环境生态学课后练习第3章答案.docx
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环境生态学课后练习第3章答案
环境生态学课外作业习题集
第三章 生物圈中的生命系统
一、名词解释
1、生活型
是生物对外界环境适应的外部表现形式,同一生活型的物种,不但体态相似,而且其适应特点也是相似的。
生活型是不同生物对相同环境趋同适应的结果。
2、种群
在一定空间中生活、相互影响、彼此能交配繁殖的同种个体的集合。
3、生态入侵
由于人类有意识或无意识地将某种生物带入适宜于其栖息和繁衍的地区,种群不断扩大,分布区逐步稳定地扩展,这个过程称生态入侵。
某种外来生物进入新分布区成功定居,得到迅速扩展蔓延并对土著生物造成危害的现象。
4生态对策(生活史对策)
又称为生活史对策life-historystrategy),指生物在进化过程中,对某一些特定的生态压力所采取的生活史或行为模式,称生态对策。
生物在进化过程中所形成的各种特有的生活史特征,即适应于特定环境所具有的一系列生物学特性。
5、生态位
主要指自然生态系统中一个种群在时间、空间上的位置及其与相关种群之间的功能关系。
种群在时空上的位置及其与相关种群间的功能关系。
6、竞争
同种或不同种生物因争夺食物、空间等资源而发生的负面影响。
7、生活史
生物从一个世代的合子形成到下一个世代的合子形成所经历的时段中,个体所经历的生长、发育、繁殖等过程。
8、生物群落
在特定时间内聚集在一定地域或生境中各种生物种群的集合。
9、生物群落演替
在一定地段上,群落由一个类型转变为另一个类型的有顺序的演变过程,即一种生物群落被另一种生物群落所取代的过程。
二、推断题
1、以下各图(A-D)是两个植物物种(N1、N2)竞争试验的种群数量变化图,输入比率=播种的N1种子数/播种的N2种子数,输出比率=收获的N1种子数/收获的N2种子数。
请根据图形判断N1、N2两个植物种群竞争的趋势。
A:
B:
C:
D:
A:
N1取胜;B:
N2取胜;C:
稳定共存;D:
不稳定共存
2、以下各图(A-D)是两个物种(N1、N2)种群竞争的数量变化图,请根据图形判断两个物种种群竞争的趋势。
A:
B:
C:
D:
A:
N1取胜,N2灭亡;B:
N1灭亡,N2取胜;C:
不稳定共存;D:
稳定共存
三、计算分析题
1、下表为我国第五次全国普查时的人口数据。
(1)以0-19岁为繁殖前期,20-59岁为繁殖期,60岁以上为繁殖后期,计算不同时期的性比以及繁殖期与繁殖前期的成幼比,分析当时我国的人口繁殖状况;
(2)根据不同年龄段的男女数据,作出人口年龄锥体图,判断当时我国人口的发展状态。
性别/
年龄
0-4岁
5-9岁
10-14岁
15-19岁
20-24岁
25-29岁
30-34岁
男
37648694
48303208
65344739
52878170
47937766
60230758
65360456
女
31329680
41849379
60051894
50152995
46635408
57371507
61953842
性别/
年龄
35-39岁
40-44岁
45-49岁
50-54岁
55-59岁
60-64岁
65-69岁
男
56141391
42243187
43939603
32804125
24061506
21674478
17549348
女
53005904
38999758
41581442
30500075
22308869
20029370
17231112
性别/
年龄
70-74岁
75-79岁
80-84岁
85-89岁
90-94岁
95-99岁
100岁
及以上
男
12436154
7175811
3203868
1056941
229758
51373
4635
女
13137995
8752519
4785290
1973757
553836
118383
13242
(1)繁殖前期性比=繁殖前期男性/繁殖前期女性=1.113
繁殖期性比=繁殖期男性/繁殖期女性=1.058
繁殖后期性比=繁殖后期男性/繁殖后期女性=0.952
成幼比=繁殖期男女人数/繁殖前期男女人数=1.871
由不同时期性比可知,当时我国男女繁殖前期男性偏多,繁殖期男女比例较为适宜,而繁殖后期女性占比略大,表明当幼龄段进入性成熟期时,男性过多可能会显著的影响后代的繁育;加之成幼比较大,出生率会可能会呈降低趋势。
(2)
由年龄锥体图可知,繁殖前期人口数:
繁殖期人口数:
繁殖后期人口数=2.98:
5.57:
1,表明当时中国人口已处于尚处于增长型阶段。
2、在一次藤壶群落结构的野外调查中,其各年龄段的存活数如下表所示。
(1)根据藤壶群落各年龄段的存活数,计算各参数,并完成表格的填写。
(2)以存活数对数值(lnN)为纵坐标,年龄为横坐标,画出存活曲线,并判断该藤壶群落的演替趋势。
年龄X
存活数nx
存活率lx
死亡数dx
死亡率qx
Lx
Tx
生命期望ex
0
1000
1
900
2
800
3
700
4
600
5
500
6
400
7
300
8
200
9
100
10
0
年龄X
存活数nx
存活率lx
死亡数dx
死亡率qx
Lx
Tx
生命期望ex
0
1
100
0.100
950
5000
5.00
1
0.9
100
0.111
850
4050
4.50
2
0.8
100
0.125
750
3200
4.00
3
0.7
100
0.143
650
2450
3.50
4
0.6
100
0.167
550
1800
3.00
5
0.5
100
0.200
450
1250
2.50
6
0.4
100
0.250
350
800
2.00
7
0.3
100
0.333
250
450
1.50
8
0.2
100
0.500
150
200
1.00
9
0.1
100
1.000
50
50
0.50
10
0
-
-
0
0
-
由存活曲线可知,该藤壶群落幼体和中年个体的死亡率相对较低,老年个体死亡率高,群落呈增长趋势。
3、在一次藤壶群落结构的野外调查中,其各年龄段的存活数和生育力如下表所示。
(1)根据藤壶群落各年龄段的存活数,计算各参数,并完成表格的填写。
(2)计算该藤壶群落的净繁殖率(R0)、时代时间(T)和种群增长率(r)。
年龄X
存活数nx
存活率lx
生育力mx
lxmx
Xlxmx
0
2000
0
1
1800
0
2
1700
0
3
1500
0
4
1300
0.9
5
1200
0.9
6
1000
0.8
7
800
0.8
8
500
0.7
9
200
0.6
10
0
0.5
年龄X
存活数nx
存活率lx
生育力mx
lxmx
Xlxmx
0
1
0
0
1
0.9
0
0
2
0.85
0
0
3
0.75
0
0
4
0.65
0.585
2.34
5
0.6
0.540
2.7
6
0.5
0.400
2.4
7
0.4
0.320
2.24
8
0.25
0.175
1.4
9
0.1
0.060
0.54
10
0
0.000
0
由R0=Σlxmx可知,R0=0+0+0+0+0.585+0.540+0.400+0.320*0.175+0.060+0=2.08
由T=Σxlxmx/R0可知,T=0+0+0+0+2.34+2.7+2.4+2.24+1.4+0.54+0=5.587
由r=lnR0/T可知,r=ln2.08/5.587=0.131
4、下表是两个植物物种甲和乙的竞争试验结果。
(1)请先计算、填写表格中的输入比率和输出比率;
(2)作出这两个物种竞争试验的输入-输出图,判断两个物种的竞争趋势。
播种种子数/105粒•hm-2
收获种子数/105粒•hm-2
物种甲
物种乙
输入率
物种甲
物种乙
输出率
0.0
1.0
0
300
0.2
0.8
40
240
0.4
0.6
60
180
0.6
0.4
150
150
0.8
0.2
180
90
1.0
0
220
0
播种种子数/105粒•hm-2
收获种子数/105粒•hm-2
物种甲
物种乙
输入率
物种甲
物种乙
输出率
0.0
1.0
0
0
300
0
0.2
0.8
0.25
40
240
0.17
0.4
0.6
0.67
60
180
0.33
0.6
0.4
1.5
150
150
1
0.8
0.2
4
180
90
2
1.0
0
-
220
0
-
由图可知,两个物种甲和乙的竞争趋势可以达到稳定共存。
5、下表为某次野外植被群落调查的物种数据(每一样方面积100m2)。
(1)计算植物群落各样方的丰富度指数和多样性指数,填入表格;
(2)比较各样方的物种多样性和丰富度。
参数
物种
样方1
样方2
样方3
样方4
样方5
物种数(株)
物种1
25
50
100
0
125
物种2
50
75
150
100
150
物种3
100
80
100
125
175
物种4
150
100
200
75
250
丰富度指数(dGL)
丰富度指数(dM)
多样性指数(D)
多样性指数(H’)
注:
所有的对数计数均取自然对数。
参数
样方1
样方2
样方3
样方4
样方5
丰富度指数(dGL)
0.651
0.651
0.651
0.434
0.651
丰富度指数(dM)
0.519
0.524
0.475
0.351
0.458
多样性指数(D)
0.663
0.736
0.727
0.653
0.732
多样性指数(H’)
1.205
1.358
1.342
1.078
1.352
由5个样方的丰富度指数(dGL)可知,样方4的丰富度显著低于其他4个样方;而由丰富度指数(dM)可知,各样方的丰富度顺序为:
样方2>样方1>样方3>样方5>样方4。
由5个样方的多样性指数(D和H’)可知,各样方的多样性顺序为:
样方2>样方5>样方3>样方1>样方4。
6、下表为某次野外植被群落调查所得的数据(每一样方面积100m2)。
参数
物种
样方1
样方2
样方3
样方4
样方5
物种数(株)
物种1
25
50
100
0
125
物种2
50
75
150
100
150
物种3
100
80
100
125
175
物种4
150
100
200
75
250
基盖度(%)
物种1
0.25
0.5
1
0
1.25
物种2
10
15
30
20
30
物种3
40
32
40
50
70
物种4
45
30
60
22.5
75
高度(m)
物种1
0.5
0.6
0.55
0
0.6
物种2
1.0
0.1
1.2
1
1.0
物种3
2.5
2.0
2.5
1.25
2.5
物种4
1.5
1.6
1.5
0.75
1.5
根据上表的数据,计算植物群落中各物种的密度、盖度、频度、重要值、优势度等参数,填入表格。
物种1
物种2
物种3
物种4
相对密度
0.138
0.241
密度比
0.387
1.000
频度
0.800
1.000
1.000
1.000
相对频度
0.211
频度比
0.800
1.000
1.000
1.000
相对盖度
0.008
0.404
盖度比
0.019
1.000
重要值(IV)
0.356
0.687
0.933
1.024
综合优势比
1.000
物种1
物种2
物种3
物种4
相对密度
0.266
0.356
密度比
0.677
0.748
频度
相对频度
0.263
0.263
0.263
频度比
相对盖度
0.183
0.406
盖度比
0.452
0.998
重要值(IV)
综合优势比
40.0%
64.4%
90.4%
或者
1.0%
37.0%
90.3%
或者
41.0%
72.6%
99.9%
注:
综合优势比可计算出3种答案,任一答案均可。
三、简答题
1、何谓种群?
与个体相比,种群具有哪些重要的群体特征?
答:
种群是物种在自然界中存在的基本单位。
种群具有个体所不具备的群体特征,这些特征大体分三类:
种群密度。
初级种群参数,包括出生率、死亡率、迁入率和迁出率。
次级种群参数。
包括性比、年龄分布、年龄分布和种群增长等。
2、集群现象普遍存在于自然种群中,生物产生集群的原因有哪些?
答:
(1)对栖息地的食物、光照、温度、水等环境因子的共同需要;
(2)对昼夜天气或季节气候的共同反应;(3)繁殖的结果;(4)被动运送的结果;(5)由于个体之间社会吸引力相互吸引的结果。
3、同一种动物在一起生活所产生的有利作用称为集群效应,这一效应具有怎样的生态学意义?
答:
(1)有利于提高捕食效率;
(2)可以共同防御敌害;(3)有利于改变小生境;(4)有利于某些动物提高学习效率;(5)能够促进繁殖。
4、r对策者多适应于严酷而易变的环境,它们一般具有哪些生物学特性?
答:
r对策者具有使种群增长最大化的各种生物学特性,即高生育力、快速发育、早熟、成年个体小、寿命短且单次生殖多而小的后代。
5、K对策者适应于相对稳定的环境,它们一般具有哪些生物学特性?
答:
K对策者具有成年个体大、发育慢、生殖迟、产仔(卵)少而大但多次生殖、寿命长、存活率高的生物学特性,以高竞争能力使其得以生存。
6、生物群落具有哪些基本特征?
答:
(1)具有一定的物种组成;
(2)具有一定的外貌和内部结构;(3)形成群落环境;(4)具有一定的动态特征;(5)具有一定的分布范围;(6)边界特征。
7、生物群落演替受哪些因素的制约?
答:
(1)植物繁殖体的迁移、散布和动物的活动性;
(2)群落内环境的变化;(3)种内和种间关系的改变;(4)外界环境条件的变化;(5)人类活动的影响。
四、论述题
1、论述裸地上群落形成的过程。
答:
(1)侵移或迁移:
是指植物生活在繁殖结构进入裸地,或进入以前不存在这个物种的一个生境过程,繁殖结构主要是指孢子、种子、鳞茎、根状茎,以及繁殖的植物的任何部分。
植物能借助各种方式传播它的繁殖体,使它能从一个地方迁移到新的地方,繁殖体的传播,首先决定于其产生的数量。
通常有较大比率的繁殖体得不到繁殖的机会。
实际的繁殖率和繁殖体产生率之间差异是很大的,能作为传播的繁殖体,在其传播的全部过程中,常包括好几个运动阶段,也就是说植物繁殖体到达某个新的地点过程中,往往不只有一次传播,繁殖体迁移的续性决定于可动性、传播因子的传播距离和地形等因素。
侵移不仅是群落形成的首要条件,也是群落变化和演替的重要基础。
(2)定居:
是指传播体的萌发、生长、发育,直到成熟的过程,植物繁殖体到达新的地点,能否发芽、生长和繁殖都是问题,只有当一个种的个体在新的地点上能繁殖时,才算定居过程的完成。
繁殖是定居中一个重要环节。
如不能繁殖,不仅个体数量不能增加,而且植物在新环境中的生长只限于一代。
开始过入新环境的物种,仅有少数幸存下来繁殖下一代,或只在一些较小的一些生境存活下来,这种适应能力较强的物种称之为先驱种或称先锋植物。
这种初步建立起来的群落,称先锋植物群落,对以后的环境的改造,对相继侵入定居的同种或异种个体起着极其重要的奠基作用。
这一阶段物种间相互关系方面,是互不干扰,这个阶段物种的数目少,种群密度低,因此,在资源利用上没有出现竞争。
(3)竞争:
随着已定居的植物不断繁殖,种类数量的不断增加,密度加大,资源利用逐渐由没有充分的利用,而出现了物种间的激烈竞争。
有的物种定居下来,并且得到了繁殖的机会,而另一些物种则被排斥。
获得优势的物种得到发展,从不同角度利用和分摊资源,通过竞争达到相对平衡,从而进入协同进化,更能充分利用资源。
2、什么是植物群落的原生演替和次生演替?
请比较二者的异同。
答:
在植物群落发展变化过程中,一个群落代替另一个群落的现象称为演替。
演替可以从裸露的地面上开始,也可以从已有的一个群落中开始。
裸地可以分为原生裸地和次生裸地。
原生裸地是指从来没有植物覆盖的地面,或者是原来存在过植被,但被彻底消灭了的地段。
次生裸地是指原有植被虽已不存在,但原有植被下的土壤条件基本保留,甚至还有曾经生长在此的种子或其他繁殖体的地段。
植物群落的原生演替是指发生在原生裸地上的演替,次生演替是指发生在次生裸地上的演替。
二者的共同点:
(1)演替都是在裸地上开始。
(2)群落在形成过程中,都有植物的传播、植物的定居和植物之间的竞争这三个方面的条件和作用。
(3)都是进展演替,即群落向着物种多样化、中生化和高生产力方向演替。
二者的不同点:
(1)演替开始的土壤条件不同,原生演替开始的裸地条件严酷,从来没有植物的繁殖体或被彻底消灭了,而次生演替开始的裸地土壤条件基本保留,甚至还有一些繁殖体存在;
(2)演替速度不同,原生演替慢,而次生演替快。
3、什么是生物多样性?
哪些因素可以增加生物多样性?
答:
生物多样性是指生命有机体及其赖以生存的生态综合体的多样性和变异性。
生物多样性可以从三个层次上描述,即遗传多样性、物种多样性、生态系统与景观多样性。
可以增加生物多样性的因素包括:
(1)生物多样性与进化时间有关,进化时间越长,且环境条件稳定的物种多样性高;
(2)物理环境越复杂,或叫空间异质性程度越高,群落的复杂性也高,生物多样性就越大;(3)气候越稳定,变化越小生物多样性越高;(4)物种之间的竞争是物种进化和分离的动力,所以竞争能增加物种的多样性;(5)捕食将被捕食者的种群数量压到较低的水平,从而减轻了被捕食者的种间竞争。
竞争的减弱允许有更多的被捕食者共存。
捕食者维持群落的多样性;(6)植物群落的多样性越高,生产的食物越多,通过食物网的能流量越大,整个区域物种多样性就越高;(7)人为因素。
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