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  讲座2 种群与群落(2)  
 
三、种内与种间关系  

在初中生命科学第二册第76-77页,通过形象生动的实例,阐明了“种内关系与种间关系”的内涵。下面的内容,将对这一问题进一步展开,全面深入地理解生物间“种内关系与种间关系”的重要意义。

1.种内关系

生物种群内部的个体之间的相互关系,称为种内关系。主要的种内相互作用分为相互竞争、自相残杀、性别关系、领域性和社会等级等。

(1)种内竞争

同一物种的不同个体之间,常常会发生相互竞争,这种竞争,称为种内竞争。种群中,不同的个体常常分享共同的资源,因此,种内竞争可能会很激烈。

从个体看来,种内竞争可能是有害的。但是,对于整个种群来说,竞争可以淘汰那些较弱的个体,保存那些生存能力较强的个体。这样,种内的相互竞争,对种群的进化与繁荣,可能非常有利。

(2)性别关系

性别生态学,是种内关系研究的重要内容。植物在进化过程中,形成了多样化的性别系统。而动物在进化过程中,形成了各种类型的婚配制度。如图所示,黑天鹅是一夫一妻制,请看,这个黑天鹅家庭多么幸福。

我们知道人类社会十分复杂,当你受到挫折时,你常常会羡慕,动物的无忧无虑。殊不知,在动物世界中,也存在社会等级和“私有财产”,也有“无产者和被压迫者”。请看下面的内容。

(3)社会等级和领域性

社会等级和领域性,是动物重要的社会性行为,与种群的调节,有密切联系。动物的社会等级,是指动物种群中,各个动物的地位,具有一定的顺序,具有等级现象。动物等级形成的基础,是动物之间的支配行为,或者是支配和从属的关系。

如图所示,如果你仔细观察,就会发现,在鸡群中,存在彼此啄击的现象,经过啄击,它们之间就形成了不同的等级。当这种等级稳定下来以后,处于低等级的动物就会表现出妥协和顺从的行为。但是,“哪里有压迫,哪里就有反抗”,有时,处于低等级的动物,也会通过再次格斗,如果它赢了,有可能成为支配者,这样,原来的等级顺序,可能会发生改变。

三、种内与种间关系  

1.种内关系

在人类社会发展过程中,等级的出现,导致阶级的出现,最后出现国家。在今天,我们仍然把爱国主义放在首位,国家利益高于一切,保卫祖国是每一位公民应尽的义务。可是,在动物世界中,许多动物也有很强的领地意识。请仔细观察,你家里养的小狗,看看它的领地行为是如何表现。

在动物世界中,动物的领域是指,由动物的个体、家庭或群体所占据的空间,并且,这群动物会积极保卫这些空间,不让其他成员侵入。

在脊椎动物中,具有领域性的物种最多,尤其是鸟和兽类。如图所示,这是猕猴的一个小家庭,在它们周围,还有一个猕猴的大群体呢。动物保护领域的目的,主要是为了保护自己的食物资源和巢穴,从而,获得配偶,并养育后代。

生活在同一生态环境中的不同物种,它们之间也存在着相互影响。

2.种间关系

生活在同一生态环境中,不同物种之间的相互作用,称之为种间关系。主要的种间关系,包括物种之间的竞争、捕食、寄生、共生等关系。

首先,让我们了解物种间的竞争关系。

(1)种间竞争

种间竞争是指,两个物种,或者多个物种,共同利用相同的资源,因为资源有限,物种之间就产生了相互竞争作用。种间竞争的结果,常常是一方取得优势,而另一方被抑制,甚至被消灭。种间竞争存在一定的规律。

如图所示,如果用两种不同的草履虫,可以进行种间竞争实验。

如果把两种草履虫,分别进行培养,可以得到“S”型的生长曲线。可是,当把两种草履虫,放在一个环境中培养时发现,一种草履虫生长正常,另一种草履虫,却在培养几天后,数量减少,并消失。

因此,我们可以得出以下结论。

三、种内与种间关系  

2.种间关系

(1)种间竞争

①竞争排斥原理

在一个稳定的环境中,两个以上的物种,如果资源有限,但是,这些物种又具有相同的资源利用方式,它们之间是完全的竞争者,所以,不能长期共存在一起。

这个结论就是著名的竞争排斥原理。

②生态位

在自然生态系统中,一个种群,在时间、空间上的位置,以及,这个种群与其他相关种群之间的功能关系,我们称之为生态位。其实,生态位包括许多方面的因素。

长期共存在同一地区的两个物种,由于剧烈竞争,在栖息地、食物、活动时间等方面,它们的生态位就会产生分化,分别占据不同的生态位。

如图所示,两种藤壶,同时在海岸边生长,由于竞争激烈,生态位有了分化,所以,这两种藤壶,就分别生长在海岸的不同高度。

(2)捕食

捕食者捕食猎物。猎物是指被食者。广义的捕食者,包括典型的捕食者、草食者和寄生者。捕食者与猎物的种群之间,经过长期的协同进化,形成了一系列适应性的特征。

 

如图所示,捕食者进化了一整套适应性特征,例如,尖锐的牙齿,锋利的脚爪,又尖又硬的喙,凶狠的毒牙等等,动物还会利用诱饵来捕获猎物,还会开展集体行动,集体围猎,捕获大型动物,这样,捕食的效率大大提高。另一方面,猎物也形成了一系列行为对策,例如,形成保护色、警戒色、拟态、假死、快跑、集体抵御等等,来逃避天敌,以免被捕食。

三、种内与种间关系  

2.种间关系

(2)捕食

另外,植物可以通过化学防御,来对抗食草者。有很多植物是有毒的,动物不能食用。

但是,食草动物,在啃吃植物的时候,不只是简单地把植物吃掉。植物和食草动物,在协同进化过程中,形成了一个相互作用的整体。例如,在放牧的过程中,适当的放牧,可以使草场长得更好,又可以养活更多的动物,但是,过度放牧,草场就会退化,动物就失去了食物来源。

我们知道,动物身上有很多寄生虫。可是,你一定奇怪,有些植物身上也有寄生生物。请听下面的讲解,可以让你进一步了解,生物之间的更多的相互关系。

(3)寄生

寄生是指,一种寄生生物,寄生在另一种生物的体内,或者体表。寄生生物,依靠寄主的体液、组织等,来获得赖以生存的营养。寄生生物与寄主之间,通过复杂的协同进化过程,形成了非常密切的关系。

我们可以说,没有一种生物身上,不长寄生生物。

如图所示,寄生在动物身上的寄生生物,有病毒 、细菌、原生动物、扁虫、血吸虫、线虫、螨虫、虱子、跳蚤等等,你还能举出,更多这样的例子。

如图所示,植物身上也有寄生者。植物的寄生生物,有病毒、细菌、线虫、槲寄生、菟丝子等等。其中,槲(hú)寄生是常绿小灌木,茎非常柔软,雌雄异株,主要寄生在槲树、杨树、柳树、榆树的树枝上,请到网上搜索一些斛寄生的图片。另外,菟(tù)丝子也是一种非常典型的寄生植物,伸出细长的藤蔓,缠绕在其他植物上,如果菟丝子长在庄稼地里,就会使农作物减产,所以,农民很不喜欢菟丝子,尽管它长得挺好看。

三、种内与种间关系  

2.种间关系

一些生物,它们生活在一起,可以形成互利互惠的关系。这就是物种间的互利共生关系。

(4)互利共生

在自然界中,不同物种之间,存在许多互利共生的现象。例如,地衣就是由真菌和藻类共生,所形成的一类特殊的植物类型。菌根是土壤中某些真菌菌丝与植物根的共生体。再例如,有些有花植物,必须依靠传粉动物来传递花粉,传粉动物又从花朵中得到营养物质。

如图所示,蚂蚁和蚜虫的共生关系,为孩子们编制了许多美丽动人的童话故事,也请你为大家讲一个,蚂蚁吃蚜虫奶的故事。

如果两个物种共生,可能对一方更有利,我们称之为偏利共生。

(5)偏利共生

例如,一些附生植物,附着在其他植物上生长,这种附生与被附生的关系,就是一种典型的偏利共生。

如图所示,附生生物,如地衣、苔藓等,附生在高大的树木上,这样,地衣、苔藓就可以借助于大树的强壮身躯,来支撑自己,获取更多的光照,和更大的空间资源。

三、种内与种间关系  

2.种间关系

另外,有些植物分泌一些化学物质,可以影响周围植物的生长。这种作用,我们称之为植物的他感作用。

(6)植物的他感作用

植物的他感作用,对群落的形成和演替,都有非常重要的生态学意义。植物在代谢过程中,向体外分泌的化学物质,对其他植物的影响,可以是直接的,也可以是间接的。

在生存竞争中,在种内和种间,都有植物的他感作用。他感作用的物质,又称为克生物质,例如乙烯、香精油、酚类物质、不饱和内脂、生物碱、配糖体等等。

一种鼠尾草分泌化学物质,使周围成为不毛之地

如图所示,一种鼠尾草,能分泌化学物质,使周围的区域,成为不毛之地。研究植物的他感作用机制,在农业的生产中,具有重要的指导意义。例如,耕种的土地,需要歇地或者轮作,这样,可以减小植物产生的化学物质,对下一轮农作物生长的影响。

有关种群的生态学研究,就介绍到这里。下面让我们关注生态系统中,范围更大的研究层次。

四、生物群落的基本特征  

首先,让我们了解生物群落的基本特征。

1.概念

什么是群落呢?

生物群落是指,在相同的时间,在同一地区,生活着各种生物,这些生物,就构成了生物群落。

如图所示,在群落中,物种的分布不是杂乱无章的,而是十分有序的,这是因为,在这个群落中,各种生物的种群之间,以及种群与环境之间,相互作用、相互制约,共同构成一个有机的整体。

那么,群落的组成有哪些特点呢?

2.群落的基本特征

(1)具有一定的种类组成

任何一个生物群落,都是由一定的动物种群、植物种群、微生物种群组成。生物群落种类的组成不同,就形成不同的群落类型。群落的种类组成,是区别不同群落的首要特征。

   
四季分明的落叶阔叶林

如图所示,四季分明的落叶阔叶林,与热带雨林的生物群落种类组成,完全不同。考察群落的多样性,首先要研究群落中的种类成分,和每一个种群的个体数量。

四、生物群落的基本特征  

2.群落的基本特征

群落的第二个主要特征是,在群落中,各种生物之间,是相互联系的。

(2)群落中各物种之间是相互联系的

生物的群落,并不是各种种群的简单聚集。物种之间的相互关系,随着群落的不断发展,也在不断发展和完善。

如图所示,解释了群落的演替过程。

假定在一块新近形成的、裸露的地面上,一个生物群落,开始了从无到有的发展过程。随着定居成功植物的增多,先锋植物的繁殖,在裸露的地面上,植物的密度逐渐增大,植物之间的空间逐渐变小,同种植物之间,不同种植物之间,开始发生相互作用。

例如,植物之间,相互影响,对生存空间的争夺,对阳光的获取,对营养物质的利用,产生化学物质。并且,随着植物群落的形成和发展,各种动物的种群,也逐渐形成和发展。这些动物,不仅需要植物作为食物来源,而且,需要植物群落,来栖息、繁殖、逃避敌害。不仅如此,随着动植物群落的演化,微生物也在不断演化和发展。

可以说,在特定的环境条件下,可以形成具有一定特征的群落。因此,群落具有自身的环境特征。

(3)群落具有自己的内部环境

群落与环境是不可分割的。任何一个群落,在形成过程中,生物不仅对环境进行适应,同时,生物对环境,也具有巨大的改造作用。

随着群落的发生、发展,到成熟阶段,群落的内部环境,也将发生变化。因此,群落的环境条件,例如温度、湿度、光照等,与群落以外的环境条件都不相同。不同的群落的环境条件,存在明显的差异。

如图所示,山坡的阳面和阴面,由于光照、温度、风速等不同的环境条件,就形成了不同的生物群落。

四、生物群落的基本特征  

2.群落的基本特征

另外,群落还具有其他一些特征,例如,群落的结构、动态变化、分布范围、边界等。下面让我们简单地了解一下这些特征。

(4)群落具有一定的结构

每一个生物群落,都具有特殊的结构。在空间上,有不同层次的分布,例如,高处的、低处的、地上的、地下的。不同类型的群落,具有不同的物种之间的营养结构、生态结构等。

如图所示,热带雨林群落的结构最复杂。但是,在北极,冻原群落的结构,是最简单的。

(5)群落具有一定的动态特征

任何一个生物群落,都有一个发生、发展、成熟、衰败和灭亡的过程。因此,不同的群落,还具有一定的动态特征。

例如,一个刚刚封山育林的山体,现在的群落状况,与50年后的群落状况相比,在许多方面,一定存在着明显的差异。难怪古人慨叹:“事过境迁,沧海桑田”。

(6)群落具有一定的分布范围

每一生物群落,都分布在特定的地段,或者特定的生态环境中。不同的群落,具有不同的生境和分布范围。不同的生物群落,都是按着一定的规律而分布的。

例如,常绿阔叶林,只分布在南方。

在地球上,有高山、峡谷,平原、丘陵,河流、湖泊,海滩和大洋,这些地形、地貌,也造就了不同的生物群落。

(7)群落具有边界特征

在自然条件下,如果坡度较陡,或者地势变化较陡的山地,陆地环境与水生环境的交界,那么,在这样环境条件下,群落的分布就具有明显的边界。

但是,如果环境条件连续缓慢变化,例如,草甸草原和典型草原之间有过渡带,典型草原与荒漠草原之间有过渡带,这样,群落之间就不没有明显的边界。

在一般情况下,不同群落之间,都会存在过渡带。

五、群落的种类组成  

群落是由不同的种群组成的,生物种类和种群数量,决定了种群的性质。研究种群的生物种类和种群数量,是群落生态学研究的重要内容。

高中《生命科学》第三册第十章第72-77页,涉及到“物种多样性及其测量”,实验10.1、10.2“种群数量估计”和“物种多样性是代表群落组织水平和功能的基本特征”。因此,下面的内容讲解,将会拓展背景知识。

首先,让我们来了解,对群落的生物种类组成的分析。

1.种类组成的性质分析

群落的生物种类组成,是决定群落性质的最重要的因素,也是区别不同群落类型的基本特征。

(1)最小面积

在研究生物群落的过程中,如果抽样的面积太大,就会花费很大的人力、物力和时间。但是,如果抽样的面积太小,就不可能完全反映组成群落的物种情况。

因此,研究群落的生物种类,首先要选择合适的空间区域。那么,多大的面积才合适呢?首先,必须找出合适的面积,我们称之为最小面积。

最小面积是指,在某种群落中,基本上能够表现出,这个群落的全部物种类型,最小的调查面积。

通常,以绘制“种--面积曲线”来确定最小面积的大小。如图所示。

具体做法是:逐渐扩大采样的面积,随着采样面积的增大,采样范围内,生物的种数也在增加,但当物种增加到一定程度时,曲线则有明显变缓的趋势。

把曲线陡度开始变缓处,所对应的面积,称为最小面积。一般来说,组成群落的种类越丰富,最小面积越大。

例如,我国云南西双版纳的热带雨林,最小面积为2500m2,北方针叶林为400m2,落叶阔叶林为100m2,草原灌丛为25~100m2,草原为1~4m2

五、群落的种类组成  

1.种类组成的性质分析

在一个群落中,不同物种的数量和空间分布不同,对群落组成的贡献,是不同的。

(2)群落成员型几类

根据各个物种在群落中的作用不同,可以划分成几个不同的群落成员。

i.优势种

那些对群落结构、群落环境的形成,有明显控制作用的植物种,被称为优势种。优势种,通常是那些个体数量多、投影盖度大、生物量高、体积较大、生活能力较强的植物种类。

ii.建群种

植被群落在空间上有多层结构,其中,占有空间最大的结构层,称为优势层。优势层的优势种,称为建群种。例如,森林群落中,有乔木层、灌木层、草本层和地被层,每一层都存在各自的优势种。其中,乔木层为优势层,所以,乔木层的优势种,就称为建群种。

iii.亚优势种

亚优势种的个体数量和作用都小于优势种,但是,在决定群落性质,和控制群落环境方面,仍然起着一定作用。这些植物种,就属于亚优势种。

iv.伴生种

伴生种与优势种,同时存在,但不起主要作用。

v.偶见种或罕见种

而偶见种或罕见种,在群落中,出现的频率很低,个体数量也十分稀少。但是,有些偶见种的出现,可以作为地方性的特征种。

群落的生物种类固然重要,但是,每一个物种的数量,也是群落性质的重要指标。下面让我们来了解,群落中,生物种类组成的数量特征。

2.种类组成的数量特征

在生物种类组成的数量特征中,最重要的指标是多度、密度、盖度等。

(1)多度与密度

多度是对植物群落中,估测物种个体数目多少的一种指标。常常用于植物群落的野外调查。目前,国内外还没有统一的标准多度,我国常常采用七级多度,也就是极多、很多、多、尚多、少、稀少、个别等。

密度是在单位面积中,实际测量的数据。

(2)盖度

盖度是指植物体的地上部分,垂直投影面积,占样地面积的百分比,又称为投影盖度。盖度是群落结构的一个重要指标。因为,它不仅反映了植物所占有的,水平空间的大小,而且,还反映了植物之间的相互关系。