蘇教版高中生物選擇性必修2全冊(cè)教學(xué)課件

蘇教版高中生物選擇性必修2全冊(cè)教學(xué)課件第一章種群第一節(jié)種群的特征除氣候、病害和蟲害外，鼠害也對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量有一定的影響。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，消除鼠患很有必要。但為了提高經(jīng)濟(jì)效益，一般只有當(dāng)農(nóng)田鼠類數(shù)量達(dá)到一定指標(biāo)時(shí)，才會(huì)采取相應(yīng)的措施進(jìn)行防鼠滅鼠。那么，有什么辦法可以估算出一片農(nóng)田中某種鼠的數(shù)量呢？積極思維如何模擬估算一片農(nóng)田中某種鼠的數(shù)量？事實(shí)：

1.在估算一片農(nóng)田中某種鼠的數(shù)量前，我們先開展一個(gè)模擬活動(dòng)：每組準(zhǔn)備一包黃豆（250g），黃豆顆粒數(shù)代表這片農(nóng)田中某種鼠的數(shù)量；與黃豆大小一致的紅豆50粒，紅豆代表將這種鼠捕獲后，用記號(hào)標(biāo)志并放回原農(nóng)田中的鼠；500mL燒杯和培養(yǎng)皿各一個(gè)。

2.將黃豆全部倒入燒杯中后，從燒杯中取出50粒黃豆，并將50粒紅豆倒入燒杯中，充分?jǐn)噭?dòng)燒杯中的黃豆與紅豆，使它們混合均勻。3.讓被蒙著雙眼的實(shí)驗(yàn)操作者每次從燒杯中隨機(jī)抓取一粒豆子放入培養(yǎng)皿中。其他同學(xué)隨即充分混勻燒杯中的豆子，實(shí)驗(yàn)操作者再隨機(jī)抓取一粒豆子放入培養(yǎng)皿。依此方法，實(shí)驗(yàn)操作者連續(xù)抓取豆子20次(也可以更多次數(shù))。統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)估算這包黃豆的數(shù)量（圖1-1-1）。

思考：

1.估算運(yùn)用數(shù)學(xué)方法估算出的黃豆數(shù)量與真實(shí)的數(shù)量有差異嗎？

2.推理如果這包黃豆代表一片農(nóng)田中的某種鼠的數(shù)量，我們能否運(yùn)用上述方法估算這片農(nóng)田中該種鼠的總數(shù)？從上述模擬活動(dòng)可以看出，通過(guò)數(shù)學(xué)方法可以估算出一包黃豆的數(shù)量。用這樣的方法也可以估算出一個(gè)封閉的區(qū)域內(nèi)某種動(dòng)物的數(shù)量，即該地域中該種群的個(gè)體數(shù)量。其實(shí)，一個(gè)種群的個(gè)體數(shù)量一直處于動(dòng)態(tài)變化之中，這是種群的一種特征。種群個(gè)體數(shù)量為什么會(huì)變化？種群還有哪些特征？種群特征生態(tài)學(xué)上把在特定時(shí)間占據(jù)一定空間的同種生物的所有個(gè)體的集合稱為種群（population）。因此，種群不是生物個(gè)體數(shù)量的簡(jiǎn)單相加，而是由同種生物個(gè)體組成的具有整體性和統(tǒng)一性的群體。種群密度及其常用測(cè)定方法種群密度是種群最基本的數(shù)量特征。種群密度（population

density）是指單位面積或空間內(nèi)某種群的個(gè)體數(shù)量。所以，單位面積或空間內(nèi)，某種群的個(gè)體數(shù)量越多，種群密度就越高；種群的個(gè)體數(shù)量越少，種群密度就越低（圖1-1-2）研究種群密度的變化，需要進(jìn)行長(zhǎng)期的數(shù)量統(tǒng)計(jì)和數(shù)據(jù)分析。例如，一些科學(xué)家對(duì)某一地域不同生境中的毛茛葉報(bào)春的種群密度進(jìn)行了調(diào)查研究，獲得了相應(yīng)的數(shù)據(jù)（表1-1-1）。上述種群密度的調(diào)查數(shù)據(jù)是科學(xué)家通過(guò)一株一株地計(jì)數(shù)獲得的，這種方法稱為直接計(jì)數(shù)法。這種方法適用于較小范圍內(nèi)、種群個(gè)體數(shù)量較少的情況。在生物種群個(gè)體數(shù)量較多或面積較大的情況下，種群密度的數(shù)據(jù)需要運(yùn)用一定的方法才能獲得。測(cè)定種群密度常用的方法有樣方法（quadratmethod）和標(biāo)志重捕法（mark?recapturemethod）。通過(guò)計(jì)算若干樣方中某種生物的全部個(gè)體數(shù)，再以其平均數(shù)估算種群整體數(shù)量的方法稱為樣方法。樣方法更適用于調(diào)查個(gè)體分布比較均勻的植物（如蒲公英）或移動(dòng)能力較弱的動(dòng)物（如蝸牛）的種群密度。在采用樣方法估算種群密度時(shí)，關(guān)鍵是要保證取樣的隨機(jī)性，使種群中每個(gè)個(gè)體被抽選到的機(jī)會(huì)均等，避免受到任何主觀因素的干擾。樣方法中常用的取樣方法有五點(diǎn)取樣法、等距取樣法等（圖1-1-3）。積極思維如何估算一塊菠菜地里蝸牛的種群密度？事實(shí)：

1.在評(píng)估一塊菠菜地受蝸牛危害的程度時(shí)，可采用樣方法測(cè)定蝸牛的種群密度。在菠菜地內(nèi)隨機(jī)選取若干個(gè)樣方（面積一般為1m2的正方形），計(jì)數(shù)每個(gè)樣方內(nèi)的蝸牛個(gè)體，求得每個(gè)樣方內(nèi)的蝸牛密度，再算出所有樣方內(nèi)的蝸牛密度平均值，以此估算這塊菠菜地中蝸牛的種群密度（圖1-1-4）。

理論上，布設(shè)的樣方數(shù)量越多，測(cè)得種群密度的數(shù)值與實(shí)際偏差越小。但是，在實(shí)踐中，取樣的樣方數(shù)量過(guò)多會(huì)增加實(shí)驗(yàn)實(shí)施的難度。2.一般根據(jù)樣地的特點(diǎn)選擇適合的取樣方法。對(duì)于一塊面積為20m×30m的菠菜地，采用五點(diǎn)取樣法比較適宜。假設(shè)調(diào)查結(jié)果是5個(gè)樣方內(nèi)捕捉到的蝸牛數(shù)量分別為18只、20只、19只、21只和17只。

思考:

1.計(jì)算根據(jù)上述相關(guān)數(shù)據(jù)，估算該菠菜地里蝸牛的種群密度。

2.分析隨機(jī)取樣時(shí)，樣方的數(shù)量和面積會(huì)影響種群密度的測(cè)定值嗎？對(duì)于移動(dòng)能力較強(qiáng)的動(dòng)物種群來(lái)說(shuō)，直接計(jì)數(shù)或采用樣方法統(tǒng)計(jì)它們的個(gè)體數(shù)量都很困難，一般采用標(biāo)志重捕法計(jì)算它們的種群密度。具體方法是在調(diào)查種群所處的地域中，捕獲一部分個(gè)體（數(shù)量記為M），將這些個(gè)體標(biāo)志（圖1-1-5）后放回原來(lái)的生活環(huán)境。一段時(shí)間后在該區(qū)域?qū)?dòng)物進(jìn)行重捕，對(duì)被重捕的動(dòng)物個(gè)體數(shù)量（n）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，同時(shí)統(tǒng)計(jì)重捕動(dòng)物中被標(biāo)志的個(gè)體數(shù)量（m），最后就能計(jì)算出被調(diào)查動(dòng)物種群的個(gè)體數(shù)量（N）。計(jì)算公式如下：跨學(xué)科視角如果從一片樣地中捕獲20只黃毛鼠，對(duì)它們進(jìn)行標(biāo)志后放回樣地中；一段時(shí)間（如48h）后，再次從此樣地中捕獲30只黃毛鼠，發(fā)現(xiàn)其中有5只黃毛鼠被標(biāo)志。

該樣地中黃毛鼠的種群個(gè)體總數(shù)是多少？這種用數(shù)學(xué)方法計(jì)算出來(lái)的數(shù)量與該樣地中黃毛鼠的實(shí)際數(shù)量完全一致嗎？為什么？采用標(biāo)志重捕法的前提是被標(biāo)志個(gè)體與未被標(biāo)志個(gè)體在重捕時(shí)被捕獲的概率相等。這樣重捕取樣中的被標(biāo)志個(gè)體所占比率與樣地個(gè)體總數(shù)中的被標(biāo)志個(gè)體比率就相等，通過(guò)計(jì)算才能得出種群的個(gè)體數(shù)量。在采用標(biāo)志重捕法時(shí)，要注意以下幾個(gè)方面：標(biāo)志物和標(biāo)志方法不能影響被標(biāo)志動(dòng)物的正?；顒?dòng)，也不能導(dǎo)致它們產(chǎn)生疾病或被感染等；標(biāo)志符號(hào)必須能夠維持一定的時(shí)間，至少在調(diào)查期間不能消失；標(biāo)志符號(hào)也不能過(guò)分醒目，否則被標(biāo)志動(dòng)物可能容易受到捕食者的攻擊。標(biāo)志重捕法的應(yīng)用比較廣泛，可用于對(duì)哺乳類、鳥類、爬行類、兩棲類、魚類和昆蟲的種群密度或數(shù)量的調(diào)查。種群的主要特征種群是由個(gè)體組成的，但是種群的特征和個(gè)體的特征并不完全相同。種群特征除種群密度外，還主要包括出生率（natality）和死亡率（mortality）、遷入率和遷出率、年齡結(jié)構(gòu)、性別比例（sexratio）。種群的這些特征都是一個(gè)種群的群體性特征，是種群中的每個(gè)個(gè)體所不具有的。

出生率和死亡率是決定種群數(shù)量變化的主要因素。出生率是指某一個(gè)種群在單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的新個(gè)體數(shù)占個(gè)體總數(shù)的比率。一個(gè)種群的出生率代表了這個(gè)種群產(chǎn)生新個(gè)體的能力。死亡率是指某一個(gè)種群在單位時(shí)間內(nèi)死亡的個(gè)體數(shù)占個(gè)體總數(shù)的比率。當(dāng)種群的出生率超過(guò)死亡率時(shí)，種群的數(shù)量會(huì)增加；當(dāng)種群的出生率低于死亡率時(shí)，種群的數(shù)量會(huì)減少；當(dāng)種群的出生率接近死亡率時(shí)，種群的數(shù)量會(huì)保持相對(duì)穩(wěn)定?？梢姡錾屎退劳雎逝c種群數(shù)量的變動(dòng)密切相關(guān)。

種群中個(gè)體的遷入（immigration）或遷出（emigration）也決定了種群數(shù)量的變化。通常把單位時(shí)間內(nèi)遷入某種群的個(gè)體數(shù)占該種群個(gè)體總數(shù)的比率稱為遷入率，把單位時(shí)間內(nèi)遷出某種群的個(gè)體數(shù)占該種群個(gè)體總數(shù)的比率稱為遷出率。由于受到個(gè)體遷入或遷出的影響，許多生物種群都存在數(shù)量變化的現(xiàn)象。例如，一個(gè)地區(qū)每年春天或秋天家燕的種群數(shù)量會(huì)增加或減少，主要就是由家燕從其他地區(qū)遷入或從該地區(qū)遷出造成的。

種群的年齡結(jié)構(gòu)是指一個(gè)種群中各年齡段的個(gè)體數(shù)占整個(gè)種群個(gè)體總數(shù)的百分比。它對(duì)種群數(shù)量的變化有很大影響，一般用年齡金字塔來(lái)表示。以人為例，種群的年齡結(jié)構(gòu)可分為增長(zhǎng)型、穩(wěn)定型和衰退型三種類型（圖1-1-6）。問(wèn)題討論定期開展全國(guó)人口普查，對(duì)于掌握全國(guó)人口狀況和制訂未來(lái)國(guó)家人口發(fā)展戰(zhàn)略意義重大。

我們可以通過(guò)統(tǒng)計(jì)自己家庭祖輩（祖父、祖母、外祖父、外祖母）、父輩（父、母）和自己這一輩的人數(shù)比例，并在匯總?cè)嗤瑢W(xué)信息的基礎(chǔ)上，推測(cè)出我國(guó)目前人口年齡結(jié)構(gòu)的模型嗎？在增長(zhǎng)型種群中，幼年個(gè)體數(shù)量較多，老年個(gè)體數(shù)量較少，出生率大于死亡率，種群數(shù)量會(huì)在一段時(shí)間內(nèi)越來(lái)越多；在穩(wěn)定型種群中，各年齡段的個(gè)體數(shù)量比例相當(dāng)，出生率和死亡率大致相等，種群數(shù)量會(huì)在一段時(shí)間內(nèi)保持相對(duì)的穩(wěn)定；在衰退型種群中，幼年個(gè)體數(shù)量較少，老年個(gè)體數(shù)量較多，死亡率往往大于出生率，種群數(shù)量會(huì)越來(lái)越少。

種群的性別比例是指種群中雌雄個(gè)體數(shù)量的比例。具有生殖能力的雌雄個(gè)體數(shù)量比例的失調(diào)，將引起種群內(nèi)個(gè)體數(shù)量的變化，在一定程度上也會(huì)影響種群密度的變化。總之，出生率和死亡率、遷入率和遷出率、年齡結(jié)構(gòu)、性別比例都可以影響種群數(shù)量的變化，其中出生率和死亡率、遷入率和遷出率是決定種群數(shù)量變化的主要因素，年齡結(jié)構(gòu)、性別比例常作為預(yù)測(cè)種群數(shù)量變化的主要依據(jù)。種群數(shù)量的變化還受到種內(nèi)關(guān)系、種間關(guān)系、外界環(huán)境等因素的影響。開展種群數(shù)量的調(diào)查，對(duì)于珍稀瀕危生物的保育、有害生物的監(jiān)測(cè)和控制，以及人口數(shù)量的監(jiān)控等均具有重要的實(shí)踐意義。種群數(shù)量變化的數(shù)學(xué)模型在研究種群數(shù)量動(dòng)態(tài)變化時(shí)，要對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、預(yù)報(bào)、決策和控制，這些過(guò)程往往都離不開數(shù)學(xué)知識(shí)的應(yīng)用。數(shù)學(xué)模型（mathematicalmodel）是生物學(xué)研究的重要工具之一。建立生物種群數(shù)量動(dòng)態(tài)變化的數(shù)學(xué)模型，可以闡明自然種群動(dòng)態(tài)變化的規(guī)律及其調(diào)節(jié)機(jī)制。如果利用計(jì)算機(jī)來(lái)建立模型，不僅有助于預(yù)測(cè)種群數(shù)量，而且還能對(duì)原先無(wú)法進(jìn)行的或一些大規(guī)模的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)?！癑”型增長(zhǎng)模型在環(huán)境資源不受限制的理想條件下，如食物充裕、空間充足、氣候適宜且沒(méi)有天敵，種群數(shù)量的變化主要取決于出生率、死亡率和種群的起始個(gè)體數(shù)量等。以一年生植物為例，如果用N0

表示某種群的起始數(shù)量，t

表示時(shí)間，λ表示該種群數(shù)量相對(duì)于前一年種群數(shù)量的倍數(shù)，那么t

年后種群數(shù)量（Nt）可用數(shù)學(xué)模型表示為：如果在理想環(huán)境中，種群數(shù)量年復(fù)一年地增長(zhǎng)（λ大于1），以時(shí)間為橫坐標(biāo)、種群數(shù)量為縱坐標(biāo)，將種群數(shù)量的連續(xù)增長(zhǎng)在坐標(biāo)圖中表示出來(lái)，形成的曲線形狀像字母“J”，因此被稱為種群數(shù)量增長(zhǎng)的“J”型曲線（圖1-1-7）。例如，某個(gè)一年生生物種群，開始的個(gè)體數(shù)為10個(gè)，到第二年為200個(gè)，那么其種群數(shù)量是原來(lái)的20倍。在絕大多數(shù)情況下，種群數(shù)量的“J”型增長(zhǎng)都是暫時(shí)的，并且這種增長(zhǎng)情況一般發(fā)生在種群密度很低、資源相對(duì)豐富的條件下?！癝”型增長(zhǎng)模型在自然界中，由于受環(huán)境條件和生物自身因素的限制，自然種群數(shù)量不可能按照“J”型曲線那樣無(wú)限增長(zhǎng)。例如，受種群密度增大、環(huán)境資源缺乏、代謝產(chǎn)物積累以及捕食者數(shù)量增加等各種因素的影響，種群內(nèi)個(gè)體可利用的生存空間變小、資源減少，結(jié)果是種群的出生率會(huì)降低，死亡率會(huì)增加。當(dāng)出生率與死亡率相等時(shí)，種群數(shù)量就會(huì)停止增長(zhǎng)，種群數(shù)量達(dá)到最大值。

在環(huán)境條件不受破壞的情況下，一定空間中所能維持的種群最大數(shù)量稱為環(huán)境容納量（carryingcapacity），即K

值。一定空間中的環(huán)境容納量一般是有限的。種群數(shù)量達(dá)到環(huán)境容納量時(shí)，往往會(huì)穩(wěn)定在一定的水平，不再增長(zhǎng)。如果將這種種群數(shù)量的增長(zhǎng)過(guò)程用曲線在坐標(biāo)圖上表示出來(lái)，得到的曲線形狀像字母“S”，這就是種群數(shù)量增長(zhǎng)的“S”型曲線（圖1-1-8）。種群數(shù)量的波動(dòng)氣候、食物、天敵、疾病等多種因素都會(huì)使種群數(shù)量發(fā)生波動(dòng)。例如，一年生的草本植物一般有明顯的季節(jié)消長(zhǎng)；溫帶湖泊中的浮游生物（如硅藻）一般每年有春秋兩次種群密度高峰；遭遇連年干旱的地區(qū)，東亞飛蝗可能出現(xiàn)種群數(shù)量的大爆發(fā)。圖1-1-9顯示了100年內(nèi)某地區(qū)一個(gè)塔斯馬尼亞綿羊種群數(shù)量波動(dòng)的情況。在某些不利因素的影響下，有些種群會(huì)急劇衰退，甚至滅絕。通常個(gè)體較大、出生率低、生長(zhǎng)緩慢、成熟較晚的物種，其種群數(shù)量受環(huán)境影響后，容易發(fā)生較大波動(dòng)。人為干擾也會(huì)使種群數(shù)量發(fā)生一定的變化。例如，在人類過(guò)度捕獵、種群棲息地遭破壞的不利條件下，某些動(dòng)物種群數(shù)量會(huì)長(zhǎng)期下降，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致該物種滅絕。同學(xué)們，通過(guò)這節(jié)課的學(xué)習(xí)，你有什么收獲呢？謝謝大家愛心.誠(chéng)心.細(xì)心.耐心，讓家長(zhǎng)放心.孩子安心。第一章種群第二節(jié)影響種群特征的生態(tài)因子我們常用“魚兒離不開水”來(lái)形容水對(duì)魚的重要性。其實(shí)，每種生物種群都有一種或幾種對(duì)它生存和繁殖有關(guān)鍵性影響的因子（關(guān)鍵性因子）。例如，當(dāng)某水體中的氧含量發(fā)生波動(dòng)時(shí)，氧就會(huì)成為該水體中水生動(dòng)物的關(guān)鍵性因子。那么，這些關(guān)鍵性因子是如何影響生物種群數(shù)量變化的呢？積極思維關(guān)鍵性因子是如何影響種群數(shù)量變化的？事實(shí)：

1.1913年，美國(guó)生態(tài)學(xué)家謝爾福德（V.E.Shelford，1877—1968）提出了耐受性定律。他認(rèn)為，任何生物的種群數(shù)量都會(huì)隨著關(guān)鍵性因子的變化而發(fā)生改變（圖1-2-1）。2.從圖1-2-1可看出，某種群數(shù)量隨著某一關(guān)鍵性因子的變化而變化。在關(guān)鍵性因子最適區(qū)，生物最多；當(dāng)關(guān)鍵性因子偏離最適區(qū)，生物不斷減少；當(dāng)關(guān)鍵性因子超過(guò)生物耐受范圍時(shí)，生物將面臨生存困難乃至死亡。

思考：

1.推理如果某種生物對(duì)溫度這一關(guān)鍵性因子的耐受性區(qū)間是10~50℃，最適區(qū)為20~28℃，用溫度作橫坐標(biāo)，畫出該生物的耐受性曲線。

2.分析在上述謝爾福德耐受性定律示意圖中，橫坐標(biāo)“環(huán)境

（關(guān)鍵性因子）”指的是什么呢？從謝爾福德耐受性定律可以看出，任何生物的種群數(shù)量都會(huì)隨著關(guān)鍵性因子的變化而發(fā)生有規(guī)律的變化。對(duì)于種群來(lái)說(shuō)，除了某些關(guān)鍵性因子外，還會(huì)受到其他環(huán)境因子的影響。這些因子統(tǒng)稱為生態(tài)因子。什么是生態(tài)因子？它們對(duì)種群有哪些影響呢？生態(tài)因子對(duì)某個(gè)生物體而言，其周圍客觀存在的一切事物都是它的環(huán)境。環(huán)境中對(duì)生物的生長(zhǎng)、發(fā)育、生殖、行為和分布等有直接或間接影響的因素，稱為生態(tài)因子（ecologicalfactor）。

生態(tài)因子包括非生物因素和生物因素。非生物因素包括陽(yáng)光、溫度和水等，生物因素包括生物之間的各種相互關(guān)系，如捕食、競(jìng)爭(zhēng)和共生。在任何生物的生存環(huán)境中都存在著很多生態(tài)因子，如果某種生態(tài)因子發(fā)生變化，在接近或超過(guò)生物體的耐受極限時(shí)，就會(huì)成為限制因子（limiting

factor）。在某種生態(tài)因子的耐受范圍內(nèi)，每種生物都有一定的最適區(qū)。例如，蘋果和梨適宜在溫帶和亞熱帶種植；馬尾松在長(zhǎng)江流域主要分布在海拔1200m以下的地區(qū)，超過(guò)這個(gè)海拔高度則是黃山松的適宜生長(zhǎng)區(qū)；馬鈴薯甲蟲在25℃時(shí)食量最大，低于10℃時(shí)即停止進(jìn)食；長(zhǎng)江中的江豚（圖1-

2-2）不能像海豚那樣耐受海水的鹽度，它們只能生活在淡水中?？傊?，對(duì)某種生物而言，陽(yáng)光、溫度、水、土壤、空氣、無(wú)機(jī)鹽以及其他生物都可能對(duì)它們的生存有一定的影響。水對(duì)種群特征的影響水是生物不可缺少的重要組成成分，生物的生命活動(dòng)離不開水。例如，植物體的含水量一般為60%~80%，水母的含水量超過(guò)95%。

廣泛分布于各地草原上的結(jié)縷草地下莖比較發(fā)達(dá)，是較好的草坪用草。有科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，它的種群密度受水的影響很大。當(dāng)土壤水分充足時(shí)，結(jié)縷草的正常生長(zhǎng)不受限制，株高增高、種群密度增大；當(dāng)土壤水分不足時(shí)，結(jié)縷草地上部分生長(zhǎng)受到抑制，種群密度減小。同樣，水對(duì)動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育、空間分布及種群數(shù)量也有影響。例如，在干旱年份，澳洲鸚鵡就停止繁殖；羚羊幼仔的出生時(shí)間，正好是雨水充沛、植被茂盛的時(shí)期。陽(yáng)光對(duì)種群特征的影響燦爛的陽(yáng)光不僅給自然界帶來(lái)光明和溫暖，也為一切生命活動(dòng)提供了取之不盡的能源。其實(shí)，陽(yáng)光對(duì)生物和環(huán)境的影響十分復(fù)雜，其中光的波長(zhǎng)、光照強(qiáng)度和日照長(zhǎng)度等都是重要的生態(tài)因子。

不同波長(zhǎng)的光對(duì)生物有不同的影響。例如，大多數(shù)脊椎動(dòng)物與人一樣需要在可見光范圍內(nèi)生存。一些昆蟲對(duì)紅外光不敏感，但對(duì)紫外光敏感。昆蟲對(duì)紫外光的這種趨光性已被用于誘殺農(nóng)業(yè)害蟲。光照強(qiáng)度對(duì)植物生長(zhǎng)及形態(tài)結(jié)構(gòu)的構(gòu)成有重要作用。根據(jù)植物對(duì)光照強(qiáng)度適應(yīng)程度的不同，可以將植物分為陽(yáng)生植物和陰生植物（圖1-2-3）。陽(yáng)生植物對(duì)光照強(qiáng)度要求比較高，只有在光照較強(qiáng)的條件下才能正常生長(zhǎng)，常見種類有蒲公英、楊、樺和松等。陰生植物大多生活在光照強(qiáng)度較弱的環(huán)境中，常見種類有人參、文竹、三七和半夏等。還有些植物對(duì)不同的光照強(qiáng)度都有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。根據(jù)植物對(duì)光照強(qiáng)度的適應(yīng)程度，可以更科學(xué)地對(duì)各種植物進(jìn)行合理栽培，間作套種，引種馴化。光照強(qiáng)度也會(huì)影響很多動(dòng)物的行為（圖1-2-4）。例如，蝙蝠傍晚開始活動(dòng)的時(shí)間，會(huì)隨日落時(shí)間改變而改變；菜粉蝶的晝出夜伏也與光照強(qiáng)度有關(guān)；蝗蟲的群體遷飛也發(fā)生在日光充足的白天，如果天空烏云密布，它們會(huì)停止遷飛。積極思維植物開花與日照長(zhǎng)短有什么關(guān)系？事實(shí)：

1.20世紀(jì)初，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)難以解釋的現(xiàn)象：一是某個(gè)品種的煙草，在夏季即使株高2m也不開花；而在冬季的溫室里，株高不到1m卻可以開花。另一個(gè)現(xiàn)象是，在春季的不同時(shí)間播種某品種的大豆種子，盡管大豆植株的株高明顯不同，但它們?cè)谙募镜拈_花時(shí)間差別不大。

2.地球的公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)導(dǎo)致了地球上的日照長(zhǎng)短發(fā)生周期性變化。在北半球，從春分到秋分是晝長(zhǎng)夜短，夏至當(dāng)日白晝最長(zhǎng)；從秋分到春分是晝短夜長(zhǎng)，冬至當(dāng)日黑夜最長(zhǎng)，如此循環(huán)往復(fù)。3.科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，油菜會(huì)在一段時(shí)間的長(zhǎng)日照條件（每日連續(xù)光照14h以上）下開花，而在一段時(shí)間的短日照條件（每日連續(xù)黑暗14h以上）下不開花；相反，水稻在一段時(shí)間的長(zhǎng)日照條件下不開花，而在一段時(shí)間的短日照條件下開花。

思考:

1.分析某種植物在短日照條件下不開花說(shuō)明了什么問(wèn)題？

2.推理春季不同時(shí)間段播種的水稻種子，一段時(shí)間后，它們的株高有明顯差距。它們?cè)谙募镜拈_花時(shí)間會(huì)基本相同嗎？根據(jù)植物開花對(duì)日照長(zhǎng)短的不同需求，可以把植物分為長(zhǎng)日照植物和短日照植物。長(zhǎng)日照植物一般是指在一定時(shí)間內(nèi)日照時(shí)間長(zhǎng)于一定時(shí)數(shù)（如每日連續(xù)14h以上的日照）才能開花的植物，如油菜。短日照植物則一般是指在日照時(shí)間短于一定時(shí)數(shù)（如每日連續(xù)14h以上的黑暗）才能開花的植物，如水稻。短日照植物大多數(shù)原產(chǎn)自熱帶、亞熱帶地區(qū)，長(zhǎng)日照植物大多數(shù)原產(chǎn)自溫帶和寒帶地區(qū)。生活在不同晝夜變化環(huán)境中的植物，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的自然選擇和進(jìn)化，形成了適應(yīng)日照長(zhǎng)短變化的特性。如果把長(zhǎng)日照植物栽培在熱帶地區(qū)，由于晝夜周期中日照長(zhǎng)度短于某一臨界值，植株就不易或不會(huì)開花。同樣，將短日照植物栽培在溫帶和寒帶地區(qū)，植株也會(huì)因日照時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而不易或不會(huì)開花。這對(duì)植物的引種、育種工作有一定的指導(dǎo)意義。日照長(zhǎng)短也會(huì)影響動(dòng)物的繁殖。例如，在白晝逐漸縮短的秋冬之際，山羊進(jìn)入生殖期；在白晝逐漸變長(zhǎng)的春夏之際，鼬開始進(jìn)入生殖期。

除此之外，日照長(zhǎng)短還會(huì)影響動(dòng)物的遷徙。例如，許多鳥類每年春季都能按時(shí)遷飛到繁殖地，秋季又能按時(shí)遷飛到越冬地，這與日照時(shí)長(zhǎng)的周期性變化也有關(guān)系。在日照時(shí)長(zhǎng)周期性變化的長(zhǎng)期作用下，各種生物都形成了自己特有的活動(dòng)節(jié)律，它們的這種生理活動(dòng)與環(huán)境條件的周期性變化保持同步的特性，也有利于生物的生存。溫度對(duì)種群特征的影響任何生物都生活在具有一定溫度的環(huán)境中，并受溫度變化的影響。地球表面的溫度條件總是不斷變化的，在空間上隨緯度、海拔高度和各種小生態(tài)環(huán)境的變化而變化；在時(shí)間上會(huì)因四季的變化和晝夜的變化而變化。這些溫度的變化都可能給生物帶來(lái)多方面的深刻影響。濕地松粉蚧是一種入侵我國(guó)的松林害蟲，自20世紀(jì)從美國(guó)傳入我國(guó)廣東以來(lái)，迅速擴(kuò)散，危害十分嚴(yán)重。研究發(fā)現(xiàn)，不同溫度對(duì)濕地松粉蚧成蟲的產(chǎn)卵量有明顯的影響。溫度偏高時(shí)，成蟲的產(chǎn)卵量顯著下降。29℃時(shí)，成蟲的產(chǎn)卵量最大，平均每日產(chǎn)卵量達(dá)90多粒；37℃時(shí)，成蟲的產(chǎn)卵量明顯下降，平均每日產(chǎn)卵量只有60多粒。另外，溫度對(duì)成蟲的死亡率也有明顯的影響，在21~23℃時(shí)，溫度對(duì)成蟲的死亡率影響不顯著；當(dāng)溫度超過(guò)32℃時(shí)，隨著溫度的升高和時(shí)間的推移，成蟲的死亡率急劇增大。所以，夏季的持續(xù)高溫，可以使?jié)竦厮煞垓坏姆N群數(shù)量急劇下降，從而降低蟲害。

長(zhǎng)期生活在某種溫度環(huán)境中的生物通過(guò)自然選擇，在形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理生化等方面會(huì)表現(xiàn)出一定的適應(yīng)特征。積極思維生物如何適應(yīng)低溫環(huán)境？事實(shí)：

1.在形態(tài)結(jié)構(gòu)方面，生活在低溫環(huán)境下的動(dòng)植物會(huì)以特殊的結(jié)構(gòu)適應(yīng)環(huán)境。例如，在寒冷和高山地區(qū)，植物的芽和葉片常具備一定的自我保護(hù)能力。它們的芽具鱗片，葉表面生有蠟粉和密毛（圖1-2-5），植株矮小并常成匍匐狀、墊狀或蓮座狀。恒溫動(dòng)物北極狐身體的突出部分小而短（圖1-2-

6），毛細(xì)密柔軟，皮下脂肪很厚。2.在生理生化方面，生活在低溫環(huán)境中的動(dòng)植物有不同的特點(diǎn)。一些植物細(xì)胞通過(guò)減少水分，增加糖類、脂肪、色素等方式，使植物的冰點(diǎn)降低，抗寒能力增強(qiáng)。一些恒溫動(dòng)物則通過(guò)增加體內(nèi)的產(chǎn)熱量等方式，來(lái)保持體溫的恒定。

思考:

1.分析觀察周圍的某種動(dòng)物或植物，它們?cè)谛螒B(tài)結(jié)構(gòu)或生理生化方面是如何適應(yīng)環(huán)境溫度的？

2.推理生活在熱帶地區(qū)的植物和動(dòng)物是如何適應(yīng)高溫環(huán)境的？長(zhǎng)期生活在高溫環(huán)境中的生物與長(zhǎng)期生活在低溫環(huán)境中的生物表現(xiàn)出不同的適應(yīng)環(huán)境的方式。即使生活在相同的環(huán)境中，不同生物適應(yīng)環(huán)境的方式也不盡相同。例如，沙漠中的嚙齒動(dòng)物常采用夏眠、穴居和晝伏夜出的方式生活；一些植物密生茸毛和鱗片，可以過(guò)濾部分陽(yáng)光；一些植物體呈白色或銀白色，能反射部分陽(yáng)光；還有一些植物通過(guò)降低細(xì)胞含水量來(lái)減緩代謝速率，從而適應(yīng)高溫環(huán)境。土壤對(duì)種群特征的影響土壤是巖石圈表面能夠生長(zhǎng)植物的疏松表層，由固體（無(wú)機(jī)物和有機(jī)物）、液體（土壤水分）和氣體（土壤空氣）組成的三相復(fù)合系統(tǒng)。在自然條件下，土壤空氣和土壤水分的比例經(jīng)常變動(dòng)，上述成分不是簡(jiǎn)單機(jī)械地混合在一起，而是相互聯(lián)系、相互制約，構(gòu)成了一個(gè)統(tǒng)一體。土壤是陸生生物生活的基質(zhì)，它提供生物生活所必需的無(wú)機(jī)鹽和水分；同時(shí)，土壤又是生態(tài)系統(tǒng)中生物與無(wú)機(jī)環(huán)境相互作用的產(chǎn)物。由于植物根系和土壤之間具有極大的接觸面，它們之間發(fā)生著頻繁的物質(zhì)交換，彼此能產(chǎn)生強(qiáng)烈的影響，因此土壤也是重要的生態(tài)因子。植物對(duì)于長(zhǎng)期生活的土壤會(huì)產(chǎn)生一定的適應(yīng)性，并因此形成各種以土壤為主導(dǎo)因素的植物生態(tài)類型。例如，根據(jù)植物對(duì)土壤酸堿度的反應(yīng)，可以把植物劃分為酸性土植物、中性土植物和堿性土植物；根據(jù)植物對(duì)土壤含鹽量的反應(yīng)，可以把植物劃分為鹽生植物和非鹽生植物。同學(xué)們，通過(guò)這節(jié)課的學(xué)習(xí)，你有什么收獲呢？謝謝大家愛心.誠(chéng)心.細(xì)心.耐心，讓家長(zhǎng)放心.孩子安心。第一章種群第三節(jié)種間關(guān)系在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，清除田間雜草一直是一項(xiàng)重要的生產(chǎn)活動(dòng)。稻田里常會(huì)生長(zhǎng)稗草，麥田里常會(huì)生長(zhǎng)野燕麥，這些雜草與水稻、小麥等栽培作物爭(zhēng)奪陽(yáng)光、水和養(yǎng)分，影響了作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。這種生物種群之間的關(guān)系一直受到科學(xué)家的關(guān)注，蘇聯(lián)科學(xué)家為此用多種草履蟲開展了實(shí)驗(yàn)研究。那么，草履蟲實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么問(wèn)題？積極思維高斯的草履蟲實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么問(wèn)題？事實(shí)：

1.1934年，蘇聯(lián)科學(xué)家高斯（G.F.Gause，1910—1986）進(jìn)行了關(guān)于種間關(guān)系的實(shí)驗(yàn)研究。他選取兩種在親緣關(guān)系和生活習(xí)性上都很接近的單細(xì)胞原生動(dòng)物——雙小核草履蟲和大草履蟲作為材料進(jìn)行培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)。

2.高斯先單獨(dú)培養(yǎng)兩種草履蟲，他給兩種草履蟲都投喂了同一種細(xì)菌。一段時(shí)間后，他發(fā)現(xiàn)草履蟲的種群數(shù)量發(fā)生了變化；然后他又混合培養(yǎng)了這兩種草履蟲，一段時(shí)間后，他發(fā)現(xiàn)它們的種群數(shù)量又發(fā)生了新的變化（圖1-3-1）從高斯的實(shí)驗(yàn)我們可以看出，兩種草履蟲種群在混合培養(yǎng)后，其種群數(shù)量的變化與各自單獨(dú)培養(yǎng)時(shí)相比都發(fā)生了改變，高斯將它們混合培養(yǎng)時(shí)的關(guān)系解釋為競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。那么，什么是競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系？不同種群之間除了競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，還存在其他哪些關(guān)系呢？種間的負(fù)相互作用

生態(tài)學(xué)上把不同物種的生物種群之間的關(guān)系稱為種間關(guān)系（interspecificrelationship）。種間關(guān)系可以概括為兩大類，即種間的正相互作用與負(fù)相互作用。高斯發(fā)現(xiàn)的兩種草履蟲之間的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系以及不同生物間的捕食和寄生關(guān)系都屬于種間的負(fù)相互作用。競(jìng)爭(zhēng)

競(jìng)爭(zhēng)（competition）是指生活在同一區(qū)域的兩種或兩種以上生物爭(zhēng)奪同一資源而產(chǎn)生的直接或間接抑制對(duì)方的關(guān)系。競(jìng)爭(zhēng)的資源可能是食物、水分、無(wú)機(jī)鹽，也可能是陽(yáng)光、空間等。

競(jìng)爭(zhēng)對(duì)種群的生存有重要影響。競(jìng)爭(zhēng)有可能使兩個(gè)不同種群達(dá)到協(xié)調(diào)的平衡狀態(tài)，而激烈的種間競(jìng)爭(zhēng)也有可能使競(jìng)爭(zhēng)中處于劣勢(shì)的一方消亡。例如，高斯在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在兩種草履蟲之間的食物競(jìng)爭(zhēng)中，雙小核草履蟲處于優(yōu)勢(shì)地位，其生長(zhǎng)和增殖快，數(shù)量逐漸增加；而大草履蟲生長(zhǎng)和增殖慢，其數(shù)量逐漸減少，直到消失。捕食

捕食（predation）是指一種生物取食另一種生物的種間關(guān)系。捕食者種群和被捕食者種群之間相互制約，調(diào)節(jié)著捕食者和被捕食者的種群數(shù)量。當(dāng)捕食者的種群數(shù)量增大時(shí)，被捕食者的種群數(shù)量將隨之減少；而被捕食者的種群數(shù)量降到一定水平時(shí)，反過(guò)來(lái)又會(huì)影響捕食者的種群數(shù)量。隨著捕食者的種群數(shù)量減小，被捕食者的種群數(shù)量又會(huì)再次增大。如此下去，捕食者與被捕食者的種群數(shù)量之間呈現(xiàn)一定程度上的周期性波動(dòng)現(xiàn)象。例如，某地區(qū)狼和駝鹿的種群數(shù)量因捕食關(guān)系形成此消彼長(zhǎng)的周期性波動(dòng)（圖1-3-2）。問(wèn)題與討論在自然界，不會(huì)僅存在上述狼和駝鹿種群那樣一對(duì)一的捕食關(guān)系。實(shí)際上捕食者與被捕食者之間的關(guān)系要復(fù)雜得多。

根據(jù)已有知識(shí)和邏輯推理，上述地區(qū)的狼和駝鹿種群的數(shù)量變化，還會(huì)受到哪些因素的影響？在自然環(huán)境中，捕食者與被捕食者之間一般不存在單純一對(duì)一的捕食關(guān)系，多種捕食者和多種被捕食者交叉著發(fā)生聯(lián)系的現(xiàn)象非常普遍。捕食者一般是多食性的，可以選擇多種不同的被捕食者，這樣既能具有阻止單一被捕食者種群數(shù)量急劇下降的作用，又能給自身帶來(lái)更多的生存機(jī)會(huì)。相反，就某種被捕食者而言，它會(huì)遭到多種捕食者捕食，而當(dāng)它的種群密度上升較高時(shí)，可能會(huì)引來(lái)更多種類的捕食者，以影響其數(shù)量的繼續(xù)增加。例如，在一片草原上，捕食鼠類的可能不僅有鼬，還會(huì)有狐、鷹等動(dòng)物種群；而作為被捕食者的鼠類不僅有田鼠，還可能有負(fù)鼠、犬鼠等。因此，這片草原上某種捕食者和某種被捕食者之間的關(guān)系是很復(fù)雜的。

廣義的捕食還包括動(dòng)物取食植物。例如，山羊吃草、蜂鳥取食花蜜、草履蟲攝食小球藻等。寄生

寄生（parasitism）是指一種生物（寄生物）寄居于另一種生物（宿主）的體內(nèi)或體表，從而攝取宿主養(yǎng)分以維持生活的現(xiàn)象。寄生物與宿主既可能是植物、動(dòng)物，也可能是微生物。生物界中的寄生現(xiàn)象十分普遍。例如，噬菌體寄生在細(xì)菌體內(nèi)，真菌寄生在植物體內(nèi)，絳蟲（圖1-3-3）寄生在動(dòng)物體內(nèi)。寄生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能等方面都會(huì)有適應(yīng)宿主環(huán)境的特征。例如，跳蚤身體左右側(cè)扁平，利于在動(dòng)物毛發(fā)之間活動(dòng)；寄生于腸道的絳蟲利用吸盤固著于宿主的腸道襞上，依靠其體壁吸收營(yíng)養(yǎng)，其消化器官已經(jīng)退化。寄生物和宿主之間種群數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化在某種程度上與捕食者和被捕食者的相互作用很相似。隨著宿主種群密度的增大，寄生物廣泛擴(kuò)散和傳播；當(dāng)宿主大量死亡導(dǎo)致種群密度減小時(shí)，寄生物也會(huì)隨之減少。

此外，還有一類介于寄生和捕食之間的種間關(guān)系。例如，寄生昆蟲把卵產(chǎn)在其他昆蟲（宿主）體內(nèi)，待卵孵化后幼蟲以宿主的組織為食，直至宿主死亡。種間的正相互作用生物種間的正相互作用包括互利共生和偏利共生等。互利共生

互利共生（mutualism）是指兩個(gè)生物種群生活在一起，相互依賴、相互得益的關(guān)系。互利共生現(xiàn)象在動(dòng)物界也普遍存在。例如，豆科植物與根瘤菌的互利共生（圖1-3-4），豆科植物向根瘤菌提供生活所需的物質(zhì)和能量，而根瘤菌能固定空氣中游離的氮，改善豆科植物的氮素營(yíng)養(yǎng)。再例如，鹿、牛、羊等植食性動(dòng)物的胃中生活著多種種群密度很大的細(xì)菌，它們有的能分解動(dòng)物所不能消化的纖維素，有的能合成一些動(dòng)物生命活動(dòng)需要的維生素。同時(shí)，這些動(dòng)物也為細(xì)菌提供了營(yíng)養(yǎng)和適宜的環(huán)境。因此每一個(gè)細(xì)菌種群都與相應(yīng)的植食性動(dòng)物相互依存，共同生活?；ダ采€表現(xiàn)為一方從另一方獲得食物或隱蔽場(chǎng)所，同時(shí)回報(bào)給對(duì)方安全的生存環(huán)境，使其免遭捕食者或寄生物的攻擊等。例如，在一些海洋生態(tài)系統(tǒng)中，專門有一些魚和蝦以其他魚類體表和鰓上的寄生物為食，而被清潔的魚類則免除了寄生物的干擾。這種通常被稱為清潔共生的關(guān)系在熱帶海域中比較常見。作為“清潔夫”的小魚和蝦在被稱為“清潔點(diǎn)”的固定地點(diǎn)“炫耀”它們鮮艷的色彩，而其他魚類則來(lái)到這里接受清潔服務(wù)（圖1-3-5）。人體腸道內(nèi)也生活著種類繁多、數(shù)量巨大的菌群，在一般情況下，它們能阻止和抑制外來(lái)腸道致病菌的入侵，并為人體提供多種維生素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。同時(shí)，人體腸道也為腸道微生物提供了良好的營(yíng)養(yǎng)和棲息場(chǎng)所。所以，當(dāng)人們長(zhǎng)期服用廣譜抗生素時(shí)，就會(huì)使腸道中正常的菌群失調(diào)，可能會(huì)導(dǎo)致某些維生素缺乏等癥狀。偏利共生與種群間互利共生關(guān)系不同，自然界還存在一種非互利的共生關(guān)系，即偏利共生（commensalism）關(guān)系。偏利共生是指共生的兩種生物的相互作用對(duì)其中一方有利，并對(duì)另一方無(wú)害的關(guān)系。例如，某些攀緣植物以高大樹木作為附著物，借以得到適宜的陽(yáng)光和其他生活條件，但并不從附著的植物上吸取營(yíng)養(yǎng)。一般情況下，這些攀緣植物不會(huì)對(duì)被附著植物造成傷害。海綿是一類生活在淡水或海水中的多細(xì)胞動(dòng)物，其身體中央有一中空的腔，主要營(yíng)固著生活。海綿體壁布滿小孔，通過(guò)水的進(jìn)出，既可攝取水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和氧，也可排泄廢物。深海里一種儷蝦在幼小的時(shí)候就通過(guò)海綿身體上的水孔進(jìn)入海綿的中央腔內(nèi)生活，這種儷蝦長(zhǎng)大后就“囚禁”在海綿體內(nèi)（圖1-3-6），并以海綿的食物殘?jiān)鼮槭?。儷蝦獲得海綿的保護(hù)和食物，但對(duì)海綿無(wú)害。藤壺是甲殼綱動(dòng)物，常附著在巖石等硬物上生活。藤壺有時(shí)也附著在鯨的體表。鯨是水生哺乳動(dòng)物，它和附著在其體表上的藤壺形成典型的偏利共生關(guān)系（圖1-3-7）。隨著鯨的游動(dòng)，藤壺會(huì)把殼蓋打開，伸出羽狀觸手濾食水流中的浮游生物。鯨的游動(dòng)為藤壺的攝食提供了更為廣闊的空間，而鯨既沒(méi)有從中得益，也沒(méi)有因此受到危害。同學(xué)們，通過(guò)這節(jié)課的學(xué)習(xí)，你有什么收獲呢？謝謝大家愛心.誠(chéng)心.細(xì)心.耐心，讓家長(zhǎng)放心.孩子安心。第二章群落第一節(jié)生物群落的結(jié)構(gòu)我們走進(jìn)一片郁郁蔥蔥的森林時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)森林里的植物分布錯(cuò)落有致。有些植物高大挺拔，有些植物層層疊疊，就連地被表面上也常常會(huì)有矮小的苔蘚等。那么，森林中各種植物的分布有沒(méi)有規(guī)律呢？積極思維森林中植物的分布有規(guī)律嗎？事實(shí)：

1.森林中的植物由高到低可依次分為喬木層、灌木層、草本層等層次（圖2-1-1）。林冠層主要由喬木層的上部組成，林中層主要由小喬木和較大的灌木組成，林下層主要為灌木層與草本層。2.在茂密的森林中，由于陽(yáng)光從上到下逐漸由強(qiáng)變?nèi)?，林冠層的喬木能接受較強(qiáng)的陽(yáng)光，林冠層下的灌木和小喬木能利用較弱的陽(yáng)光，灌木層下的草本則只能利用更弱的陽(yáng)光，草本層下還生活著耐陰的苔蘚等。思考：

1.分析森林中不同的植物種群占據(jù)不同的空間，這與什么生態(tài)因子的影響有關(guān)？

2.推測(cè)根據(jù)已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，說(shuō)出森林的各層次中還可能分布著哪些動(dòng)物。通過(guò)觀察我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，森林中植物的分布是有規(guī)律的，其決定因素是環(huán)境條件。其實(shí)，無(wú)論在什么樣的環(huán)境中，生物種群的分布都是有規(guī)律的，也就是說(shuō)生物群落有一定的結(jié)構(gòu)。一個(gè)生物群落具有怎樣的結(jié)構(gòu)呢？生物群落具有水平結(jié)構(gòu)和垂直結(jié)構(gòu)

群落（community）是特定空間或生境中各種生物種群所構(gòu)成的集合。群落中的所有生物，包括動(dòng)物、植物和微生物的各個(gè)種群都具有一定的功能，它們相互依存、相互制約，在進(jìn)化過(guò)程中相互作用，形成一定的群落結(jié)構(gòu)。群落結(jié)構(gòu)主要有水平結(jié)構(gòu)（horizontalstructure）和垂直結(jié)構(gòu)（verticalstructure）兩種類型。群落的水平結(jié)構(gòu)和垂直結(jié)構(gòu)

群落中的各個(gè)種群在水平方向上的配置狀況或水平格局稱為該群落的水平結(jié)構(gòu)。除人工群落外，陸地群落的水平結(jié)構(gòu)在多數(shù)情況下呈現(xiàn)不均勻的片狀分布，形成植物群落水平結(jié)構(gòu)的鑲嵌特征。在自然環(huán)境中，植物個(gè)體因受到光照的強(qiáng)弱、地形的差異、濕度的不同和動(dòng)物的活動(dòng)等影響，在水平方向上分布不均勻，使群落在外形上表現(xiàn)為斑塊相間。每一個(gè)斑塊可以看作是一個(gè)小群落，形成群落的鑲嵌特性。

群落的垂直結(jié)構(gòu)是指群落垂直分化形成的群落分層現(xiàn)象。例如，在北方針葉林區(qū)，林冠層棲息著交嘴雀，林中層棲息著山雀、啄木鳥、松鼠和貂，林下層棲息著花栗鼠、黃鼬和榛雞。雖然許多動(dòng)物可以同時(shí)棲息于幾個(gè)不同的層次，但多數(shù)動(dòng)物具有一個(gè)最適的棲息層次。很多因素會(huì)影響生物群落的結(jié)構(gòu)。以陸地群落為例，其中的植物分層主要受到陽(yáng)光的影響，與光合作用有關(guān)；而動(dòng)物分層現(xiàn)象主要與群落的不同層次可提供不同的食物和特定的棲息環(huán)境等有關(guān)。因此，不同種群之間的競(jìng)爭(zhēng)和捕食等關(guān)系在群落結(jié)構(gòu)形成中具有重要作用。例如，在云杉樹上棲息著三種雀，它們因生活習(xí)性的不同占據(jù)樹上不同的空間位置，這是因競(jìng)爭(zhēng)而形成的三種雀的共存關(guān)系（圖2-1-2）。影響群落結(jié)構(gòu)的因素

生態(tài)系統(tǒng)中一個(gè)種群在時(shí)間、空間上所占據(jù)的位置及其與相關(guān)種群之間的功能關(guān)系稱為生態(tài)位（ecologicalniche）。圖2-1-2中云杉樹上的三種雀占據(jù)了不同的生態(tài)位，反映了一個(gè)群落中的相關(guān)生物種群通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)形成的共存關(guān)系。任何一個(gè)種群在生物群落或生態(tài)系統(tǒng)中都會(huì)占據(jù)一定的生態(tài)位。在一個(gè)群落中，往往有一些種群在數(shù)量、長(zhǎng)勢(shì)上占有一定的優(yōu)勢(shì)，而成為群落中的優(yōu)勢(shì)物種。群落中生態(tài)位相似的種群之間常存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果，可能是其中一個(gè)種群趨于滅絕，也可能是通過(guò)生態(tài)位發(fā)生分化而減少或排除了相互競(jìng)爭(zhēng)，使不同種群共存下來(lái)。生態(tài)位的分化提高了生物利用環(huán)境資源的能力。捕食對(duì)群落結(jié)構(gòu)的形成也有作用。例如，在一片草原上，野兔往往取食（捕食）競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)的草本植物，這樣的捕食提高了草原上草的多樣性和草原群落結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。相反，如果野兔一直取食競(jìng)爭(zhēng)力弱的草本植物，就會(huì)降低該草原生物的多樣性和群落結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。生物群落的空間異質(zhì)性（非均勻一致）也對(duì)群落的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。例如，陽(yáng)光分布的不均勻性是影響池塘中植物垂直分布的主要因素。在池塘沿岸的淺水區(qū)，陽(yáng)光能夠穿透水體，常有沉水植物如穿葉眼子菜（圖2-1-3）、挺水植物如蘆葦（圖2-1-4）等有根植物生長(zhǎng)；而離岸較遠(yuǎn)的深水區(qū)，表面有陽(yáng)光透入，進(jìn)行光合作用的藻類繁盛，浮水植物（如浮萍）也生長(zhǎng)良好。池塘下層到底部，光照減弱甚至無(wú)光透入，植物一般難以生存。同樣，陽(yáng)光也是影響池塘中動(dòng)物晝夜分布變化的重要因素。多數(shù)浮游動(dòng)物是趨向弱光的，它們?cè)诎滋旃庹赵鰪?qiáng)時(shí)分布在較深的水層，而在夜間則上升到水體的表層活動(dòng)。此外，不同季節(jié)的光照條件不同，也會(huì)引起浮游動(dòng)物的垂直分布狀況發(fā)生變化。群落隨時(shí)間而改變

生物群落的結(jié)構(gòu)不是靜止不變的，會(huì)隨著時(shí)間的推移而發(fā)生變化。群落的外貌是區(qū)分不同群落結(jié)構(gòu)及類型的主要標(biāo)志。例如，森林中的針葉林、落葉闊葉林、常綠闊葉林和熱帶雨林，都是根據(jù)群落的外貌區(qū)別出來(lái)的。群落的外貌常常隨時(shí)間的推移而發(fā)生周期性的變化，這是群落結(jié)構(gòu)的重要特征。隨著氣候季節(jié)性交替，群落呈現(xiàn)不同的外貌，這就是季相（aspection）。例如，在溫帶草原群落中，一年常分為四個(gè)季相：春季，氣溫回升，植物開始發(fā)芽生長(zhǎng)，草原返青；夏季，水分充沛，溫度適宜，植物生長(zhǎng)旺盛，百花盛開，色彩豐富；秋季，植物開始干枯休眠，呈紅黃相間的秋季景象；冬季，草原常是一片枯黃（圖2-1-5）。一些動(dòng)物的季節(jié)性變化也十分明顯（圖2-1-7）。許多大雁種群在冬季來(lái)臨前會(huì)向南方遷飛，在食物比較充足的地方越冬；角馬會(huì)在食物短缺的旱季，長(zhǎng)途遷徙，尋找新草場(chǎng)；旱獺、黃鼠、大跳鼠和倉(cāng)鼠等草原嚙齒類動(dòng)物冬季會(huì)進(jìn)入冬眠，而有些動(dòng)物在炎熱的夏季則進(jìn)入夏眠。動(dòng)物的這些季節(jié)性變化是對(duì)環(huán)境變化的適應(yīng)。同學(xué)們，通過(guò)這節(jié)課的學(xué)習(xí)，你有什么收獲呢？謝謝大家愛心.誠(chéng)心.細(xì)心.耐心，讓家長(zhǎng)放心.孩子安心。第二章群落第二節(jié)生物群落的類型我國(guó)早在1958年就建立了西雙版納自然保護(hù)區(qū)。西雙版納熱帶雨林中的“絞殺現(xiàn)象”“獨(dú)木成林現(xiàn)象”“板狀根現(xiàn)象”“地面根現(xiàn)象”......令人嘆為觀止。而這些神奇現(xiàn)象都是不同植物種群適應(yīng)熱帶雨林特殊環(huán)境的結(jié)果。請(qǐng)跟隨我們的腳步，走進(jìn)熱帶雨林，看一看其中高大的樹木是如何與其環(huán)境相適應(yīng)的吧！積極思維熱帶雨林中高大的樹木是如何適應(yīng)環(huán)境的？事實(shí)：

1.熱帶雨林濕熱多雨，土壤深層缺乏空氣，因此植物的根系很難深入土層深處。而熱帶雨林中的樹木有些高達(dá)30~40m，樹冠也很寬大，如果沒(méi)有強(qiáng)有力的根支撐，很容易發(fā)生倒伏。

2.熱帶雨林中高大的樹木常具有發(fā)達(dá)的板狀根或地面根等，它們具有支持和穩(wěn)定植物地上部分的作用（圖2-2-1）。思考：

推理熱帶雨林中高大的樹木除了板狀根或地面根外，還有哪些形態(tài)結(jié)構(gòu)或生理特征是與熱帶雨林的環(huán)境條件相適應(yīng)的？熱帶雨林中高大的樹木對(duì)其生存環(huán)境的適應(yīng)是如此的“渾然天成”，說(shuō)明達(dá)爾文“適者生存”的觀點(diǎn)是正確的。熱帶雨林是一種生物群落，那么，地球上還有哪些主要的生物群落？這些生物群落各有什么特征？多種多樣的生物群落因受地理位置、氣候、地形和土壤等因素的影響，地球上的生物群落多種多樣。根據(jù)生活環(huán)境的不同，可以將群落分為陸地生物群落和水生生物群落。其中陸地生物群落主要分為森林生物群落、草原生物群落、荒漠生物群落和苔原生物群落。森林生物群落森林生物群落可以分為熱帶雨林、亞熱帶常綠闊葉林、溫帶落葉闊葉林和北方針葉林等主要類型（圖2-2-2）。熱帶雨林分布在赤道附近低海拔、高溫、多雨地區(qū)，是由熱帶生物種群所組成的一類森林生物群落。熱帶雨林結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其中的動(dòng)物類群十分豐富，如小型樹棲動(dòng)物和昆蟲。

亞熱帶常綠闊葉林在我國(guó)分布最廣，主要植物為終年常綠的闊葉林，植被不如熱帶雨林繁茂，但分層現(xiàn)象顯著，動(dòng)物種類較為豐富，有金絲猴等多種動(dòng)物。溫帶落葉闊葉林四季分明，群落的主要植物在春夏季長(zhǎng)葉，秋冬季落葉，其群落的垂直結(jié)構(gòu)分層明顯。溫帶落葉闊葉林中的動(dòng)物有獾、棕熊、野豬等。

北方針葉林主要由耐寒的針葉喬木組成，群落結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。北方針葉林中的動(dòng)物有駝鹿、松鼠、松雞等，這些動(dòng)物活動(dòng)的季節(jié)性明顯，有的種類冬季南遷，多數(shù)種類冬季休眠，或休眠與貯食相結(jié)合。草原生物群落草原包括熱帶草原和溫帶草原等（圖2-2-3）。熱帶草原分布在熱帶干燥地區(qū)，以喜高溫、旱生的草本植物為主，并稀疏散布有耐旱、矮生的喬木等。熱帶草原上生活著大量的植食性動(dòng)物（如長(zhǎng)頸鹿），同時(shí)生活著一些肉食性動(dòng)物（如獅子、獵豹）。溫帶草原分布于中等程度干燥且較寒冷的地區(qū)，植被分層簡(jiǎn)單，以耐寒的草本類占優(yōu)勢(shì)。在溫帶草原上生活的動(dòng)物有的善于奔跑（如有蹄類），有的善于掘洞和營(yíng)地下生活（如嚙齒類），有的具有遷徙的習(xí)性（如雁鴨類）?；哪锶郝浠哪╠esert）分布在亞熱帶和溫帶的氣候干燥、降水量極少、蒸發(fā)強(qiáng)烈、風(fēng)力作用強(qiáng)勁的地區(qū)（圖2-2-4）。在荒漠生物群落中，散生著一些特別耐旱的植物，如豬毛菜，它們的葉小或退化，以小枝或莖進(jìn)行光合作用?；哪械膭?dòng)物多數(shù)耐旱（如鼠類、蟻類），也有冬季和夏季休眠或者貯存大量食物以備越冬的習(xí)性。苔原生物群落苔原（tundra）又稱凍原（圖2-2-5），主要分布在高緯度和高海拔的寒冷地區(qū)。我國(guó)的高山苔原主要分布在長(zhǎng)白山和阿爾泰山西部高山帶。苔原一般冬季寒冷漫長(zhǎng)，夏季涼爽短暫，風(fēng)力強(qiáng)勁，地下常有永凍層。苔原生物群落的優(yōu)勢(shì)植物有苔蘚和地衣等。苔原生物群落中動(dòng)物種類貧乏，主要有馴鹿、北極狐、狼和旅鼠等。物種豐富度一個(gè)生物群落中物種多樣性的變化，必然造成群落的動(dòng)態(tài)變化。了解這種變化一般需要進(jìn)行物種豐富度的測(cè)定。

物種豐富度（speciesrichness）主要是指一定空間范圍內(nèi)物種種類的數(shù)量，可以表示生物群落中物種種類的豐富程度。例如，有甲、乙兩個(gè)群落，每個(gè)群落中生物的個(gè)體數(shù)量都為100，甲群落中物種的數(shù)量為10，乙群落中物種的數(shù)量為4。雖然甲、乙兩群落生物的個(gè)體數(shù)量相同，但甲群落的生物種類多于乙群落，所以甲群落的物種豐富度更大。科學(xué)家研究了我國(guó)從東北到華南地區(qū)木本植物的豐富度，發(fā)現(xiàn)越靠近熱帶地區(qū)，單位面積內(nèi)的物種越豐富。

那么，如何測(cè)定一個(gè)生物群落的物種豐富度呢？常用的方法主要有記名計(jì)算法、目測(cè)估計(jì)法和樣方法。記名計(jì)算法在研究分布范圍較小而生物個(gè)體較大的生物群落的物種豐富度時(shí)，常采用記名計(jì)算法，即在一定面積的樣地中，直接記錄物種的名稱和數(shù)量。例如，測(cè)定校園中木本植物的物種豐富度可采用記名計(jì)算法。目測(cè)估計(jì)法對(duì)一塊植物個(gè)體數(shù)量較多而植物體型較小的樣地進(jìn)行物種豐富度研究時(shí)，常采用目測(cè)估計(jì)法，即按照預(yù)先確定的多度等級(jí)來(lái)估算樣地中個(gè)體數(shù)量的多少。多度等級(jí)一般用“很多”“多”“較多”“較少”“少”和“很少”來(lái)表示。樣方法前面學(xué)到的測(cè)定種群密度的樣方法也是測(cè)定物種豐富度的重要方法。當(dāng)然，在采用樣方法測(cè)定物種豐富度時(shí)，重點(diǎn)測(cè)定的是物種種類的數(shù)量，即單位空間中的物種數(shù)，而不是某物種的個(gè)體數(shù)量。雖然調(diào)查生物群落的物種豐富度主要是測(cè)定群落中物種的數(shù)量，但不管采用哪種方法進(jìn)行物種豐富度測(cè)定，一般都會(huì)同時(shí)對(duì)每個(gè)物種的種群密度進(jìn)行記錄。

研究生物群落的物種豐富度，目的是調(diào)查資源狀況，提高資源利用率，實(shí)現(xiàn)人與自然的可持續(xù)發(fā)展。不同群落中的生物與環(huán)境相適應(yīng)不同的環(huán)境中有不同的生物群落，以針葉林生物群落、荒漠生物群落和草原生物群落為例，不同群落中的生物具有與該群落環(huán)境相適應(yīng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理特征和分布特點(diǎn)。針葉林生物群落與環(huán)境相適應(yīng)我國(guó)的東北地區(qū)，夏季短促，溫?zé)岫嘤?；冬季漫長(zhǎng)，寒冷干燥。那里分布著主要由云杉、冷杉和落葉松等裸子植物組成的廣袤的針葉林群落。生活在該群落中的動(dòng)物一般都具有耐寒性，且能適應(yīng)林中生活。由于冬季酷寒，地表積雪深，許多動(dòng)物也有一些特殊的適應(yīng)特性。例如，雷鳥深色帶斑的鳥羽在冬季會(huì)更換為白色，有利于隱匿自己；馴鹿的腿長(zhǎng)，腳蹄寬大，每個(gè)趾瓣均能張開與地面接觸，可避免在冰雪上活動(dòng)時(shí)摔倒或陷入松軟的雪中（圖2-2-7）?；哪锶郝渑c環(huán)境相適應(yīng)即使在環(huán)境惡劣、人跡罕至的荒漠，仍然可以看到堅(jiān)韌不拔的生命現(xiàn)象，這是生物與環(huán)境相適應(yīng)的體現(xiàn)?；哪h(huán)境供水量少，其中的植物大多耐旱耐鹽。有些植物的葉面角質(zhì)層厚，氣孔下陷且密度??；有些植物葉面具有細(xì)密的絨毛，可減少蒸騰作用；有些植物葉面積很小，甚至呈細(xì)棒狀；有些植物近乎無(wú)葉，以綠色的莖進(jìn)行光合作用?；哪泻荛L(zhǎng)的無(wú)雨期。一些植物的葉和莖肥大而且能儲(chǔ)水，一旦遇到降雨就大量吸收水分，以備干旱期利用。一些植物根系的深度、幅度比地上部分的高度、幅度大幾倍至幾十倍。還有一些植物具有兩層根系，即在土壤表層中有一層根系，可以利用降雨時(shí)滲入土壤表層的水分；在稍深的土層里又有一層根系，可以在干旱期利用土壤深層保存下來(lái)的水分?；哪械闹参锖蛣?dòng)物都能適應(yīng)荒漠中干旱少雨的環(huán)境，如仙人掌和野駱駝等（圖2-2-8）。草原生物群落與環(huán)境相適應(yīng)我國(guó)內(nèi)蒙古和新疆一帶的草原，晝夜溫差大，季節(jié)溫差也大，雨量稀少，土質(zhì)貧瘠，缺乏高大喬木，耐干旱的草本植物特別茂盛。以草本植物綠色部分為食的嚙齒類動(dòng)物相對(duì)繁盛，它們?cè)陂_闊的草原上集群活動(dòng)，在地下洞穴中生活，會(huì)貯存糧食和蟄伏越冬。以嚙齒類動(dòng)物為食的中小型肉食性動(dòng)物，如黃鼬、赤狐也屬于典型的草原動(dòng)物（圖2-2-9）。同學(xué)們，通過(guò)這節(jié)課的學(xué)習(xí)，你有什么收獲呢？謝謝大家愛心.誠(chéng)心.細(xì)心.耐心，讓家長(zhǎng)放心.孩子安心。第二章群落第三節(jié)生物群落的演替我們可能留意過(guò)，周圍的生物群落并不是一成不變的，它們會(huì)隨著晝夜的變化、季節(jié)的交替、年際的更迭等發(fā)生改變。隨著時(shí)間的推移，生物群落中一些原有的物種消失了，另一些物種出現(xiàn)了，甚至?xí)霈F(xiàn)“滄海桑田”的巨大變化。那么，我們能在較短時(shí)間內(nèi)觀察到一個(gè)生物群落的變化嗎？積極思維從一滴池塘水中能觀察生物群落的變化嗎？事實(shí)：

1.在水族箱中加入適量的池塘水，形成一個(gè)小型水體環(huán)境。將上述裝置放在溫暖而沒(méi)有陽(yáng)光直射的窗臺(tái)上。

2.每天用滴管吸取水族箱中的一滴池塘水，制成臨時(shí)玻片標(biāo)本。用顯微鏡觀察5個(gè)視野，統(tǒng)計(jì)每個(gè)視野中藻類的種類及其個(gè)體數(shù)量，取其平均值。連續(xù)觀察7天，做好實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄。圖2-3-1為某同學(xué)在第1天與第7天分別觀察到的結(jié)果：池塘水中藻類的優(yōu)勢(shì)種由球藻轉(zhuǎn)變成了柵藻。思考：

分析

根據(jù)觀察結(jié)果，分析哪些因素會(huì)導(dǎo)致池塘水中藻類優(yōu)勢(shì)種發(fā)生變化。上述觀察實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，生物群落中物種的種類和數(shù)量是隨著環(huán)境的變化而發(fā)生相應(yīng)變化的。在自然界里，生物群落的這種變化是普遍存在的。那么，一個(gè)群落是如何演變?yōu)榱硪粋€(gè)群落的呢？哪些因素會(huì)影響這種演變呢？群落的初生演替和次生演替生物群落是一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，會(huì)受到內(nèi)外因素的影響。當(dāng)組成群落的一些物種消失時(shí)，其所占據(jù)的空間就會(huì)被另一些物種所替代，甚至導(dǎo)致群落類型發(fā)生變化。像這樣，在生物群落發(fā)展過(guò)程中，隨著時(shí)間的推移和空間分布的變化，一個(gè)群落替代另一個(gè)群落的演替過(guò)程，稱為群落的演替（succession）。在演替過(guò)程中，群落的變化往往會(huì)遵循一定的規(guī)律。在從未有過(guò)植物生長(zhǎng)或雖有過(guò)植物生長(zhǎng)但已被徹底毀滅了的裸地（如沙丘、火山巖、冰川泥）上發(fā)生的演替，稱為初生演替（primarysuccession）。

以火山裸地（圖2-3-2）上發(fā)生的初生演替為例，借助風(fēng)力和水力，地衣往往首先來(lái)到火山裸地上。地衣群落階段在貧瘠干燥的巖石表面，地衣（圖2-3-3）往往會(huì)成為初生演替中的第一批物種，被稱為先驅(qū)物種。地衣分泌的有機(jī)酸腐蝕堅(jiān)硬的巖石表面（生物風(fēng)化作用），再經(jīng)過(guò)自然風(fēng)化，堅(jiān)硬的巖石表面逐漸變得松散，形成含有機(jī)物的巖石小顆粒。在這個(gè)階段中，會(huì)逐漸有一些微小動(dòng)物出現(xiàn)。苔蘚群落階段地衣對(duì)巖石的生物風(fēng)化作用和自然風(fēng)化作用為苔蘚群落（圖2-3-4）的出現(xiàn)創(chuàng)造了條件。苔蘚的生長(zhǎng)加強(qiáng)了對(duì)巖石表面的改造作用，使巖石小顆粒積累更多的有機(jī)物，加速土壤的形成，其中的微生物群落也隨之增多。在這個(gè)階段中，腐食性動(dòng)物和植食性無(wú)脊椎動(dòng)物會(huì)更多地出現(xiàn)。草本群落階段隨著群落演替繼續(xù)向前發(fā)展，耐旱的植物種類開始侵入。禾本科、菊科、蘭科等種子植物的生長(zhǎng)對(duì)環(huán)境的改造作用很大，群落形成了更有利于草本植物生長(zhǎng)的小氣候和土壤條件（圖2-3-5）。在這個(gè)階段中，多種昆蟲、一些小型哺乳動(dòng)物（如嚙齒類）開始進(jìn)入群落并在此繁衍。灌木群落階段草本群落發(fā)展到一定階段，一些喜陽(yáng)的灌木開始出現(xiàn)。一開始灌木與草本植物混生，接著灌木的種類和數(shù)量增加，取代部分草本植物，逐漸形成以灌木為優(yōu)勢(shì)物種的群落（圖2-3-6）。灌木叢為鳥類等動(dòng)物提供了豐富的食物資源和棲息場(chǎng)所。喬木群落階段灌木群落發(fā)展到一定階段，為喬木群落（圖2-3-7）的形成提供了良好的環(huán)境。喜陽(yáng)的喬木開始增多，灌木群落逐漸演變，最終形成與當(dāng)?shù)貧夂驐l件相適應(yīng)的，以喬木為優(yōu)勢(shì)物種的群落。在這個(gè)階段中，大型動(dòng)物開始侵入、定居、繁殖，動(dòng)物群落逐漸變得豐富起來(lái)。和上述火山裸地一樣，在初生演替過(guò)程中，任何一個(gè)生物群落的形成和發(fā)展，都包含著植物繁殖體（種子等）侵入裸地，并經(jīng)歷定居、生長(zhǎng)、繁殖和物種增多的過(guò)程。這一過(guò)程是群落形成的必要條件，也是群落演替的基礎(chǔ)。一個(gè)群落在演替過(guò)程中，若受到突發(fā)的自然事件（如火災(zāi)）或人為事件（如棄耕）的干擾，群落中的植被就會(huì)遭受嚴(yán)重破壞，甚至消失，但原有的土壤條件基本保留，原有植物的繁殖體仍有可能存在，進(jìn)而進(jìn)行新的演替，這種現(xiàn)象稱為次生演替（secondarysuccession）。例如，過(guò)度砍伐的森林、火災(zāi)過(guò)后的草原、棄耕的農(nóng)田都會(huì)發(fā)生次生演替。圖2-3-8顯示了某個(gè)群落在遭受火災(zāi)后的近200年內(nèi)發(fā)生次生演替的情況。影響群落演替的因素

群落內(nèi)部因素的變化是群落演替的根本原因。例如，在很多情況下，某植物群落內(nèi)一個(gè)優(yōu)勢(shì)種群的過(guò)度發(fā)展可能導(dǎo)致群落內(nèi)光照、溫度和土壤養(yǎng)分狀況發(fā)生改變，原有種群的內(nèi)部環(huán)境變得越來(lái)越不適合該種群自身的發(fā)展，而這又為其他種群的發(fā)生和發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。種內(nèi)關(guān)系和種間關(guān)系的動(dòng)態(tài)變化也是群落演替的催化劑。例如，隨著新物種的侵入、定居，種內(nèi)斗爭(zhēng)和種間競(jìng)爭(zhēng)加劇，還會(huì)導(dǎo)致其他物種的侵入，物種的更替促進(jìn)了群落的演替。群落外部環(huán)境因素的不斷變化也常常引發(fā)群落演替?；馂?zāi)、澇災(zāi)、病蟲害、嚴(yán)寒等外界因素作用于群落，會(huì)影響甚至改變?nèi)郝溲萏娴倪M(jìn)程。當(dāng)然，群落自身的演替也會(huì)對(duì)外界環(huán)境產(chǎn)生影響，導(dǎo)致外界環(huán)境出現(xiàn)變化。人類對(duì)群落演替的影響很大，因?yàn)槿祟惖纳a(chǎn)活動(dòng)通常是有意識(shí)、有目的的，對(duì)群落外部環(huán)境因素和群落內(nèi)部因素具有促進(jìn)或抑制作用。人類能通過(guò)培育森林、管理草原和治理沙漠等方式建立人工群落。同樣，人類放火燒山、砍伐森林（圖2-3-9）、開墾土地和建造水庫(kù)等，也會(huì)使相關(guān)群落的面貌發(fā)生改變。總的來(lái)說(shuō)，生物群落的演替是群落內(nèi)部因素（如種內(nèi)關(guān)系、種間關(guān)系）和外部環(huán)境因素綜合作用的結(jié)果。同學(xué)們，通過(guò)這節(jié)課的學(xué)習(xí)，你有什么收獲呢？謝謝大家愛心.誠(chéng)心.細(xì)心.耐心，讓家長(zhǎng)放心.孩子安心。第三章生態(tài)系統(tǒng)第一節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)濕地（wetland）廣泛分布于世界各地，包括各種沼澤地、濕草甸、湖泊、河流以及洪泛平原、河口三角洲、泥炭地、湖海灘涂、河邊洼地或河漫灘、濕草原等。每年的2月2日是“世界濕地日”，在這一天世界各國(guó)都會(huì)開展宣傳保護(hù)濕地的活動(dòng)。1997年，首個(gè)世界濕地日的主題是“濕地是生命之源”。濕地真的能稱為“生命之源”嗎？讓我們帶著問(wèn)題，走進(jìn)我國(guó)的黃河濕地，從局部視角感受濕地為什么會(huì)被稱為“生命之源”。濕地是一類需要保護(hù)的生態(tài)系統(tǒng)（ecosystem）。1992年，中國(guó)正式加入《國(guó)際濕地公約》。濕地的保護(hù)與合理利用被列入《中國(guó)21世紀(jì)議程》和《中國(guó)濕地保護(hù)行動(dòng)計(jì)劃》優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域。當(dāng)然，除濕地外，其他類型的生態(tài)系統(tǒng)也都需要保護(hù)。保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的前提是了解生態(tài)系統(tǒng)。那么，什么是生態(tài)系統(tǒng)？各類不同的生態(tài)系統(tǒng)又是如何組成的呢？生物與環(huán)境構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)地球上每一片森林、一塊草地、一座城市、一個(gè)村莊，都可以看作是一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。每個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中都有生命在繁衍生息。當(dāng)然，生態(tài)系統(tǒng)還包括非生物的環(huán)境因素。所以，生態(tài)系統(tǒng)是在一定空間中的生物群落與非生物的環(huán)境因素相互作用而形成的統(tǒng)一體。生態(tài)系統(tǒng)中的生物種類繁多，根據(jù)其在生態(tài)系統(tǒng)中的功能，可以將它們分為生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者三大組分。它們是組成生態(tài)系統(tǒng)的生物因素。

生產(chǎn)者（producer）是指能利用簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物制造有機(jī)物的自養(yǎng)生物。綠色植物是生態(tài)系統(tǒng)中主要的生產(chǎn)者。它們通過(guò)光合作用，在制造有機(jī)物的同時(shí)，還將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存在有機(jī)物中。生產(chǎn)者是生態(tài)系統(tǒng)中其他生物的物質(zhì)和能量的主要來(lái)源，是生態(tài)系統(tǒng)中最基本、最關(guān)鍵的生物因素。

消費(fèi)者（consumer）依賴生產(chǎn)者制造的有機(jī)物生存，它們主要是直接或間接地以植物為食的異養(yǎng)生物。直接以植物為食的植食性動(dòng)物稱為初級(jí)消費(fèi)者，如植食性哺乳動(dòng)物兔、羊。以植食性動(dòng)物為食的肉食性動(dòng)物稱為次級(jí)消費(fèi)者，如以植食性昆蟲為食的啄木鳥。以肉食性動(dòng)物為食的動(dòng)物稱為三級(jí)消費(fèi)者，如以蛙等為食的蛇，以小蝦、小魚等為食的烏鱧（黑魚），以鼠、蛇和食蟲鳥類等為食的蒼鷹。還有許多消費(fèi)者是雜食性動(dòng)物。例如，狐貍既取食植物果實(shí)，又捕食鼠類。消費(fèi)者依靠自身的代謝作用，能將攝取的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為自身所需要的物質(zhì)，并將代謝過(guò)程中產(chǎn)生的二氧化碳、含氮廢物等無(wú)機(jī)物排出體外。消費(fèi)者加快了生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)。

分解者（decomposer）能夠把動(dòng)植物遺體和遺物中的有機(jī)物分解為無(wú)機(jī)物，它們主要是營(yíng)腐生生活的細(xì)菌和真菌。正是由于分解者的作用，動(dòng)植物遺體等中的有機(jī)物才能最終被分解成無(wú)機(jī)物，被生產(chǎn)者利用。否則，生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)就不能被循環(huán)利用。蚯蚓（圖3-1-2）等腐生動(dòng)物在這一過(guò)程中也起到一定的作用。

生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者以及它們生活的無(wú)機(jī)環(huán)境之間的緊密聯(lián)系，使生態(tài)系統(tǒng)成為一個(gè)具有一定結(jié)構(gòu)和功能的統(tǒng)一體。在任何一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中，非生物因素不僅包括陽(yáng)光、空氣和水，生物因素也不僅包括動(dòng)物和植物，構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)的組分非常多（圖3-1-4），它們?cè)谏鷳B(tài)系統(tǒng)中都不可或缺，它們相互協(xié)調(diào)，共同維持生態(tài)系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定。生物圈是最大的生態(tài)系統(tǒng)觀察周圍世界，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，由于環(huán)境條件（如溫度、水）的差異，出現(xiàn)了在結(jié)構(gòu)和功能上各不相同的生態(tài)系統(tǒng)。這些生態(tài)系統(tǒng)可以分為自然生態(tài)系統(tǒng)（naturalecosystem）與人工生態(tài)系統(tǒng)（artificialecosystem）。自然生態(tài)系統(tǒng)又被分為陸地生態(tài)系統(tǒng)（terrestrialecosystem）和水域生態(tài)系統(tǒng)（aquaticecosystem）兩大類。陸地生態(tài)系統(tǒng)包括苔原生態(tài)系統(tǒng)、荒漠生態(tài)系統(tǒng)、草地生態(tài)系統(tǒng)（如草原生態(tài)系統(tǒng)）、林地生態(tài)系統(tǒng)（如森林生態(tài)系統(tǒng)）等（圖3-1-5）。水域生態(tài)系統(tǒng)主要包括海洋生態(tài)系統(tǒng)和淡水生態(tài)系統(tǒng)等（圖3-1-6）。濕地生態(tài)系統(tǒng)兼有陸地生態(tài)系統(tǒng)和水域生態(tài)系統(tǒng)的某些特征。各種長(zhǎng)久或暫時(shí)的沼澤地、泥炭地，帶有靜止或流動(dòng)的淡水、半咸水或咸水水體，包括低潮時(shí)水深不超過(guò)6m的水域都屬于濕地生態(tài)系統(tǒng)。濕地生態(tài)系統(tǒng)具有較高的物種多樣性，同時(shí)也具有多種生態(tài)功能，如水分調(diào)節(jié)、水質(zhì)凈化，故被人們稱為“地球之腎”。人工生態(tài)系統(tǒng)是受人工調(diào)節(jié)和控制的生態(tài)系統(tǒng)，可以分為農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)、城市生態(tài)系統(tǒng)等（圖3-1-7）。不同類型的生態(tài)系統(tǒng)組成了地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)——生物圈（biosphere）。生物圈是指地球上的全部生物及其無(wú)機(jī)環(huán)境的總和，包括巖石圈上層、水圈和大氣圈下層（圖3-1-8）。

在地球表面積中，海洋約占71%。海洋和陸地上的湖泊、江河等共同構(gòu)成地球上的水圈。水圈中生活著多種多樣的水生生物，而陸生生物主要生活在大氣圈下層與巖石圈上層。人類是生物圈中重要的生物因素，人類的活動(dòng)對(duì)生物圈中的各種生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了重要影響。人類應(yīng)該通過(guò)努力，保護(hù)各種生態(tài)系統(tǒng)，維持生態(tài)平衡，而不能為了眼前利益，掠奪資源，破壞生態(tài)平衡。其實(shí)人類的生存和發(fā)展也離不開整個(gè)生物圈的繁榮，保護(hù)生物圈就是保護(hù)人類自身。生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)——食物鏈和食物網(wǎng)食物鏈及其營(yíng)養(yǎng)級(jí)

在生態(tài)系統(tǒng)中，生物之間由于營(yíng)養(yǎng)關(guān)系而形成的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)稱為食物鏈（foodchain）。一般來(lái)說(shuō)，綠色植物是生產(chǎn)者，位于食物鏈的第一環(huán)節(jié)；植食性動(dòng)物是初級(jí)消費(fèi)者，位于食物鏈的第二環(huán)節(jié)；一級(jí)肉食性動(dòng)物作為次級(jí)消費(fèi)者，位于食物鏈的第三環(huán)節(jié)（圖3-1-9）；二級(jí)肉食性動(dòng)物為三級(jí)消費(fèi)者......在自然環(huán)境中，食物鏈可以反映出一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中各種生物之間的直接和間接的食物關(guān)系。上述食物鏈僅僅是自然界中的一類通過(guò)食物關(guān)系而互相聯(lián)系形成的捕食食物鏈。此外，還有腐生食物鏈和寄生食物鏈等。自然界中的食物鏈反映的是物種和物種之間的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系，這種關(guān)系是錯(cuò)綜復(fù)雜的。實(shí)際上，這種千絲萬(wàn)縷的復(fù)雜關(guān)系是根本無(wú)法用圖解的方法完全表示出來(lái)的。為了使生物之間復(fù)雜的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系變得更加簡(jiǎn)明和便于分析，生態(tài)學(xué)家提出了營(yíng)養(yǎng)級(jí)（trophiclevel）的概念。營(yíng)養(yǎng)級(jí)是指處于食物鏈某一環(huán)節(jié)上的所有生物的總和。因此，營(yíng)養(yǎng)級(jí)之間的關(guān)系已經(jīng)不是指一種生物和另一種生物之間的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系，而是指處于某一營(yíng)養(yǎng)層次上的一類生物和處于其他營(yíng)養(yǎng)層次上另一類生物之間的關(guān)系。例如，作為生產(chǎn)者的綠色植物和所有自養(yǎng)生物都位于食物鏈的起點(diǎn)，即食物鏈的第一環(huán)節(jié)，它們構(gòu)成了第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)。所有以生產(chǎn)者（主要是綠色植物）為食的植食性動(dòng)物都屬于第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)。第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)包括所有以植食性動(dòng)物為食的肉食性動(dòng)物。以此類推，還可以有第四營(yíng)養(yǎng)級(jí)和第五營(yíng)養(yǎng)級(jí)等。由于食物鏈的環(huán)節(jié)數(shù)目是受到限制的，所以營(yíng)養(yǎng)級(jí)的數(shù)目也不可能很多，一般限于3～5個(gè)（圖3-1-10）。一般營(yíng)養(yǎng)級(jí)的位置越高，歸屬于這個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物種類和數(shù)量就越少，當(dāng)少到一定程度的時(shí)候，就不可能再維持下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)中生物的生存了。有很多動(dòng)物，往往難以依據(jù)它們的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系把它們放在某一個(gè)特定的營(yíng)養(yǎng)級(jí)中，因?yàn)樗鼈兛梢酝瑫r(shí)在幾個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)取食或隨著季節(jié)的變化而改變食性。例如，螳螂既捕食植食性昆蟲，又捕食肉食性昆蟲。食物網(wǎng)在生態(tài)系統(tǒng)中，一種植物可能成為多種植食性動(dòng)物的食物，而一種植食性動(dòng)物也可能取食多種植物，或被多種肉食性動(dòng)物所取食。因此，生態(tài)系統(tǒng)中的許多食物鏈會(huì)相互交錯(cuò)，這就形成了更為復(fù)雜的網(wǎng)狀營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)——食物網(wǎng)（food

web）（圖3-1-11）。在任何生態(tài)系統(tǒng)中都存在捕食食物鏈、腐生食物鏈和寄生食物鏈，且食物鏈的每一個(gè)環(huán)節(jié)都與周圍生物有著復(fù)雜的聯(lián)系，這種復(fù)雜的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)通常是由生物因素和非生物因素共同決定的。特定生態(tài)系統(tǒng)的生物與非生物因素決定其營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)任何一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)都是由特定的生物群落及其無(wú)機(jī)環(huán)境組成的統(tǒng)一體。在這一特定環(huán)境中，各種生物在長(zhǎng)期適應(yīng)當(dāng)?shù)靥囟ǖ姆巧镆蛩氐倪M(jìn)化過(guò)程中，形成了這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)特有的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系。在一個(gè)具有復(fù)雜營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)的生態(tài)系統(tǒng)中，一般不會(huì)由于一種生物的消亡而導(dǎo)致整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的崩潰。但是任何一種生物的滅絕都會(huì)在不同程度上使生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有所下降。當(dāng)一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單時(shí)，任何生物因素或非生物因素的改變都可能引起這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生劇烈的變化。問(wèn)題與討論對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的外來(lái)干擾因素有火山爆發(fā)、地震、泥石流、雷擊、火燒以及人類修建大型工程、排放有毒物質(zhì)、噴灑大量農(nóng)藥、人為引入或消滅某些生物等。

生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)會(huì)因外來(lái)干擾而發(fā)生怎樣的變化？以苔原生態(tài)系統(tǒng)為例，該生態(tài)系統(tǒng)的氣候條件非常寒冷，因此苔原生態(tài)系統(tǒng)的動(dòng)植物種類與草原和森林生態(tài)系統(tǒng)相比要少得多。由于能夠適應(yīng)這種惡劣環(huán)境的生物很少，所以苔原生態(tài)系統(tǒng)是地球上營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的生態(tài)系統(tǒng)。地衣是苔原生態(tài)系統(tǒng)主要的生產(chǎn)者，是營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，其他生物直接或間接地依靠地衣來(lái)生存。例如，北極馴鹿主要以地衣為食，狼以馴鹿為食。苔原生態(tài)系統(tǒng)是地球上比較脆弱并對(duì)外力干擾比較敏感的生態(tài)系統(tǒng)。個(gè)別物種的興衰都有可能導(dǎo)致整個(gè)苔原生態(tài)系統(tǒng)的失調(diào)甚至崩潰。如果因大氣中二氧化硫含量超標(biāo)而導(dǎo)致地衣生產(chǎn)力下降或喪失，就會(huì)對(duì)整個(gè)苔原生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生災(zāi)難性影響。同學(xué)們，通過(guò)這節(jié)課的學(xué)習(xí)，你有什么收獲呢？謝謝大家愛心.誠(chéng)心.細(xì)心.耐心，讓家長(zhǎng)放心.孩子安心。第三章生態(tài)系統(tǒng)第二節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)湖光山色，常常令人流連忘返，觸景生情。我國(guó)詩(shī)人李白看見洞庭湖的月色迷人，吟誦起“南湖秋水夜無(wú)煙，耐可乘流直上天”的詩(shī)句。而美國(guó)生態(tài)學(xué)家林德曼（R.L.Lindeman，1915—1942）面對(duì)賽達(dá)伯格湖中的種種生物，卻思考起“能量是如何在這些生物之間流動(dòng)的”問(wèn)題。他的開創(chuàng)性研究獲得了許多有價(jià)值的數(shù)據(jù)，我們應(yīng)該怎樣解讀這些數(shù)據(jù)呢？積極思維怎樣解讀賽達(dá)伯格湖中能量流動(dòng)的數(shù)據(jù)？事實(shí)：

20世紀(jì)30年代末，美國(guó)生態(tài)學(xué)家林德曼對(duì)賽達(dá)伯格湖進(jìn)行了開創(chuàng)性的研究工作。在取得大量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，繪制了賽達(dá)伯格湖中能量流動(dòng)的圖解（圖3-2-1）。思考：

1.分析該湖中的生產(chǎn)者固定了多少太陽(yáng)能？由生產(chǎn)者流入植食性動(dòng)物的能量有多少？沒(méi)有流入植食性動(dòng)物體內(nèi)的能量有哪些去向？

2.推理根據(jù)圖3-2-1中的數(shù)據(jù)，賽達(dá)伯格湖中的分解者在能量流動(dòng)中發(fā)揮了什么作用？從賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)圖解可以發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)者固定的太陽(yáng)能并沒(méi)有全部流入植食性動(dòng)物，流入植食性動(dòng)物的能量也有多個(gè)去向，因此肉食性動(dòng)物只獲得了流入植食性動(dòng)物的部分能量。這說(shuō)明一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)具有什么特點(diǎn)呢？生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)的特點(diǎn)在生態(tài)系統(tǒng)中，能量是維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的動(dòng)力，處于每一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)上的生物都需要能量。生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞、轉(zhuǎn)化和散失的過(guò)程，稱為生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)（energyflow）。

地球上所有的生態(tài)系統(tǒng)需要的能量幾乎都來(lái)自太陽(yáng)。生態(tài)系統(tǒng)中的生產(chǎn)者通過(guò)光合作用將太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，固定（同化）在有機(jī)物中。能量通過(guò)食物鏈，從第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)（生產(chǎn)者）流入第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)（初級(jí)消費(fèi)者），再流入第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)（次級(jí)消費(fèi)者