影响：营养物质、土壤质地、地形特点 植物影响：他感作用、遮荫作用、繁殖特点 动物影响：喜食情况、种子散布、食物贮藏、排泄物、践踏、挖洞,群落的水平结构,群落交错区与边缘效应,群落交错区：两个或多个群落之间的过渡地带。 边缘效应：群落交错区的生物种类和种群密度增加的现象称边缘效应。

25、 边缘效应产生的原因： 在群落交错区往往包含两个重叠群落中所有的一些种以及交错区的特在种； 群落交错区的环境比较复杂，两类群落中的生物能够通过迁移而交流，能为不同生态类型植物定居，从而为更多的动物提供食物、营巢地隐蔽条件。 边缘效应原理的实践意义： 利用群落交错区的边缘效应增加边缘长度和交错区面积，提高野生动物的产量。 人类活动而形成的交错区有的有利，有的是不利的。,物种丰富度的简单模型,N,o,R,R,a,N和O 一定，R大，物种多,N,O分别为平均的生态位宽度和重叠 R资源范围,物种丰富度的简单模型,R一定，N小，物种多,b,N,O分别为平均的生态位宽度和重叠 R资源范围,N,o,R,R,

26、物种丰富度的简单模型,c,R一定，O大，物种多,N,o,R,N,O分别为平均的生态位宽度和重叠 R资源范围,R,物种丰富度的简单模型,d,R一定，饱和度大，物种多,N,O分别为平均的生态位宽度和重叠 R资源范围,N,o,R,R,群落演替的基本概念,群落演替:自然群落中，一种群落被另一群落所取代的过程称群落演替。多数群落的演替有一定的方向性，但也有一些群落有周期性的变化，即由一个类型转变为另一个类型，然后又回到原有的类型，称周期性演替。,群落演替,演替的类型,按照演替发生的时间进程，可以分为： 世纪演替 长期演替 快速演替 按演替发生的起始条件，可以分为： 初生演替 次生演替 按基质性质，可以分

27、为： 水生演替 旱生演替 ,裸底阶段沉水植物阶段浮叶根生植物阶段挺水植物和沼泽植物阶段森林群落阶段,湖泊演替为森林的五个阶段,初生演替指在一个从来没有被植物覆盖的地面，或者是原来存在过植被、但被彻底消灭了的地方发生的演替。例如：沙丘、火山岩、冰川泥上进行的演替。,次生演替指在原有植被虽已不存在，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的地方发生的演替。例如：火灾过后的草原，过度砍伐的森林，弃耕的农田。,一年生杂草,多年生杂草,小灌木,灌木林,乔木（树林）,弃耕农田的演替：,所有弃耕的农田都能演替成树林吗?,受气候因素制约，理解退耕还林、退耕还草。,顶级群落,生物群落经过一系列演替，最后所产生的保持相对稳定的群落。,一个具体地区，演替终点决定于该地的气候，如平均温度和年降雨量等。,人类活动可能会使群落演替按照不同于自然演替的速度和方向进行,安徽省 森林分布,