内容正文:
第14讲 种群和群落
【通考源·知识奠基】
一、种群及其动态
1.种群密度的调查方法:
2.种群增长曲线模型中λ值变动与K值确认分析:
(1)λ值变动分析:种群数量每年以一定的倍数增长,第二年数量为第一年的λ倍,若λ=1,则种群数量不变(稳定);若λ>1,则种群数量增长;若λ>1且恒定,种群数量呈“J”形增长;若λ<1,则种群数量下降。如图所示:
(2)K值确认:K值即一定的环境条件所能维持的种群最大数量,实际环境中种群数量往往在K值上下波动,如图所示:
3.概括影响种群数量变化的因素:
【提醒】
一般来说,食物和天敌、传染病等生物因素属于密度制约因素,而气温和干旱等气候因素以及地震、火灾等自然灾害称为非密度制约因素。
二、群落的结构及生态位
1.明确群落的两种空间结构:
【提醒】垂直分布≠垂直结构
(1)同一物种的高矮差异不属于“垂直结构”;高山上不同海拔植被的垂直分布既不属于“垂直结构”也不属于“水平结构”,高山上植被的垂直分布是由海拔升高,温度下降明显,导致不同海拔植被(群落)分布不同。如阔叶林—针叶林—高原草甸—苔原属于四个不同的群落垂直分布。
(2)群落的垂直结构:指同一个群落内不同物种在垂直方向上的分层配置情况,如湖水中有挺水层(芦苇)、浮水层(凤眼蓝)和沉水层(黑藻)等,不同水层中生活着不同鱼类。
2.生态位:
【研考题·方法领悟】
1.(2025·山东高考改编)种群延续所需要的最小种群密度为临界密度,只有大于临界密度,种群数量才能增加,最后会达到并维持在一个相对稳定的数量,即环境容纳量(K值)。不同环境条件下,同种动物种群的K值不同。图中曲线上的点表示在不同环境条件下某动物种群的K值和达到K值时的种群密度,其中m为该动物种群的临界密度,K0以下的环境表示该动物的灭绝环境。a、b、c、d 4个点表示不同环境条件下该动物的4个种群的K值及当前的种群密度,且4个种群所在区域面积相等,各种群所处环境稳定。不考虑迁入迁出,下列说法正确的是( )
A.可通过提高K值对a点种群进行有效保护
B.b点种群发展到稳定期间,出生率大于死亡率
C.c点种群发展到稳定期间,种内竞争逐渐加剧
D.通过一次投放适量该动物可使d点种群得以延续
【解析】选B。a点时种群密度低于该动物种群的临界密度m,K值大于K0,故可通过一次投放适量该动物对a点种群进行有效保护,A错误;b点时种群密度小于其达到K值时对应的种群密度,种群发展到稳定期间,种群数量增加,出生率大于死亡率,B正确;c点时种群密度大于其达到K值时对应的种群密度,种群发展到稳定期间,种群数量减少,种内竞争减弱,C错误;d点时种群密度大于m,K值小于K0,可通过提高K值使d点种群得以延续,D错误。
2.(2025·陕晋青宁高考)入侵物种线虫甲和本土物种线虫乙常引起松树成片死亡。为探究两者的竞争关系,在相同实验条件下对甲和乙混合培养,部分结果如下表。下列叙述错误的是( )
组别
甲初始数量(条)
乙初始数量(条)
存活物种
1
9♂+9♀
10♂+10♀
甲
2
6♂+6♀
10♂+10♀
甲
3
4♂+4♀
10♂+10♀
甲
4
3♂+3♀
10♂+10♀
乙
A.相同条件下甲单独培养时的K值比混合培养时大
B.实验中仅存活一种线虫的原因是两者生态位相似
C.设置相同雌雄比是为排除性比对实验结果的干扰
D.结果表明野外释放乙是生物防治甲入侵的有效措施
【解析】选D。单独培养时,甲的环境阻力较小,资源充足,其K值应高于混合培养时的K值,A正确;两种线虫由于生态位非常相似,竞争非常激烈,竞争弱的一方最终被淘汰,B正确;雌雄比一致可避免性比差异影响繁殖率,从而排除无关变量干扰,C正确;实验显示甲在多数情况下占优势,仅当甲初始数量极少时乙存活,说明释放乙难以有效抑制甲入侵,D错误。
【加固训练】
(2025·安徽高考)过渡带是两个或多个群落之间的过渡区域。大兴安岭森林与呼伦贝尔草原的过渡带中,森林和草原镶嵌分布,该区域环境较两个群落的内部核心区域更为异质多样。下列叙述错误的是( )
A.过渡带环境复杂,通过协同进化形成了适应该环境特征的物种组合
B.过渡带属于群落间的交错区域,其物种丰富度介于草原和森林之间
C.相较于森林和草原核心区域,过渡带存在明显不同的群落水平结构特征
D.过渡带可能有更多可抵抗不良环境波动的物种,影响群落结构的稳定性
【解析】选B。过渡带环境复杂,适合更多不同生态类型植物生长,通过不同物种之间、生物与环境之间的协同进化形成了适应该环境特征的物种组合,A正确;过渡带属于群落间的交错区域,生物的种类(丰富度)可能高于两侧的生物群落,B错误;相较于森林和草原核心区域,过渡带环境复杂,存在明显不同的群落水平结构特征,C正确;过渡带物种丰富度较高,可能有更多可抵抗不良环境波动的物种,影响群落结构的稳定性,D正确。
3.(2025·湖北高考)花鼠取食偏好红松球果,且具有分散贮食和遗忘贮藏点的特性。研究人员在2019~2023年间,对某地红松林中花鼠种群数量和红松结实量开展调查,发现2022年红松结实量最高,与其余4年的结实量存在显著差异;其余4年之间的结实量没有显著差异。花鼠种群5年的调查结果如下表。根据上述材料,下列推测合理的是( )
项目
2019年
2020年
2021年
2022年
2023年
性比(雌∶雄)
0.77
0.76
0.78
1.16
0.98
幼年组
14
21
26
47
37
成年组
62
56
60
54
62
老年组
2
2
3
5
3
A.花鼠能促进红松种子的传播
B.红松结实量受到花鼠种群数量的调控
C.花鼠的种群数量波动与其性比之间没有关联
D.从年龄结构分析,上述花鼠种群属于衰退型种群
【解析】选A。花鼠分散贮食并遗忘贮藏点,未被取食的红松种子可能萌发,因此花鼠能促进红松种子的传播,A正确;红松结实量在2022年异常高,可能受气候等因素影响,而非花鼠数量调控,B错误;2022年性比(雌多雄少)与幼年组数量激增相关,说明性比变化影响繁殖率,C错误;老年组个体数较少,且幼年组占比总体呈上升趋势,年龄结构为增长型,D错误。
4.(2024·湖北高考)高寒草甸是青藏高原主要的生态系统,多年来受气候变化和生物干扰的共同影响,退化严重。高原鼢鼠广泛分布于青藏高原高寒草甸,常年栖息于地下。有研究发现,高原鼢鼠挖掘洞道时形成的众多土丘,能改变丘间草地的微生境土壤物理性状,进而对该栖息生境下植物群落的多样性、空间结构以及物种组成等产生显著影响。随着高原鼢鼠干扰强度增大,鼠丘密度增加,样地内植物物种数明显增多,鼠丘间原优势种在群落中占比减少,其他杂草的占比逐渐增加。回答下列问题:
(1)调查鼠丘样地内高原鼢鼠的种群密度,常采用的方法是________________。
【解析】(1)由于高原鼢鼠活动能力强,活动范围广,所以调查鼠丘样地内高原鼢鼠的种群密度,常采用的方法是标记重捕法。
答案:(1)标记重捕法
(2)高原鼢鼠干扰造成微生境多样化,为栖息地植物提供了更丰富的____________________,促进植物群落物种共存。
【解析】(2)由题干信息可知,高原鼢鼠挖掘洞道时形成的众多土丘,能改变丘间草地的微生境土壤物理性状,进而对该栖息生境下植物群落的多样性、空间结构以及物种组成等产生显著影响,所以高原鼢鼠干扰造成微生境多样化,为栖息地植物提供了更丰富的生态位,促进植物群落物种共存。
答案:(2)生态位
(3)如果受到全球气候变暖加剧以及人为干扰如过度放牧等影响,高寒草甸生态系统发生逆行演替,其最终生态系统类型可能是________。与高寒草甸生态系统相比,演替后的最终生态系统发生的变化是______(填序号)。
①群落结构趋于简单,物种丰富度减少
②群落结构不变,物种丰富度增加
③群落结构趋于复杂,物种丰富度减少
④群落结构趋于简单,物种丰富度增加
【解析】(3)如果受到全球气候变暖加剧以及人为干扰如过度放牧等影响,高寒草甸生态系统发生逆行演替,其最终生态系统类型可能是荒漠。与高寒草甸生态系统相比,演替后的最终生态系统发生的变化是群落结构趋于简单,物种丰富度减少,①正确,②③④错误。
答案:(3)荒漠 ①
(4)在高原鼢鼠重度干扰的地区,如果需要恢复到原有的生态系统,从食物链的角度分析,可以采用的措施是___________________________________,其原理是____________________________________________________________________________________________________。
【解析】(4)在高原鼢鼠重度干扰的地区,如果需要恢复到原有的生态系统,从食物链的角度分析,可以采用的措施是引入高原鼢鼠的天敌,其原理是根据生物之间的相互关系,人为地增加有益生物的种群数量,从而达到控制有害生物的效果。
答案:(4)引入高原鼢鼠的天敌 根据生物之间的相互关系,人为地增加有益生物的种群数量,从而达到控制有害生物的效果
(5)上述材料说明,除了人为活动、气候变化,群落演替还受到__________________________等生物因素的影响(回答一点即可)。
【解析】(5)题述材料说明,除了人为活动、气候变化,群落演替还受到生物的迁入和迁出、群落内部种群相互关系(如捕食、竞争、寄生等)的发展变化。
答案:(5)生物的迁入和迁出、群落内部种群相互关系(如捕食、竞争、寄生等)的发展变化
[阅卷人传授得分要领]
得分要领
本题示例
1.关注问题限定的范围
第(2)小题:未写出生态位的,有关键词“资源”“空间”给分,答“栖息空间”得分;答“栖息环境”不得分,答“营养/养分(水、无机盐等)”不得分,答“食物条件”“食物资源”“空间结构”“微生物资源”等不得分
2.准确理解专业名词的含义
第(3)小题:答“荒漠”“高寒荒漠”“高原荒漠”“荒漠类型”得分;答“沙漠”“低寒荒漠”“亚寒带/温带荒漠”“荒漠化”等不得分
3.答案使用的专用名词要准确、具体
第(5)小题:围绕“群落内部种群之间相互关系的变化”展开的,如答“种间关系”“种内关系”或者答具体的某种关系,如“捕食”“(种内、种间)竞争”等均给分,答“生物与生物之间的相互作用(影响)”“种群/物种之间的相互作用(影响)”也得分。一些创造性的词汇“生物竞争”“物种竞争”“种群竞争”“种族竞争”均不得分
【练考向·素养提升】
1.研究发现干旱会造成地面植被稀疏,导致蝗虫卵的大量产生和孵化、本地食物资源匮乏后它们就被迫发生彼此触碰产生相互影响,在本地组成有秩序的蝗群。蝗群会统一行动进入邻近的栖息地,导致越来越多的蝗虫加入集体迁飞形成蝗灾,对农业造成极大损害。据此判断以下叙述错误的是( )
A.通过样方法调查本地蝗虫卵密度信息可为预测蝗灾提供依据
B.干旱和食物等对种群数量的作用体现了非密度制约因素的影响
C.若能干扰蝗虫的相互触碰效果则可以有效地防止蝗灾形成
D.环境因素可通过影响迁入率和迁出率而影响种群数量
【解析】选B。蝗虫卵不活动,可用样方法调查其种群密度,利用样方法调查蝗虫卵的密度可以预测蝗灾的发生率,能及时监控和预报蝗灾,A正确。密度制约因素即影响程度与种群密度有密切关系的因素,如食物、天敌、流行性传染病等,即食物等对种群数量的作用体现了密度制约因素的影响,B错误。研究发现干旱会造成地面植被稀疏,导致蝗虫卵的大量产生和孵化、本地食物资源匮乏后它们就被迫发生彼此触碰产生相互影响,在本地组成有秩序的蝗群。若能干扰蝗虫的相互触碰效果,则会影响蝗虫种群不同个体之间的信息交流,进而影响其繁殖和种内互助,因此可以有效地防止蝗灾形成,C正确。影响种群数量的因素包括气候、季节、降水、食物、天敌等,因此环境因素可通过影响迁入率和迁出率而影响种群数量,D正确。
2.某实验小组进行了探究培养液中酵母菌种群数量的变化实验,统计结果如下图所示。下列叙述正确的是( )
A.培养期间需要定期更换培养液,为酵母菌提供充足的营养物质并清除代谢废物
B.若a、b时刻酵母菌种群出生率与死亡率的差值相同,则两时刻的增长速率不同
C.0~1 d和4~5 d时种群增长速率低,是因为种内竞争激烈,2~3 d种群增长速率最大
D.使用血细胞计数板对酵母菌进行计数时,应先滴加培养液再盖上盖玻片
【解析】选B。探究培养液中酵母菌种群数量的变化实验是在有限环境资源条件下进行的,不能更换培养液,A错误;若a、b时刻酵母菌种群出生率与死亡率的差值相同,由题图可知两时刻的种群数量不同,则两时刻的增长速率不同,B正确;0~1 d时种群数量很少,种群增长速率低不是因为种内竞争激烈,C错误;使用血细胞计数板对酵母菌进行计数时,应先盖上盖玻片再滴加培养液,D错误。
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