2024年高中生物新教材同步学案 选择性必修第二册 第2章 第1节 第2课时　群落的空间结构、季节性及生态位（含解析）

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第2课时　群落的空间结构、季节性及生态位 [学习目标]　1.描述群落的空间结构和季节性。2.通过分析自然群落中某种生物的生态位，说出生态位的概念及生态位分化的意义。 一、群落的空间结构 1．垂直结构 (1)特点：在垂直方向上，大多数群落都具有明显的分层现象。 (2)植物的分层 ①决定因素：与植物对光的利用有关。 ②其他因素：a.决定植物地上分层的环境因素还有温度等条件；b.决定植物地下分层的环境因素有水分、无机盐等。 ③意义：显著提高了群落利用阳光等环境资源的能力。 (3)动物的分层：群落中植物的垂直分层为动物创造了多种多样的栖息空间和食物条件。 2．水平结构 (1)特点：常呈镶嵌分布。 (2)决定因素：地形的变化、土壤湿度和盐碱度的差异、光照强度的不同、生物自身生长特点的不同，以及人与动物的影响等。 判断正误 (1)森林有垂直结构，草原只有水平结构(　　) (2)群落的分层现象不仅表现在陆地上，也表现在水域中(　　) (3)在海拔高度不同的山坡上分布着不同的植物类群，说明群落具有垂直结构(　　) (4)洪泽湖近岸区和湖心区不完全相同的生物分布，构成群落的水平结构(　　) 答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)√ 任务一：群落的空间结构 如图a、b、c分别代表在－200 m～3 800 m的海拔内，山坡a、森林b、海洋c三个不同的自然区域内植物的分布状况。回答下列问题： (1)a处不同高度的山坡上分布着不同的植物类群，影响它们分布的主要环境因素是什么？这是群落的垂直结构吗？ 提示　影响它们分布的主要环境因素是温度。这不是群落的垂直结构。 (2)b、c处的植物在垂直方向上都具有明显的分层现象，影响它们分布的主要环境因素是什么？这是群落的垂直结构吗？ 提示　b处森林中植物的垂直分层现象主要是受光照强度影响形成的；c处藻类植物的分层现象主要是受光质(光的波长)影响形成的。这是群落的垂直结构。 (3)b处动物在群落中也有垂直分层现象，如图所示。决定植物地下分层的环境因素有哪些？ 提示　决定植物地下分层的环境因素有水分、无机盐等。 (4)有人说：“b处桦树高低错落有致，只存在垂直结构，而野草丛比较矮小，只存在水平结构”，你认为这种说法对吗？为什么？ 提示　不对。垂直结构和水平结构都是指群落中不同种生物的分层或分布关系。同种生物如桦树的不同分布属于种群层次，不能构成垂直结构。矮小的野草丛有垂直结构和水平结构的存在。 1．明辨对群落结构认识的三个易误点 (1)“竹林中的竹子高低错落有致”不属于群落的垂直结构，竹林中的竹子是种群，不具有群落的空间结构。 (2)水体中植物的垂直分布主要是由光照(光质)引起的分层现象，属于群落的垂直结构。 (3)高山上植物的分布取决于温度，从山顶到山脚，分布着不同的植物类群，属于植被的垂直地带性分布，不属于群落的垂直结构。 2．群落结构形成的原因及意义 (1)原因：群落结构与环境中生态因素有关，群落结构的具体表现都是在长期自然选择的基础上形成的对环境的适应。 (2)意义：生物在垂直方向及水平方向上的位置配置关系，有利于提高生物群落整体对自然资源的充分利用。如植物的垂直结构能显著提高光能的利用率，并为动物创造多种多样的栖息空间和食物条件。 1．下列关于生物群落的叙述，错误的是(　　) A．群落中植物的垂直分层现象与光照强度有关 B．草原中动物没有垂直分层现象，森林中动物具有垂直分层现象 C．群落中动物的垂直分层现象与植物有关 D．群落中植物的水平分布现象与地形有关 答案　B 2．下列有关群落结构的叙述，错误的是(　　) A．同一座高山的山顶生草甸、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．不同地段的种群在水平方向上呈现斑块状分布属于群落的水平结构 答案　A 解析　同一座高山不同海拔地带分布着不同的群落类型，不是群落的垂直结构，A错误。 二、群落的季节性和生态位 1．群落的季节性 由于阳光、温度和水分等随季节而变化，群落的外貌和结构也会随之发生有规律的变化。 2．生态位 (1)概念：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，称为这个物种的生态位。 (2)研究范围 ①动物：栖息地、食物、天敌以及与其他物种的关系等。 ②植物：在研究区域内的出现频率、种群密度、植株高度等特征，以及与其他物种的关系等。 (3)意义：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。 判断正误 (1)群落的外貌和空间结构具有季节性规律的变化(　　) (2)四大家鱼的混养利用了它们在池塘中占据着不同的生态位(　　) (3)如果两种动物的生活空间相同，则它们的生态位就完全相同(　　) 答案　(1)√　(2)√　(3)× 任务二：分析当地自然群落中某种生物的生态位 请结合教材“思考·讨论：分析当地自然群落中某种生物的生态位”的资料，回答下列问题： 1．这4种鸟选择觅食生境的策略有哪些异同？哪一种鸟觅食生境的范围更宽？ 提示　绿翅鸭和鹤鹬选择觅食生境的策略基本相同，两者均选择生境1和生境3，并以生境1为主，不选择生境2；绿头鸭主要选择生境1；青脚鹬在3个生境中均出现，在生境3中出现的概率高于前两处。青脚鹬的觅食生境范围更宽。 2．如果两种鸟的觅食生境一样，生态位就完全一样吗？ 提示　不一定。绿翅鸭和鹤鹬选择的觅食生境基本相同，但是食物种类有较大差异，占用的资源以及与其他物种的关系也不一样。 3．任选一种鸟，分析它的食性。从觅食的角度，与它有竞争关系的鸟类有哪些？ 提示　以绿翅鸭为例，绿翅鸭以小坚果为主要食物，还吃茎类、螺类、贝壳沙砾等，绿头鸭也是，二者存在明显的种间竞争关系；绿翅鸭与鹤鹬、青脚鹬也有种间竞争关系，因为它们都捕食螺类，绿翅鸭与鹤鹬都吃贝壳沙砾。 4．任选一种鸟，从觅食生境、种间关系等多个方面综合描述这种鸟类的生态位。 提示　描述鸟类的生态位，通常需要考虑它们的觅食生境、栖息地、食物及与其他物种的种间关系等。以青脚鹬为例，它们的觅食生境包括低潮盐沼—光滩带、海三棱藨草带及海堤内鱼塘—芦苇区；主要以草屑、螺类、甲壳类为食；青脚鹬与鹤鹬存在明显的种间竞争，因为它们都以草屑和螺类为主要食物，青脚鹬与绿翅鸭、绿头鸭也存在种间竞争，因为它们都捕食螺类，青脚鹬和绿头鸭还捕食甲壳类。 任务三：思维训练·溯因推理 某湖泊中生活着鲈鱼和短吻鳄，短吻鳄会捕捉鲈鱼，而鲈鱼又是人们喜爱的美味。当地居民为了提高鲈鱼的产量而大量捕杀短吻鳄。在短吻鳄被捕杀几乎绝迹后，鲈鱼的产量却没有增加。调查表明湖中鲈鱼的种群数量竟然比原来还下降了。追溯原因，有人提出了以下可能： A．气候变化造成鲈鱼食物短缺； B．短吻鳄捕食的另一种鱼以鲈鱼为食； C．捕杀短吻鳄前鲈鱼的种群已经衰退； D．人类主要捕捞鲈鱼幼龄鱼造成种群衰退。 以上四种解释都有道理吗？你认为哪种是最可能的原因？作出推断后，应该怎样进一步判别？ 提示　提出的四种解释都有一定道理。鲈鱼种群数量下降可能是多种因素共同作用的结果。但仅根据所给信息判断，B说法是最可能的原因。这是因为湖泊中一般生活着多种生物，各个种群之间存在着复杂的种间关系和相互作用，短吻鳄是顶级捕食者，捕食多种鱼类和其他动物，鲈鱼则以小鱼、虾、贝类、浮游动物等为食。当短吻鳄几近消失时，被它捕食的动物数量可能会增长，进而影响原本比较稳定的群落结构，最终影响鲈鱼的种群数量。作出推测后，应深入调查湖泊中的物种组成及其相互关系，尤其是与短吻鳄、鲈鱼存在紧密联系的物种，看看它们的种群数量发生了哪些变化，从而作出进一步的判别。要判断A、C、D的解释是否合理，也需要做更多调查。例如，调查湖泊所在地是否发生了气候变化，气候变化对湖泊中的生物带来了哪些影响，人类对鲈鱼的捕捞情况是怎样的，等等。 　生态位的内容及研究意义 (1)生态位的内容：包括生物所处的空间位置，占用的资源情况以及与其他物种的关系等。 (2)生态位重叠：当两个或更多的物种共同利用某些资源时，即出现了生态位重叠，如果资源供应不足，就会产生种间竞争，如果竞争激烈，种群对资源的利用就会发生改变，可能出现(a)生态位移动或(b)一个物种绝灭。 (3)人们根据动物或植物的生态位的不同进行混养或间作，既降低了种间竞争的激烈程度，又充分利用了空间和资源。 3．(2023·安徽合肥高二期中)在高中阶段，可以将生态位理解为：每个物种在群落中的地位或角色，即在群落中每个物种在生活空间、营养关系以及活动时间多个维度上的地位。下列有关生态位的叙述错误的是(　　) A．生态位、群落的范围和边界都属于生物群落研究的范畴 B．不同物种的生态位一旦有重叠则种间竞争就会加剧 C．不同物种占据不同生态位，有利于生物对环境资源的充分利用 D．同一物种的生态位不是一成不变的，而是处于动态变化中 答案　B 解析　不同物种生态位重叠不一定伴随着种间竞争加剧，一般资源短缺时才会发生种间竞争加剧，B错误；同一物种的生态位不是一成不变的，受环境等各种因素的影响，所以处于动态变化中，D正确。 4．生态位是指物种在生物群落或生态系统中的地位和作用，表现了物种对各种资源(食物、空间等)的利用以及不同物种之间的关系。生态位的重叠和分离状况与种间竞争、种内竞争具有密切的关系。下列叙述不正确的是(　　) A．种间竞争会促使不同物种的生态位分化 B．种内竞争的加剧会使不同物种的生态位重叠减少 C．各物种生态位的分化利于群落稳定性与多样性的维持 D．两个物种的生态位重叠增加，则种间竞争加剧 答案　B 解析　种内竞争的加剧会使种群内的个体占据更多的资源，从而使不同物种的生态位重叠增加，B错误。 题组一　群落的空间结构 1．下列关于群落的结构，理解不正确的是(　　) A．海洋中藻类的垂直分层现象与光照有关 B．动物在群落中的垂直分布与植物的分层密切相关 C．竹林中的箭竹高低错落有致，其在垂直结构上有分层现象 D．淡水鱼占据不同的水层，出现的分层现象与各种鱼的食性有关 答案　C 2．(2022·全国乙，5)分层现象是群落研究的重要内容。下列关于森林群落分层现象的叙述，正确的是(　　) ①森林群落的分层现象提高了生物对环境资源的利用能力　②森林植物从上到下可分为不同层次，最上层为灌木层　③垂直方向上森林中植物分层现象与对光的利用有关　④森林群落中动物的分层现象与食物有关　⑤森林群落中植物的分层现象是自然选择的结果　⑥群落中植物垂直分层现象的形成是由动物种类决定的 A．①③④⑤ B．②④⑤⑥ C．①②③⑥ D．③④⑤⑥ 答案　A 解析　森林植物从上到下可分为不同层次，最上层为乔木层，其下依次是灌木层、草本层，②错误；森林群落中动物的分层现象与食物和栖息地有关，④正确；群落中植物因受光照的影响具有垂直分层现象，所以植物的垂直分层现象与植物对光的利用有关，⑥错误。 3．(2022·北京石景山高二期末)某山海拔500米以下为落叶阔叶林，500～1 100米为针阔混交林，1 100～1 800米为亚高山针叶林，1 800～2 100米为亚高山草甸，2 100米以上为高山灌木草甸。关于该山不同海拔高度段间的植物分布，下列说法正确的是(　　) A．属于由光照差异引起的群落垂直结构 B．属于由地形差异引起的群落水平结构 C．海拔越高植物物种丰富度越高 D．主要由温度和湿度的差异引起 答案　D 解析　该山不同海拔高度段间的植物分布属于由温度和湿度引起的不同群落垂直地带性分布，A、B错误；海拔越高，温度越低，植物物种丰富度越低，C错误。 题组二　群落的季节性和生态位 4．生物群落的景观特征随季节变化的现象，叫作群落季相。下列关于群落季相的说法不正确的是(　　) A．一般情况下，群落季相更替具有一定的周期性 B．季节性变化不会影响群落的物种组成和空间结构 C．群落季相的形成与植物和动物的协同进化有关 D．影响群落季节性变化的环境因素有阳光、温度、水分等 答案　B 解析　群落中的各种植物生长期、繁殖期等出现的时间各不相同，某些动物的繁殖、迁徙等习性也不相同，因此不同季节群落的物种组成和空间结构会发生变化，B错误。 5．生态位能够体现一个物种在群落中的地位或作用，下列说法错误的是(　　) A．研究某种动物的生态位，通常要研究它的栖息地、食物、天敌以及与其他物种的关系等 B．研究某种植物的生态位也需要研究它与其他物种的关系 C．生态位的形成是协同进化的结果 D．不同物种的生态位不可能出现重叠现象 答案　D 解析　不同物种的食物和栖息空间可能部分相同，生态位可能出现重叠现象，D错误。 6．每个物种都有自己在群落中的地位和作用。下列关于生态位的叙述错误的是(　　) A．种间竞争可导致生态位的分化 B．同一物种在不同群落中的生态位相同 C．生态位是群落中生物与环境相互作用的结果 D．不同物种占据不同生态位有利于资源的充分利用 答案　B 解析　种间竞争使不同物种对资源的利用出现差异，所以会使不同物种的生态位发生分化，A正确；同一种生物在不同类型的群落中所处的生态位是不同的，B错误。 7．果园中高湿度、低风速、弱光照等环境条件有利于草菇的生长。在某大型果园中进行果树和草菇的间种，果树的落叶可为草菇提供营养，栽培草菇剩下的基质又可被果树根系吸收利用，获得了较好的经济效益。下列说法错误的是(　　) A．草菇和果树的生态位是指它们在群落中占据的空间位置 B．物种组成是该群落区别于普通果园群落的重要特征 C．光照、水分等资源不均匀分布使该果园的种群呈镶嵌分布 D．果树和草菇的间种提高了对空间和环境资源的利用率 答案　A 解析　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，所以草菇和果树在群落中占据的空间位置只是生态位的一方面，A错误。 8．图甲表示共同生活在一起的两个物种，一个种群主要以a为食，另一个种群主要以b为食，它们所吃的食物有些是共同的，用c表示。图乙表示图甲经过自然选择形成的结果。下列相关描述错误的是(　　) A．两个物种间存在着生态位部分的重叠 B．自然选择使以c为食的类型日趋没落 C．环境资源短缺时，可能会使两个物种间竞争加剧 D．两种群在种间竞争中最终适应环境 答案　B 解析　比较两图可知，c减小表示经过自然选择，它们共同的食物的种类减少，而不是以c为食的类型减少，B错误。 9．(2023·广东佛山高二期末)一生态系统遭到了某外来物种的入侵，研究人员分别对轻度、中度、重度入侵区开展了本地植物物种数目的调查，结果如图所示。下列说法错误的是(　　) A．入侵区植物物种数目的调查与土壤小动物丰富度调查方法不同 B．入侵物种与本地植物之间可能存在竞争关系 C．本地植物的物种数目变化与季节变化有关 D．中度入侵区的植物物种数始终高于重度入侵区 答案　D 解析　调查植物的物种数目常用样方法，而土壤小动物丰富度调查为取样器取样法，A正确；外来物种与本地植物之间可能构成竞争关系，如在空间、阳光等方面的争夺，B正确；据图可知，生态系统中本地植物的物种数目变化随季节变化，因此可推知本地植物的物种数目变化与季节变化有关，C正确；据图可知，12月至次年1月，中度入侵区的植物物种数等于重度入侵区，D错误。 10．一个物种所能占据的生态位空间，是受种间竞争和捕食强度影响的。一般来说，没有竞争和捕食的胁迫，物种能够在更广的条件和资源范围内得到繁荣。这种潜在的生态位空间就是基础生态位，即物种所能栖息的、理论上的最大空间；而一种生物实际占有的空间叫作实际生态位。如图是某地三种食虫蝙蝠觅食活动的时间分布图，下列叙述正确的是(　　) A．三种蝙蝠栖息在不同的树洞中，这是三种蝙蝠各自占据的实际生态位 B．棕蝙蝠比银毛蝙蝠、蓬毛蝙蝠更适于夜间捕食，这是长期自然选择的结果 C．三种蝙蝠只在特定的时间段活动有利于对当地环境资源的充分利用 D．如果气候适宜、空间充足，三种生物占据的生态位为基础生态位 答案　C 解析　一种生物实际占有的空间叫作实际生态位，所以三种蝙蝠的实际生态位不仅仅是它们所分别占据的树洞，还与食物和竞争者的分布有关，A错误；由图可知，银毛蝙蝠和蓬毛蝙蝠的活动时间比棕蝙蝠更晚，银毛蝙蝠、蓬毛蝙蝠比棕蝙蝠更适于夜间捕食，这是长期自然选择的结果，B错误；三种蝙蝠之间属于种间竞争关系，三种蝙蝠只在特定的时间段活动，有利于降低它们之间的竞争压力，有利于对当地环境资源的充分利用，C正确；由题意可知，生物的所有环境条件都是最适宜的，而且没有竞争者和捕食者，这样的生态位叫作基础生态位，D错误。 11．(2023·江西上饶高二月考)某山山北坡从山麓到山顶依次出现针阔叶混交林、针叶林、岳桦林和高山冻原。针阔叶混交林中的乔木层有红松、红皮云杉、白桦等多种植物，在林冠层生活着小杜鹃、大杜鹃、黑枕黄鹂等鸟类。下列分析不正确的是(　　) A．从山麓到山顶依次出现不同的森林类型是群落的垂直结构 B．针阔叶混交林中的红松和红皮云杉间存在种间竞争关系 C．针阔叶混交林物种丰富度大，植物分层更复杂，提高了群落利用阳光等环境资源的能力 D．森林中鸟类的垂直分层取决于栖息空间和食物条件 答案　A 解析　从山麓到山顶依次出现不同的森林类型不是群落的垂直结构，A错误。 12．我国劳动人民在明代就已经将鲢鱼、鳙鱼、草鱼、青鱼四大家鱼混养以提高效益。如图表示某池塘中四大家鱼及其食物的分布，下列相关分析正确的是(　　) A．四大家鱼在池塘中栖息的水层不同属于群落的水平结构 B．池塘生物群落的外貌和结构不具有季节性的变化 C．四大家鱼混养利用的是它们在池塘中占据不同的生态位 D．池塘中植物和动物垂直分层的主要原因分别是光照和温度 答案　C 解析　四大家鱼在池塘中栖息的水层不同属于群落的垂直结构，A错误；池塘生物群落的外貌和结构随季节而发生有规律的变化，体现了群落的季节性，B错误；四大家鱼在池塘中占据不同的生态位，混养可以更好地利用池塘中的食物和空间，C正确；池塘中植物垂直分层现象的主要原因是光照，植物为动物提供食物和栖息空间，故引起动物垂直分层现象的主要原因是食物和栖息空间，D错误。 13．请回答下列有关群落的问题： Ⅰ.大兴安岭沿沼泽至森林方向上依次分布有5种典型天然沼泽湿地(如图所示，图中数据为相应湿地的地下水位与地表距离)。 (1)从草丛沼泽到落叶松沼泽，生物的种类有着显著的差异，这体现了群落具有________结构。白桦沼泽中所有白桦组成一个________。 (2)在图示A～E5个沼泽区中具有垂直分层现象的有____________(用字母表示)。 Ⅱ.若大兴安岭的草丛沼泽湿地在自然状态下不断退化，其植被变化顺序如下所示。 海三棱藨草群落→芦苇群落→柽柳群落→旱柳群落 (3)该地区土壤中小动物类群会发生一系列变化，在调查小动物类群丰富度时，常用的调查方法是____________，统计方法是___________________________________________________。 答案　(1)水平　种群　(2)ABCDE　(3)取样器取样法　目测估计法、记名计算法 14．(2023·山东青岛高二期末)一位生态学家做了这样的实验：他挑选了甲、乙、丙三种食性相同并且无捕食关系的鱼，在4个条件相同的池塘中各放入1 200条鱼(甲、乙、丙各400条)和数量不等的同种捕食者，一段时间后，各池塘中3种鱼的存活率如表。请回答下列问题： (1)有人据此推测捕食者主要捕食乙和丙，你认为该说法是否正确？并说明理由。________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)无捕食者时，鱼类之间的______________可能导致乙消失，随着捕食者数量增加，甲可获得的资源____________(填“增加”或“减少”)。 (3)本实验中三种鱼的生态位比较____________(填“近”或“远”)，因此它们之间的竞争比较激烈，原因是_____________________________________________________。 (4)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____________的结果。渔业生产中，为了使人工池塘中养殖的鱼类能充分利用资源，提高效益，可采取何种措施？_________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)错误。随着捕食者数量的增多，甲和丙存活率降低，而乙的存活率升高，说明捕食者主要捕食甲和丙　(2)竞争　减少　(3)近　生态位较近的种群对资源和空间的需求相同点更多　(4)协同进化　需要选择生态位不同的鱼类，即食性和生存空间不同的鱼类以及投放适量的捕食者 池塘编号捕食者数量/只鱼存活率/%甲乙丙1087740225830253442321148203710