2.1.1 群落的物种组成、研究土壤中小动物类群的丰富度及种间关系-【步步高】2023-2024学年高二生物学选择性必修2 生物与环境（人教版2019，鲁湘辽）

第1节　群落的结构 第1课时　群落的物种组成、研究土壤中小动物类群的丰富度及种间关系 [学习目标]　1.说出群落水平上研究的问题，认同探究视角的重要性，尝试从不同视角提出新的问题。2.分析群落的物种组成和种间关系，说明群落是物种通过复杂的种间关系形成的有机整体。3.尝试运用取样调查的方法研究土壤中小动物类群的丰富度。 一、群落的物种组成及研究土壤中小动物类群的丰富度 1．群落的概念：在相同时间聚集在一定地域中各种生物种群的集合。 2．群落水平上研究的问题 3．群落的物种组成 (1)作用：群落的物种组成是区别不同群落的重要特征。 (2)衡量指标：物种丰富度，即一个群落中的物种数目。 (3)优势种：在群落中数量很多，对群落中其他物种的影响也很大，往往占据优势。 (4)物种组成的特点：群落中的物种组成不是固定不变的。随着时间和环境的变化，原来不占优势的物种可能逐渐变得有优势；原来占优势的物种也可能逐渐失去优势，甚至从群落中消失。 4．研究土壤中小动物类群的丰富度 (1)实验原理 ①土壤动物具有趋暗、趋湿、避高温的习性。 ②调查方法：常用取样器取样的方法进行采集、调查。 ③调查对象：样本中肉眼可见的所有动物。 ④调查指标：样本中小动物的种类和相对数量。 ⑤统计方法：一是记名计算法；二是目测估计法。 (2)实验步骤 (3)实验结论 ①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。 ②一般来说，环境条件越优越，群落发育的时间越长，物种越丰富，群落结构也越复杂。 判断正误 (1)池塘中的全部鱼构成一个群落(　　) (2)不同群落中物种丰富度不同，一般来说，越靠近热带地区，物种丰富度越高(　　) (3)调查草原上某牧区的植物物种丰富度时，可采用样方法(　　) 答案　(1)×　(2)√　(3)√ 任务一：土壤小动物的采集和统计 1．诱虫器的选择 土壤小动物具有趋暗、趋湿、避高温的习性。根据这个习性，我们应该选择怎样的诱虫器呢？ 提示　选择A项的诱虫器。 2．采集小动物 (1)用诱虫器采集(如图所示) ①土壤和花盆壁之间为什么要留一定的空隙？ 提示　土壤和花盆壁之间留有空隙是为了使空气流通。 ②酒精起什么作用？ 提示　酒精用于杀死和保存小动物。 (2)简易采集法 将取到的土壤样品放在瓷盆内(要注意防止小动物逃走)，用解剖针拨找小动物，同时用放大镜观察，发现体型较大的小动物，可用包着纱布的镊子将其取出来，体型较小的小动物则可用吸虫器采集。 下列为两种吸虫器。请思考：如果将采集的小动物作为标本长时间保存应选择哪种？如果将采集的小动物用于实验室培养应选择哪种？ 提示　如果将采集的小动物作为标本长时间保存应选择吸虫器A；如果将采集的小动物用于实验室培养应选择吸虫器B。 3．统计小动物丰富度的方法通常有记名计算法和目测估计法，前者一般适用于什么样的群落？ 提示　记名计算法一般适用于个体较大、种群数量有限的群落。 任务二：调查统计方法比较 请将下列方法进行归类(填序号)： ①样方法　②抽样检测法　③取样器取样法 ④标记重捕法　⑤记名计算法　⑥目测估计法 (1)用于调查种群密度的方法有①②④。 (2)用于调查土壤小动物丰富度的方法有③。 (3)用于统计群落丰富度的方法有⑤⑥。 　调查方法的比较 方法 适用范围 计数方法 样方法 植物和活动能力较弱、活动范围较小的动物和卵 随机选取若干个样方，计算每个样方的种群密度，再求所有样方种群密度的平均值就为种群密度的估计值 标记重捕法 活动能力较强、活动范围较大的动物 在被调查种群的活动范围内，捕获一部分个体，做上标记后再放回原来的环境，经过一段时间后进行重捕，根据重捕中标记个体数占总捕获数的比例来估计该种群密度 抽样检测法 生活在液体培养基中的微生物 将含待测生物的培养液滴在计数板上，用显微镜观察计数板上待测生物的数量，再以此为根据，估算培养液中待测生物的数量 取样器取样法 具有较强活动能力、身体微小的土壤小动物 用一定规格的捕捉器(如采集罐、吸虫器等)进行取样，通过调查样本中小动物的种类和数量来推测某一区域内土壤小动物的丰富度 1．(2023·河北石家庄高二期末)某学校生物兴趣小组利用课外时间进行了“研究土壤中小动物类群丰富度”的探究活动，下列是兴趣小组的同学在研究过程中的一些操作，其中合理的是(　　) A．对无法知道名称的小动物，直接忽略，不记录它们的特征 B．在统计丰富度时，采用了取样器取样法和目测估计法 C．为调查不同时间土壤小动物的丰富度，分别在白天和晚上取同一地块的土样进行调查 D．一些有较强活动能力的土壤小动物，采用标记重捕法调查土壤小动物的物种丰富度 答案　C 解析　对于无法知道名称的小动物，不可直接忽略，需要记录它们的特征，A错误；在统计丰富度时，通常采用计名计算法和目测估计法，B错误；为调查不同时间土壤小动物的丰富度，可以分别在白天和晚上，取同一地块的土样进行调查，C正确；土壤小动物一般身体微小，不适于用标记重捕法进行调查，D错误。 2．(2022·辽宁大连高二期末)下列有关调查种群密度及土壤小动物类群丰富度的说法，正确的是(　　) A．五点取样和等距离取样是样方法取样的常用方式，遵循了随机取样的原则 B．调查土壤小动物丰富度时，用诱虫器采集小动物没有打开电灯，则调查数值偏大 C．标记重捕法调查池塘中鲤鱼的种群密度时，部分鲤鱼身上的标记物脱落，则种群密度估算偏小 D．土壤小动物的采集方法主要有记名计算法和目测估计法 答案　A 解析　调查土壤小动物丰富度时，用诱虫器采集小动物没有打开电灯，导致小动物的趋暗特性无法正常表现，则调查数值偏小，B错误；标记重捕法的计算公式：种群中个体数(N)∶标记总数＝重捕总数∶重捕中被标记的个体数，若部分鲤鱼身上的标记物脱落，则会导致重捕中被标记的个体数偏小，最终导致实验所得数值比实际数值大，C错误；土壤小动物的统计方法主要有记名计算法和目测估计法，D错误。 二、种间关系 种间关系的概念及实例 种间关系 概念 实例 原始合作 两种生物共同生活在一起时，双方都受益，但分开后，各自也能独立生活 海葵与寄居蟹 互利共生 两种生物长期共同生活在一起，相互依存，彼此有利 根瘤菌与大豆 种间竞争 两种或更多种生物共同利用同样的有限资源和空间而产生的相互排斥的现象 同一草原上生活的非洲狮和斑鬣狗 捕食 一种生物以另一种生物为食的现象 翠鸟捕鱼 寄生 一种生物从另一种生物(宿主)的体液、组织或已消化的物质中获取营养并通常对宿主产生危害的现象 马蛔虫与马 判断正误 (1)原始合作对双方都有利，且双方形成相互依存的关系(　　) (2)蝉吸食树的汁液，蝗虫啃食植物叶片都属于捕食关系(　　) 答案　(1)×　(2)×　 任务三：群落的种间关系 1．种间关系是影响种群数量变化的因素之一，请根据下列种群数量变化示意图，判断生物的种间关系。 2．捕食者在猎杀猎物时，场面比较血腥，这往往会让人认为捕食者很残忍。有的地方曾经为了保护某些食草动物而人为消灭捕食者，但结果却事与愿违。请从群落中物种之间的相互关系，以及这种关系是如何形成的等角度，分析群落中存在捕食者的生态意义。 提示　捕食者往往捕食个体数量多的物种，这样就会避免出现一种或少数几种生物在生态系统中占绝对优势的局面，为其他物种的生存腾出空间，因此，捕食者的存在有利于保持群落内物种的丰富度，并使多个生物种群的数量维持在一定范围内。同时，捕食者吃掉的大多是被捕食者中年老、病弱或年幼的个体，客观上起到促进被捕食者种群发展的作用；捕食者与被捕食者还表现出协同进化。 3．结合教材“思考·讨论：分析种间关系对群落的影响”的资料，回答下列问题： (1)红尾鸲和鹟的种间竞争对两个种群的分布有什么影响？ 提示　红尾鸲和鹟的食性比较相似，种间竞争导致两个种群的分布范围缩小，甚至相互错开。 (2)资料2说明捕食、种间竞争在群落中是怎样相互联系的？ 提示　捕食会影响自然群落中不同物种之间种间竞争的强弱，进而调节物种的种群密度。 (3)除了种间关系，还有哪些影响群落的因素？ 提示　影响群落的因素有自然因素和人为因素，自然因素有生物因素和非生物因素。除种间关系外，生物因素还有种内竞争等；非生物因素主要有光照、温度、水、无机盐等。 　种间关系的比较 关系 数量坐标图 营养关系图 特点 原始合作 两种生物共同生活在一起时，双方都受益，但分开后，各自也能独立生活 互利共生 相互依存，彼此有利。数量上常表现“同生共死”的特征，如果彼此分开，则对双方都不利，一方或者两方不能正常生活 寄生 寄生种群A得利，宿主种群B受害；宿主B一般不会全部死亡 种间竞争 两种生物生存能力不同，数量上呈现出“你死我活”的变化，如图1；两种生物生存能力相同，如图2 捕食 “先增加者先减少”的非同步性变化，且捕食者数量高峰变动滞后于被捕食者 3．如图甲、乙、丙分别表示在有限空间内培养(或饲养)两种生物的实验结果。下列相关叙述错误的是(　　) A．豆科植物与根瘤菌的种群数量变化关系如图甲所示 B．噬菌体与细菌的种群数量变化关系如图乙所示 C．图甲、乙、丙分别表示的种间关系是互利共生、捕食、种间竞争 D．图丙中实验初期，种内互助与种内竞争并存，后期X的种内竞争加剧 答案　B 解析　由曲线中两种生物的种群数量变化情况可判断：图甲为互利共生关系，可用来表示豆科植物与根瘤菌的数量变化，A正确；图乙为捕食关系，而噬菌体与细菌之间是寄生关系，所以两者的种群数量变化关系不能用图乙表示，B错误；图丙为种间竞争关系，X种群在竞争中处于优势且将另一种群淘汰，这与种内互助有关，实验后期X种群密度增加，种内竞争加剧，D正确。 4．(不定项)为研究甲、乙两种藻的竞争关系，在相同条件下对二者进行混合培养和单独培养，结果如图所示。下列说法正确的是(　　) A．单独培养条件下，甲藻数量约为1.0×106个时种群增长最快 B．混合培养时，种间竞争是导致甲藻种群数量在10～12天增长缓慢的主要原因 C．单独培养时乙藻种群数量呈“S”形增长 D．混合培养对乙藻的影响较大 答案　ACD 解析　据图可知，单独培养时，甲藻的K值为2.0×106个，在K/2(即1.0×106个)时，甲藻的种群数量增长最快，A正确；混合培养时，10～12天，甲藻种群数量增长缓慢，此时乙藻的数量几乎为零，因此造成甲藻种群数量增长缓慢的主要原因是种内竞争，而不是与乙藻的种间竞争，B错误；混合培养时，甲藻种群数量变化不大，而乙藻种群数量下降并逐渐被淘汰，D正确。 题组一　群落及其物种组成 1．下列生物群体可称为生物群落的是(　　) A．一片森林中的各种乔木、灌木和草本植物 B．一个池塘中的各种水生植物和水生动物 C．一座山上的各种植物、动物、微生物等全部生物 D．一片草地上的各种杂草等植物和兔、鼠、昆虫等动物以及各种蘑菇等大型真菌 答案　C 2．下列哪项不属于在群落水平上研究的问题(　　) A．紫金山的鸢每年新增的个体数 B．溱湖湿地公园有多少个种群 C．武夷山常绿阔叶林中的优势种 D．根瘤菌和豆科植物之间的关系 答案　A 解析　调查紫金山的鸢每年新增的个体数，为种群水平上研究的问题；溱湖湿地公园有多少个种群为研究群落的丰富度，武夷山常绿阔叶林中的优势种，根瘤菌和豆科植物之间的关系为研究种间关系，都属于群落水平上研究的问题。 3．下列有关群落和优势物种的说法，正确的是(　　) A．群落的物种组成和外貌不会随时间发生变化 B．区别群落最重要的特征是物种丰富度 C．群落中的优势物种会一直占据优势地位 D．草原群落中羊草占据显著优势，过度放牧会影响羊草的优势地位，不利于维持草原群落稳定 答案　D 解析　群落外貌常常随时间的推移而发生周期性的变化，随着气候季节性交替，群落的物种组成也会发生变化，A错误；区别群落最重要的特征是群落的物种组成，物种组成也是决定群落性质最重要的因素，B错误；群落中的优势物种会随着时间和环境的变化而改变，C错误；如果过度放牧，羊草就会明显减少，碱蓬等植物就会明显占优势，群落中原有的一些植物种类会消失，草原生产力严重降低，不利于维持草原群落稳定，D正确。 题组二　研究土壤中小动物类群的丰富度 4．下列关于“研究土壤中小动物类群丰富度”实验的说法，不正确的是(　　) A．不同地点，土壤中小动物的丰富度一般不同 B．许多土壤小动物有较强的活动能力，可采用取样器取样法调查土壤小动物类群丰富度 C．利用小动物的避光避热性，收集土样中的小动物可采用带灯罩的热光源 D．改变采样的时间不会影响采集到的物种数和个体数 答案　D 5．(2022·天津高二质检)下列探究实验不能达到实验目的的是(　　) A．通过取样器取样的方法可以采集、调查土壤中小动物丰富度 B．随机选取若干样方，通过样方法可以求得某植物的种群密度 C．在蚜虫活动的范围内，可以用标记重捕法估算蚜虫的种群密度 D．通过对酵母菌培养液抽样检测的方法，可以估算培养液中酵母菌总数 答案　C 解析　由于蚜虫的活动能力弱、活动范围较窄，不宜用标记重捕法估算蚜虫的种群密度，宜用样方法估算蚜虫的种群密度，C错误；通过对酵母菌培养液抽样检测的方法，计算其平均值，可以估算培养液中酵母菌总数，D正确。 题组三　种间关系 6．下列种间关系对应正确的是(　　) ①菟丝子只有缠绕在菊科等植物上才能生存　②大、小草履虫必须分开培养才都能生存，放在一起培养一段时间后，一种全部死亡另一种仍能正常生长　③蝙蝠栖息在猪笼草的捕虫囊中，这种异于寻常的生存方式，给双方都带来好处——猪笼草得益于蝙蝠粪便中的营养素，而蝙蝠则安全地藏匿于植物的捕虫囊中　④螳螂捕蝉，黄雀在后 A．原始合作、寄生、种间竞争、捕食 B．种间竞争、寄生、捕食、原始合作 C．寄生、捕食、原始合作、种间竞争 D．寄生、种间竞争、原始合作、捕食 答案　D 解析　①菟丝子只有缠绕在菊科等植物上才能生存，说明菟丝子与菊科植物之间的种间关系属于寄生；②大、小草履虫必须分开培养才都能生存，放在一起培养一段时间后，一种全部死亡另一种仍能正常生长，说明大、小草履虫之间的种间关系属于种间竞争；③蝙蝠栖息在猪笼草的捕虫囊中对双方都有一定程度的利益，但彼此分开后各自又都能独立生活，可知两种生物种间关系为原始合作；④螳螂捕蝉，黄雀在后，说明三者之间的种间关系属于捕食。 7．如图可以表示种间竞争关系的能量流动模型的是(　　) 答案　C 解析　分析图形可知，A项图中甲、乙两者存在双向箭头，说明两者间是互利共生关系，A错误；寄生分为体内寄生和体表寄生两种，B项图可以反映出寄生关系的能量流动关系，B错误；C项图中丙的能量流向甲和乙，说明甲和乙之间存在种间竞争关系，C正确；D项图中只有甲的能量流向乙，说明乙以甲为食，两者为捕食关系，D错误。 8．请判断有关下图所示的三种曲线图的说法，正确的是(　　) A．鹰与鼠的种间关系可用图①表示，其中曲线a表示鹰种群的数量变化 B．T2噬菌体与细菌的种间关系可用图①表示，二者分开对一方有利 C．大豆与根瘤菌的种间关系可用图②表示，二者分开彼此有利 D．大草履虫和双小核草履虫的关系可用图③表示，曲线a代表占优势者 答案　D 解析　鹰与鼠属于捕食关系，可用图①表示，从变化趋势看，先到波峰的a为被捕食者，后达到波峰的b为捕食者，则a表示鼠，b表示鹰，A错误；T2噬菌体与细菌的种间关系为寄生，而图①表示捕食关系，B错误；大豆与根瘤菌是互利共生的关系，可用图②表示，二者分开对彼此不利，C错误；大草履虫和双小核草履虫是两种生物，为种间竞争关系，可用图③表示，曲线a在竞争中获胜，代表占优势者，D正确。 9．下列诗句描述的群落种间关系属于捕食的是(　　) A．《紫藤》“可怜中间树，束缚成枯株” B．《诗经·小雅·小宛》“螟蛉有子，蜾蠃负之” C．《归园田居》“种豆南山下，草盛豆苗稀” D．《凌霄花》“根苗着土干柔纤，依附青松度岁年” 答案　B 解析　“可怜中间树，束缚成枯株”，树与藤之间是寄生关系，A错误；“螟蛉有子，蜾蠃负之”，螟蛉是一种绿色小虫，蜾蠃是一种寄生蜂；蜾蠃常捕捉螟蛉存放在窝里，产卵在它们身体里，卵孵化后蜾蠃幼虫就拿螟蛉作食物，体现了螟蛉与蜾蠃之间存在捕食关系，B正确；“种豆南山下，草盛豆苗稀”，草和豆苗是种间竞争关系，C错误；“根苗着土干柔纤，依附青松度岁年”，凌霄花和松树之间为种间竞争关系，D错误。 10．(不定项)有蚜虫的地方往往有蚂蚁。蚜虫吸吮植物汁液后，多余的糖分通过腹管从体内排出，形成的蜜露是蚂蚁的美食。瓢虫、斑虻等都会以蚜虫为食，当蚜虫发现危险时，会释放报警信息素，蚂蚁接收到信息会站起来攻击蚜虫的天敌，直到把它们赶走，给蚜虫提供良好生活环境。以上材料中体现的种间关系有(　　) A．捕食 B．互利共生 C．种间竞争 D．原始合作 答案　ACD 解析　瓢虫、斑虻等以蚜虫为食，存在捕食关系，A符合题意；瓢虫、斑虻都以蚜虫为食，争夺共同的食物，属于种间竞争，C符合题意；蚜虫为蚂蚁提供蜜露，蚂蚁帮蚜虫赶走天敌，二者分离开也可独立生活，属于原始合作，D符合题意。 11．(不定项)土壤动物是土壤生态系统中的重要组成部分。对某一地区人工广场绿地、某植物园、农用地3种不同类型土地的地下土壤动物进行了调查，结果见下表。由表中数据分析可知(　　) 样地 类群数 个体数 第1层 第2层 第3层 第1层 第2层 第3层 人工广场绿地 14 8 3 182 74 22 某植物园 13 7 4 190 92 18 农用地 11 8 4 92 113 21 注：第1层为距地表0～5 cm；第2层为距地表5～10 cm；第3层为距地表10～15 cm。 A．所有土壤中的动物组成群落 B．各样地相同土层土壤中动物类群丰富度没有明显的差异 C．各样地不同土层土壤中各动物类群密度没有明显的差异 D．人类活动对土壤动物的数量有影响 答案　BD 解析　群落是指在相同时间聚集在一定地域中各种生物种群的集合，仅由土壤动物不能组成群落，A错误；由表格可知，人工广场绿地、农用地和某植物园相同土层中动物类群丰富度差别不大，B正确；各样地不同土层土壤中各动物类群的密度有较大的差异，C错误。 12．(不定项)在某自然区域中逐年引入一定数量的三种生物A、B、C，这三种生物之间存在着一定的种间关系，其种群密度随时间的变化如图所示。下列叙述错误的是(　　) A．物种A、B之间是捕食关系 B．物种B、C之间可能是种间竞争关系 C．物种A的种群密度减小会使物种C的种群密度间接增大 D．增大物种A、C的种群密度均会增加物种B的环境容纳量 答案　D 解析　由图可知，物种B以物种A为食，二者之间是捕食关系，A正确；物种B和物种C的种群密度变化正好相反，两者最可能是种间竞争关系，B正确；从曲线可知，物种A的种群密度减小时，物种B的种群密度减小，物种C可获得更多的资源而使种群密度增大，C正确；增大物种C的种群密度，物种B的种群密度可能会减小，其环境容纳量不会增加，D错误。 13．为了了解捕食和种间竞争对田鼠数量的影响，研究者设计了4个处理组，分别是甲组(有捕食者、无竞争物种)、乙组(有捕食者、有竞争物种)、丙组(无捕食者、有竞争物种)、丁组(无捕食者、无竞争物种)，一段时间后统计田鼠存活数，统计结果如图。请回答以下问题： (1)在23周时，捕食关系和种间竞争关系中对田鼠存活数影响较大的是________，判断理由是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)实验中的自变量是__________________________________________________________。 (3)下列能表示在自然生态系统中田鼠与竞争物种之间数量关系的曲线图有________。 答案　(1)捕食关系　有捕食者而无竞争物种的甲组比有竞争物种而无捕食者的丙组存活数量少　(2)有无捕食者和有无竞争物种　(3)①④ 解析　(1)丁组为无捕食者和竞争物种的对照组，甲与丁的自变量是有无捕食者，丙与丁的自变量是有无竞争物种。据图可知，甲与丁之间的田鼠存活数差异比丙与丁之间的田鼠存活数差异大，说明捕食关系对田鼠存活数的影响较大。(3)田鼠与竞争物种间生存能力的差异可随外界环境的变化而出现波动，如果两个物种中一个物种的生存能力很强、一个物种的生存能力很弱，可能出现“你死我活”的差异性变化，用图①表示；如果两个物种的生存能力相似，呈现“此消彼长”的变化，则用图④表示。 14．在烧杯中加入一些枯草浸出液，烧杯中的枯草杆菌以其中的有机物为食，过几天后放入大草履虫，再过一段时间后，放入双小核草履虫，它们均以枯草杆菌为食。三种生物在浸出液中数量的增减情况用图中A、B、C曲线表示，据图分析回答下列问题： (1)枯草杆菌和草履虫之间构成________关系，两种草履虫之间构成________关系。 (2)A、B两条曲线分别表示__________、______________的数量变化情况。 (3)曲线C在c～d段下降的原因是_______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)曲线A在a～b段下降的原因是_________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)捕食　种间竞争　(2)枯草杆菌　双小核草履虫　(3)双小核草履虫与大草履虫竞争资源　(4)大草履虫(捕食者)数量增多 解析　草履虫以枯草杆菌为食，构成捕食关系，两种草履虫之间构成种间竞争关系。图中三条曲线根据放入的时间先后判断：A是枯草杆菌，C是大草履虫，B是双小核草履虫。曲线C在c～d段下降是由于双小核草履虫的加入，竞争压力大，大草履虫处于劣势，数量下降，而曲线A在a～b段下降是由于大草履虫数量增多。 学科网（北京）股份有限公司 $$