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全国通用高中生物 一轮复习 第八单元 专题二十一 种群和群落课件PPT
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这是一份全国通用高中生物 一轮复习 第八单元 专题二十一 种群和群落课件PPT，共60页。PPT课件主要包含了考情解读，必备知识通关，实验与步骤，解题能力提升，群落的物种组成，群落的种间关系，群落的空间结构，研究步骤，“双一流”名校冲刺等内容，欢迎下载使用。
考点1 种群的特征和数量变化 必备知识通关 解题能力提升 考法1 种群的特征与种群密度的调查方法 考法2 种群的数量变化曲线和应用分析考点2 群落的结构和演替必备知识通关解题能力提升 考法3 种群和群落的辨析
考法4 群落的结构和种间关系分析 考法5 群落演替类型的判断 易 错 混淆垂直结构和垂直分布 “双一流”名校冲刺 创新应用5 研究生态位的实践意义
课标要求列举种群具有种群密度、出生率和死亡率、迁入率和迁出率、年龄结构、性别比例等特征;尝试建立数学模型解释种群的数量变动;举例说明阳光、温度和水等非生物因素以及不同物种之间的相互作用都会影响生物的种群特征；描述群落具有垂直结构和水平结构等特征,并可随时间而改变;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;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。
高考怎么考本专题是高考的必考内容,常以文字情境、表格、曲线等多种形式综合考查种群的特征、种群密度的调查、群落的结构特征和演替等。预计2022年高考可能以文字、曲线或表格等形式考查种群的数量特征,或结合实例考查群落的结构及演替,还可能结合生活实际以某一具体的种群或群落来考查考生关注社会、关注自然的社会责任和运用所学知识解决实际问题的综合能力。
考点1 种群的特征和数量变化
一、种群的特征1.种群的概念:种群是在一定的自然区域内,同种生物的全部个体。2.种群的数量特征及相互关系
核心素养 · 科学思维1.[批判性思维]种群数量多,种群密度不一定大。种群密度是种群在单位面积或单位体积中的个体数,因此,在对比两个种群密度的大小时,一定要考虑两种群所处自然区域的面积或体积的大小。2.[归纳与概括]分析农业生产中利用性引诱剂诱杀害虫会降低害虫的种群密度的原理。提示:喷施性外激素诱杀雄虫破坏了该种害虫正常的性别比例,降低了出生率,进而降低了该种害虫的种群密度。
3.种群的空间特征(1)概念:组成种群的个体,在其生活空间中的位置状态或布局。(2)种类:主要包括均匀分布(如水稻的空间分布)、随机分布(如某种杂草的空间分布)和集群分布(如瓢虫的空间分布)等。
二、种群密度的调查方法
三、种群数量增长曲线1.“J”型曲线和“S”型曲线
注意 实验室条件下种群会出现“J”型增长,一般来说,自然界中不存在无菌、恒温等“理想条件”,也不存在“J”型增长。2.种群数量波动和下降大多数种群数量总是处在波动中;在不利的条件下,种群数量还会急剧下降,甚至消亡。3.影响种群数量变化的因素(1)自然因素:气候、食物、天敌、传染病等。(2)人为因素:人类活动。
4.“S”型曲线中K值与K/2的分析和应用(1)K值与K/2的分析
(2)K值与K/2的应用
误区警示1.同一种生物的K值不是固定不变的。当环境遭受破坏后,K值会下降;当生物生存的环境得到改善时,K值会上升。2.K值≠种群的最大数量。(1)种群数量能达到的最大值是种群在某一时间点出现的,这个值可能大于环境容纳量。(2)在环境不遭受破坏的情况下,种群数量会在K值上下波动;当种群数量偏离K值的时候,生态系统会通过负反馈调节使种群数量回到一定范围内。
四、探究培养液中酵母菌种群数量的变化1.实验原理(1)用液体培养基培养酵母菌,酵母菌种群的增长受培养液的成分、空间、pH、温度等因素的影响。(2)在理想的环境中,酵母菌种群呈“J”型增长;自然界中资源和空间总是有限的,酵母菌种群呈“S”型增长。(3)用抽样检测法调查酵母菌种群数量,计数时常用显微计数法。
3.计数方法 血细胞计数板有两种常见方格网,对于16×25的方格网而言,计四角的4个中方格共计100个小方格中的个体数量;而对于25×16的方格网而言,计四角和正中间的(共5个)中方格共计80个小方格中的个体数量,如图所示。
计数方法:大方格长、宽均为1 mm,高度为0.1 mm(即规格为1 mm×1 mm×0.1 mm),则每个大方格的体积为0.1 mm3(10-4 mL),故1 mL培养液中细胞个数=( )×400×104×稀释倍数。
4.实验注意事项(1)该实验需要重复但不需另外设置对照——自身前后已形成对照。(2)浓度过大需做稀释处理,但最后计算时要考虑稀释倍数。稀释的目的是便于酵母菌悬液的计数,以每个小方格内含有4~5个酵母菌为宜。(3)吸取培养液前要振荡摇匀,目的是使培养液中的酵母菌均匀分布,减小误差。(4)显微计数时,对于压在小方格边线上的酵母菌,只计数相邻两边上及其顶角处的。(5)每天计数的时间要固定。
考法1 种群的特征与种群密度的调查方法三看法选择合适的种群密度调查方法
命题角度1 种群的特征及相互关系分析考情回顾▶判断正误(T2):1.[2019江苏,T26(4)]下列属于该区域东亚飞蝗种群基本特征的有 (填序号)。(①空间分布 ②迁入率 ③互利共生 ④物种丰富度 ⑤种群密度) 2.[2018全国卷Ⅰ,T5B、C]某林场中繁殖力极强老鼠种群数量的增长会受密度制约;( )鱼塘中某种鱼的养殖密度不同时,单位水体该鱼的产量有可能相同。( )3.[2017全国卷Ⅱ,T31(2)、(4)](2)在苗圃进行了药物灭鼠后,如果出现种群数量下降,除了考虑药物引起的死亡率升高这一因素外,还应考虑的因素是 ;(4)通常,种群具有个体所没有的特征,如种群密度、年龄结构等。那么,种群的年龄结构是指 。
答案▶1.①②⑤ 2.√ √ 3.(2)苗圃中山鼠种群中个体的迁出 (4)种群中各年龄期的个体在种群中所占的比例示例1 [2018浙江11月选考,13,2分]下列关于种群特征的叙述,正确的是A.种群密度越大种群数量增加越快B.性比率对种群密度的影响在生殖前期最大C.自然增长率小于1时种群的数量即开始减少D.年龄金字塔表示取样期间各年龄组个体数量在种群中的比例
解析▶种群密度越大,个体间争夺营养物质和空间等的斗争越剧烈,种群数量增加越慢,A错误;生殖前期的个体为幼年个体,不具备生殖能力,生殖期的个体具有生殖能力,因此性比率对种群密度的影响在生殖期最大,B错误;自然增长率小于1时种群增长减慢,但种群数量仍在增加,C错误;年龄金字塔表示取样期间各年龄组个体数量在种群中所占的比例关系,D正确。答案▶D
命题角度2 种群密度的调查方法考情回顾▶判断正误(T1):1.[2018全国卷Ⅲ,T6C]黑光灯诱捕的方法可用于调查某种趋光性昆虫的种群密度。( )2.[2016海南,T28节选](题干信息说明:雀科某种鸟有9个地理隔离的种群,其中A种群因被过度捕杀而仅存6只雄鸟。研究人员为了拯救A种群,建立了“人工A种群”并将其放归原栖息地)在放归一段时间后,若要估计“人工A种群”的密度,可以采用的调查方法是 。 答案▶1.√ 2.标志重捕法
示例2 [2017全国卷Ⅲ,5,6分]某陆生植物种群的个体数量较少,若用样方法调查其密度,下列做法合理的是 A.将样方内的个体进行标记后再计数B.进行随机取样,适当扩大样方的面积C.采用等距取样法,适当减少样方数量D.采用五点取样法,适当缩小样方面积解析▶用样方法调查植物种群密度时不需要对样方内的个体进行标记, A错误。根据题干信息“某陆生植物种群的个体数量较少”,在用样方法调查时,选取的样方过小,可能导致收集到的数据较少,偶然性较大,因此需要适当扩大样方的面积或者增加样方的数量,B正确,C、D错误。答案▶B
核心素养解读 本题主要考查的核心素养是科学思维和科学探究,具体表现在两个角度:
情境转化1.[科学探究——实验结果分析]本题的调查方法获得的结果与该种植物真实的种群密度 (填“相同”或“一般不相同”),原因是 。 2.[科学思维——创造性思维]取样方法的选择:若该种植物主要沿河岸生长,取样方法应选择 。 答案▶1.一般不相同 该方法是对该种植物的种群密度进行估算,调查结果与实际数值存在差异 2.等距取样法
考法2 种群的数量变化曲线和应用分析1.运用数学模型分析“J”型曲线
种群“J”型增长的数学方程式模型:Nt=N0λt,λ代表当年种群数量与前一年种群数量的比值,不是增长率。(1)λ>1时,种群密度增大,如图中AB段(不包括 B 点)。(2)λ=1时,种群密度保持稳定,如图中B、D点。(3)λ<1时,种群密度减小,如图中BD段(不包括B、D点)。
2.变式法解读“S”型曲线
两图对比分析解读:(1)t1之前,种群数量小于K/2,由于资源和空间条件相对充裕,种群数量增长较快,当种群数量为K/2时,出生率远大于死亡率,种群增长率达到最大值。(2)t1~t2时,由于资源和空间条件有限,当种群密度增大时,种内斗争加剧,天敌数量增加,种群增长率下降。(3)t2时,种群数量达到K值,此时出生率等于死亡率,种群增长率为0。
3.数学曲线模型中K值的不同表示方法
图中A、B、C 时间所对应的种群数量为K值,A'、C'时间所对应的种群数量为K/2。
命题角度3 “J”型曲线和“S”型曲线的比较与分析考情回顾▶判断正误(T1):1.[2018全国卷Ⅰ,T5 A、D]种群的“S”型增长是受资源因素限制而呈现的结果;( )培养瓶中细菌种群数量达到K值前,密度对其增长的制约逐渐减弱。( )2.[2017全国卷Ⅱ,T31(1)]在资源不受限制的理想条件下,杉树种群的增长曲线呈 型。 答案▶1.√ ×(提示:种群数量达到K 值之前,个体间的斗争增强,种群密度对其增长的制约逐渐增强) 2.“J”
示例3 [2020海南,24,10分]用4种不同方式培养酵母菌,其他培养条件相同,酵母菌种群数量增长曲线分别为a、b、c、d,如图所示。
回答下列问题。(1)培养酵母菌时需要将温度控制在20 ℃左右,原因是 。 (2)曲线a所示的种群数量增长最快,主要原因是种群增长所需的 最丰富。(3)曲线d为对照组,对照组的培养方式是 。该组酵母菌数量增长
到一定程度后,种群增长逐渐变慢,其限制因素有 (答出2点即可)。 (4)随着培养时间的延长,在有限的空间中,每组酵母菌种群数量都会达到环境容纳量。环境容纳量是指 。解析▶(1)由于20 ℃左右最适合酵母菌繁殖,故培养酵母菌时需要将温度控制在20 ℃左右。(2)曲线a所示的种群数量增长最快,这是因为种群增长所需的营养物质最丰富。(3)曲线d为对照组,应该不换培养液。该组酵母菌数量增长到一定程度后,种群增长逐渐变慢,其限制因素有营养物质的消耗、有害代谢产物的积累等。(4)随着培养时间的延长,在有限的空间中,每组酵母菌种群数量都会达到环境容纳量,环境容纳量即K值,是指特定环境所能容许的种群数量的最大值。答案▶(1)20 ℃左右最适合酵母菌繁殖 (2)营养物质 (3)不换培养液 营养物质的消耗、有害代谢产物的积累 (4)特定环境所能容许的种群数量的最大值
类题分析 [2018浙江4月选考,18,2分]在对某自然保护区内甲、乙两个不同物种的种群数量进行了调查之后,又开展了连续4年的跟踪调查,计算其L值(L=当年末种群个体数量/前一年末种群个体数量),结果如图所示。下列关于这4年调查期间的种群数量变化的叙述,错误的是
A.第1年末甲乙两种群的增长速度不一定相等B.第2年末乙种群数量不一定大于甲C.第3年末乙种群数量达到了最大值D.这4年中甲种群每年增加的数量是相等的
解析▶由于甲、乙两个种群内个体的初始数量均未知,第一年末甲种群的L=1.5,乙种群的L值稍大于1.0,两种群具体增加的个体数量无法得知,故两种群的增长速度不一定相等,A正确。由于甲乙两个种群内个体的初始数量均未知,第二年末乙种群数量不一定大于甲,B正确。第3年末乙种群的L=1.0,且在接下来的第3~4年内L值小于1.0,即种群数量在减少,故第3年末乙种群数量达到了最大值,C正确。这4年中甲种群的L值均为1.5,种群每年增加的数量都较前一年多,D错误。答案▶D
命题角度4 种群数量变化规律的应用分析示例4 [2017全国卷Ⅰ,5,6分]假设某草原上散养的某种家畜种群呈“S”型增长,该种群的增长率随种群数量的变化趋势如图所示。若要持续尽可能多地收获该种家畜,则应在种群数量合适时开始捕获,下列四个种群数量中合适的是
A.甲点对应的种群数量B.乙点对应的种群数量C.丙点对应的种群数量D.丁点对应的种群数量
解析▶本题中的关键信息有两个:“持续”“尽可能多地收获”。捕获一定数量的个体会使种群数量减少,反映到坐标曲线上的情况是沿曲线向左移动:甲、乙、丙三个点沿曲线向左(下)移动后,种群增长率均减小,同时种群数量减少,需要较长时间才能将捕获的家畜数量“补充”上;而在丁点捕获一定数量的家畜个体后,虽然种群数量减少,但是种群增长率增大,能很快将捕获的家畜数量“补充”上,达到“持续”“尽可能多地收获”这两个目的。答案▶D
释疑解感 很多考生将一个非常简单的数学模型解读得非常复杂,实际上,我们可以用示意图表示当在四个点对应的种群数量下捕获相同且适量个体后(见图中甲'、乙'、丙'、丁')的情况,丁'对应的种群数量b1和种群增长率a1都大于其他三个点的情况,可见,只有在丁点对应的种群数量下捕获,才能在捕获后最快地“补充”上捕获掉的数量,从而实现可持续发展。
命题角度5 探究培养液中微生物种群数量的变化示例5 [2019全国卷Ⅰ,6,6分]某实验小组用细菌甲(异养生物)作为材料来探究不同条件下种群增长的特点,设计了三个实验组,每组接种相同数量的细菌甲后进行培养,培养过程中定时更新培养基,三组的更新时间间隔分别为3 h、10 h、23 h,得到a、b、c三条种群增长曲线,如图所示。下列叙述错误的是
A.细菌甲能够将培养基中的有机物分解成无机物B.培养基更换频率的不同,可用来表示环境资源量的不同C.在培养到23 h之前,a组培养基中的营养和空间条件都是充裕的D.培养基更新时间间隔为23 h时,种群增长不会出现“J”型增长阶段
解析▶异养生物可以把有机物转化成无机物,A正确;随着微生物的生长繁殖,培养基中的营养物质不断减少,代谢废物不断增加,故更换培养基的频率不同可以表示环境资源量的不同,B正确;由曲线可知,a组中细菌甲在23 h前,数量增长一直很快,说明该组培养基中的营养和空间条件一直是充裕的,C正确;培养基更新时间间隔为23 h时,在培养的早期,培养基中的营养和空间资源是充足的,细菌甲种群的增长会出现“J”型增长阶段,且图中a、c曲线在早期重合,也可说明早期可出现“J”型增长阶段,D错误。答案▶D
类题分析 [2018海南,25,2分]将相等数量的硝化细菌和大肠杆菌分别接种到含铵盐的无机盐培养液中,在适宜温度下振荡培养。若用虚线表示大肠杆菌的生长趋势,实线表示硝化细菌的生长趋势,则下图中能正确表示两种菌体生长趋势的是
解析▶硝化细菌能够将环境中的氨氧化成亚硝酸,进而将亚硝酸氧化成硝酸,并利用这两个化学反应释放的能量进行化能合成作用,将CO2和H2O合成糖类,这些糖类可供硝化细菌维持自身的生命活动;而大肠杆菌不能进行化能合成作用,因此接种到含铵盐的无机盐培养液中的硝化细菌繁殖速度较快,而大肠杆菌很难生长,C符合题意。答案▶C
误区警示 本题以细菌培养为题材,重点考查种群数量增长的两种曲线。试题难度较大,容易出错,出错的主要原因有两点:一是不理解间隔不同时间定期更换培养基的目的是为细菌甲提供不同的环境资源量,模拟“J”型曲线和“S”型曲线形成的原因;二是不能正确分析图中曲线,不能获取有效图形信息,三条曲线的最初阶段相同,说明此阶段处于理想状态,种群数量均呈“J”型增长,之后三条曲线出现差异,b、c曲线呈“S”型增长,主要是培养基中营养物质不足所致。
技法点拨 试题答案通常有三种来源:一是直接来自教材,例如,2019年全国卷Ⅰ第31题(2)种间竞争的概念就来自教材必修3 P73图4-10;二是直接来自题干或图、表信息,例如,本题题干中的“细菌甲(异养生物)”表明细菌甲能够将有机物分解成无机物,从而判定A项正确;三是依据教材有关理论,对获取的题目信息进行一定的加工、推理和计算等,例如,本题的C、D两项需依据教材中有关“J”型曲线和“S”型曲线的知识,结合题图中三条曲线的变化规律进行综合分析,才能判定C项正确,D项错误。
考点2 群落的结构和演替
一、群落的概念和物种组成1.群落的概念和特征
四、群落的演替1.群落演替的概念:随着时间的推移,一个群落被另一个群落代替的过程叫作群落演替。2.群落演替的类型比较
3.人类活动对群落演替的影响:人类活动往往会使群落演替按不同于自然演替的方向和速度进行。4.自然群落演替的特征
误区警示1.演替并不是“取而代之”。演替过程中一些种群取代另一些种群,是一种“优势取代”,而非“取而代之”,如形成森林后,乔木占据优势地位,但森林中仍有灌木、草本植物、苔藓等。2.群落演替是一个漫长但并非永无休止的过程。当群落演替到与环境处于平衡状态时,就以相对稳定的群落为发展的顶点。3.并不是所有群落都可以演替到森林阶段。如果陆地环境条件适宜,群落都能演替到森林阶段。在干旱地区,一般只能演替到草本植物阶段或灌木阶段。
五、土壤中小动物类群丰富度的研究1.实验相关方法 (1)取样方法:许多土壤动物身体微小且有较强的活动能力,可用取样器取样的方法进行采集、调查。 (2)统计方法:记名计算法和目测估计法。
3.注意事项(1)从不同环境中采集的土壤样本要分别统计。(2)尽可能多地收集小动物。收集小动物时,根据土壤中生物的避光性和趋湿性来收集。(3)从同样土壤中采集的样本,进行多组统计比较。(4)识别命名要准确,并进行分类。如果无法知道小动物的名称,可记为“待鉴定”,并记录其特征。(5)注意安全,远离危险地带;不要破坏当地环境。
4.采集小动物所用到的仪器
(1)诱虫器(A图):诱虫器中的电灯是主要装置,诱虫器利用土壤动物具有避光、趋湿、避高温的习性,使土壤动物远离光源、热源。(2)吸虫器(B图):吸虫器中纱布的作用是防止将土壤小动物吸走。
考法3 种群和群落的辨析种群和群落的比较
命题角度6 结合具体情境考查种群和群落示例6 [浙江理综,5,6分]在沙漠的一个灌木群落中,某种基于种子繁殖的灌木,其分布型随着生长进程会发生改变,幼小和小灌木呈集群分布,中灌木呈随机分布,大灌木呈均匀分布。下列叙述错误的是A.这种改变使群落的水平结构发生变化B.这种改变是群落演替所引起的结果C.均匀分布的形成原因主要是种内竞争D.集群分布主要是由于种子不能远离母株所致
思路分析▶(1)找出题干关键词:灌木群落、集群分布、随机分布、均匀分布。(2)分析选项逻辑关系是否合理:如种群分布型的含义和类型、群落演替的结果。解析▶种群分布型的改变使群落的水平结构发生变化,故A正确;这种分布型的改变主要是灌木适应环境条件的结果,故B错误;均匀分布是种内竞争的结果,故C正确;树木的种子常落在母株附近而形成集群分布,故D正确。答案▶B
类题分析 [2017北京理综,3,6分]酸雨指pH小于5.6的大气降水。在实验室中模拟酸雨喷淋樟树和楝树的树苗。结果发现,楝树的高度比对照组低约40%,而樟树的高度没有明显差异。结合生态学知识所作的合理推测是A.酸雨对楝树种群中个体的株高影响较明显B.酸雨对樟树种群密度的影响比对楝树的大C.森林生态系统物种丰(富)度不受酸雨影响D.楝树生长的群落中,其他树种都不耐酸雨
解析▶楝树的高度在酸雨喷淋环境下比对照组低了约40%,而樟树的高度没有明显差异,因此酸雨对楝树种群中个体的株高影响较明显,A项正确。题干信息没有给出酸雨对两个树种的种群密度的影响、对物种丰富度的影响及其他树种对酸雨的耐受性的相关信息,不能得出B、C、D项所述推测。答案▶A
考法4 群落的结构和种间关系分析1.分析群落的空间结构时应注意的三个问题(1)群落存在空间结构,而种群具有空间特征但不具有空间结构。注意 竹林中竹子高低错落有致不是群落的垂直结构。群落垂直结构涉及的是群落中“不同种群”在空间垂直结构上的分层现象。(2)各个种群间具有不同的种间关系,如捕食、竞争等。通过各种不同的种间关系,使各个生物种群分别占据不同的空间,形成群落的空间结构。
2.辨析几种常见的种间关系(1)对比法分析捕食关系和竞争关系
①捕食坐标曲线的判断(如图A)a.从最高点判断,一般情况下,被捕食者数量多,捕食者数量少。b.从变化趋势看,先达到波峰的为被捕食者,后达到波峰的为捕食者,即被捕食者变化在先,捕食者变化在后。②竞争坐标曲线的判断(如图B)
a.看最终结果:一种生物数量(甲)增加,另一种生物数量(乙)减少,甚至降为0的曲线为竞争曲线。b.看影响因素:只要曲线中提示两种生物有共同的空间和食物,则为竞争关系。(2)寄生与腐生的区别:寄生是从活的生物体内获得营养物质;腐生是从死的生物体内或腐烂的动植物组织等获得营养物质。(3)种内斗争与竞争的区别:简记为“同斗争”“异竞争”。“同斗争”:同种生物争夺资源和空间是种内斗争,如公羚羊争夺配偶。“异竞争”:不同种生物争夺资源和空间是竞争,如水稻和稗草争夺阳光。
(4)生存斗争与竞争的区别:种内斗争为种内关系,竞争为种间关系,种间斗争包括竞争,而生存斗争既包括生物与生物之间的关系,又包括生物与无机环境之间的关系。如图所示:A代表生存斗争,B代表种内斗争,C代表种间斗争,D代表竞争。
命题角度7 群落的物种组成和空间结构考情回顾▶判断正误(T1、4、5):1.[2020江苏,T15C]挺水的莲、浮水的睡莲及沉水的水草体现出群落的垂直结构。( )2.[2019海南,T29(2)]恢复群落的垂直结构和水平结构有助于群落所在生态系统功能的恢复。群落中植物的垂直结构对植物和动物的作用分别是 。 3.[2019江苏,T26(3)]由于乔木的遮挡程度不同,导致了不同区域地表的草本植物、真菌等生物种类和数量有一定差异,地表生物的这种区域差异分布体现了群落具有 结构。 4.[2018全国卷Ⅲ,T6D]黑光灯诱捕的方法可用于探究该农田趋光性昆虫的物种数目。( )
5.[2017江苏,T24C、D]一只猛禽追逐另一只抓握着鼠的猛禽,这两只猛禽属于捕食关系;( )一棵树上不同高度的喜鹊巢,不能反映动物群落的垂直结构。( )6.[2016全国卷Ⅲ,T31(1)]由于温度的限制作用,冻原上物种的丰富度较低。丰富度是指 。答案▶1.√ 2.提高了植物对阳光等环境资源的利用,为动物创造了多种多样的栖息空间和食物条件 3.水平 4.√ 5.× √ 6.群落中物种数目的多少
示例7 [四川理综改编]某放牧草地有一些占地约1 m2的石头。有人于石头不同距离处,调查了蜥蜴个体数、蝗虫种群密度和植物生物量(干重),结果如图所示。下列叙述错误的是
A.随着蝗虫种群密度的增大,植物之间的竞争将会加剧B.蜥蜴活动地点离石头越远,被天敌捕食的风险就越大C.距石头的远近是引起该群落水平结构变化的重要因素D.可采用标志重捕法调查蝗虫的种群密度
解析▶随着蝗虫种群密度的增大,禾草植物和非禾草植物生物量均减少,因此植物之间的竞争减弱,A错误;从题图可以看出,蜥蜴活动地点离石头越远,其食物越充足,但个体数反而越少,说明其失去了躲避的场所,被天敌捕食的风险增大,B正确;石头导致了地形、光照等变化,故距石头的远近是引起该群落水平结构变化的重要因素,C正确;蝗虫的活动能力强,因此要调查其种群密度可采用标志重捕法,D正确。答案▶A
命题角度8 结合图像或文字信息分析种间关系考情回顾▶判断正误(T2):1.[2019天津,T7(1)节选]豆科植物与根瘤菌的种间关系为 。 2.[2019江苏,T6C]习性相似物种的生活区域重叠得越多,对资源的利用越充分。( )3.[2019全国卷Ⅰ,T31(2)]A和B之间存在种间竞争关系,种间竞争通常是指 。 4.[2017全国卷Ⅱ,T31(3)]理论上,除药物灭鼠外还可以采取生物防治的方法控制鼠害,如引入天敌。天敌和山鼠之间的种间关系是 。答案▶1.互利共生 2.×(提示:习性相近物种的生活区域重叠越多,种间竞争越激烈,对资源的利用就越不充分) 3.两种或两种以上生物相互争夺相同的资源和空间而表现出来的相互抑制现象 4.捕食
示例8 [新课标全国卷Ⅰ高考,6,6分]某种植物病毒V是通过稻飞虱吸食水稻汁液在水稻间传播的。稻田中青蛙数量的增加可减少该病毒在水稻间的传播。下列叙述正确的是A.青蛙与稻飞虱是捕食关系B.水稻与青蛙是竞争关系C.病毒V与青蛙是寄生关系D.水稻和病毒V是互利共生关系解析▶青蛙以稻飞虱为食,青蛙数量的增加使稻飞虱减少,而病毒V与水稻之间为寄生关系,因此青蛙数量的增加可减少该病毒在水稻间的传播。答案▶A
解后反思1.审题时,要抓住题干中的两个关键信息:(1)“植物病毒V是通过稻飞虱吸食水稻汁液在水稻间传播的”,这句话隐含了植物病毒V与水稻的种间关系;(2)“青蛙数量的增加可减少该病毒在水稻间的传播”,这句话隐含了青蛙与病毒V的传播者——稻飞虱的种间关系。2.要能从题干关键信息中判断出种间关系。关键信息(1)说明病毒V寄生在水稻细胞中,稻飞虱吸食水稻汁液将植物病毒V传播给别的水稻,植物病毒V与水稻是寄生关系;关键信息(2)说明青蛙捕食稻飞虱,青蛙与稻飞虱是捕食关系。
考法5 群落演替类型的判断二看法区分初生演替和次生演替
命题角度9 结合实例考查群落演替的类型和趋势考情回顾▶判断正误:1.[2020山东,T19B]由互花米草占优势转变为本地植物占优势的过程不属于群落演替。( )2.[2019海南,T23A]外来物种入侵会对当地群落的演替产生严重的影响。( )3.[2019江苏,T6B]退耕还林、退塘还湖、布设人工鱼礁之后都会发生群落的初生演替。( )答案▶1.× 2.√ 3.×(提示:发生的是次生演替)
示例9 [2017天津理综,7,12分]大兴安岭某林区发生中度火烧后,植被演替过程如图。
据图回答:(1)该火烧迹地上发生的是 演替。与①相比,③中群落对光的利用更充分,因其具有更复杂的 结构。 (2)火烧15年后,草本、灌木丰富度的变化趋势均为 ,主要原因是它们与乔木竞争时获得的 。
(3)针叶林凋落物的氮磷分解速率较慢。火烧后若补栽乔木树种,最好种植 ,以加快氮磷循环。 (4)用样方法调查群落前,需通过逐步扩大面积统计物种数绘制“种—面积”曲线,作为选取样方面积的依据。如图是该林区草本、灌木、乔木的相应曲线。据图分析,调查乔木应选取的最小样方面积是 。
解析▶(1)由图中信息可知,火灾后群落中迅速出现了多种草本植物和灌木,这说明大火后还保留原有土壤条件,甚至还可能保留了植物的种子或其他繁殖体,所以该火烧迹地上发生的是次生演替。群落中植物的垂直结构有
利于群落对光能的充分利用。(2)从图中可以看出,火烧15年后草本和灌木丰富度下降,到40年后基本保持相对稳定,主要原因是草本和灌木在与乔木的竞争中得到的光逐渐减少。(3)火烧后若补栽乔木树种,最好种植阔叶树,因为针叶树的凋落物不易被分解,物质循环速度慢,而由题知乔木中除了针叶树就是阔叶树,因此应该种植的是阔叶树。(4)从样方大小和物种数间的关系可判断,坐标曲线中最下面的曲线为乔木对应的曲线,从该曲线可以看出,当样方面积为S3时乔木的物种数就达到最大,所以调查乔木应选取的最小样方面积为S3。答案▶(1)次生 垂直 (2)下降后保持相对稳定 光逐渐减少 (3)阔叶树 (4)S3
避误区 · 易错易混
易错 混淆垂直结构和垂直分布示例10 下列有关群落结构的叙述,错误的是A.同一座山的山顶生草甸、山腰长松林、山脚种作物,体现了群落的垂直结构B.群落的垂直结构显著提高了群落利用阳光等环境资源的能力C.不同种类的淡水鱼占据不同水层而出现分层现象,这与各种淡水鱼的食性有关D.闽江的浅水区和深水区分布着不同的种群,体现群落的水平结构解析▶山顶上的草甸、山腰的松林、山脚的农田分别属于不同的群落,这种不同群落在山坡上的分布不属于群落的垂直结构,A错误;群落的垂直结
构显著提高了群落利用阳光等环境资源的能力,B正确;不同种类的淡水鱼占据不同水层而出现分层现象,这与各种淡水鱼的食性有关,C正确;在水平方向上不同地段分布着不同的种群,这属于群落的水平结构,D正确。答案▶A错因分析▶群落的垂直结构是群落内部在垂直方向上不同种群的分层现象;不同海拔高度分布着不同的群落体现的是垂直分布,如山顶有高寒草甸群落、山腰有针叶林群落、山脚有阔叶林群落。将群落的垂直结构和垂直分布混淆,是常见的错误之一。
解题通法 同一山坡的山顶、山腰、山脚分别生长着不同的群落,这是由于地形起伏使不同高度的山坡上的水分、温度等存在较大差异,不同的生物种群分布在不同的地段,不属于群落的垂直结构。判断是否属于垂直结构的简单方法:将自己缩小为一个很小的点,置身于待分析的群落中,看看不同的生物是否分层分布在垂直于水平面的不同的高度上。如图所示:山坡植被中的针叶林的正上方是天空不是高山草甸,其正下方是土地中的生物,不是阔叶林树木,因此高山草甸、针叶林、阔叶林不体现垂直结构;而在森林里面小点的正上方是草,草的正上方是灌木,灌木的正上方是乔木,点的下方是土壤,因此森林中自下而上分别有草本植物、灌木和乔木,形成群落的垂直结构。
创新应用5 研究生态位的实践意义 生态位是指一个物种在群落中的地位或作用,包括所处的空间位置,占用资源的情况,以及与其他物种的关系等。动物的生态位与栖息地、食物、天敌以及与其他物种的关系等有关;植物的生态位与区域内出现频率、种群密度、植株高度等特征,以及与其他物种的关系等有关。 群落中每种生物都占据着相对稳定的生态位,这有利于不同生物充分利用环境资源,是群落中物种之间及生物与环境间协同进化的结果。
示例11 在鱼塘中混合放养多种鱼(如图所示),可以提高产量,下列叙述错误的是
A.在垂直方向上,鱼类具有明显的分层现象B.鱼类在群落中的垂直分布主要原因之一是食物不同C.甲、乙、丙、戊四种鱼的生态位不同,因此它们之间不存在竞争关系D.去除丁可增加池塘中鱼的产量
解析▶从题图及文字说明来看,不同种鱼之间存在明显的分层现象,体现了群落的垂直结构,A正确;影响鱼类出现分层现象的关键因素是栖息环境及食物条件,B正确;虽然甲、乙、丙、戊四种鱼间不存在食物上的竞争关系,但是水体溶解氧、空间资源等也是鱼类生存必需的条件,各种鱼密度过大,也会引起竞争,C错误;由题图提示可知,丁以其他鱼为食,因此去除丁可增加池塘中鱼的产量。答案▶C
知识拓展 研究生态位的重要意义在于合理设计人工生态系统,利用不同生物之间生态位的差异,充分利用环境资源,从而获得更多的价值。1.鱼类的混合放养(1)四种鱼类的混养,是利用它们在池塘中占据着不同的生态位进行设计的。
(2)对动物生态位影响较大的是栖息环境(关联群落结构)和食物条件(关联种间关系):我国劳动人民将生态位不同的四种鱼混合放养,既降低了竞争的强度,又充分地利用了空间和资源。
考点1 种群的特征和数量变化 必备知识通关 解题能力提升 考法1 种群的特征与种群密度的调查方法 考法2 种群的数量变化曲线和应用分析考点2 群落的结构和演替必备知识通关解题能力提升 考法3 种群和群落的辨析
考法4 群落的结构和种间关系分析 考法5 群落演替类型的判断 易 错 混淆垂直结构和垂直分布 “双一流”名校冲刺 创新应用5 研究生态位的实践意义
课标要求列举种群具有种群密度、出生率和死亡率、迁入率和迁出率、年龄结构、性别比例等特征;尝试建立数学模型解释种群的数量变动;举例说明阳光、温度和水等非生物因素以及不同物种之间的相互作用都会影响生物的种群特征；描述群落具有垂直结构和水平结构等特征,并可随时间而改变;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;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。
高考怎么考本专题是高考的必考内容,常以文字情境、表格、曲线等多种形式综合考查种群的特征、种群密度的调查、群落的结构特征和演替等。预计2022年高考可能以文字、曲线或表格等形式考查种群的数量特征,或结合实例考查群落的结构及演替,还可能结合生活实际以某一具体的种群或群落来考查考生关注社会、关注自然的社会责任和运用所学知识解决实际问题的综合能力。
考点1 种群的特征和数量变化
一、种群的特征1.种群的概念:种群是在一定的自然区域内,同种生物的全部个体。2.种群的数量特征及相互关系
核心素养 · 科学思维1.[批判性思维]种群数量多,种群密度不一定大。种群密度是种群在单位面积或单位体积中的个体数,因此,在对比两个种群密度的大小时,一定要考虑两种群所处自然区域的面积或体积的大小。2.[归纳与概括]分析农业生产中利用性引诱剂诱杀害虫会降低害虫的种群密度的原理。提示:喷施性外激素诱杀雄虫破坏了该种害虫正常的性别比例,降低了出生率,进而降低了该种害虫的种群密度。
3.种群的空间特征(1)概念:组成种群的个体,在其生活空间中的位置状态或布局。(2)种类:主要包括均匀分布(如水稻的空间分布)、随机分布(如某种杂草的空间分布)和集群分布(如瓢虫的空间分布)等。
二、种群密度的调查方法
三、种群数量增长曲线1.“J”型曲线和“S”型曲线
注意 实验室条件下种群会出现“J”型增长,一般来说,自然界中不存在无菌、恒温等“理想条件”,也不存在“J”型增长。2.种群数量波动和下降大多数种群数量总是处在波动中;在不利的条件下,种群数量还会急剧下降,甚至消亡。3.影响种群数量变化的因素(1)自然因素:气候、食物、天敌、传染病等。(2)人为因素:人类活动。
4.“S”型曲线中K值与K/2的分析和应用(1)K值与K/2的分析
(2)K值与K/2的应用
误区警示1.同一种生物的K值不是固定不变的。当环境遭受破坏后,K值会下降;当生物生存的环境得到改善时,K值会上升。2.K值≠种群的最大数量。(1)种群数量能达到的最大值是种群在某一时间点出现的,这个值可能大于环境容纳量。(2)在环境不遭受破坏的情况下,种群数量会在K值上下波动;当种群数量偏离K值的时候,生态系统会通过负反馈调节使种群数量回到一定范围内。
四、探究培养液中酵母菌种群数量的变化1.实验原理(1)用液体培养基培养酵母菌,酵母菌种群的增长受培养液的成分、空间、pH、温度等因素的影响。(2)在理想的环境中,酵母菌种群呈“J”型增长;自然界中资源和空间总是有限的,酵母菌种群呈“S”型增长。(3)用抽样检测法调查酵母菌种群数量,计数时常用显微计数法。
3.计数方法 血细胞计数板有两种常见方格网,对于16×25的方格网而言,计四角的4个中方格共计100个小方格中的个体数量;而对于25×16的方格网而言,计四角和正中间的(共5个)中方格共计80个小方格中的个体数量,如图所示。
计数方法:大方格长、宽均为1 mm,高度为0.1 mm(即规格为1 mm×1 mm×0.1 mm),则每个大方格的体积为0.1 mm3(10-4 mL),故1 mL培养液中细胞个数=( )×400×104×稀释倍数。
4.实验注意事项(1)该实验需要重复但不需另外设置对照——自身前后已形成对照。(2)浓度过大需做稀释处理,但最后计算时要考虑稀释倍数。稀释的目的是便于酵母菌悬液的计数,以每个小方格内含有4~5个酵母菌为宜。(3)吸取培养液前要振荡摇匀,目的是使培养液中的酵母菌均匀分布,减小误差。(4)显微计数时,对于压在小方格边线上的酵母菌,只计数相邻两边上及其顶角处的。(5)每天计数的时间要固定。
考法1 种群的特征与种群密度的调查方法三看法选择合适的种群密度调查方法
命题角度1 种群的特征及相互关系分析考情回顾▶判断正误(T2):1.[2019江苏,T26(4)]下列属于该区域东亚飞蝗种群基本特征的有 (填序号)。(①空间分布 ②迁入率 ③互利共生 ④物种丰富度 ⑤种群密度) 2.[2018全国卷Ⅰ,T5B、C]某林场中繁殖力极强老鼠种群数量的增长会受密度制约;( )鱼塘中某种鱼的养殖密度不同时,单位水体该鱼的产量有可能相同。( )3.[2017全国卷Ⅱ,T31(2)、(4)](2)在苗圃进行了药物灭鼠后,如果出现种群数量下降,除了考虑药物引起的死亡率升高这一因素外,还应考虑的因素是 ;(4)通常,种群具有个体所没有的特征,如种群密度、年龄结构等。那么,种群的年龄结构是指 。
答案▶1.①②⑤ 2.√ √ 3.(2)苗圃中山鼠种群中个体的迁出 (4)种群中各年龄期的个体在种群中所占的比例示例1 [2018浙江11月选考,13,2分]下列关于种群特征的叙述,正确的是A.种群密度越大种群数量增加越快B.性比率对种群密度的影响在生殖前期最大C.自然增长率小于1时种群的数量即开始减少D.年龄金字塔表示取样期间各年龄组个体数量在种群中的比例
解析▶种群密度越大,个体间争夺营养物质和空间等的斗争越剧烈,种群数量增加越慢,A错误;生殖前期的个体为幼年个体,不具备生殖能力,生殖期的个体具有生殖能力,因此性比率对种群密度的影响在生殖期最大,B错误;自然增长率小于1时种群增长减慢,但种群数量仍在增加,C错误;年龄金字塔表示取样期间各年龄组个体数量在种群中所占的比例关系,D正确。答案▶D
命题角度2 种群密度的调查方法考情回顾▶判断正误(T1):1.[2018全国卷Ⅲ,T6C]黑光灯诱捕的方法可用于调查某种趋光性昆虫的种群密度。( )2.[2016海南,T28节选](题干信息说明:雀科某种鸟有9个地理隔离的种群,其中A种群因被过度捕杀而仅存6只雄鸟。研究人员为了拯救A种群,建立了“人工A种群”并将其放归原栖息地)在放归一段时间后,若要估计“人工A种群”的密度,可以采用的调查方法是 。 答案▶1.√ 2.标志重捕法
示例2 [2017全国卷Ⅲ,5,6分]某陆生植物种群的个体数量较少,若用样方法调查其密度,下列做法合理的是 A.将样方内的个体进行标记后再计数B.进行随机取样,适当扩大样方的面积C.采用等距取样法,适当减少样方数量D.采用五点取样法,适当缩小样方面积解析▶用样方法调查植物种群密度时不需要对样方内的个体进行标记, A错误。根据题干信息“某陆生植物种群的个体数量较少”,在用样方法调查时,选取的样方过小,可能导致收集到的数据较少,偶然性较大,因此需要适当扩大样方的面积或者增加样方的数量,B正确,C、D错误。答案▶B
核心素养解读 本题主要考查的核心素养是科学思维和科学探究,具体表现在两个角度:
情境转化1.[科学探究——实验结果分析]本题的调查方法获得的结果与该种植物真实的种群密度 (填“相同”或“一般不相同”),原因是 。 2.[科学思维——创造性思维]取样方法的选择:若该种植物主要沿河岸生长,取样方法应选择 。 答案▶1.一般不相同 该方法是对该种植物的种群密度进行估算,调查结果与实际数值存在差异 2.等距取样法
考法2 种群的数量变化曲线和应用分析1.运用数学模型分析“J”型曲线
种群“J”型增长的数学方程式模型:Nt=N0λt,λ代表当年种群数量与前一年种群数量的比值,不是增长率。(1)λ>1时,种群密度增大,如图中AB段(不包括 B 点)。(2)λ=1时,种群密度保持稳定,如图中B、D点。(3)λ<1时,种群密度减小,如图中BD段(不包括B、D点)。
2.变式法解读“S”型曲线
两图对比分析解读:(1)t1之前,种群数量小于K/2,由于资源和空间条件相对充裕,种群数量增长较快,当种群数量为K/2时,出生率远大于死亡率,种群增长率达到最大值。(2)t1~t2时,由于资源和空间条件有限,当种群密度增大时,种内斗争加剧,天敌数量增加,种群增长率下降。(3)t2时,种群数量达到K值,此时出生率等于死亡率,种群增长率为0。
3.数学曲线模型中K值的不同表示方法
图中A、B、C 时间所对应的种群数量为K值,A'、C'时间所对应的种群数量为K/2。
命题角度3 “J”型曲线和“S”型曲线的比较与分析考情回顾▶判断正误(T1):1.[2018全国卷Ⅰ,T5 A、D]种群的“S”型增长是受资源因素限制而呈现的结果;( )培养瓶中细菌种群数量达到K值前,密度对其增长的制约逐渐减弱。( )2.[2017全国卷Ⅱ,T31(1)]在资源不受限制的理想条件下,杉树种群的增长曲线呈 型。 答案▶1.√ ×(提示:种群数量达到K 值之前,个体间的斗争增强,种群密度对其增长的制约逐渐增强) 2.“J”
示例3 [2020海南,24,10分]用4种不同方式培养酵母菌,其他培养条件相同,酵母菌种群数量增长曲线分别为a、b、c、d,如图所示。
回答下列问题。(1)培养酵母菌时需要将温度控制在20 ℃左右,原因是 。 (2)曲线a所示的种群数量增长最快,主要原因是种群增长所需的 最丰富。(3)曲线d为对照组,对照组的培养方式是 。该组酵母菌数量增长
到一定程度后,种群增长逐渐变慢,其限制因素有 (答出2点即可)。 (4)随着培养时间的延长,在有限的空间中,每组酵母菌种群数量都会达到环境容纳量。环境容纳量是指 。解析▶(1)由于20 ℃左右最适合酵母菌繁殖,故培养酵母菌时需要将温度控制在20 ℃左右。(2)曲线a所示的种群数量增长最快,这是因为种群增长所需的营养物质最丰富。(3)曲线d为对照组,应该不换培养液。该组酵母菌数量增长到一定程度后,种群增长逐渐变慢,其限制因素有营养物质的消耗、有害代谢产物的积累等。(4)随着培养时间的延长,在有限的空间中,每组酵母菌种群数量都会达到环境容纳量,环境容纳量即K值,是指特定环境所能容许的种群数量的最大值。答案▶(1)20 ℃左右最适合酵母菌繁殖 (2)营养物质 (3)不换培养液 营养物质的消耗、有害代谢产物的积累 (4)特定环境所能容许的种群数量的最大值
类题分析 [2018浙江4月选考,18,2分]在对某自然保护区内甲、乙两个不同物种的种群数量进行了调查之后,又开展了连续4年的跟踪调查,计算其L值(L=当年末种群个体数量/前一年末种群个体数量),结果如图所示。下列关于这4年调查期间的种群数量变化的叙述,错误的是
A.第1年末甲乙两种群的增长速度不一定相等B.第2年末乙种群数量不一定大于甲C.第3年末乙种群数量达到了最大值D.这4年中甲种群每年增加的数量是相等的
解析▶由于甲、乙两个种群内个体的初始数量均未知,第一年末甲种群的L=1.5,乙种群的L值稍大于1.0,两种群具体增加的个体数量无法得知,故两种群的增长速度不一定相等,A正确。由于甲乙两个种群内个体的初始数量均未知,第二年末乙种群数量不一定大于甲,B正确。第3年末乙种群的L=1.0,且在接下来的第3~4年内L值小于1.0,即种群数量在减少,故第3年末乙种群数量达到了最大值,C正确。这4年中甲种群的L值均为1.5,种群每年增加的数量都较前一年多,D错误。答案▶D
命题角度4 种群数量变化规律的应用分析示例4 [2017全国卷Ⅰ,5,6分]假设某草原上散养的某种家畜种群呈“S”型增长,该种群的增长率随种群数量的变化趋势如图所示。若要持续尽可能多地收获该种家畜,则应在种群数量合适时开始捕获,下列四个种群数量中合适的是
A.甲点对应的种群数量B.乙点对应的种群数量C.丙点对应的种群数量D.丁点对应的种群数量
解析▶本题中的关键信息有两个:“持续”“尽可能多地收获”。捕获一定数量的个体会使种群数量减少,反映到坐标曲线上的情况是沿曲线向左移动:甲、乙、丙三个点沿曲线向左(下)移动后,种群增长率均减小,同时种群数量减少,需要较长时间才能将捕获的家畜数量“补充”上;而在丁点捕获一定数量的家畜个体后,虽然种群数量减少,但是种群增长率增大,能很快将捕获的家畜数量“补充”上,达到“持续”“尽可能多地收获”这两个目的。答案▶D
释疑解感 很多考生将一个非常简单的数学模型解读得非常复杂,实际上,我们可以用示意图表示当在四个点对应的种群数量下捕获相同且适量个体后(见图中甲'、乙'、丙'、丁')的情况,丁'对应的种群数量b1和种群增长率a1都大于其他三个点的情况,可见,只有在丁点对应的种群数量下捕获,才能在捕获后最快地“补充”上捕获掉的数量,从而实现可持续发展。
命题角度5 探究培养液中微生物种群数量的变化示例5 [2019全国卷Ⅰ,6,6分]某实验小组用细菌甲(异养生物)作为材料来探究不同条件下种群增长的特点,设计了三个实验组,每组接种相同数量的细菌甲后进行培养,培养过程中定时更新培养基,三组的更新时间间隔分别为3 h、10 h、23 h,得到a、b、c三条种群增长曲线,如图所示。下列叙述错误的是
A.细菌甲能够将培养基中的有机物分解成无机物B.培养基更换频率的不同,可用来表示环境资源量的不同C.在培养到23 h之前,a组培养基中的营养和空间条件都是充裕的D.培养基更新时间间隔为23 h时,种群增长不会出现“J”型增长阶段
解析▶异养生物可以把有机物转化成无机物,A正确;随着微生物的生长繁殖,培养基中的营养物质不断减少,代谢废物不断增加,故更换培养基的频率不同可以表示环境资源量的不同,B正确;由曲线可知,a组中细菌甲在23 h前,数量增长一直很快,说明该组培养基中的营养和空间条件一直是充裕的,C正确;培养基更新时间间隔为23 h时,在培养的早期,培养基中的营养和空间资源是充足的,细菌甲种群的增长会出现“J”型增长阶段,且图中a、c曲线在早期重合,也可说明早期可出现“J”型增长阶段,D错误。答案▶D
类题分析 [2018海南,25,2分]将相等数量的硝化细菌和大肠杆菌分别接种到含铵盐的无机盐培养液中,在适宜温度下振荡培养。若用虚线表示大肠杆菌的生长趋势,实线表示硝化细菌的生长趋势,则下图中能正确表示两种菌体生长趋势的是
解析▶硝化细菌能够将环境中的氨氧化成亚硝酸,进而将亚硝酸氧化成硝酸,并利用这两个化学反应释放的能量进行化能合成作用,将CO2和H2O合成糖类,这些糖类可供硝化细菌维持自身的生命活动;而大肠杆菌不能进行化能合成作用,因此接种到含铵盐的无机盐培养液中的硝化细菌繁殖速度较快,而大肠杆菌很难生长,C符合题意。答案▶C
误区警示 本题以细菌培养为题材,重点考查种群数量增长的两种曲线。试题难度较大,容易出错,出错的主要原因有两点:一是不理解间隔不同时间定期更换培养基的目的是为细菌甲提供不同的环境资源量,模拟“J”型曲线和“S”型曲线形成的原因;二是不能正确分析图中曲线,不能获取有效图形信息,三条曲线的最初阶段相同,说明此阶段处于理想状态,种群数量均呈“J”型增长,之后三条曲线出现差异,b、c曲线呈“S”型增长,主要是培养基中营养物质不足所致。
技法点拨 试题答案通常有三种来源:一是直接来自教材,例如,2019年全国卷Ⅰ第31题(2)种间竞争的概念就来自教材必修3 P73图4-10;二是直接来自题干或图、表信息,例如,本题题干中的“细菌甲(异养生物)”表明细菌甲能够将有机物分解成无机物,从而判定A项正确;三是依据教材有关理论,对获取的题目信息进行一定的加工、推理和计算等,例如,本题的C、D两项需依据教材中有关“J”型曲线和“S”型曲线的知识,结合题图中三条曲线的变化规律进行综合分析,才能判定C项正确,D项错误。
考点2 群落的结构和演替
一、群落的概念和物种组成1.群落的概念和特征
四、群落的演替1.群落演替的概念:随着时间的推移,一个群落被另一个群落代替的过程叫作群落演替。2.群落演替的类型比较
3.人类活动对群落演替的影响:人类活动往往会使群落演替按不同于自然演替的方向和速度进行。4.自然群落演替的特征
误区警示1.演替并不是“取而代之”。演替过程中一些种群取代另一些种群,是一种“优势取代”,而非“取而代之”,如形成森林后,乔木占据优势地位,但森林中仍有灌木、草本植物、苔藓等。2.群落演替是一个漫长但并非永无休止的过程。当群落演替到与环境处于平衡状态时,就以相对稳定的群落为发展的顶点。3.并不是所有群落都可以演替到森林阶段。如果陆地环境条件适宜,群落都能演替到森林阶段。在干旱地区,一般只能演替到草本植物阶段或灌木阶段。
五、土壤中小动物类群丰富度的研究1.实验相关方法 (1)取样方法:许多土壤动物身体微小且有较强的活动能力,可用取样器取样的方法进行采集、调查。 (2)统计方法:记名计算法和目测估计法。
3.注意事项(1)从不同环境中采集的土壤样本要分别统计。(2)尽可能多地收集小动物。收集小动物时,根据土壤中生物的避光性和趋湿性来收集。(3)从同样土壤中采集的样本,进行多组统计比较。(4)识别命名要准确,并进行分类。如果无法知道小动物的名称,可记为“待鉴定”,并记录其特征。(5)注意安全,远离危险地带;不要破坏当地环境。
4.采集小动物所用到的仪器
(1)诱虫器(A图):诱虫器中的电灯是主要装置,诱虫器利用土壤动物具有避光、趋湿、避高温的习性,使土壤动物远离光源、热源。(2)吸虫器(B图):吸虫器中纱布的作用是防止将土壤小动物吸走。
考法3 种群和群落的辨析种群和群落的比较
命题角度6 结合具体情境考查种群和群落示例6 [浙江理综,5,6分]在沙漠的一个灌木群落中,某种基于种子繁殖的灌木,其分布型随着生长进程会发生改变,幼小和小灌木呈集群分布,中灌木呈随机分布,大灌木呈均匀分布。下列叙述错误的是A.这种改变使群落的水平结构发生变化B.这种改变是群落演替所引起的结果C.均匀分布的形成原因主要是种内竞争D.集群分布主要是由于种子不能远离母株所致
思路分析▶(1)找出题干关键词:灌木群落、集群分布、随机分布、均匀分布。(2)分析选项逻辑关系是否合理:如种群分布型的含义和类型、群落演替的结果。解析▶种群分布型的改变使群落的水平结构发生变化,故A正确;这种分布型的改变主要是灌木适应环境条件的结果,故B错误;均匀分布是种内竞争的结果,故C正确;树木的种子常落在母株附近而形成集群分布,故D正确。答案▶B
类题分析 [2017北京理综,3,6分]酸雨指pH小于5.6的大气降水。在实验室中模拟酸雨喷淋樟树和楝树的树苗。结果发现,楝树的高度比对照组低约40%,而樟树的高度没有明显差异。结合生态学知识所作的合理推测是A.酸雨对楝树种群中个体的株高影响较明显B.酸雨对樟树种群密度的影响比对楝树的大C.森林生态系统物种丰(富)度不受酸雨影响D.楝树生长的群落中,其他树种都不耐酸雨
解析▶楝树的高度在酸雨喷淋环境下比对照组低了约40%,而樟树的高度没有明显差异,因此酸雨对楝树种群中个体的株高影响较明显,A项正确。题干信息没有给出酸雨对两个树种的种群密度的影响、对物种丰富度的影响及其他树种对酸雨的耐受性的相关信息,不能得出B、C、D项所述推测。答案▶A
考法4 群落的结构和种间关系分析1.分析群落的空间结构时应注意的三个问题(1)群落存在空间结构,而种群具有空间特征但不具有空间结构。注意 竹林中竹子高低错落有致不是群落的垂直结构。群落垂直结构涉及的是群落中“不同种群”在空间垂直结构上的分层现象。(2)各个种群间具有不同的种间关系,如捕食、竞争等。通过各种不同的种间关系,使各个生物种群分别占据不同的空间,形成群落的空间结构。
2.辨析几种常见的种间关系(1)对比法分析捕食关系和竞争关系
①捕食坐标曲线的判断(如图A)a.从最高点判断,一般情况下,被捕食者数量多,捕食者数量少。b.从变化趋势看,先达到波峰的为被捕食者,后达到波峰的为捕食者,即被捕食者变化在先,捕食者变化在后。②竞争坐标曲线的判断(如图B)
a.看最终结果:一种生物数量(甲)增加,另一种生物数量(乙)减少,甚至降为0的曲线为竞争曲线。b.看影响因素:只要曲线中提示两种生物有共同的空间和食物,则为竞争关系。(2)寄生与腐生的区别:寄生是从活的生物体内获得营养物质;腐生是从死的生物体内或腐烂的动植物组织等获得营养物质。(3)种内斗争与竞争的区别:简记为“同斗争”“异竞争”。“同斗争”:同种生物争夺资源和空间是种内斗争,如公羚羊争夺配偶。“异竞争”:不同种生物争夺资源和空间是竞争,如水稻和稗草争夺阳光。
(4)生存斗争与竞争的区别:种内斗争为种内关系,竞争为种间关系,种间斗争包括竞争,而生存斗争既包括生物与生物之间的关系,又包括生物与无机环境之间的关系。如图所示:A代表生存斗争,B代表种内斗争,C代表种间斗争,D代表竞争。
命题角度7 群落的物种组成和空间结构考情回顾▶判断正误(T1、4、5):1.[2020江苏,T15C]挺水的莲、浮水的睡莲及沉水的水草体现出群落的垂直结构。( )2.[2019海南,T29(2)]恢复群落的垂直结构和水平结构有助于群落所在生态系统功能的恢复。群落中植物的垂直结构对植物和动物的作用分别是 。 3.[2019江苏,T26(3)]由于乔木的遮挡程度不同,导致了不同区域地表的草本植物、真菌等生物种类和数量有一定差异,地表生物的这种区域差异分布体现了群落具有 结构。 4.[2018全国卷Ⅲ,T6D]黑光灯诱捕的方法可用于探究该农田趋光性昆虫的物种数目。( )
5.[2017江苏,T24C、D]一只猛禽追逐另一只抓握着鼠的猛禽,这两只猛禽属于捕食关系;( )一棵树上不同高度的喜鹊巢,不能反映动物群落的垂直结构。( )6.[2016全国卷Ⅲ,T31(1)]由于温度的限制作用,冻原上物种的丰富度较低。丰富度是指 。答案▶1.√ 2.提高了植物对阳光等环境资源的利用,为动物创造了多种多样的栖息空间和食物条件 3.水平 4.√ 5.× √ 6.群落中物种数目的多少
示例7 [四川理综改编]某放牧草地有一些占地约1 m2的石头。有人于石头不同距离处,调查了蜥蜴个体数、蝗虫种群密度和植物生物量(干重),结果如图所示。下列叙述错误的是
A.随着蝗虫种群密度的增大,植物之间的竞争将会加剧B.蜥蜴活动地点离石头越远,被天敌捕食的风险就越大C.距石头的远近是引起该群落水平结构变化的重要因素D.可采用标志重捕法调查蝗虫的种群密度
解析▶随着蝗虫种群密度的增大,禾草植物和非禾草植物生物量均减少,因此植物之间的竞争减弱,A错误;从题图可以看出,蜥蜴活动地点离石头越远,其食物越充足,但个体数反而越少,说明其失去了躲避的场所,被天敌捕食的风险增大,B正确;石头导致了地形、光照等变化,故距石头的远近是引起该群落水平结构变化的重要因素,C正确;蝗虫的活动能力强,因此要调查其种群密度可采用标志重捕法,D正确。答案▶A
命题角度8 结合图像或文字信息分析种间关系考情回顾▶判断正误(T2):1.[2019天津,T7(1)节选]豆科植物与根瘤菌的种间关系为 。 2.[2019江苏,T6C]习性相似物种的生活区域重叠得越多,对资源的利用越充分。( )3.[2019全国卷Ⅰ,T31(2)]A和B之间存在种间竞争关系,种间竞争通常是指 。 4.[2017全国卷Ⅱ,T31(3)]理论上,除药物灭鼠外还可以采取生物防治的方法控制鼠害,如引入天敌。天敌和山鼠之间的种间关系是 。答案▶1.互利共生 2.×(提示:习性相近物种的生活区域重叠越多,种间竞争越激烈,对资源的利用就越不充分) 3.两种或两种以上生物相互争夺相同的资源和空间而表现出来的相互抑制现象 4.捕食
示例8 [新课标全国卷Ⅰ高考,6,6分]某种植物病毒V是通过稻飞虱吸食水稻汁液在水稻间传播的。稻田中青蛙数量的增加可减少该病毒在水稻间的传播。下列叙述正确的是A.青蛙与稻飞虱是捕食关系B.水稻与青蛙是竞争关系C.病毒V与青蛙是寄生关系D.水稻和病毒V是互利共生关系解析▶青蛙以稻飞虱为食,青蛙数量的增加使稻飞虱减少,而病毒V与水稻之间为寄生关系,因此青蛙数量的增加可减少该病毒在水稻间的传播。答案▶A
解后反思1.审题时,要抓住题干中的两个关键信息:(1)“植物病毒V是通过稻飞虱吸食水稻汁液在水稻间传播的”,这句话隐含了植物病毒V与水稻的种间关系;(2)“青蛙数量的增加可减少该病毒在水稻间的传播”,这句话隐含了青蛙与病毒V的传播者——稻飞虱的种间关系。2.要能从题干关键信息中判断出种间关系。关键信息(1)说明病毒V寄生在水稻细胞中,稻飞虱吸食水稻汁液将植物病毒V传播给别的水稻,植物病毒V与水稻是寄生关系;关键信息(2)说明青蛙捕食稻飞虱,青蛙与稻飞虱是捕食关系。
考法5 群落演替类型的判断二看法区分初生演替和次生演替
命题角度9 结合实例考查群落演替的类型和趋势考情回顾▶判断正误:1.[2020山东,T19B]由互花米草占优势转变为本地植物占优势的过程不属于群落演替。( )2.[2019海南,T23A]外来物种入侵会对当地群落的演替产生严重的影响。( )3.[2019江苏,T6B]退耕还林、退塘还湖、布设人工鱼礁之后都会发生群落的初生演替。( )答案▶1.× 2.√ 3.×(提示:发生的是次生演替)
示例9 [2017天津理综,7,12分]大兴安岭某林区发生中度火烧后,植被演替过程如图。
据图回答:(1)该火烧迹地上发生的是 演替。与①相比,③中群落对光的利用更充分,因其具有更复杂的 结构。 (2)火烧15年后,草本、灌木丰富度的变化趋势均为 ,主要原因是它们与乔木竞争时获得的 。
(3)针叶林凋落物的氮磷分解速率较慢。火烧后若补栽乔木树种,最好种植 ,以加快氮磷循环。 (4)用样方法调查群落前,需通过逐步扩大面积统计物种数绘制“种—面积”曲线,作为选取样方面积的依据。如图是该林区草本、灌木、乔木的相应曲线。据图分析,调查乔木应选取的最小样方面积是 。
解析▶(1)由图中信息可知,火灾后群落中迅速出现了多种草本植物和灌木,这说明大火后还保留原有土壤条件,甚至还可能保留了植物的种子或其他繁殖体,所以该火烧迹地上发生的是次生演替。群落中植物的垂直结构有
利于群落对光能的充分利用。(2)从图中可以看出,火烧15年后草本和灌木丰富度下降,到40年后基本保持相对稳定,主要原因是草本和灌木在与乔木的竞争中得到的光逐渐减少。(3)火烧后若补栽乔木树种,最好种植阔叶树,因为针叶树的凋落物不易被分解,物质循环速度慢,而由题知乔木中除了针叶树就是阔叶树,因此应该种植的是阔叶树。(4)从样方大小和物种数间的关系可判断,坐标曲线中最下面的曲线为乔木对应的曲线,从该曲线可以看出,当样方面积为S3时乔木的物种数就达到最大,所以调查乔木应选取的最小样方面积为S3。答案▶(1)次生 垂直 (2)下降后保持相对稳定 光逐渐减少 (3)阔叶树 (4)S3
避误区 · 易错易混
易错 混淆垂直结构和垂直分布示例10 下列有关群落结构的叙述,错误的是A.同一座山的山顶生草甸、山腰长松林、山脚种作物,体现了群落的垂直结构B.群落的垂直结构显著提高了群落利用阳光等环境资源的能力C.不同种类的淡水鱼占据不同水层而出现分层现象,这与各种淡水鱼的食性有关D.闽江的浅水区和深水区分布着不同的种群,体现群落的水平结构解析▶山顶上的草甸、山腰的松林、山脚的农田分别属于不同的群落,这种不同群落在山坡上的分布不属于群落的垂直结构,A错误;群落的垂直结
构显著提高了群落利用阳光等环境资源的能力,B正确;不同种类的淡水鱼占据不同水层而出现分层现象,这与各种淡水鱼的食性有关,C正确;在水平方向上不同地段分布着不同的种群,这属于群落的水平结构,D正确。答案▶A错因分析▶群落的垂直结构是群落内部在垂直方向上不同种群的分层现象;不同海拔高度分布着不同的群落体现的是垂直分布,如山顶有高寒草甸群落、山腰有针叶林群落、山脚有阔叶林群落。将群落的垂直结构和垂直分布混淆,是常见的错误之一。
解题通法 同一山坡的山顶、山腰、山脚分别生长着不同的群落,这是由于地形起伏使不同高度的山坡上的水分、温度等存在较大差异,不同的生物种群分布在不同的地段,不属于群落的垂直结构。判断是否属于垂直结构的简单方法:将自己缩小为一个很小的点,置身于待分析的群落中,看看不同的生物是否分层分布在垂直于水平面的不同的高度上。如图所示:山坡植被中的针叶林的正上方是天空不是高山草甸,其正下方是土地中的生物,不是阔叶林树木,因此高山草甸、针叶林、阔叶林不体现垂直结构;而在森林里面小点的正上方是草,草的正上方是灌木,灌木的正上方是乔木,点的下方是土壤,因此森林中自下而上分别有草本植物、灌木和乔木,形成群落的垂直结构。
创新应用5 研究生态位的实践意义 生态位是指一个物种在群落中的地位或作用,包括所处的空间位置,占用资源的情况,以及与其他物种的关系等。动物的生态位与栖息地、食物、天敌以及与其他物种的关系等有关;植物的生态位与区域内出现频率、种群密度、植株高度等特征,以及与其他物种的关系等有关。 群落中每种生物都占据着相对稳定的生态位,这有利于不同生物充分利用环境资源,是群落中物种之间及生物与环境间协同进化的结果。
示例11 在鱼塘中混合放养多种鱼(如图所示),可以提高产量,下列叙述错误的是
A.在垂直方向上,鱼类具有明显的分层现象B.鱼类在群落中的垂直分布主要原因之一是食物不同C.甲、乙、丙、戊四种鱼的生态位不同,因此它们之间不存在竞争关系D.去除丁可增加池塘中鱼的产量
解析▶从题图及文字说明来看,不同种鱼之间存在明显的分层现象,体现了群落的垂直结构,A正确;影响鱼类出现分层现象的关键因素是栖息环境及食物条件,B正确;虽然甲、乙、丙、戊四种鱼间不存在食物上的竞争关系,但是水体溶解氧、空间资源等也是鱼类生存必需的条件,各种鱼密度过大,也会引起竞争,C错误;由题图提示可知,丁以其他鱼为食,因此去除丁可增加池塘中鱼的产量。答案▶C
知识拓展 研究生态位的重要意义在于合理设计人工生态系统,利用不同生物之间生态位的差异,充分利用环境资源,从而获得更多的价值。1.鱼类的混合放养(1)四种鱼类的混养,是利用它们在池塘中占据着不同的生态位进行设计的。
(2)对动物生态位影响较大的是栖息环境(关联群落结构)和食物条件(关联种间关系):我国劳动人民将生态位不同的四种鱼混合放养,既降低了竞争的强度,又充分地利用了空间和资源。
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