高中生物群落问题

每个群落由一定数量的植物、动物和微生物组成。不同类型的群落必然有不同的物种组成,因此物种组成是决定群落性质的最重要因素,也是识别不同群落类型的基本特征。不同群落物种组成的差异应从性质和数量两方面进行分析。

首先,不同群落的优势种不同。以森林群落为例,组成热带雨林的植物种类特别丰富,木本植物是绝对的优势种。从种类组成来看,高等植物多为乔木,也有丰富的藤本和附生植物。常绿阔叶林主要由壳斗科、樟科、山茶科、木兰科等常绿阔叶树组成。落叶阔叶林的优势种是壳斗科的落叶乔木,如山毛榉、栗、栗和椴树,其次是桦木科、槭树科和杨柳科的一些种。北方针叶林的种类组成相对较差,树种以松树、云杉、冷杉、落叶松为主。

其次,不同群落的物种丰富度不同。一般来说,环境条件越好,群落发展时间越长,物种越多,群落结构越复杂。从赤道到北极,人们会发现动植物的种类会逐渐减少。例如,在哥伦比亚有将近65,438+0,395种鸟类筑巢。从那里开始,筑巢鸟的数量在巴拿马减少到630只,在佛罗里达减少到65,438+043只,而在芬兰和格陵兰只有65,438+065,438+08只。

2.如何研究群落的物种组成?

物种组成是决定群落性质的最重要因素,也是识别不同群落类型的基本特征。群落研究一般从分析物种组成开始。可以定性和定量地研究物种组成。

(1)物种组成的本质分析

用最小面积法逐一登记群落的物种组成,得到所研究群落的生物物种清单。根据每个物种在群落中的作用,划分群落成员。植物群落中的群落成员类型包括以下几类。

优势种和建群种称为优势种。不同层次的群落可以有各自的优势种,其中优势层的优势种常称为建群种。

次优势种是指数量和功能次于优势种,但仍对群落的性质起一定决定作用,对群落环境起控制作用的植物种类。

伴生种是群落中的常见种,与优势种共存,但不起主要作用。

偶发种或稀有种是指那些在群落中很少出现的物种,大多是因为数量少。

同一植物物种可以出现在不同的群落中,具有不同的群落成员类型。在动物中,社会阶层的建立类似于植物中的群落成员类型。

(2)物种组成的数量特征

有了所研究群落的完整生物列表,我们只能解释群落中有哪些物种。为了进一步解释群落的特征,在查明其物种组成后,有必要对物种组成进行定量分析,而物种组成的定量特征是现代群落分析技术的基础。定量特征包括以下指标。

物种的个体特征

多度是一个物种中个体数量的估计指标,用于生态系统的野外调查。中国采用德鲁德七级标准:极多(植物地上部分封闭)、多、多、仍多、不多(分散)、少、单一。

密度是指单位面积或单位空间的个体数量。

覆盖度是指植物地上部分的垂直投影面积占样地面积的百分比,即投影覆盖度,分为物种覆盖度、层覆盖度和总覆盖度。

频率是指某一物种在调查范围内出现的频率,即该个体的样方数/调查样方总数。

生物体外部的垂直尺寸。株高分为自然高度和绝对高度。

体重是用来衡量一个种群的生物量或现存量的指标。一般用干重(65 ~ 80℃干燥至恒重),有时用鲜重。

体积是衡量生物所占空间的尺度。

综合数量指数

一个物种在生态系统中的位置,除了上述单一的测量参数外,往往是通过几个参数的综合评价来衡量的。这里只介绍支配和重要值。

优势度是表明一个物种在群落中的地位和作用的综合指标。一般可以用覆盖率、密度或冗余度和权重的组合来衡量。

重要值是表示一个物种在群落中的地位和作用的综合指标。计算方法为:重要值=相对密度+频率+相对优势度(相对覆盖度)。

因为动物具有运动能力,所以大多数动物群落研究都以数量或生物量作为优势度的指标。

3.种间关系的其他例子

(1)种间竞争

种间竞争可分为两类:资源利用竞争和相互干扰竞争。

在资源利用的竞争中,两种生物之间没有直接的干扰,只是由于资源总量的减少而对竞争对手的生存、繁殖和生长产生间接的影响。比如达尔文雀两个品种(勇敢雀和仙人掌雀)的竞争。在加拉帕戈斯群岛,20世纪70年代末发生了一场干旱,导致种子(两种雀类的食物)产量大幅下降。两种雀类都在干旱中存活了下来,但是食物变了。勇敢的雀类集中吃小的仙人掌种子,而仙人掌地雀则选择较大的种子。

干扰竞争也很常见。例如,一些植物可以分泌一些有害物质来阻止其他植物在它们周围生长。

(2)捕食

对捕食有广义和狭义两种理解。广义的捕食包括以下几类:典型的捕食是指食肉动物吃食草动物或其他动物,如狮子吃斑马、猫吃老鼠(狭义的捕食是指这一类);食草的意思是食草动物吃绿色植物,比如羊吃草。在这种关系中,可能所有的植物都不能吃。寄生是指寄生虫从宿主那里获得营养,一般不会杀死宿主。

(3)部分利润* * *

发生在两个不同物种的个体之间,对一方有利的现象叫做偏爱。比如附生植物和附生植物的关系就是一个典型。附生植物,如地衣、苔藓等,通过附生植物的支持,可以获得更多的光照和空间资源。几种高度特化的鱼类,它们头顶的前背鳍变形为椭圆形吸盘,可以牢牢吸附在鲨鱼等大型鱼类身上,然后移动获取食物,这也是偏爱的典型例子。

4.社区空间结构示例

(1)社区的垂直结构

大多数群落都存在垂直分化,即分层。以陆生群体为例,分层现象包括地上分层和地下分层。根据不同的群落类型,层数差异很大。森林的层次比草原多,表现最清晰。大多数温带森林至少有3-4层。顶层是由高大树种组成的乔木层,还有灌木层、草本层和由苔藓、地衣组成的地被层。在地面以下,由于各种植物的根所经过的土壤深度不同,形成了与地面上层相对应的地下一层。热带雨林的物种组成非常复杂,群落的层数最多。大多数农田植物群落只有一个层次。

就像一个群落中的植物是有层次的一样,各种动物因为生态位不同而占据不同的层次。比如鸟类往往只在森林层一定高度筑巢觅食。在中国珠穆朗玛峰的山谷森林中,白翅伪樱总是成群结队地在森林的顶层活动,并大量吞食云南和西藏的侧柏种子。血雉和褐尾虹雉是典型的森林底层鸟类,以地面的苔藓和昆虫为食;煤山雀和黄腰莺喜欢在森林中央筑巢。

在水生态系统中,垂直分布也很明显。藻类总是分布在阳光能够照射或穿透的上层水体中;浮游动物生活在植物可以延伸的区域,可以在更深的水域活动;软体动物、环节动物和螃蟹生活在水底。不同的鱼类往往分布在不同的层次,这些动物的垂直分布与物理条件(温度、盐度和含氧量等)密切相关。)和生物条件(食物、天敌等。)的水体。

群落分层的出现,使生物群落能够在单位面积上容纳更多的生物种类和数量,充分利用空间和养分,产生更多的生物物质。农业生产中的间作、套种和“多层建筑”是人们在生产实践中模拟自然植物群落分层的创造性应用。

(2)社区的横向结构

群落的水平结构以镶嵌为主。镶嵌表示植物种类在水平方向上的不均匀分布,使群落在外观上呈斑块状。具有这种特征的群落称为马赛克群落。在镶嵌群落中,每个斑块都是一个小群落,有一定的物种和生活型,它们是整个群落的一小部分。比如在森林中,有些植物种在林下阴暗的地方形成小组合,而另一些植物种在林下较明亮的地方形成组合。这些植物的小组合就是小群落。内蒙古草原的柠条灌丛草地是镶嵌群落的典型例子。在这些群落中常形成1 ~ 5 m左右的柠条灌丛,呈圆形或半圆形丘状。这些柠条小群落由于细土和枯落物的堆积,具有良好的水分和养分条件,形成了当地优越的小环境。小群落中的植物比周围环境中的变绿早,生长发育好,有时还能遇到一些分布较多的植物。

群落的镶嵌主要是由内部环境因素的不均匀性造成的,如小地形和微地形的变化、土壤温度和盐分的差异、光照的强弱以及人畜的影响等。人类的干扰,如过度放牧、粗放开垦等,可破坏地表植被,增加地表蒸发,加速地表土壤盐分的积累,导致表层土壤含盐量逐渐增加,使一些耐盐碱植物生长良好,而另一些则逐渐死亡,形成碱斑裸地,反映植物在景观中的镶嵌或斑块分布。

因为有小的低地和高地,环境变化形成马赛克,这是环境因素不均匀造成的马赛克的一个例子。由于土壤中动物的活动,如田鼠活动,在田鼠洞附近经常形成与周围植被不同的斑块,这是动物影响镶嵌的一个例子。

5.猞猁和山兔的经典研究。

加拿大哈德逊湾公司自18世纪中叶以来一直是北美唯一的毛皮商业中心,并保存了多年的毛皮收购统计数据。从1924开始,英国生态学家埃尔顿研究了该公司的数据,提出了种群周期波动理论。在哺乳动物中,有一个9 ~ 10年或3 ~ 4年的周期。经典的例子是猞猁和山兔的9 ~ 10年周期波动。

教材第73页的图片是基于哈德逊湾公司记录的分析结果。可以看出,猞猁以山野兔为食,当山野兔数量增加时,猞猁有足够的食物,数量会继续增加;但当猞猁数量过多时,山野兔数量急剧下降,猞猁会因缺粮而饿死或病死,导致数量下降;同时也给山兔提供了繁殖和恢复的机会。山野兔的数量增加了,山猫也增加了。通过这种捕食关系,山野兔和猞猁的数量周期性波动。需要注意的是,除了猞猁对山兔的影响,山兔还受到很多其他因素的影响,比如山兔吃的植物。当山兔数量增加时,植物叶片组织质量变差,数量减少。当喂不饱山兔种群时,山兔与其食物的关系将成为决定种群动态的关键因素。植物性食物的减少会导致食物短缺,从而降低山兔的繁殖潜力。山地野兔数量的减少将导致食肉动物(猞猁)和山地野兔之间的不平衡,从而加强了捕食作用。因此,山地野兔-猞猁种群的循环最好认为是植物、山地野兔和猞猁三种成分相互作用的结果。

当然,这个例子展示的不仅仅是种群的周期性变化,还有山兔周期性变化后猞猁种群的周期性变化。换句话说,由于猞猁种群密度的增加而降低种群增长率的效应并不能立即生效,而是需要一定的时间才能显现,猞猁种群的变化周期比山兔晚1年。

6.城市立体绿化

立体城市绿化是指利用城市中地面以上的各种条件,选择各种适宜的植物,种植在人工创造的环境中,使绿色植物覆盖在地面以上的各类建筑物、构筑物表面,增加城市的绿化面积,改善城市的生态环境和居民的生活环境。其主要形式有墙面绿化、阳台绿化、框架绿化、围墙栅栏绿化、屋顶绿化(屋顶花园)、室内绿化等。

一些先进国家提倡建筑与环境成为有机的统一体,实行建筑形式与自然的协调,即“与环境共生”的生态建筑,其中立体绿化成为重要指标之一。如果在屋顶、墙面、阳台、平台、立交桥、立柱、架空线边缘都用绿色植物进行包装,既补偿了建筑物占用的绿地,又能达到良好的环境效果。城市立体绿化的鼻祖是公元前5世纪的巴比伦国王尼布甲尼撒。他为他的皇后建造的“空中花园”是人类历史上最早的立体绿化。1959年,美国已经考虑到屋顶绿化的独特作用,在加州奥克兰的六层车库中建造了1.2 hm2的屋顶花园,被视为建筑与园林艺术的奇妙混合体..1977年,在加拿大温哥华18层的写字楼里,用轻质多孔材料打造了一个盆景式的空中花园。在德国,1990有9×106 m2的绿色屋顶,仅在汉诺威,就有50%的绿地通过屋顶绿化复活。在巴西库里蒂巴市的圣杜蒙广场周围,虽然建筑众多,但在炎热的夏天,因为墙壁和屋顶上的绿草,这里凉爽舒适。在法国巴黎和英国伦敦的高层建筑的平顶上种上各种各样的树和花是很漂亮的。摩纳哥首都摩纳哥-维尔(monaco-ville)的住宅建筑不仅布满窗户和阳台,还长满了各种植物。到处都是精致独特的屋顶花园。香港也非常重视在夹缝中插入绿色植物。新区屯门一栋28层楼楼顶有一个27×104 m2的花园。新加坡、吉隆坡等城市的立交桥、大桥、多层停车场,花木繁茂,阳台、平台、屋顶都开满了鲜花。

绿化名城南京,近年来实行立体绿化。城市主次干道沿线的墙体、围栏、屋顶、柱廊、河堤上广泛种植了垂直绿化苗木,街道建筑披上了绿装。仅2004年春季以来,全市已种植垂直绿化苗木50多万株,建成立体绿化带共计50多公里。引进藤本植物10多个品种,如爬山虎、金银花等。、凌霄、紫藤、常春藤、扶芳藤、木香和藤萝。其营造的城市立体绿地,不仅让环境更美,也让环境更美。