第四節(jié)群落演替是生物與環(huán)境相互作用的結(jié)果1．今年八月以來，由于極端高溫，重慶發(fā)生多起森林火災(zāi)。面對熊熊山火，各方力量迅速集結(jié)，從第一起山火爆發(fā)到所有山火全部撲滅僅用了不到十天，彰顯了中華兒女的英雄氣概。下列說法正確的是（）A．山火后森林的演替會經(jīng)過裸巖階段、地衣階段、苔蘚階段等 B．山火造成珍稀野生動植物死亡只損害了生物多樣性的直接價值 C．山火造成水土流失、空氣污染損害了生物多樣性的間接價值 D．山火后林地再長出草本植物和灌木的過程發(fā)生的是初生演替【解答】解：A、山火后森林的演替是次生演替，不會經(jīng)過裸巖階段，A錯誤；B、野生動植物中既有可以作為人類研究對象和具有藥用價值的動植物，也有還未發(fā)現(xiàn)動植物，損害了生物多樣性的直接價值和潛在價值，B錯誤；C、間接價值是指生物多樣性體現(xiàn)出的生態(tài)功能，山火造成水土流失、空氣污染損害了生物多樣性的間接價值，C正確；D、火災(zāi)過后原有的土壤條件或植物的種子、繁殖體基本保留，發(fā)生的群落演替屬于次生演替，D錯誤。故選：C。2．某人工移栽的竹林在無人管理后發(fā)生演替，如圖所示。相關(guān)分析正確的是（）A．竹林在無人管理后發(fā)生的演替屬于原生演替 B．竹林中的物種最終都會被麻櫟林中的物種所取代 C．麻櫟林的自我調(diào)節(jié)能力高于人工移栽的竹林 D．該演替是植物相互競爭的結(jié)果，與非生物環(huán)境無關(guān)【解答】解：A、竹林在無人管理后有的土壤基本保留，甚至還保留有植物的種子和其他繁殖體，發(fā)生的演替屬于次生演替，A錯誤；B、演替過程中發(fā)生的演替屬于優(yōu)勢取代，因此竹林中的物種并非最終都會被麻櫟林中的物種所取代，B錯誤；C、演替過程中物種豐富度增加，因此麻櫟林物種豐富度更高，自我調(diào)節(jié)能力高于人工移栽的竹林，C正確；D、該演替是植物相互競爭的結(jié)果，與非生物環(huán)境也有關(guān)，D錯誤。故選：C。3．如圖表示某地云杉林的形成過程。下列相關(guān)敘述正確的是（）A．該群落演替屬于初生演替，群落結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜 B．演替過程中能量的輸入和輸出始終保持動態(tài)平衡 C．④→⑤過程中，云杉逐漸成為優(yōu)勢種 D．⑤階段不會出現(xiàn)③或④階段中的物種【解答】解：A、由圖可知，該地的演替從采伐后的土地開始，土地中已有繁殖體，故屬于次生演替，A錯誤；B、在沒有達(dá)到頂極群落時，該生態(tài)系統(tǒng)輸入的總能量大于所有生物消耗能量之和，即輸入量大于輸出量，B錯誤；C、由圖可知，④→⑤過程中，由云杉與楊、樺樹混交群落變?yōu)樵粕剂郑粕贾饾u成為優(yōu)勢種，C正確；D、群落演替是優(yōu)勢種的取代，原來的物種仍然存在，D錯誤。故選：C。4．如圖是某地實施“退耕還林”后，此地狼尾草的種群密度變化趨勢。下列相關(guān)敘述錯誤的是（）A．狼尾草初始種群密度大于0，說明退耕后發(fā)生的演替為次生演替 B．A﹣B時間段內(nèi)狼尾草種群出生率大于死亡率，其種內(nèi)斗爭加劇 C．若長期維持在B﹣C時間段對應(yīng)的條件下，狼尾草的種群數(shù)量達(dá)到K值后維持恒定不變 D．C﹣D時間段內(nèi)由于灌木的競爭，狼尾草的環(huán)境容納量下降【解答】解：A.狼尾草初始種群密度大于0，說明退耕后該地保留有原來的土壤條件和部分植物，發(fā)生的群落演替類型為次生演替，A正確；B、A～B時間段內(nèi)，狼尾草的種群密度逐漸增加，說明狼尾草種群的出生率大于死亡率，A～B時間段內(nèi)由于其種群數(shù)量增多，而自然資源是有限的，故其種內(nèi)斗爭加劇，B正確；C、B﹣C時間段內(nèi)，狼尾草的種群數(shù)量達(dá)到最大，若長期維持在B﹣C時間段對應(yīng)的條件下，狼尾草的種群數(shù)量達(dá)到K值后會處于相對穩(wěn)定狀態(tài)，但種群數(shù)量會在K值上下波動，C錯誤；D、圖中在C時出現(xiàn)灌木，灌木和狼尾草競爭陽光、養(yǎng)分和生存空間等資源，會使狼尾草的環(huán)境容納量下降，D正確。故選：C。5．在互花米草入侵地栽種外來植物無瓣海桑，因無瓣海桑生長快，能迅速長成高大植株形成蔭蔽環(huán)境，使互花米草因缺乏光照而減少。與本地植物幼苗相比，無瓣海桑幼苗在蔭蔽環(huán)境中成活率低，逐漸被本地植物替代，促進(jìn)了本地植物群落的恢復(fù)。下列說法錯誤的是（）A．在互花米草相對集中的區(qū)域選取樣方以估算其在入侵地的種群密度 B．由互花米草占優(yōu)勢轉(zhuǎn)變?yōu)楸镜刂参镎純?yōu)勢的過程屬于群落演替 C．無瓣海桑逐漸被本地植物替代的過程中，無瓣海桑種群的年齡結(jié)構(gòu)為衰退型 D．應(yīng)用外來植物治理入侵植物的過程中，需警惕外來植物潛在的入侵性【解答】解：A、取樣的關(guān)鍵是做到隨機(jī)取樣，相對集中的區(qū)域選取樣方以估算其在入侵地的種群密度，數(shù)據(jù)偏大，A錯誤；B、由互花米草占優(yōu)勢轉(zhuǎn)變?yōu)楸镜刂参镎純?yōu)勢的過程屬于群落演替，B正確；C、根據(jù)題干信息，“與本地植物幼苗相比，無瓣海桑幼苗在蔭蔽環(huán)境中成活率低，逐漸被本地植物替代”，說明無瓣海桑種群的年齡結(jié)構(gòu)為衰退型，C正確；D、如果盲目引進(jìn)外來植物，造成“生物入侵”，就會破壞生態(tài)環(huán)境平衡，甚至帶來生態(tài)災(zāi)難，D正確。故選：A。6．裸巖的演替與棄耕農(nóng)田演替的主要區(qū)別是（）A．初始條件不同 B．影響因素不同 C．產(chǎn)生的生物數(shù)量不同 D．產(chǎn)生的植物種群不同【解答】解：初生演替指在一個從來沒有植被覆蓋的地面，或者原來存在植被，但是被徹底消滅了的地方發(fā)生的演替，如在沙丘、火山巖、冰川泥進(jìn)行的演替。次生演替指在原有植被雖已不存在，但原有土壤條件基本保留，甚至還保留了植物的種子或其他繁殖體（如能發(fā)芽的地下莖）的地方發(fā)生的演替，如火災(zāi)后的草原、過量砍伐的森林、棄耕的農(nóng)田上進(jìn)行的演替。根據(jù)初生演替和次生演替的概念比較可知，兩者的區(qū)別主要表現(xiàn)為起始條件不同。故選：A。7．光裸的巖地上首先定居的是（）A．種子植物 B．苔蘚 C．雜草 D．地衣【解答】解：苔蘚和草本植物無法直接從裸巖中獲取養(yǎng)分，而地衣可以通過分泌有機(jī)酸而從裸巖中獲取養(yǎng)分。故選：D。8．林窗主要是指森林群落中老齡樹死亡或因火災(zāi)等偶然因素導(dǎo)致成熟階段的優(yōu)勢種死亡，從而在林冠層造成空窗的現(xiàn)象。生態(tài)學(xué)家對某林窗的生態(tài)變化進(jìn)行了研究，結(jié)果如表。下列相關(guān)敘述錯誤的是（）植物植物高度種群密度單位第2年第4年第6年第8年第10年第12年艾蒿1﹣2米株/平方米5810641紫荊2﹣5米株/10平方米135642樟樹10﹣55米株/100平方米012588A．隨著時間的推移，艾蒿、紫荊的種群密度逐漸下降，原因是林窗逐漸關(guān)閉，導(dǎo)致林下光照強(qiáng)度減弱，艾蒿、紫荊競爭處于劣勢 B．在研究該林窗能量流動的過程中，第8年測得植物光合作用制造的有機(jī)物中的含碳量為9690kghm2?a），除了3600kg/hm2?a）未被利用、2070kg/hm2?a）被初級消費者攝入，其余的均為自身呼吸消耗的有機(jī)物中的含碳量 C．若用標(biāo)志重捕法調(diào)查林窗內(nèi)鼴鼠的種群密度，所得數(shù)據(jù)往往比實際結(jié)果偏大 D．該林窗內(nèi)的群落演替為次生演替【解答】解：A、林窗逐漸關(guān)閉，導(dǎo)致林下光照強(qiáng)度減弱，艾蒿、紫荊由于高度矮于樟樹而在競爭中處于劣勢，因此隨著時間的推移，艾蒿、紫荊的種群密度逐漸下降，A正確；B、除了未被利用、被初級消費者攝入，其余的還有自身呼吸消耗的有機(jī)物中的含碳量以及以殘枝敗葉傳遞給分解者的有機(jī)物中的含碳量，B錯誤；C、標(biāo)志重捕法的計算公式：種群中的個體數(shù)＝第一次捕獲數(shù)×第二次捕獲數(shù)÷標(biāo)志后重新捕獲數(shù)。由于第二次捕捉鼴鼠難度增加、被標(biāo)記個體遷出或死亡、標(biāo)志物脫落等原因，所得數(shù)據(jù)往往比實際結(jié)果偏大，C正確；D、這是在原有土壤條件基本保留的基礎(chǔ)上發(fā)生的演替，因此該林窗內(nèi)的群落演替為次生演替，D正確。故選：B。9．冰磧層是冰川融化后形成的裸地，冰磧層上的群落演替要經(jīng)歷上百年的時間。如表為冰磧層演替過程中優(yōu)勢植物的替代情況及部分階段土壤的pH。演替過程中優(yōu)勢種的替代順序冰川退去后的裸地苔蘚→草本植物→柳樹赤楊云杉、鐵杉第9年第18年第35﹣50年第80﹣100年土壤的pH7.9﹣8.07.26.554.8（1）冰磧層上的群落演替屬于（演替類型）。（2）若研究赤楊的生態(tài)位，通常需要研究的因素有（多選）。A.在該區(qū)域出現(xiàn)的頻率B.種群密度C.植株高度D.與其他物種的關(guān)系（3）赤楊定居后，一些固氮微生物侵入赤楊根部，形成根瘤。這些固氮微生物從赤楊根部獲得營養(yǎng)，同時也將空氣中的氮轉(zhuǎn)化為植物能夠吸收的離子形式。固氮微生物與赤楊的種間關(guān)系是。根據(jù)分析，云杉和鐵杉成為優(yōu)勢種的原因有：①；②。【解答】解：（1）冰磧層上的群落演替是從冰川融化后形成的裸地開始的，屬于初生演替。（2）生態(tài)位是指一個種群在生態(tài)系統(tǒng)中，在時間空間上所占據(jù)的位置及其與相關(guān)種群之間的功能關(guān)系與作用，要研究某種植物的生態(tài)位，通常要研究它在研究區(qū)域的出現(xiàn)頻率、種群密度、植株高度等特征，以及它與其他物種之間的關(guān)系。所以，若研究赤楊的生態(tài)位，通常需要研究的因素有：A.在該區(qū)域出現(xiàn)的頻率、B.種群密度、C.植株高度、D.與其他物種的關(guān)系，故選ABCD。（3）根據(jù)題意可知，這些侵入赤楊根部的固氮微生物從赤楊根部獲得營養(yǎng)，同時也將空氣中的氮轉(zhuǎn)化為植物能夠吸收的離子形式，說明固氮微生物與赤楊的種間關(guān)系是互利共生。綜上分析可知，云杉和鐵杉成為優(yōu)勢種的原因有：①土壤的酸化；②土壤中氮素含量增加。故答案為：（1）初生演替（2）ABCD（3）互利共生；土壤的酸化；土壤中氮素含量增加10．下列關(guān)于生物群落的敘述，錯誤的是（）A．不同群落間的物種組成和物種豐富度有差別 B．同一群落的不同種群通過復(fù)雜的種間關(guān)系形成統(tǒng)一整體 C．水生植物群落的分層現(xiàn)象與光、溫度和氧氣的垂直分布都有關(guān) D．溫帶草原群落的景觀特征隨季節(jié)變化的現(xiàn)象屬于次生演替【解答】解：A、物種豐富度是區(qū)分不同群里的重要特征，不同群落間的物種組成和物種豐富度有差別，A正確；B、群落是指一定區(qū)域所有生物的集合，同一群落的不同種群通過復(fù)雜的種間關(guān)系形成統(tǒng)一整體，B正確；C、垂直結(jié)構(gòu)是指群落在垂直方向上的分層現(xiàn)象，水生植物群落的分層現(xiàn)象與光、溫度和氧氣的垂直分布都有關(guān)，C正確；D、溫帶草原群落的景觀特征隨季節(jié)變化的現(xiàn)象屬于群落的季相變化，不是次生演替，D錯誤。故選：D。11．群落是一個不斷發(fā)展變化的動態(tài)系統(tǒng)。下列關(guān)于發(fā)生在裸巖和棄耕農(nóng)田上的群落演替的說法，錯誤的是（）A．人為因素或自然因素的干擾可以改變植物群落演替的方向 B．發(fā)生在裸巖和棄耕農(nóng)田上的演替分別為初生演替和次生演替 C．在演替過程中，群落通常是向結(jié)構(gòu)復(fù)雜、穩(wěn)定性強(qiáng)的方向發(fā)展 D．棄耕農(nóng)田上的演替都經(jīng)歷草本階段、灌木階段，最終達(dá)到喬木階段【解答】解：A、人為因素或自然因素（如干旱）的干擾可以改變植物群落演替的方向，即人類的活動會使演替朝著不同于自然演替的方向和速度進(jìn)行，A正確；B、發(fā)生在裸巖上的演替是初生演替，棄耕農(nóng)田上的演替為次生演替，B正確；C、在演替過程中，群落通常是向結(jié)構(gòu)復(fù)雜、穩(wěn)定性強(qiáng)的方向發(fā)展，即群落演替向著結(jié)構(gòu)復(fù)雜化、功能完善化的方向發(fā)展，C正確；D、棄耕農(nóng)田發(fā)生的演替屬于次生演替，若條件不允許，棄耕農(nóng)田的演替不一定能到喬木階段，D錯誤。故選：D。12．學(xué)習(xí)以下材料，回答題目。砒砂巖區(qū)棄耕農(nóng)田的群落演替內(nèi)蒙古鄂爾多斯砒砂巖地區(qū)氣候干燥，廣種薄收，地表大面積裸露。2002年啟動退耕還林還草工程后，逐步形成不同類型的群落。研究者選擇撂荒年限從5～50年的26個退耕群落作為樣地，進(jìn)行了調(diào)查。研究發(fā)現(xiàn)，砒砂巖區(qū)棄耕農(nóng)田物種組成相對簡單，優(yōu)勢種較為明顯。棄耕5年，一、二年生草本占據(jù)優(yōu)勢地位。棄耕13年，多年生植物占據(jù)絕對優(yōu)勢。隨著演替的進(jìn)行，植被群落逐漸向小灌木群落演替。隨摞荒年限的增加，樣地物種豐富度呈現(xiàn)了先增加后降低的趨勢，而這可能與種間關(guān)系和其它因素（如資源可利用量）有關(guān)。研究者利用生態(tài)學(xué)方法，以撂荒5年作為演替“早期”，分別計算出其余各演替階段群落與“早期”的距離系數(shù)。以撂荒年限為自變量，群落距離系數(shù)為因變量得到圖1所示擬合曲線，其斜率即為演替速度。植被群落演替的過程是植物與環(huán)境互相影響，協(xié)同變化的過程。研究者對環(huán)境與植被群落演替進(jìn)行了相關(guān)性分析。部分結(jié)果如圖2，圖中圈出的四個區(qū)域按撂荒年限劃分。撂荒年限、環(huán)境因子與土壤養(yǎng)分用帶箭頭的射線表示，實線段越長代表該因子在整個演替過程中的影響越大。不同撂荒年限的區(qū)域和射線之間夾角越小，說明二者關(guān)系越密切。例如，撂荒5～8年，植被群落演替和土壤磷、鉀元素關(guān)系最密切，這說明演替初期先鋒植物對土壤成分的敏感度相對較大。但土壤磷、鉀元素的實線段長度在所有因子中相對較短，說明其在整個演替過程中權(quán)重不大。通過調(diào)查砒砂巖區(qū)植被，探索植被群落演替規(guī)律，明確典型群落生物量與土壤養(yǎng)分的關(guān)系，對于制定合理有效的環(huán)境治理措施、實現(xiàn)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，具有重要意義。（1）砒砂巖區(qū)棄耕農(nóng)田發(fā)生的演替過程屬于演替。棄耕初期一、二年生草本占據(jù)優(yōu)勢地位。隨著演替的進(jìn)行，多年生植物逐步取代其優(yōu)勢地位的原因可能是。（2）據(jù)圖1，隨撂荒年限增加，群落演替速度，撂荒30年群落接近狀態(tài)。（3）由圖2可知，影響砒砂巖地區(qū)退耕地植被群落演替的最主要因素是。演替后期地形地勢等環(huán)境因子對群落植被產(chǎn)生了重要的影響，請將圖3環(huán)境因子與具體影響的主要因素連線。（4）研究者嘗試通過引種植物來提高砒砂巖地區(qū)的物種多樣性，繼而提高植物群落向更高級群落演替的速度，請對引種提出適當(dāng)建議（至少兩條）。【解答】解：（1）砒砂巖區(qū)棄耕農(nóng)田土壤條件依然保留，發(fā)生的演替過程屬于次生演替。棄耕初期在一、二年生草本占據(jù)優(yōu)勢地位，隨著演替的進(jìn)行，多年生植物逐步取代其優(yōu)勢地位，這主要是因為多年生植物在爭奪陽光的過程占據(jù)優(yōu)勢地位，因而能取代一、二年生草本植物。（2）人類活動能改變演替的速度和方向，據(jù)題意可知，圖1所示擬合曲線，其斜率即為演替速度，圖中顯示隨撂荒年限增加，群落演替速度逐漸減慢，撂荒30年群落接近頂極群