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1、第四章第四章 种群和群落种群和群落授课人：呼市一中李琳授课人：呼市一中李琳(一一)概念：在一定的空间和时间内的同种概念：在一定的空间和时间内的同种生物个体的总和生物个体的总和种种 群群(二二)要点：要点：、一定的空间：这个空间内的同种生物与外界、一定的空间：这个空间内的同种生物与外界的个体隔离。的个体隔离。、一种生物的全部个体，个体之间相互联系。、一种生物的全部个体，个体之间相互联系。(多选多选)下列叙述中属于一个种群的是：下列叙述中属于一个种群的是：A.A.一个池塘中所有的鱼一个池塘中所有的鱼B.B.一片草地上全部的东亚飞蝗一片草地上全部的东亚飞蝗C.C.世界上的全部的鸟世界上的全部的鸟D.
2、D.一个池塘中全部的大蟾蜍一个池塘中全部的大蟾蜍思考题思考题B D 牧民在承包的牧民在承包的草场上该放养多少草场上该放养多少头羊，既能保护草头羊，既能保护草原，又能取得最好原，又能取得最好经济效益？经济效益？怎样控制害虫怎样控制害虫数量，以防止虫灾数量，以防止虫灾发生发生?种群研究的核心问题？种群研究的核心问题？种群数量变化规律种群数量变化规律。一、种群的数量特征一、种群的数量特征种群特征种群特征种群有的但个体没有的特征。种群有的但个体没有的特征。种群密度种群密度出生率和死亡率出生率和死亡率迁入迁入率率和迁出率和迁出率年龄组成和性别比例年龄组成和性别比例1 1、种群密度：、种群密度：（1 1）
3、概念：）概念：是指单位空间（单位面积、体积）内某是指单位空间（单位面积、体积）内某种群的个体数量。种群密度是种群种群的个体数量。种群密度是种群最基本最基本的数量特征。的数量特征。（2 2）特点：随种群的不同、环境的改变有差异。）特点：随种群的不同、环境的改变有差异。相同的环境条件下，不同物种的种群密度不相同的环境条件下，不同物种的种群密度不同。同。不同的环境条件下，同一物种的种群密度不不同的环境条件下，同一物种的种群密度不同。同。样方法、标志重捕法样方法、标志重捕法 （3 3）调查方法：）调查方法：类型类型图例图例年龄比例年龄比例出生率与死亡率出生率与死亡率大小大小种群密度种群密度变化变化增长
4、型增长型年幼个体大于年幼个体大于年老个体数年老个体数出生率死亡率出生率死亡率增大增大稳定型稳定型各年龄期个体各年龄期个体比例适中比例适中出生率出生率死亡率死亡率稳定稳定衰退型衰退型年幼个体小于年幼个体小于年老个体数年老个体数出生率死亡率出生率死亡率减小减小2 2出生率和死亡率出生率和死亡率 意义：意义：3 3迁入率和迁出率迁入率和迁出率 意义：意义：意义：年龄组成是意义：年龄组成是预测预测种群密度未来变化趋势的重要依据。种群密度未来变化趋势的重要依据。4 4年龄组成年龄组成决定决定种群大小和密度。对一个自然种群来说，影响种群种群大小和密度。对一个自然种群来说，影响种群数量变动的主要因素是出生率
5、和死亡率。数量变动的主要因素是出生率和死亡率。决定决定种群大小和密度种群大小和密度 ，如城市人口的变化。，如城市人口的变化。5 5性别比例性别比例意义：意义：直接影响直接影响出生率，间接影响种群密度。出生率，间接影响种群密度。雌雄相当型：雌雄相当型：雌性和雄性个体数目大体相等。雌性和雄性个体数目大体相等。这种类型多见于这种类型多见于高等动物高等动物。雌多雄少型雌多雄少型：雌性个体显著多于雄性个体。常见于：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、象海豹等群体动物人工控制的种群及蜜蜂、象海豹等群体动物。蜂群中几百只雄蜂，一只蜂王蜂群中几百只雄蜂，一只蜂王和几十万只工蜂都是雌蜂。和几十
6、万只工蜂都是雌蜂。雌少雄多型雌少雄多型：雄性个体明显多于雌性个体。这种类：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。型较为罕见。如白蚁等营社会性生活的动物。蜜蜂若蜜蜂若考虑有生殖能力的个体，也为雌少雄多型考虑有生殖能力的个体，也为雌少雄多型v性别比例的应用：性别比例的应用：利用人工合成的利用人工合成的性引诱剂性引诱剂诱杀某诱杀某种害虫的种害虫的雄性个雄性个体，体，破坏害虫种群正常的性别比例，破坏害虫种群正常的性别比例，从而达到杀虫效果。从而达到杀虫效果。外界环境外界环境性别比例性别比例出生率、死亡率出生率、死亡率迁入率、迁出率迁入率、迁出率年龄组成年龄组成决定密度
7、大小决定密度大小种群密度种群密度预测变化方向预测变化方向影响数量变动影响数量变动6 6种群特征间的相互关系种群特征间的相互关系调查种群密度的方法：估算法调查种群密度的方法：估算法 对象：对象：原则：原则：注意：注意：方法：方法：植物，昆虫的卵，活动能力弱的动物植物，昆虫的卵，活动能力弱的动物随机取样随机取样样方的大小和样方的多少样方的大小和样方的多少五点取样法和等距取样法五点取样法和等距取样法对象：对象：活动能力强，活动范围大的动物活动能力强，活动范围大的动物一、样方法一、样方法二、标志重捕法二、标志重捕法二、调查种群密度的常用方法常用取样常用取样方法：方法：记数方法：记数方法：蒲公英其他植物
8、其他植物注意：注意：方框内相邻两边方框内相邻两边(左、上左、上)及其夹角上及其夹角上的个体的个体标志重捕法标志重捕法（1 1）前提条件：）前提条件：标志个体与未标志个体在重捕时被标志个体与未标志个体在重捕时被捕的概率相等。在调查期内没有新的出生和死亡，没捕的概率相等。在调查期内没有新的出生和死亡，没有迁入和迁出。有迁入和迁出。（2 2）适用范围：）适用范围：（3 3）注意事项：）注意事项：标志不能过分醒目。标志不能过分醒目。标志物和标志方法必须对动物的身体不会产生伤害。标志物和标志方法必须对动物的身体不会产生伤害。标志符号必须能够维持一定的时间，在调查研究期标志符号必须能够维持一定的时间，在调
9、查研究期间不能消失。间不能消失。（4 4）计算公式）计算公式活动能力强和范围大的动物。活动能力强和范围大的动物。第第1次捕捉次捕捉12只，标志只，标志第第2次捕捉次捕捉10只，只，有标志有标志4只只放回原种群放回原种群？只？只3030只只种群的空间特征 组成种群的个体在其生活空间中的位置状态组成种群的个体在其生活空间中的位置状态或空间布局叫做种群的空间特征或分布型。种群的空或空间布局叫做种群的空间特征或分布型。种群的空间分布一般可概括为三种基本类型：随机分布、均匀间分布一般可概括为三种基本类型：随机分布、均匀分布和集群分布。分布和集群分布。均匀型均匀型随机型随机型集群型集群型一、构建种群增长数
10、学模型的方法：一、构建种群增长数学模型的方法：模型假设：模型假设：理想条件下理想条件下建立模型：建立模型：NtNt=N0=N0 t t或或“J J”形曲形曲线线实验或观察：实验或观察：现实条件下：高斯实验现实条件下：高斯实验检查修正：检查修正：“S S”形曲线形曲线第二节第二节 种群数量的变化种群数量的变化理想条件：理想条件：食物食物（养料）养料）空间条件充裕空间条件充裕气候适宜气候适宜没有敌害没有敌害N Nt t=N=N0 0 t t增长率增长率=-1-1保持不变保持不变=第二年的数量第二年的数量第一年的数量第一年的数量（1 1）“J J”型增长曲型增长曲线线环境条件有限种群密度种内斗争捕食
11、者出生率死亡率增长率增长率随着种群密增长率随着种群密度的增加而按一定度的增加而按一定的比例下降的比例下降增长率=0（2）“S”型增长曲线型增长曲线思考：种群数量达到种群数量达到“K”值时，都值时，都能在能在“K”维持稳定吗？维持稳定吗？在自然界中，影响种群数量的因素很多，在自然界中，影响种群数量的因素很多，如如气候、食物、天敌、传染病气候、食物、天敌、传染病等。因此，等。因此，大多数种群的数量总是在大多数种群的数量总是在波动着波动着，在不利，在不利的条件下，种群数量还会的条件下，种群数量还会急剧下降急剧下降，甚至，甚至消亡消亡。二、种群数量的波动和下降二、种群数量的波动和下降种群的数量是种群的
12、数量是经常变化的。经常变化的。种群数量的变种群数量的变化包括增长、化包括增长、波动、稳定和波动、稳定和下降、消亡等下降、消亡等影响种群数量变化的因素有哪些呢？影响种群数量变化的因素有哪些呢？直接因素：出生率、死亡率、迁入率、直接因素：出生率、死亡率、迁入率、迁出率迁出率间接因素：食物、气候、传染病、天敌间接因素：食物、气候、传染病、天敌重要因素：人类的活动重要因素：人类的活动人为控制（家禽，畜牧）人为控制（家禽，畜牧）捕杀野生动物捕杀野生动物滥砍乱阀滥砍乱阀环境破坏影响生物生存环境破坏影响生物生存比较比较“S”S”曲线和曲线和“J”J”曲线曲线“S”S”曲线曲线“J”J”曲线曲线前提条件前提条
13、件环境资源有限环境资源有限环境资源无限环境资源无限有无有无K K值值有有K K值值无无K K值，持续增加值，持续增加曲线曲线种群增长速种群增长速率曲线率曲线种种群群数数量量时间时间K K值值K/2K/2值值时间时间增增长长速速率率K/2K/2值值K K种种群群数数量量时间时间种种群群增增长长率率时间时间K K值和值和K/2K/2值的应用值的应用注意事项注意事项灭鼠灭鼠捕鱼捕鱼K/2K/2（最大（最大增长率）增长率）灭鼠后，防止鼠灭鼠后，防止鼠的种群在的种群在_附附近，这样鼠的数近，这样鼠的数量会迅速增加，量会迅速增加，灭鼠效果不好灭鼠效果不好捕捞后，使鱼的种群捕捞后，使鱼的种群数量维持在数量维
14、持在_，这样鱼的种群数量会这样鱼的种群数量会迅速恢复。迅速恢复。K K（环境容（环境容纳量）纳量）降低降低_，改变，改变环境，使之不适环境，使之不适合鼠生存。合鼠生存。保护保护_，保证鱼，保证鱼生存的环境条件，尽生存的环境条件，尽量提升量提升_K/2K/2K/2K/2K K值值K K值值K K值值如图为理想状态下和自然环境中某生物的种群数量如图为理想状态下和自然环境中某生物的种群数量变化曲线变化曲线,下列说法正确的是下列说法正确的是()()阴影部分表示环境中影响种群增长的阻力淘汰个阴影部分表示环境中影响种群增长的阻力淘汰个体数体数a a为为JJ型曲线型曲线,b,b为为SS型曲线型曲线阴影部分的
15、个体数量表示通过生存斗争被淘汰的阴影部分的个体数量表示通过生存斗争被淘汰的个体数个体数K K值为环境容纳量值为环境容纳量A.B.C.D.A.B.C.D.a ab bD D实验原理：实验原理：酵母菌是酵母菌是兼性厌氧型微生物兼性厌氧型微生物 养分、空间、温度和有毒代谢物养分、空间、温度和有毒代谢物等是影响等是影响种群数量增长的限制因素种群数量增长的限制因素 在理想的环境下，酵母种群呈在理想的环境下，酵母种群呈J J型曲线；型曲线；在有限的环境下，酵母种群呈在有限的环境下，酵母种群呈S S型曲线。型曲线。实验材料：实验材料：血球计数板，血球计数板，肉汤培养基肉汤培养基实验步骤：实验步骤：配制培养基
16、配制培养基 灭菌灭菌 接种接种 培养培养 计数计数实验实验 探究培养液中酵母菌数量的动态变化探究培养液中酵母菌数量的动态变化血血球球计计数数板板的的构构造造及及其其基基本本使使用用基基本本使使用用backback二二 .酵母菌计数方法：酵母菌计数方法：抽样检测法。抽样检测法。先将盖玻片放在计数室上，用吸管吸取先将盖玻片放在计数室上，用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入。多余培养液用滤纸吸去。稍待片刻，渗入。多余培养液用滤纸吸去。稍待片刻，待细菌细胞全部沉降到计数室底部，将计待细菌细胞全部沉降到计数室底部，将计数板放在载物台的中央，数板放在载物台
17、的中央，计数一个小方格计数一个小方格内的酵母菌数量，再以此为根据，估算试内的酵母菌数量，再以此为根据，估算试管中的酵母菌总数。管中的酵母菌总数。三、注意事项：三、注意事项：1 1 酵母计数方法：抽样检测法：酵母计数方法：抽样检测法：边缘效应边缘效应（计数（计数上边线和左边线上上边线和左边线上的细胞数）的细胞数）2 2从试管中吸出培养液进行计数之前，要从试管中吸出培养液进行计数之前，要将试管轻轻震荡几次，将试管轻轻震荡几次，原因原因使酵母菌分布均使酵母菌分布均匀，减少误差。匀，减少误差。3 3本实验没有另设置对照实验，原因是本实验没有另设置对照实验，原因是该该实验时间上形成前后自身对照实验时间上
18、形成前后自身对照。为提高实验为提高实验数据的准确性，实验时应进行数据的准确性，实验时应进行重复实验（多重复实验（多次计数）。次计数）。增长曲线的总趋势：增长曲线的总趋势：四实验结果与分析：四实验结果与分析：开始时培养液的营养充足，空间充裕，条件适开始时培养液的营养充足，空间充裕，条件适宜，因此酵母菌大量繁殖，种群数量剧增，随着酵母宜，因此酵母菌大量繁殖，种群数量剧增，随着酵母菌数量的不断增多，营养消耗，菌数量的不断增多，营养消耗，pHpH变化等，使生存条变化等，使生存条件恶化，酵母菌死亡率高于出生率，种群数量下降。件恶化，酵母菌死亡率高于出生率，种群数量下降。影响酵母菌种群数量的因素：影响酵母
19、菌种群数量的因素：先增加再降低。先增加再降低。原因：原因：可能有可能有养料养料、温度温度、pHpH空间空间及及有害代谢废物有害代谢废物等。等。同一时间同一时间内聚集在内聚集在一定区域一定区域中中各种生物各种生物种群的集合（全部的植物，动物和微生物种群的集合（全部的植物，动物和微生物)，叫做群落叫做群落一一.生物群落的概念生物群落的概念二二二二.群落水平上研究的问题群落水平上研究的问题群落水平上研究的问题群落水平上研究的问题.物种丰富度物种丰富度物种丰富度物种丰富度 .优势种优势种优势种优势种.种间关系种间关系种间关系种间关系.空间结构空间结构空间结构空间结构.群落的演替群落的演替群落的演替群落
20、的演替第第3 3节节 群落的结构群落的结构特点：特点：两物种相互依赖，彼两物种相互依赖，彼此有利，如果彼此分开，则双此有利，如果彼此分开，则双方或者一方不能独立生存。在方或者一方不能独立生存。在数量上两种生物呈现出数量上两种生物呈现出“同生同生共死共死”的的同步性变化同步性变化。个个个个体体体体数数数数时间时间时间时间A A A AB B B B数数数数量量量量坐坐坐坐标标标标图图图图能能能能量量量量关关关关系系系系图图图图A A A AB B B B例子例子:大豆与根瘤菌、地衣。大豆与根瘤菌、地衣。三、三、种间关系种间关系.种间互助种间互助互利共生：互利共生：豆科植物和菌瘤根豆科植物和菌瘤根
21、豆科植物和菌瘤根豆科植物和菌瘤根1.1.捕食：捕食：数量坐标图数量坐标图数量坐标图数量坐标图能量关系图能量关系图能量关系图能量关系图特点特点:一种生物以另一种生一种生物以另一种生物为食，数量上呈现出物为食，数量上呈现出“先增先增加者先减少，后增加者后减少加者先减少，后增加者后减少”的的不同步性变化不同步性变化。个个个个体体体体数数数数时时时时间间间间B B B BA A A AB B B BA A A A例子：例子：羊和草、狼与兔、青蛙与昆虫。羊和草、狼与兔、青蛙与昆虫。.种间斗争种间斗争捕食捕食捕食捕食2.2.竞争：竞争：个个个个体体体体数数数数时间时间时间时间A A A AB B B B竞
22、争能力不同竞争能力不同竞争能力不同竞争能力不同数量坐标图数量坐标图数量坐标图数量坐标图能量关系图能量关系图能量关系图能量关系图特点特点:两种生物在数量上呈两种生物在数量上呈现出现出“你死我活你死我活”的变化。的变化。一般生态需求越接近的一般生态需求越接近的不同物种间竞争越激烈。不同物种间竞争越激烈。时间时间时间时间个个个个体体体体数数数数A A A AB B B B竞争能力相同竞争能力相同竞争能力相同竞争能力相同例子：例子：牛与羊、农作物与杂草、大草履虫牛与羊、农作物与杂草、大草履虫与双小核草履虫。与双小核草履虫。大象和狮子抢夺水源大象和狮子抢夺水源大象和狮子抢夺水源大象和狮子抢夺水源CAB3
23、.3.寄生：寄生：特点：特点：对寄主有害，对寄生生对寄主有害，对寄生生物有利，如果分开，则寄生生物物有利，如果分开，则寄生生物难以单独生存，而寄主会生活得难以单独生存，而寄主会生活得更好。更好。能量关系图能量关系图能量关系图能量关系图A A A AB B B BA A A AB B B B数量坐标图数量坐标图数量坐标图数量坐标图A A个个个个体体体体数数数数时间时间时间时间B B例子：例子：蛔虫与人、菟丝子与大蛔虫与人、菟丝子与大豆、噬菌体与细菌。豆、噬菌体与细菌。寄生寄生GoGoGoGo.种内互助种内互助蜜蜂群、蚂蚁群等蜜蜂群、蚂蚁群等蜜蜂群、蚂蚁群等蜜蜂群、蚂蚁群等羊群、鱼群等羊群、鱼群等
24、羊群、鱼群等羊群、鱼群等狼、乌鸦等狼、乌鸦等狼、乌鸦等狼、乌鸦等蜂、蚂蚁等蜂、蚂蚁等蜂、蚂蚁等蜂、蚂蚁等“群聚群聚群聚群聚”互助互助互助互助“社会性社会性社会性社会性”群聚群聚群聚群聚“生活性生活性生活性生活性”群聚群聚群聚群聚“报警报警报警报警”互助互助互助互助发声报警发声报警发声报警发声报警释放化学物质报警释放化学物质报警释放化学物质报警释放化学物质报警形态动作报警形态动作报警形态动作报警形态动作报警危险时鹿闪动尾巴危险时鹿闪动尾巴危险时鹿闪动尾巴危险时鹿闪动尾巴拓展内容：拓展内容：种内关系种内关系.种内斗争种内斗争同类相食同类相食同类相食同类相食争夺配偶争夺配偶争夺配偶争夺配偶争夺生活场
25、所争夺生活场所争夺生活场所争夺生活场所四四.生物群落的结构生物群落的结构.垂直结构垂直结构1.1.定义：在垂直方向定义：在垂直方向上，生物群落具有明上，生物群落具有明显的显的分层现象分层现象。2.2.平坦地面上的植物平坦地面上的植物分层分布主要与分层分布主要与光照光照强度强度有关。有关。3.3.高山植物群落的分高山植物群落的分层分布主要与层分布主要与温度温度有有关。关。麻雀总是成群地在森林的麻雀总是成群地在森林的上层的活动，吃高大乔木上层的活动，吃高大乔木的种子。的种子。煤山雀、黄腰柳莺、和橙煤山雀、黄腰柳莺、和橙红翁等鸟类总是森林的中红翁等鸟类总是森林的中层营巢。层营巢。血雉和棕尾虹则是典型
26、的血雉和棕尾虹则是典型的森林底层鸟类，吃地面上森林底层鸟类，吃地面上的苔鲜和昆虫。的苔鲜和昆虫。4.4.动物群落也有动物群落也有分层现象，其分分层现象，其分层主要与其层主要与其食物食物和栖息场和栖息场所有关。所有关。.水平结构水平结构 在水平方向上在水平方向上,由于由于地形的起伏、光地形的起伏、光照的明暗、湿度的大小照的明暗、湿度的大小等因素的影响等因素的影响,不不同地段往往分布着不同的种群同地段往往分布着不同的种群,种群的密种群的密度也有差别度也有差别,这就是群落的水平结构。这就是群落的水平结构。一一.群落演替的概念群落演替的概念 随着时间的推移，一个群落被另一随着时间的推移，一个群落被另一
27、个群落代替的过程，就叫做个群落代替的过程，就叫做演替。演替。在一个从来没有被植物覆盖的地在一个从来没有被植物覆盖的地面面,或者是原来存在过植被、但被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。彻底消灭了的地方发生的演替。二二.群落演替的类型群落演替的类型沙丘、火山岩、冰川泥、裸岩上沙丘、火山岩、冰川泥、裸岩上进行的演替。进行的演替。.初生演替初生演替1.1.定义：定义：2.2.实例实例:第第4 4节节 群落的演替群落的演替在以上演替的各阶在以上演替的各阶段中，所需时间最长段中，所需时间最长的是地衣到苔藓阶段的是地衣到苔藓阶段,所需时间最短的是草所需时间最短的是草本植物到灌木阶段。本植
28、物到灌木阶段。裸岩阶段裸岩阶段地衣阶段地衣阶段苔藓阶段苔藓阶段草本植物阶段草本植物阶段灌木阶段灌木阶段森林阶段森林阶段（乔木阶段）（乔木阶段）裸岩上的演替裸岩上的演替裸岩上的演替裸岩上的演替一年生杂草一年生杂草多年生杂草多年生杂草小灌木小灌木灌木丛灌木丛乔木（森林）乔木（森林）在干旱的荒漠上很难形成在干旱的荒漠上很难形成1.1.定义：定义：原有的植被虽已不存在，但原有土壤原有的植被虽已不存在，但原有土壤条件基本保留，甚至还保留了植物的种子或其条件基本保留，甚至还保留了植物的种子或其他的繁殖体（如能发芽的地下茎）的地方发生他的繁殖体（如能发芽的地下茎）的地方发生的演替。的演替。2.2.实例：火灾
29、过后的草原、过量砍伐的森林、实例：火灾过后的草原、过量砍伐的森林、弃耕的农田上进行的演替。弃耕的农田上进行的演替。.次生演替次生演替3.3.弃耕农田上的群落演替的过程弃耕农田上的群落演替的过程顶极群落顶极群落是演替达到的最终稳定状态。是演替达到的最终稳定状态。三三.群落演替的一般过程和演替特点群落演替的一般过程和演替特点.演替过程：演替过程：.演替特点：演替特点：侵入定居阶段侵入定居阶段竞争平衡阶段竞争平衡阶段相对稳定阶段相对稳定阶段(速度慢速度慢)(速度快速度快)(速度慢速度慢).顶极群落：顶极群落：群落的演替是有一定规律、有一定的方群落的演替是有一定规律、有一定的方向性的，而且是可以预测的
30、。向性的，而且是可以预测的。四四.群落演替的原因群落演替的原因.植物繁殖体的迁移和散布；植物繁殖体的迁移和散布；.外界环境条件变化；外界环境条件变化；.动物的活动性；动物的活动性；.种内、种间关系；种内、种间关系；.人类活动影响。人类活动影响。人类活动往往会使群落演替按照不同人类活动往往会使群落演替按照不同于于自然演替自然演替的速度和方向进行。的速度和方向进行。五 探究：土壤中小动物类群丰富度的研究研究方法研究方法:取样器取样的方法进行采集、调查取样器取样的方法进行采集、调查 丰富度的统计方法丰富度的统计方法:一是记名计算法一是记名计算法二是目测估计法二是目测估计法问题问题:制定计划制定计划:实施计划实施计划:准备准备取样取样采集小动物采集小动物观察和分类观察和分类统计和统计和分析分析讨论讨论五 探究：土壤中小动物类群丰富度的研究利用昆虫的避光性利用昆虫的避光性和趋湿性来收集和趋湿性来收集