内容正文:
第46课时 群落的主要类型及演替
1.阐明一个群落替代另一个群落的演替过程,包括初生演替和次生演替两种类型。
2.分析不同群落中的生物具有与该群落环境相适应的形态结构、生理特征和分布特点。
【情境应用】 科学放牧能充分利用草原的资源,随着放牧强度的增加,会破坏草原生态系统的稳定。研究人员调查了短期内不同强度的放牧对某草原相关特性的影响,结果如表所示。已知大针茅和多根葱等属于该草原的优势种,是适口性较好的牧草;冰草和冷蒿是适口性较差的牧草。
处理区
草群丰
富度/种
草群
高度/cm
草群密度/
(株·m-2)
土壤含
水量/%
土壤有机
碳含量/
(g·kg-1)
不放牧区
22
14.1
305.4
16.46
29.52
轻度放牧
23
9.6
324.8
14.83
30.45
中度放牧
25
9.3
329.1
11.34
28.68
重度放牧
18
7.2
254.5
10.56
26.42
【问题探究】
(1)过度放牧可能会使草原群落的物种组成(或优势种)发生变化,导致草原群落发生次生(填“初生”或“次生”)演替。
(2)轻度放牧和中度放牧会提高草原群落的丰富度,而重度放牧会降低草原群落的丰富度。从生物因素和非生物因素的角度分析,原因分别是轻度放牧和中度放牧情况下的牛羊较多地啃食适口性好的优势种植物,为其他植物的生存腾出空间;重度放牧使土壤的含水量和有机碳含量下降,限制了植物的生长。
(3)大量研究表明,过度放牧导致的草甸退化促进了鼠类数量增加,鼠类的密度过大又加剧了草甸退化,甚至荒漠化。这说明人类活动对群落演替的影响是人类活动往往使群落演替按照不同于自然演替的方向和速度进行。
(4)以上是围绕短期放牧开展的研究,长期放牧可能会加剧牧区水土流失。对于放牧破坏的草原生态系统,请提出一个合理的保护植被的建议:围栏封育(或适当补插牧草、使用微生物提升土壤抗蚀性)。
(5)有人说,稳定是相对的、暂时的,而变化是永恒的。请结合群落的演替,谈谈你对这句话的理解。
提示:群落外界环境的变化,生物的迁入、迁出,群落内部种群相互关系的发展变化及人类的活动等,这些因素常常处于变化的过程中,适应变化的种群数量增长或得以维持,不适应变化的种群数量减少甚至被淘汰,因此,群落不断演替,最终都会达到一个与群落所处环境相适应的相对稳定的状态。
1.初生演替和次生演替的本质区别是演替的起点不同,即是否具备土壤条件。
2.初生演替过程中,地衣之所以成为“开路先锋者”,是因为地衣通过分泌有机酸加速岩石风化形成土壤,并积累有机物,这为苔藓生长提供了条件。随后,苔藓之所以能取代地衣是由于苔藓高 于地衣,能获得更多阳光。
3.群落演替发生的标志是优势物种发生变化,这种变化是优势取代,而非取而代之。所以,乔木阶段依然能找到地衣、苔藓等物种。
4.群落演替是一个漫长但并非永无休止的过程,当群落演替达到与环境处于平衡状态时,就处于一个相对稳定的顶极群落。演替最终的结果不一定都能成为森林,还要取决于所处地域的气候等环境条件,如干旱地区很难演替到乔木阶段。
真题训练:
1.(2024·江西卷)实施退耕还林还草工程是我国践行生态文明思想的重要举措。下列关于某干旱地区退耕农田群落演替的叙述,错误的是( D )
A.上述演替与沙丘上发生的演替不是同一种类型
B.可用样方法调查该退耕农田中植物的种群密度
C.可在该退耕农田引进优势物种改变演替的速度
D.上述退耕农田群落演替的最终阶段是森林阶段
2.(2023·重庆卷)研究放牧强度对草原群落特征的影响,对合理利用草原和防止荒漠化具有重要意义。下表为某高寒草原在不同放牧强度下的植物群落调查数据,下列叙述错误的是( B )
放牧强度
物种数
生产力/(t·hm-2)
土壤有机碳含量/(g·m-3)
无
15
0.85
8 472
轻度
23
1.10
9 693
中度
15
0.70
9 388
重度
6
0.45
7 815
A.中度放牧和无放牧下生产力不同,可能是物种组成不同所致
B.重度放牧下土壤有机碳含量降低是分解者的分解过程加快所致
C.放牧可能导致群落优势种改变且重度放牧下优势种更加耐旱
D.适度放牧是保护草原生物多样性和践行绿色发展理念的有效措施
3.(2024·山东卷)研究群落时,不仅要调查群落的物种丰富度,还要比较不同群落的物种组成。β多样性是指某特定时间点,沿某一环境因素梯度,不同群落间物种组成的变化。它可用群落a和群落b的独有物种数之和与群落a、b各自的物种数之和的比值表示。
(1)群落甲中冷杉的数量很多,据此不能(填“能”或“不能”)判断冷杉在该群落中是否占据优势。群落甲中冷杉在不同地段的种群密度不同,这体现了群落空间结构中的水平结构。从协同进化的角度分析,冷杉在群落甲中能占据相对稳定生态位的原因是冷杉与群落甲中其他物种以及无机环境之间协同进化,形成相对稳定的生态状态。
(2)群落甲、乙的物种丰富度分别为70和80,两群落之间的β多样性为0.4,则两群落的共有物种数为45(填数字)。
(3)根据β多样性可以科学合理规划自然保护区以维系物种多样性。群落丙、丁的物种丰富度分别为56和98,若两群落之间的β多样性高,则应该在群落丙和丁(填“丙”“丁”或“丙和丁”)建立自然保护区,理由是丙和丁特有的物种多,在群落丙和丁建立自然保护区,可以保护更多的物种,维系物种多样性。
4.(14分)(2024·湖北荆州模拟)放牧会对草地植物群落产生重要影响。围栏封育是退化草地恢复与重建的常用措施之一,研究人员选取某地斑块化退化的高寒草甸,设置4个围封年限和1个正常放牧对照,分别选择2011年、2017年、2020年、2021年5月围建的退化高寒草甸作为实验样地,围封后不进行放牧,围栏外为正常放牧区(CK),截至2022年8月中旬围封年限分别为11 a、5 a、2 a和1 a。相关调查数据如图。
全氮、全磷分别指土壤全氮、土壤全磷,总初级生产力(GPP)为生态系统中所有光合产物的总和,是生物量增长的主要来源。
(1)研究该高寒草甸的物种丰富度属于群落水平上的研究。草甸局部小土坡的坡上和坡下的生物存在差异,体现了群落的水平结构。
(2)围封实验中的自变量是是否围封、围封年限,科研人员在本研究中发现,围栏封育可使草甸的物种丰富度增大。但另有研究曾得出相反的结论。可能导致不同研究的结论不一致的因素有abcd(填字母)。
a.封育前草地退化程度不同
b.草地类型或生境不同
c.封育时间长短不同
d.对照组放牧强度不同
(3)围封年限0~5 a时,全氮、全磷和GPP呈显著正相关,原因是氮、磷等元素是植物生长所必需的营养元素,植物通过吸收和利用这些养分增强光合效率,促进植物生长和提高生产力。长期围封至11 a时,土壤中全氮和全磷的含量显著降低,同时草地植被群落的GPP也降低,原因可能是随着围封年限的延长,植被群落内的生态过程逐渐达到饱和状态,生长空间和资源有限,植物生物量的增长减缓甚至停滞(或长期围封,土壤中的养分被植物吸收和利用,使土壤中的营养元素含量降低;或长期围封可能导致植物群落的年龄结构变为衰退型,老化的植物群落和增加的大量掉落物可能使其具有较低的生长速度和光合效率,从而降低草地的固碳能力)。
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