素材：群落的结构教学建议及补充资料 高二上学期生物人教版选择性必修2

群落的结构教学建议及补充资料一、教学建议本节教学建议安排2课时。第1课时引导学生学习群落的概念、群落的物种组成、种间关系等，第2课时学习群落的空间结构、群落的季节性、生态位等。(一）创设真实的群落情境,导入新知学习本章学习是在种群的基础上展开的，需要先引导学生从对种群的研究过渡到对群落的认识。策略一通过多媒体课件展示章引言、章首页配图和小诗，引导学生分析种群之间的关系,从而由种群过渡到群落。然后，通过华北地区人工林遭遇鼠害的实例，提出问题:为什么人工林容易受到鼠害的威胁呢?能不能通过经常投放鼠药的方式来防治人工林的鼠害?在优势树种相同的人工林和天然林中，物种组成和相互关系是否相同?以问题激发学生思考、产生求知欲，从而导入对第1节的学习。策略二通过多媒体课件展示本节“问题探讨”或“稻—鱼—蟹”种养模式的视频，提出问题:图片或视频中展示了哪些种群?不同种群之间有哪些直接或间接的联系?如果提高河蟹的种群密度，稻田中其他动物种群会发生怎样的变化?……激发学生积极讨论，产生认知冲突，据此由种群过渡到群落，顺势导人本章及本节的学习。(二）呈现丰富的课程资源,建构相关概念本节概念多而且抽象，教师应通过多种教学方法，引导学生运用分析、比较、归纳等科学思维方法，建构群落、群落的结构等相关概念，并发展生命观念和科学思维等学科核心素养。导人新课后，教师可先引导学生合作剖析某一生物群落中不同种群之间的关系，自主建构群落概念﹔再进一步引导学生分析研究种群与研究群落的异同及相互关系。由此让学生认识到，科学家在群落水平上研究的方向和内容有哪些，并认同研究视角不同所探究的问题也不一样。教师可利用教材中列举的不同群落的实例或“稻一鱼—蟹”种养模式视频，引导学生合作分析不同群落中物种组成的区别、含有物种数量的多少、不同物种在群落中的地位等，由此建构“群落的物种组成”“物种丰富度”等概念，并找出不同群落占优势的物种，明确物种组成是区别不同群落的重要特征，群落的物种组成不是固定不变的，优势物种也可能随着时间和环境的变化而不同，进而理解群落始终处于动态变化中。种间关系的内容可以结合教材中列举的图片资料，通过问题引导学生合作学习;然后通过“思考·讨论”栏目，进一步明确种间关系对群落的影响、群落中不同物种的关系及物种组成的动态变化等。对于群落的垂直结构，教师可以通过展示或播放热带雨林、非洲草原等不同群落的资料，引导学生合作分析以下问题:各个群落中动植物在垂直方向上的分布是怎样的?各个群落中动植物所生活的环境条件有什么不同?影响动植物垂直分层的原因是什么?由此概括得出群落垂直结构的概念、影响群落垂直结构的因素、自然的生物群落都具有垂直结构等结论。对于群落的水平结构，可以结合教材图片或影像资料等，使学生了解群落在水平方向上的镶嵌分布现象，并分析影响群落水平结构的因素及其原因。对于群落的季节性，可以让学生对比观察同一个群落在不同时间或不同季节时的调查资料.概括得出群落的外貌和结构会随着时间而改变。对于生态位的学习，可以组织学生先合作分析在某个群落中不同物种的地位或作用，初步建构生态位的概念，再结合教材“思考·讨论”栏目，共同讨论不同物种占据不同生态位的意义及其原因，巩固概念;教师还应帮助学生理解生态位的形成与生物适应性的关系，增强对进化与适应观的理解。(三）利用教材的相关素材，培养学生的社会责任在教学时，可以简单列举过度放牧、围湖造田，以及退耕还林、退耕（退圩）还湖等实例，从正反两个方面介绍人类活动对群落的影响，引导学生认同人与自然和谐相处、坚持可持续发展的意义，培养学生的社会责任意识。(四)开展探究实践，发展学生的科学探究素养对于“研究土壤中小动物类群的丰富度"，教师可以布置学生课前预习，依据教材中的要求和步骤，以小组为单位在校园或其他合适场所开展这项探究实践活动。取样时应注明采集地点.环境特点、取样时间，取样后在实验室观察，再借助相关书籍或互联网进行分类和统计。二、补充资料(一)不同群落物种组成的差异每个群落都是由一-定的植物、动物和微生物种群组成的。不同类型的群落必然具有不同的物种组成，因此物种组成是决定群落性质最重要的因素，也是鉴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，组成不同群落的优势种是不同的。以森林群落为例，组成热带雨林的植物种类特别丰富，数量占绝对优势的是木本植物。在物种组成上,高等植物多为乔木，藤本植物和附生植物也比较多。常绿阔叶林则主要以壳斗科。樟科、山茶科、木兰科等常绿阔叶树种为主。落叶阔叶林的优势树种为壳斗科的落叶乔木，如山毛榉属、枥凤、栗属、极属等，其次为桦木科。械树科。杨柳科的一些种。北方针叶林中的植物种类组成相对比较贫乏，乔木以松、云杉、冷杉和落叶松等属的树种占优势。其次，不同群落的物种丰富度是不同的。--般来说，环境条件越优越，群落发育的时间越长，物种越多，群落结构也越复杂。从赤道到北极，人们会发现群落中动植物的种类将逐渐减少。(二)如何研究群落的物种组成物种组成是决定群落性质最重要的因素，也是鉴别不同群落类型的基本特征。群落研究一般都从分析物种组成开始。物种组成可以从定性和定量两个方面进行研究。1.物种组成的性质分析通过最小面积的方法逐一登记一个群落中的物种，得到--份所研究的群落的生物种类的名录。根据各个种在群落中的作用划分群落成员型。植物群落中的群落成员型包括以下几类。优势种和建群种对群落的结构和形成有明显控制作用的植物称为优势种。群落的不同层次可以有各自的优势种，其中优势层的优势种常称为建群种。亚优势种个体数量与作用都次于优势种，但在决定群落性质和控制群落环境方面仍起一定作用的植物种，称为亚优势种。伴生种伴生种是群落中的常见种类，与优势种相伴存在，但不起主要作用。偶见种或稀见种在群落中出现频率很低的种类，多半是由于本身数量很少。同一个植物种在不同的群落中可以不同的群落成员型出现。动物种在群落中所处位置与植物中的群落成员型有相似之处。2.物种组成的数量特征所研究群落的完整的生物名录只能说明群落中有哪些物种，要进一一步说明群落特征，在查清其种类组成后，还需要对种类组成进行定量分析。种类组成的数量特征包括以下几种指标。(1)种的个体特征多度多度是对物种个体数目多少的一种估测指标，用于生态系统野外调查。国内采用Drude七级制标准:极多（植物地上部分郁闭)、很多、多、尚多、不多（分散)、少、单独。密度密度指单位面积或单位空间内的个体数。盖度﹑盖度指植物地上部分垂直投影面积占样地面积的百分比，即投影盖度，又分种盖度、层盖度、总盖度。频度频度指某个物种在调查范围内出现的频率，即该种个体出现的样方数/调查样方总数。高度高度指生物体外部在垂直方向上的大小。植物高度又分为自然高度和绝对高度。重量重量是用来衡量种群生物量或现存量的指标。一般用干重（65~80℃烘干至恒重)，有时也用鲜重。体积体积是生物所占空间大小的度量。(2)综合数量指标除了上述单一性的测量参数，往往还用几项参数综合评估一个种在生态系统中的地位。此处仅介绍优势度和重要值。忧势度﹑优势度是用以表示一个种在群落中的地位与作用的综合指标。一般可以采用盖度、密度或多度以及重量的组合衡量。重要值﹐重要值是用来表示某个种在群落中的地位和作用的综合指标。计算方法:重要值=相对密度＋频度＋相对优势度（相对盖度)。由于动物有运动能力，在多数动物群落的研究中以数量或生物量为优势度指标。(三）关键种和冗余种不同的物种在群落中的作用是不同的。如果一个物种在群落中具有独一无二的作用，而且这种作用对群落又是至关重要的，那么这个物种通常被称为关键种。[1]如果一个物种的存在与否对整个群落的结构和功能不会造成太大影响，那么这个物种通常被称为冗余种。1．关键种关键种从群落中消失会使群落结构发生严重改变，可能导致物种的灭绝和多度剧烈变化。例如，海星是北美西海岸潮问带岩石群落的一个关键种，如果把海星从这个群落中移除，那么贻贝就会独占这一空间，并且把附着在这里的其他无脊椎动物和藻类全部除掉;龙虾是加拿大潮线下群落的一个关键种，龙虾被渔民大量捕捞后，球海胆数量大增，进而导致海带和翅藻的消失。目前，鉴别关键种最好的方法是进行干扰实验，即把关键种从群落中去除，然后系统观察和监测预先确定的物种组合对物种去除的反应。[2]这种检测对于物种非常丰富的群落是根本不可能实现的。人为主观地选定所谓的关键种来进行去除实验很可能使那些具有同等重要性的物种被忽视，关键种实际上是那些在特定的环境条件和当时的物种组合下能够发挥关键作用的物种。因此，在自然群落中，目前被人们所认知的关键种还很少。在陆地群落中，目前还未发现有太多的陆地群落是受关键种所控制的。相比之下，在水生群落中，关键种较为常见。2．冗余种物种的冗余仅适用于某个特定的群落，也就是说一个物种在某个生物群落中是冗余种，但在其他群落中就不一定是冗余种。一般认为，如果群落中某个物种被去除后，群落仍然保持恒定，那么这个物种就是冗余的。判断群落是否保持恒定可以参考以下四个原则:(1)去除该物种，对剩余物种的多度不产生任何影响或者影响不明显;(2）去除该物种后，剩余物种都没有丢失（即使它们的多度会发生变化)，也没有新的物种进入群落中;(3）去除该物种后，即使物种的组成发生某些变化，但群落中系统的功能是保持恒定或接近恒定的;(4）去除该物种后，不是所有的物种都跟着消失，群落中一些植物的盖度应该维持不变，这是最基本的要求。在实际应用中如何准确选择这些判断原则主要由调查和研究的目的来决定。通常认为冗余种对群落的作用是比较微弱的，但这并不意味着冗余种的存在是没有意义的。研究表明，物种多样性对群落适应不断变化的环境是极为重要的，冗余的一个重要作用是为系统的稳定或者正常功能的维持提供保险。[3](四）种间关系两种生物之间既可以彼此影响，也可以互不干扰，如果彼此影响的话，这种影响可以是有利的，也可以是有害的。如果我们用“+”表示有利，用“一”表示有害，用“0”表示无利也无害，那么两个物种间可能存在的相互关系如表2-2所示。中性关系在自然界中可能极少或根本不存在，因为在任何一个特定的生态系统中，所有物种都可能存在直接或间接的相互关系。除中性关系外，其他种间关系可以划分为正相互作用与负相互作用。1．正相互作用正相互作用，按照其程度分为偏利共生、原始合作与互利共生三类。偏利共生指的是两种生物生活在一起，对一方有利，对另一方无利也无害的共生现象。例如，某些海产蛤的外套腔内共栖着豆蟹，豆蟹偷食蛤的残食和排泄物，但不对蛤构成危害。许多生物学家认为，互利共生与寄生关系是由偏利共生进化面来的。原始合作与互利共生，教材中已有介绍，二者都是两种生物间彼此互相有利的种间关系类型。在原始合作关系中，两种生物生活在一起时对双方都有利，但这种合作不是必需的，它们分开可以各自独立生活。而在互利共生关系中，两种生物长期共同生活在一起，相互依存，一般不分开，如地衣。地衣是藻类-真菌共同体，藻类给真菌提供光合作用产物，真菌保护藻类免遭干旱和阳光的辐射，这样的组合使地衣能在真菌和藻类都不能单独存活的极端环境中茁壮成长。2016年，一项研究表明，地衣可能是由一种藻类和两种真菌共生形成的，这两种真菌为已知的子囊菌(ascomycctes)和新发现的担子菌醉母(basidiomyceteyeasts)。需要注意的是，以上的划分其实只是程度上的区别，许多实例在被深人研究后，可能由偏利共生变成互利共生，甚至寄生。2．负相互作用负相互作用包括种间竞争、捕食、寄生和偏害等。[前三者已在教材中进行了介绍。种间竞争通常发生在两种生物共同利用同一短缺资源的情况下，此时一种生物的存在会抑制另一种生物的发展。捕食与寄生关系都是对一种生物有利而对另一种有害，所不同的是寄生通常不会造成被寄生生物的死亡。捕食关系指的是一种生物以另一种生物为食的现象，而被捕食者常常会被杀死（并非全部如此)。捕食分为狭义的捕食和广义的捕食。狭义的捕食即最容易理解的食肉动物吃食草动物或其他食肉动物的情况。而广义的捕食还包括以下几种情况:食草动物吃植物，这种情况下植物往往未被杀死而是受到损害;昆虫的拟寄生，它与真正寄生的区别是拟寄生者总是要杀死宿主，如寄生蜂;同类相食，即捕食者与被捕食者为同一物种。偏害指的是对一种生物有害，面对另外一种无利也无害的种间关系。例如，胡桃树能分泌一种叫作胡桃醒的物质，能够抑制其他植物的生长，正因为如此，在胡桃树下的土表层中，一般没有其他植物生长。还有我们熟悉的抗生素的抑制作用也属于偏害。例如，青霉菌可以产生青霉素，抑制其他细菌的生长。种间关系是生物种群形成生物群落的基础。在探讨种间关系时，我们要注意两点:(1)捕食、寄生看起来对一方有利、对另一方不利，但深人研究往往发现它们是相辅相成、协同进化而来的;(2)从更高的生态系统的角度来看，系统内一切物种都在物质循环和能量流动中互有联系、相互依赖。(五）群落空间结构的实例1．群落的垂直结构大多数群落的内部都有垂直分化现象，即成层现象。以陆生群落为例，成层现象包括地面以上的层次和地面以下的分层。层的数目依群落类型不同有很大变动。森林的层次比草原的层次多，表现也最清楚。大多数温带森林有3~4层，最上层是由高大的树种构成的乔木层，之下有灌木层、草本层，有些还有苔藓与地衣构成的地被层。在地面以下，由于各种植物根系所穿越的土壤深度不同，形成了地下层。热带雨林的物种组成十分复杂，群落的层数最多。多数农田生物群落仅有一个层次。正如群落中植物有分层现象一样，各种动物也因生态位不同而占据着不同的层。例如，鸟类经常只在一定高度的林层做巢和取食。在我国珠穆朗玛峰的河谷森林里，白翅拟腊嘴雀总是成群地在森林的最上层活动，以滇藏方枝柏的种子为食;而血雉和棕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、黄腰柳莺则喜欢在森林中层做巢。在水域生态系统中，物种的垂直分布也很明显。藻类总是分布在阳光能够瓢射或透过的水体上层;浮游动物生活在植物能延伸到的地区，而且能够在较深的水域活动;软体动物、环节动物和蟹类则生活在水体的底层。不同的鱼类也分布在不同层次上，这些动物的垂直分布都与水体的物理条件（温度、盐度和氧气含量等）和生物条件（食物、天敌等）有密切关系。群落成层现象的出现使生物群落在单位面积上能容纳更多的生物种类和数量，能最充分地利用空间和营养物质，产生更多的生物物质。农业生产中的间作、套种和“多层楼”等，就是人们模拟天然植物群落的成层性，在生产实践中的一种创造性的应用。2．群落的水平结构群落水平结构的主要特征是镶嵌性。镶嵌性表明植物种类在水平方向上的不均匀配置，它使群落在外形上表现出斑块相间的现象，具有这种特征的群落叫作镶嵌群落。在镶嵌群落中，每个斑块就是一个小群落，小群落具有一定的生物种类和生活型组成，它们是整个群落的一小部分。例如，在森林中，林下阴暗的地点有一些植物种类形成小型组合，而在林下较明亮的地点是另外一些植物种类形成的组合。这些小型的植物组合就是小群落。内蒙古小叶锦鸡儿灌丛化草原是镶嵌群落的典型例子。在这些群落中，往往形成直径1~5m的小叶锦鸡儿灌丛，呈圆形或半圆形的丘阜。这些小叶锦鸡儿小群落内部由于聚集细土、枯枝落叶，具有良好的水分和养分条件，形成一个局部优越的小环境。小群落内部的植物较周囵环境中的返青早，生长发育好，有时还有一些越带分布的植物。群落的镶嵌性主要是由群落所在地环境因子的不均匀性导致的，如小地形和微地形的变化.土壤温度和盐渍化程度的差异、光照的强弱以及人与其他动物的影响。人为干扰，如过度放牧.粗放开垦等，会破坏地表的植被，增加地表的蒸发，加快土壤盐分向地表聚积的速度，导致地表土壤的含盐量逐渐增加，使一些耐盐碱植物生活良好，而其他植物逐渐死亡，形成碱斑裸地，在景观上就表现为镶嵌性或植物的斑块分布。土壤中动物的活动也会使群落在水平方向上形成镶嵌性。例如，田鼠的活动会导致在田鼠穴附近形成不同于周围植被的斑块。(六）城市立体绿化立体绿化是指在各类建筑物的立面、屋顶、地下和上部空间进行多层次、多功能的绿化和美化，用以改善局地气候和生态服务功能、拓展城市绿化空间、美化城市景观的生态建设活动。城市立体绿化的做法由来已久，其鼻祖可追溯到公元前6世纪的古巴比伦国王尼布甲尼撒二世，他为王后修建的“空中花园"，是已知人类历史上最早的立体绿化。我国立体绿化的历史也源远流长。据《古今图书集成》记载，距今2400年的春秋晚期，南京古城墙上曾栽种过绿色植物，这恐怕是我国历史上有记载的最早的“城市绿化”了。自20世纪60年代，我国开始大力发展立体绿化技术，并取得了相当多的成绩。目前，城市立体绿化形式多种多样，根据所占据的不同空间位置，立体绿化可大致分为以下几种形式:室内绿化、构架绿化、墙体绿化、阳台窗台绿化、屋顶绿化、城市河道绿化、城市桥体绿化、立体种植等。每种绿化形式都有适宜栽种的植物。例如，墙面绿化适宜选择爬山虎、凌霄、絡石、五叶地锦、常春藤等植物。在桥底绿化中，可以选择耐阴植物，如八角金盘、杜鹃、麦冬等。高架桥的桥面绿化，适宜选择喜阳、适应性强、抗灰尘和吸收噪音强的植物。

例如，北京市的立交桥桥面隔离带就栽种了很多月季。城市立体绿化具有很多优点，它能利用有限空间，提高绿化覆盖率;能吸尘,降低噪音，减少有害气体;能保温隔热，节约能源;能滞留雨水，缓解城市下水排水压力等,尤为重要的是人居环境的改善，能提高居民的生活质量，调节心情。绿化名城南京市实施立体绿化，在市内各主次干道沿街的墙体、围栏、屋顶、廊柱、河岸等处广植垂直绿化苗木，给街道建筑穿上绿装。全市建成立体绿化带数十千米，引种的藤本植物有爬山虎、金银花、凌霄、紫脚，常春藤、扶芳藤，木香、藤本月季等，其营造的“绿墙绿房绿柱廊"的城市立体绿化空间，不仅使环境更加美丽，还给市民度夏带来更多阴凉。(七)群落的时间格局很多环境因素如阳光、温度、水分等具有明显的时间节律(如昼夜节律、季节节律),所以.群落的外貌和结构也会随时间节律有所变化，这就是群落的时间格局。口除了教材中介绍的群落的季节性变化，群落结构也会随昼夜的节律发生变化。例如，在森林生物群落中，鸟类多在白天活动，夜间活动的鸟类很少，主要是猫头鹰和夜鹰:在一块农田中，白天活动的昆虫有蝶类，蜂类和蝇类，而夜间夜蛾类.軹蛾类则取而代之;水生群落结构的昼夜变化不像陆生群落那样易于观察，但研究表明许多淡水和海洋群落中的浮游生物有昼夜垂直迁移的现象。造成群落结构在保夜发生变化的重要环境因素是光照。许多动物的活动与光照强度有密切的关系。有些动物适应于在强光下活动，如昆虫中的蝶类。蝇类，爬行类中的蜥蜴，大多数鸟类，哺乳类中的黄鼠、早獭、松鼠和大部分有蹄类、灵长类等,这些动物被称为昼行性动物。有些动物则适应于在夜间或晨昏的弱光下活动，如昆虫中的蚊类，爬行类中的壁虎，鸟类中的夜鹰,哺乳类中的蝙蝠、夜额、家鼠、刺猬等，这些动物被称为夜行性动物或晨昏性动物。也有些动物既能适应弱光也能适应强光，在白天和夜间都可以活动，如很多种类的田鼠。植物不像动物可以运动，所以往往不会像动物-样表现出明显的昼夜活动变化。但是，群落中的植物对昼夜变化也是有所响应的，如有的植物在白天开花，有的则在夜间开花;有的植物的叶片有昼开夜闭的变化。(八)诱虫器和吸虫器的作用诱虫器与吸虫器都是“探究

.实践”活动“研究土壤中小动物类群的丰富度”中采集小动物这一步骤可能用到的工具。如教材第31页图所示，诱虫器主要包括电灯。带金属网的无底花盆、漏斗、装有酒精的试管等。诱虫器采集小动物的原理是大部分土壤小动物都是避光.避热、趋湿的。采集小动物时，将收集的土壤放在无底花盆的金属网上。注意土壤与花盆壁之间要留--定的空隙，保证空气的流通。当打开电灯后，土壤中的小动物会因为趋暗、避高温而向下移动，钻过金属网，通过潮斗，最终掉入装有酒精的试管中。这样，就可以收集到这些小动物，并作为标本用于后续的分类鉴定、统计分析。吸虫器的结构比较简单，密封的采集管上插有两个细玻璃管，一个玻璃管在采集管内的一端编有纱布，另一个玻璃管在采集管外的一端装有一段橡皮管。在使用吸虫器采集体形较小的小动物时，可用洗耳球在没有橡皮管的玻璃管端吸气，将小动物从有橡皮管的--侧吸人收集管中。橡皮管可以防止在采集过程中破坏小动物的结构，面吸管底部缠上纱布可以防止将小动物或土壤吸出。诱虫器与吸虫器的作用都是采集小动物，在开展活动时可根据实际情况选择使用。(九)生态位1.生态位的概念生态位是生态学研究中的经典概念，从它被提出至今已经有超过百年的历史。1917年，格林内尔(1.Cnnell)指出在同--

动物区系中定居的两个种不可能具有完全相同的生态位，并正式定义生态位为正好被一-个种

(或亚种)所占据的环境限制性因子单元。1927年，埃尔顿(C.Elto)指出生态位不仅表现物种对其生活环境的需求，而且表明物种在群落关系中的角色以及其对生境的影响。(01958年,哈钦森(G.E.Huchinson)从空间、资源利用等多方面号虑提出了生态位的多维超体积模式，认为生态位是每种生物对环境(温度.湿度、营养等)的选择范围。在高中阶段，我们可以将