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第三章生物群落的演替第一节生物群落的基本单位——种群情境导入课程目标微山湖是山东南部一片面积较大的湿地。近几年来,随着人们环保意识的增强和生态环境的不断改善,该湖中于十多年前绝迹的野鸭又重新出现了,而且种群数量在不断增长。这既给微山湖增添了新的生机,又增强了该湖泊生态系统的稳定性。若要对微山湖中野鸭的大致数量和该种群目前的基本特征进行进一步的调查和了解,就需要对本节内容进行系统地学习和研究。1.列举种群的特征。2.说出种群数量的增长规律。3.说明制约种群数量变动的因素。4.探究酵母菌种群大小的动态变化。一二一、种群的特征1.种群在一定时间内占据一定空间的同种生物的所有个体。2.种群密度(1)概念:指单位面积或体积内某一种群全部个体的数量。(2)测定种群密度常用的方法有样方法和标志重捕法。不断移动位置的动物种群:标志重捕法;植物和移动能力较低的动物:样方法。3.出生率和死亡率(1)概念:种群在单位时间内产生或死亡的个体数占总个体数的比率。(2)意义:种群数量的变动受到出生率和死亡率的影响。一二4.年龄结构(1)概念:一个种群中各年龄段的个体数量的比例。(2)类型。增长型:幼年个体较多,老年个体较少,出生率大于死亡率稳定型:各年龄段的个体数比例相当衰退型:幼年个体较少,老年个体较多,死亡率大于出生率一二5.性别比例(1)概念:种群中雌雄个体数量的比例。(2)意义:年龄结构和性别比例可作为预测种群数量变化的主要依据。轻松判断我国严禁利用超声波等技术进行非医学需要的胎儿性别鉴定,从生物学角度分析它有什么意义?提示:如不禁止,则会影响人口性别比例,不利于人口发展。一二二、种群数量的变化1.种群数量变化的主要因素:出生率和死亡率、迁入率和迁出率的个体数量。2.种群数量变化的其他影响因素:种内关系、种间关系、外界环境,如气候、食物、天敌、疾病等。3.种群增长的“J”型曲线(1)形成条件:环境资源不受限制的理想条件(如食物充裕、空间充足、气候适宜和没有敌害等)。(2)公式:Nt=N0λt。N0为某种群的起始数量,λ为该种群数量是前一年种群数量的倍数,Nt为t年后的种群数量。一二4.种群增长的“S”型曲线(1)形成条件:种群密度增大、环境资源缺乏、代谢产物积累、捕食者数量增加。(2)环境容纳量: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,用K值表示。5.研究种群数量变化的意义:对于珍稀濒危生物的保育,有害生物的监测、预报和有效控制,及人口数量的监控等,均具有重要的实践意义。一二自主思考假若你是养鸡场的管理者,你将如何经营养鸡场?提示:从养鸡场发展的角度考虑,养鸡场鸡的种群年龄结构应该为增长型,这样才能有利于养鸡场的发展。若鸡种群年龄结构为衰退型,应该大量引进雏鸡,处理不能产卵或产卵少的老鸡,调整种群年龄结构为增长型。若鸡种群年龄结构为稳定型,也应该适当增加雏鸡,调整种群年龄结构为增长型。探究点一探究点二探究点一种群特征分析●问题导引●一个池塘中的所有鱼是一个种群吗?提示:不是。鱼是一个很大的概念范畴,包括很多种鱼,即有多个物种,不符合种群概念的“同种生物”这个要素。探究点三探究点一探究点二探究点三●名师精讲●1.种群和物种的区别(1)概念不同:种群是指在一定时间内占据一定空间的同种生物的所有个体。同一物种是指能够在自然状态下相互交配,并且产生可育后代的一群生物。(2)范围不同:一般来说,种群是较小范围内的同一种生物的全部个体,而物种是由许多分布在不同区域的同一种生物的种群组成的。特别提醒同一物种在不同区域内可以有多个种群,但一个种群内的个体都为同一物种。探究点一探究点二探究点三2.种群特征的比较及各特征间的关系(1)比较种群的特征。项目特征定义特点或作用种群密度单位面积或体积内某种群的个体数量①不同物种,种群密度不同②同一物种,种群密度可变③调查方法样方法标志重捕法出生率和死亡率种群单位时间内产生(或死亡)的个体数量占总数的比率影响种群数量变化的主要因素探究点一探究点二探究点三年龄结构一个种群中各年龄段的个体数量的比例①三种类型:增长型、稳定型、衰退型②可预测种群数量的变化趋势性别比例种群中雌雄个体数量的比例在一定程度上影响种群密度,可作为预测种群数量变化的主要依据迁入率和迁出率单位时间内迁入或迁出个体数占该种群个体总数的比例影响种群数量变化的主要因素探究点一探究点二探究点三(2)种群各特征间的关系。①影响种群密度的因素:出生率和死亡率、迁入率和迁出率直接影响种群密度的变化。如果出生率大于死亡率或迁入率大于迁出率,种群密度增大;出生率小于死亡率或迁入率小于迁出率,则种群密度减小。②预测种群密度的因素:年龄结构和性别比例都能预测种群密度的变化,特别是年龄结构。增长型——种群密度将增大;衰退型——种群密度将减小;稳定型——种群密度相对稳定。探究点一探究点二探究点三【例题1】下列关于种群的叙述,正确的是()A.不同种群的年龄结构大致相同B.估算一个种群的出生率和死亡率,即可确定该种群密度的大小C.一个种群是由一定自然区域内的全部成年个体组成D.在自然开放的生态系统中,种群密度会受生物因素和非生物因素影响而波动解析:本题主要考查了种群的概念及种群数量特征。种群是一定自然区域中全部同种生物个体的总和,故C错;不同种群的年龄结构一般不同;出生率和死亡率、迁入率和迁出率是影响种群密度和种群大小的主要因素,故B错。答案:D探究点一探究点二探究点三变式训练1下列选项中,不属于对种群数量特征描述的是()A.我国的人口将逐渐步入老龄化阶段B.2014年,某市人口的出生率为1.329%C.橡树种子散布能力差,常在母株附近形成集群D.由于微甘菊入侵,松树种群死亡率较高解析:A项属于年龄结构,B项是出生率,D项是死亡率,三者都是影响种群密度变化的因素。橡树种子散布能力差,常在母株附近集群,描述的是种群的空间特征,而不是对种群密度的描述。答案:C探究点一探究点二探究点三探究点二种群密度的测定方法●问题导引●是不是只有植物适用样方法进行种群密度的调查?提示:不是,移动能力较低的动物也适用。探究点一探究点二探究点三●名师精讲●1.样方法(1)常用的取样方法(如图)。A.点状取样法:点状取样法中常用的为五点取样法。这种方法适用于调查植物个体分布比较均匀的情况。B.等距取样法:当调查对象的总体分布为长条形时,可采用等距取样法。探究点一探究点二探究点三(2)实施步骤。确定调查对象:根据当地实际情况确定↓选取样方五点取样法等距取样法↓计数:计数每个样方内的该种群的数量,并记录↓计算种群密度:计算各样方内种群数量的平均值,即为该种群的种群密度的估计值(单位:株/平方米)探究点一探究点二探究点三(3)适用范围及注意事项。①样方法一般作为活动范围不大、移动能力不强的生物种群密度的调查方法,如双子叶植物、某种昆虫、作物植株上的蚜虫、跳蝻等。②取样的关键是要做到随机取样,不能掺入主观因素。探究点一探究点二探究点三2.标志重捕法(1)实施步骤。确定调查对象↓捕获部分个体并标记:在该种群生存环境中,均匀设置捕获点,捕获一部分个体,并对其进行标记后,再在原地将其放回,并记录个体数(M)↓重捕并计数:一段时间后,在原来的捕获点再次捕获一部分个体,并计数数量(n)及其中被标记的个体数(m),然后放回原来的环境↓计算种群密度:利用公式𝑁𝑀=𝑛𝑚计算出N,即为该种群密度的估计值探究点一探究点二探究点三(2)适用范围及注意事项。①适用于哺乳类、鸟类、爬行类、两栖类、鱼类和昆虫等活动范围大、活动能力强的生物。②注意事项:在标记重捕法中,为保证标记个体与非标记个体在重捕时的概率相等,标记技术及其操作应注意:a.标记物和标记方法必须对动物的寿命和行为不会产生影响。b.标记不能过分醒目。因为过分醒目的个体,在自然界中有可能改变被捕食的概率,最终有可能改变样本中标记个体的比例而导致结果失真。c.标记符号必须能够维持一定的时间,在调查研究期间不会消失。d.标记重捕法的前提条件是未标记和被标记个体有同样的被捕获机会,而且在调查期间,没有个体出生、死亡、迁入、迁出等。探究点一探究点二探究点三【例题2】如果是植物种群密度的调查,通常可以采用调查。(1)首先确定调查的。(2)若选择的是一个长方形地块,将该地块按(填“长度”或“宽度”)划分成10等份,每等份的划一个的正方形。(3)计算正方形内种群的数量,做好记录。(4)计算各个样方内种群数量的。(5)该地区的该种群的密度值是。如果是移动能力强的动物,则通常可以用法进行调查。解析:调查某种生物的种群密度时,应按以下步骤进行:①确定调查生物的种类;②确定适当的调查方法;③进行调查并记录数据;④分析数据得出结果。答案:样方法(1)对象(2)长度中央长宽各为1m(4)平均值(5)各样方内种群数量的平均值标志重捕探究点一探究点二探究点三变式训练2科技人员在对草原鼠害进行调查时,随机选定1公顷的区域,第一次放置了100只鼠笼,捕获68只鼠,标记后原地放回,一段时间后在相同位置放置了100只鼠笼,捕获54只鼠,其中标记的鼠有12只,下列有关说法中错误的是()A.该区域中鼠的种群密度较大,约为306只/公顷,必须积极防治B.这种调查方法称为样方法C.草原上鼠与牛、羊等是竞争关系,鼠害会严重影响畜牧业发展D.如果在两次捕鼠期间发生草原大火,统计结果是不准确的解析:样方法常调查植物和移动能力较低的动物的种群密度,活动范围大的动物常采用标志重捕法,题述鼠的种群密度的调查即为标志重捕法。该区域中鼠的种群密度约为68×54÷12=306(只/公顷)。答案:B探究点一探究点二探究点三探究点三种群数量的变化●问题导引●当一个种群迁入一个新的适宜环境时,种群数量如何变化?提示:刚迁入时,食物充裕、空间充足,种群增长速率较快,种群数量增长接近“J”型曲线,当种群数量增长到一定程度后,环境中的容纳量接近饱和,种群增长缓慢,呈“S”型曲线,最后种群数量趋于稳定。探究点一探究点二探究点三●名师精讲●1.种群增长曲线的比较“J”型曲线“S”型曲线产生条件理想状态:①食物充裕、空间充足;②气候适宜;③没有敌害、疾病现实状态:①食物、空间有限;②各种生态因素综合作用特点种群数量以一定的倍数连续增长种群数量达到环境容纳量K值后,将在K值上下保持相对稳定环境容纳量(K值)无K值有K值探究点一探究点二探究点三续表“J”型曲线“S”型曲线增长率或增长速率曲线探究点一探究点二探究点三2.“S”型曲线(1)模型分析。①对“S”型曲线的分析。a.“S”型曲线的变化是逐渐的、平滑的,而不是骤然的;b.种群数量达到K值后并不是一成不变的,而是围绕K值上下波动。②K值:即环境容纳量,指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。种群数量达到最大值(K值)以后保持相对稳定。探究点一探究点二探究点三(2)应用。①为了保护生物资源不受破坏,并能持续地获得最大捕获量,根据种群增长的“S”型曲线,应使被捕生物的种群数量保持在K/2水平。②为保护大熊猫,应提高其环境容纳量,如建立自然保护区等。③为控制有害动物,应设法降低其环境容纳量以及控制其种群数量在K/2以下。探究点一探究点二探究点三【例题3】种群在理想环境中,呈“J”型曲线增长(如下图曲线甲);在有环境阻力的条件下,呈“S”型曲线增长(如下图曲线乙)。若该图表示蝗虫种群增长曲线,下列有关叙述中正确的是()A.环境阻力出现在曲线d点之后B.防治蝗虫虫害应该在曲线c点之后C.“S”型曲线表示种群数量与食物的关系D.呈“S”型增长的蝗虫,其数量也可能有时超过K值解析:当种群数量达到环境容纳量时,种群数量仍然处于动态变化中,有可能超过K值。答案:D探究点一探究点二探究点三变式训练3右图表示某海域一种鱼群增长的曲线。下列有关叙述不正确的是()A.K值是环境容纳量B.在K值时,种群的增长速率为0C.在K/2值时,种内斗争最激烈D.捕捞后维持在K/2值,有利于鱼群的可持续增长解析:种群数量为K/2时,种群数量还没有达到最大值,所以此时不是种内斗争最激烈的时