1、第第 3 课时课时 种群数量的调节与平衡种群数量的调节与平衡 目标导读 1.复习逻辑斯蒂增长曲线，阅读教材 P75第一段，明确环境容纳量的含义。2.结 合教材 P75图 311、P76图 312，分析归纳影响种群数量的因素。 重难点击 影响种群数量的因素。 一 环境容纳量 种群是一个动态系统，种群的数量(或种群密度)随出生率和死亡率的变动以及环境条件的改 变而变动。阅读教材 P75第一段，结合下面的材料，分析种群数量变动的特点。 材料一 某生物种群的数量变化曲线 材料二 在对灶鸟种群的一项研究中发现，灶鸟种群数量的变化同种群密度呈负相关。在一 块林地中，当种群密度少于 15 只时，种群数量就增
2、加；当种群密度多于 20 只时，种群数量 就下降；当种群密度处在 1520 只之间时，种群数量有时增加有时下降。可见，这块林地的 环境资源只能维持 1520 只灶鸟的生存。 1由材料一分析：种群数量或种群密度往往是围绕着某一特定值波动着。 2由材料二分析：种群的数量受生存环境中的资源限制。由环境资源所决定的种群限度就称 为环境容纳量。当种群密度小于环境容纳量时，种群数量就增加；当种群密度大于环境容纳 量时，种群数量就减少。 3环境容纳量的限制因素包括食物、空间和其他资源。 4环境容纳量的决定原理：种群密度大时，种群内个体之间竞争资源的斗争也就更加激烈， 斗争的结果使一部分个体被淘汰，导致种群数
3、量下降，使种群数量趋于环境容纳量，以维持 种群的相对稳定。 5环境容纳量与逻辑斯蒂增长中的 K 值的关系是环境容纳量就是逻辑斯蒂增长中的 K 值， 即“S”型曲线的 K 值。 6观察下图，分析环境容纳量是不是一成不变的？ 答案 不是。环境遭破坏，则 K 值下降；改善条件，则 K 值上升。 小贴士 K 值的不同表示方法 图中 A、B、C、D 时间所对应的种群数量为 K 值，A、C、D时间所对应的种群数量 为 K/2 值。 归纳提炼 在种群生态学中，环境容纳量是由环境资源所决定的种群限度。环境容纳量是环境制约作用 的具体体现，有限的环境只能为有限生物的生存提供所需的资源。环境容纳量的实质是有限 环
4、境中的有限增长。在自然条件下，种群在早期发展阶段常常表现为指数增长，随着种群数 量的增长和资源的消耗，资源与环境相对于种群增长的需求变得越来越有限，种群指数增长 受到越来越严格的限制，最终种群数量维持在合理的环境容纳量范围内，才能维持长期的稳 定和繁荣。所以，种群在有限环境中的有限增长才是自然界中普遍存在的生态现象，环境容 纳量是体现生物生存环境限制的重要指标，也揭示着生态系统生产力的自然极限。 活学活用 1下列关于环境容纳量的叙述，正确的是( ) A环境容纳量是指种群的最大数量 B种群的内源性调节因素不会改变环境容纳量的大小 C在理想条件下，影响种群数量增长的因素主要是环境容纳量 D植食动物
5、在自然环境条件下，一年四季的环境容纳量以冬季最大 答案 B 解析 A 项，环境容纳量是在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群最大 数量。 在某些时候种群的数量可能超过环境容纳量， 但通过调节后又恢复到正常数量。 B 项， 种群的内源性调节因素会改变种群密度的大小，不会改变环境容纳量的大小。C 项，在理想 条件下，不存在影响种群数量增长的因素。D 项，冬季环境不适合植物的生长，因此，植食 动物在冬季的环境容纳量会下降。 二 种群数量的调节 影响种群个体数量的因素很多。阅读教材 P7576，结合材料分析影响种群数量的因素及对生 产实践的指导意义。 1密度制约因素的反馈调节 有人连续
6、12 年研究了旅鼠种群数量和草原植被之间的关系，结果如下图，请分析： (1)当旅鼠过多时，草原植被遭到破坏，结果食物缺乏，种群数量从而减少。但数量减少后， 植被又逐渐恢复，旅鼠数量也随着恢复过来，草原植被再次遭到破坏。如此反复，旅鼠种群 的数量呈现周期性消长。 (2)由图分析可知，对一个生物种群来说，种群密度越大，个体之间对资源的竞争越激烈。 (3)密度制约因素的概念：像食物这样，其作用随种群密度的大小而变化的种群调节因素称为 密度制约因素。 (4)用图示的方式列出旅鼠数量和植被间的反馈调节。 答案 (5)除食物外，密度制约因素还包括流行性传染病等，其机理是：种群密度越大，流行性传染 病越容易
7、传播蔓延，结果个体死亡多，种群密度降低。种群密度低了，疾病反而不容易传染 了，结果种群密度逐渐恢复。 2非密度制约因素的作用 (1)温度变化对蚜虫种群数量的影响(如图所示) 曲线 AB 段说明在 46 月份，由于环境条件比较适宜，蚜虫种群的数量变化形成一个典型 的“J”型增长曲线。 曲线 BC 段的形成原因是 6 月中旬，由于高温的到来，引起种群数量急剧下降。 曲线的 CD 段说明：79 月份，当温度降下来以后，蚜虫种群数量仍然难以回升，这就是 由于高温到来之前种群密度很大，不仅消耗了大量的食物资源，而且也使叶片受到损害所造 成的。 (2)刮风、下雨、降雪、变温等气候因素都会对种群数量产生影响
8、，但这些因素起多大作用与 种群密度是无关的，这类因素称为非密度制约因素。 (3)干旱与蝗灾的发生：我国历史上的多次蝗灾，是由东亚飞蝗引起的。引起蝗虫大发生的一 个重要原因是干旱。东亚飞蝗在禾本科植物的荒草地中产卵，如果雨水多，虫卵会遭水淹而 大量死亡，因而不能造成蝗灾。只有气候干旱时，蝗虫才能大发生。 据此推断：非密度制约因素对种群数量的作用，一般是猛烈的、灾难性的，会导致种群数量 的不规则变动。 3非密度制约因素与密度制约因素之间的关系 虽然非密度制约因素本身对种群数量没有反馈作用，但可以通过密度制约因素的反馈机制来 调节。当某些非密度制约因素发生巨大变化(如大旱、大寒)时，种群死亡率会急剧
9、增加，而 种群数量大幅度下降时，一些密度制约因素(如食物)就不再起控制作用，因而出生率就得以 回升，使种群数量很快恢复到原来的水平。 4种群数量调节的途径 无论是密度制约因素还是非密度制约因素， 它们都是通过影响种群出生率、 死亡率或迁入率、 迁出率而起着控制种群数量的作用。 5研究种群数量调节的意义 研究种群数量调节的因素和机制，就有可能对种群数量变动进行预测预报，从而制定控制种 群数量的措施，为农、林、牧、渔业生产服务。 归纳提炼 种群数量调节 密度制约因素 作用随种群密度大小而变化 举例：食物、流行性传染病等 非密度制约因素 因素起多大作用与种群密度无关 举例：刮风、下雨、降雪、变温等气
10、候因素 影响特点：猛烈的、灾难性的 活学活用 2如图是某一鼠群迁入一个荒岛后的数量变化曲线。 (1)试分析在曲线中，食物最可能成为鼠群繁殖速度制约因素的是哪一段( ) ABC 段 BCD 段 CBE 段 DEF 段 (2)如果因为冰山迁移导致该岛的温度骤降，鼠种群的数量急剧下降，此时食物还是不是制约 因素？_ _。 问题导析 (1)种群数量最多时，种内斗争最激烈。 (2)食物是种群密度制约因素，种群密度越大，食物对种群数量的影响越大，种群密度越小， 食物对种群数量的影响越小。 答案 (1)D (2)不是 解析 食物是密度制约因素，与种群的密度呈负相关，种群数量越多，食物越可能成为制约 因素。
11、种群数量的调节与平衡 环境容纳量K值 种群数量的调节 密度制约因素的反馈 调节 非密度制约因素的作用 当堂检测 12011 年 3 月 11 日，日本近海发生了 9.0 级地震，地震引发了巨大的海啸，对沿海的生态 造成了毁灭性的影响。在此事件中，海啸对种群数量造成的影响属于( ) A密度制约因素 B非密度制约因素 C自然因素 D非自然因素 答案 B 解析 对种群数量的影响，与种群密度有关的为密度制约因素，与种群密度无关的为非密度 制约因素。非密度制约因素往往是猛烈的、毁灭性的，就如同日本的海啸。 2在不同温度和湿度条件下，蝗虫的种群数量变化如下图所示，下列叙述正确的是( ) A温度为 32.5
12、 时，蝗虫对湿度的适应范围最窄 B温度为 35 时，相对湿度为 90%时更有利于蝗虫的生存 C在一定范围内，蝗虫生活的最适湿度随温度升高而升高 D温度与湿度对蝗虫种群数量的影响效果相同 答案 C 解析 从曲线上看， 3 为了保护鱼类资源不受破坏， 并能持续地获得最大捕鱼量， 根据种群增长的“S”形曲线， 应使捕捞后鱼群的种群数量保持在 K/2 水平。这是因为在这个水平上( ) A种群数量相对稳定 B种群增长速率最大 C种群数量最大 D环境条件所允许的种群数量最大 答案 B 解析 根据题意，捕捞后鱼群的种群数量保持在 K/2 水平，可使鱼类资源不受破坏，并能持 续获得最大捕鱼量。该点在“S”形曲
13、线上的斜率最大，即代表种群增长速率最大。它既不 代表最大种群数量，也未达到环境容纳量(K 值)。 4将 10 mL 酵母菌液放在适宜温度下培养，并在不同时间内等量均匀取样 4 次，分别测定 样品中酵母菌的数量和 pH，结果如下表。请分析回答下面的问题。 样品 酵母菌数量(个 mm 3) pH 1 1 210 4.8 2 820 5.4 3 1 210 3.7 4 1 000 5.0 (1)表中样品取样的先后顺序为_。 (2)对酵母菌而言，10 mL 该培养液的环境容纳量为_个。 (3)若第 5 次均匀取样时，样品中的酵母菌数量为 760 个/mm3，产生这一结果的原因是 _ _ _。 答案 (
14、1)样品 2、样品 4、样品 1、样品 3 (2)1.21107 (3)培养液中的营养物质不断被消耗而减少，部分酵母菌因营养缺乏而死亡并解体 解析 (1)在食物(养料)和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害的条件下，种群的数量将会连 续增长，在自然环境条件下，由于食物、空间等生活条件有限，加之天敌的存在，种群数量 不可能无限增长。当种群数量达到环境容纳量时，将趋于稳定，如果环境中的各项生态因素 保持相对稳定，则种群的数量将处于动态平衡中。酵母菌异化作用类型为兼性厌氧型，既可 以进行有氧呼吸也可以进行无氧呼吸， 且两种呼吸方式均关系到 CO2， CO2溶于水产生 H2CO3， 时间越长，H2CO3积累的量越多，pH 越低。因此，取样先后顺序为 2、4、1、3。(2)依据表 中数据，样品 3 与样品 1 中的酵母菌数量相同，随着时间延长，种群数量不再变化，说明培 养液中酵母菌总量已接近或达到环境容纳量。 10 mL该培养液的环境容纳量为1 21010310 1.21107(个)。(3)随着酵母菌的生长繁殖，培养液中的营养物质因被消耗而减少，导致食 物短缺，种内斗争加剧，部分个体因营养缺乏而死亡并解体。