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　　　②N0为该种群的起始数量，t为时间，Nt表示t年后（第t+1年）该种群的数量，λ表示该种群数量是一年前种群数量的倍数。

2．“S”型曲线：

（如右图）

（1）形成条件：

自然界的资源和空间是有限的的，当种群密度增大时，种内斗争就会加剧，以该种群为食的动物的数量也会增加，这就会使种群的出生率降低，死亡率增高。

当死亡率增加到与出生率相等时，种群的增长就会停止，有时会稳定在一定的水平。

（2）环境容纳量：

又称K值，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。

（3）种群增长“S”型曲线的应用：

①有效地保护和利用野生动植物资源以及发挥人工养殖场的最大经济效益：

因为种群的增长速率在K/2时达到最大，所以当种群的数量达到K/2时，就应该有计划地采伐或猎捕。

这样，既可以获得最大效益，又不会影响动植物资源的再生。

②有效控制有害的动物：

通过增大环境阻力以降低环境容纳量来控制。

如许多地区常用投药灭鼠的方法，如果在一次行动中，毒杀了约一半的老鼠。

而活下来的老鼠数量正相当于某种群指数生长期（K/2）的数量，老鼠数量将迅速增长，很快就恢复到原来的水平。

显然，简单投药灭鼠的效果并不好，更为有效的方法是努力降低环境对老鼠的负载能力（K）值，如严密封存粮食，清除生

活垃圾，保护老鼠天敌等，这样，才能从根本上限制老鼠种群数量。

3．种群增长的两种曲线比较：

如图1

①环境阻力：

影响种群数量增长的因素如食物、空间、天敌、病虫害等都可成为环境阻力。

②曲线a表示无环境阻力时的增长曲线，即“J”型增长曲线，曲线b表示有环境阻力时的增长曲线，即“S”型增长曲线，阴影部分面积的大小表现环境阻力的大小。

阴影部分的面积越大，S曲线中的最大值越小。

③增长速率与增长率

增长速率单位时间内增加的个体数量，即曲线某点的斜率

增长率＝（现有个体数－原有个体数）／原有个体数＝出生率—死亡率

项目

“J”型曲线

“S”型曲线

种群增长速率

种群增长率

二、种群数量的波动和下降

在自然界，影响种群数量变化的因素很多，如气侯、食物、天敌、传染病等。

因此，大多数种群数量级总是在波动中，在不利条件下，种群数量还会急剧下降甚至消亡。

课题2：

探究培养液中酵母菌种群数量的变化

一、提出问题：

培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的？

在不同温度（以及通氧、通二氧化碳等）条件下酵母菌种群数量增长的情况如何？

不同培养液（如加糖和不加糖）中酵母菌种群数量增长的情况如何？

二、作出假设：

培养液中酵母菌数量的变化是先增长再稳定最后趋向于减少

三、制定计划（略）

四、实施计划：

1．无菌培养液的制取及分装：

分别将马铃薯培养液或肉汤培养液10mL加入1、2、3号试管中并煮沸（甚至在高温高压下）。

目的是杀灭培养液中的杂菌。

2．接种、培养：

将等量酵母菌接种到3支试管中混合均匀，并置于适宜条件下让其生长。

接种时应在无菌条件下进行，以防备杂菌进入，与酵母菌形成竞争，影响酵母菌的生长。

平均

3．取样、计数：

每隔一定时间如1天，将试管轻轻振荡几次后（目的是使酵母菌在培养液中分布均匀）从试管中吸出培养液用血细胞计数板进行计数。

设计记录表如右：

五、分析结果，得出结论

以时间为横轴，以酵母菌数的对数为纵坐标，绘图。

结果如右图。

结论：

培养液中酵母菌数量的变化是先增长再稳定最后趋向于减少。

几点说明：

（1）酵母菌的计数：

①方法：

抽样检测法；

②所用仪器：

血细胞计数板。

一种显微镜下直接测定细胞或单细胞微生物数目的带有小方格凹室（计数室）的玻璃板。

③计数过程：

先将盖玻片放在计数室上，用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入，多余培养液用吸水纸吸去，等酵母菌细胞全部沉降到计数室底部后，在显微镜下计数一个小方格中的酵母菌总数，估算试管中酵母菌总数。

（方法:

显微镜下数出一个计数室的酵母菌的数量,即可算出总培养液中的酵母菌数来。

若方格为2mm×

2mm，则一个计数室的体积为2mm×

2mm×

0.1mm＝0.4mm3＝4×

10-4mL。

）

（2）本实验可以设置对照实验，如用无菌水低替培养液，取样、计数、对比；

也可不需设置对照实验，因不同时间取样已形成对照。

（3）本实验需要做重复实验，可减少误差，如上实验中的3支试管就是3个重复实验。

（4）计数时，对于压在小方格边线上的酵母菌，应只计固定的相邻两个边及其顶角的酵母菌。

（5）影响酵母菌数量的外界因素有营养物质的浓度、O2含量、CO2等代谢产物，温度、pH等

第3节群落的结构

群落的结构特征Ⅰ

一、群落的概念：

同一时间内聚集在一定区域中各种生物种群的集合叫做群落。

二、群落与种群的关系

（1）种群是一个系统，即种群是同种生物个体的总和。

种群水平的研究集中于种群数量的动态变化，包括出生率、死亡率、年龄组成、性别比例等。

（2）群落是更高层次的系统，即群落是各种生物的总和。

一个群落应包含各种动物、植物和微生物。

生物群落有大有小。

群落水平上的研究包括：

①群落中含有的种群的个数及占优势的种群（指数量上）。

②群落中各种群间的相互关系。

③群落的演替情况。

④生物群落的空间结构。

⑤群落中各种群占据的位置。

⑥群落的范围和边界。

三、群落的结构（特征）包括群落的物种组成、种间关系和群落的空间结构。

1．群落的物种组成：

（1）概念：

群落的物种组成是指一个群落中的物种数目。

要认识群落的物种组成首先要调查该群落有多少种植物、动物和微生物，列出它们的名录。

其次，还要进一步搞清群落中各种群的相对数量和比例。

（2）群落的物种组成是区别不同群落的重要特征。

如我国新疆北部的森林群落，主要由常绿针叶树种组成；

而南方许多森林群落的主要树种是阔叶树种。

（3）生态学上，描述一个群落中种群数量的多少用丰富度来表示。

丰富度是指群落中物种数目的多少。

即不同的群落，物种的丰富度不同。

如我国从东北到海南的木本植物的丰富度，越靠近热带地区，单位面积内的物种越丰富。

2．种间关系——不同种生物间的关系

（1）互利共生：

两种生物共同生活在一起，相互依赖、彼此有利。

①特点：

数量上两种生物同时增加，同时减少，呈现出“同生共死”的同步性变化。

②图解如右：

③实例：

地衣（真菌与藻类的共生体），根瘤菌与豆科植物等）

说明：

同种生物的不同个体或群体之间相互帮助的现象叫种内互助。

（2）寄生：

一种生物（寄生者）寄居在另一种生物（寄主或宿主）体内或体表，从那里吸取营养物质来维持生活的现象。

对寄主有害，对寄生生物有利，如果分开后则寄生生物难以单独生存，而寄主会生活得更好。

②图解如下：

③实例：

噬菌体与细菌、动物与蛔虫等

（3）竞争：

两种或两种以上生物相互争夺资源、空间等。

①特点：

可发生于植物与植物之间或动物与动物之间等，分开后对双方都有利。

数量上呈现出“你死我活”的“不同步性变化”。

两种生物生存能力不同，如图1，生存能力相当如图2。

②图解如下：

如水稻与稗草；

牛和羊；

小家鼠和褐家鼠等。

同种生物的不同个体间争夺食物、空间、配偶等的现象叫种内斗争。

（4）捕食：

一种生物以另一种生物为食物，如草食动物吃草，肉食动物捕食草食动物

数量上呈现出“先增加者先减少，后增加者后减少”的不同步性变化。

②图解如右：

在同一坐标图中，峰值较大的曲线代表被捕食者，峰值较小的曲线代表捕食者。

①捕食一定是一个生物吃另一个生物；

但一个生物吃另一个生物就不一定是捕食，如在食物不足的情况下，大的鲈鱼以小的鲈鱼为食，属于种内斗争，捕食关系是种间关系。

②捕食关系中的被捕食者被杀死或造成身体器官的明显残缺，而寄生关系中的寄主不会出现这样的变化。

3．群落的空间结构：

（1）垂直结构：

垂直方向上，大多数群落都具有明显的分层现象。

①森林中的植物：

自上而下分为乔木层、灌木层、草本层等层次。

植物的分层主要与光照强度有关。

不同层的植物适于在不同光照强度下生长。

这种垂直结构显著提高了群落利用阳光等资源的能力。

②高山植物群落中，不同海拔地带的植物呈垂直分布主要是受温度的制约。

③动物的分层分布：

群落中植物的垂直结构又为动物创造了多种多样的栖息空间和食物条件，因此，动物也有类似的分层现象，可以说这种分层现象是由群落中植物的分层现象决定的。

（2）水平结构：

在水平方向上，由于地形的变化、土壤湿度和盐碱度的差异、光照强度的不同、生物自身生长特点的不同，以及人与动物的影响等因素，不同地段往往分布着不同的种群，同一地段上种群密度也有差别，它们常呈镶嵌分布。

①群落不是一定空间的各种生物简单的集合，而是通过种内的斗争或互助，种间的共生、竞争、捕食等关系建立起来的有机整体。

从而保证了群落内的每一个生物种群都比单独存在时更加稳定。

②群落结构的形成是长期进化的结果，是一个相对稳定的统一整体，是对环境的适应。

生物群落的结构是随着时间的推移而不断变化的。

③生物群落在垂直方向与水平方向上的位置关系有利于提高生物群落整体对自然资源的充分利用，进而缓解竞争。

探究土壤中小动物类群丰富度的研究

一、研究中用到的方法

1．调查方法：

取样器取样法——用一定规格的捕捉器如采集罐、吸虫器等取样调查

许多土壤动物有较强的活动能力，而且身体微小，因此不适于用样方法或标志重捕法进行调查。

2．采集方法：

诱虫器采集法；

简易采集法

3．统计方法:

记名计算法；

目测估计法

记名计算法是指在一定面积的样地中，直接数出各种群的个体数目，这一般用于个体较大，种群数量有限的群落。

目测估计法是按预先确定的多度等级（非常多、多、较多、较少、少、很少等）来估计单位面积上个体数量的多少。

二、提出问题：

如某处小树林土壤中小动物类群丰富吗？

三、做出假设：

某处小树林土壤中小动物类群较丰富。

四、制订计划（略）

五、实施计划

1．准备

⑴制作取样器：

见课本P76

⑵记录：

调查地点的地形和环境的主要情况

注意：

取样时尽量不要破坏环境，并事先取得有关部门的同意。

2．取样：

塑料袋上应标明取样的地点和时间等。

３．采集小动物

⑴用诱虫器采集：

⑵简易采集法：

①将取到的土壤样品放在瓷盆内（注意防止小动物逃走），用解剖针拨找小动物，同时用放大镜观察，发现体型较大的小动物，可用包着纱布的镊子取出来。

②体型较小的小动物可用吸虫器采集（吸虫器如右图）

用A吸虫器采到的动物可作为标本长时间保存

用B吸虫器采到的动物可用于实验室培养

4．观察和分类并记录：

①可用肉眼观察或借助放大镜、实体镜观察或用

四倍的物镜和五倍的目镜的普通显微镜观察

②借助有关图鉴查清小动物的名称，并进行分类

无法知道小动物名称的，可记为“待鉴定“×

”

动物名称

个体数

备注

样本1

样本2

样本3

待鉴定×

5．统计和分析：

表格如右

6．结论：

第四节：

群落的演替

群落的演替Ⅰ

1．概念：

随着时间的推移，一个群落被另一个群落代替的过程，就叫做演替。

即群落是一个动态系统，它是不断发展变化的。

2、类型：

（1）初生演替：

①概念：

指在一个从来没有被植物覆盖的地面，或者是原来存在过植被、但被彻底消灭了的地方发生的演替。

②实例：

裸岩演替：

裸岩阶段→地衣阶段→苔藓阶段→草本植物阶段→灌木阶段→森林阶段。

还有沙丘、火山岩、冰川上进行的演替等。

（2）次生演替：

指在原有植被虽已不存在，但原有土壤条件基本保留，甚至还保留了植物的种子或其他繁殖体（如能发芽的地下茎）的地方发生的演替。

弃耕农田上的演替、火灾过后的草原、过量砍伐的森林等。

（3）两种演替类型比较

初生演替

次生演替

起点

原先从没有过植被，或虽存在过植被，但被彻底消灭了的环境

原有群落环境只是失去了原有植被，但原有土壤条件基本保留

时间

经历时间长

经历时间短

速度

缓慢

较快

影响因素

自然因素

人类活动较为关键

3、群落演替的特点

（1）演替是群落组成向着一定方向、具有一定规律、随时间变化的有序过程，因而它往往是可预测的。

（2）演替是生物和环境反复相互作用，发生在时间和空间上的不可逆变化，但人类活动可使其不按自然演替的方向和速度进行。

（相互作用表现在无机环境决定着生物的存在与繁衍，生物群落的存在又改变着无机环境。

①利于群落演替的人类活动：

退耕还林、还草、还湖，封山育林等。

②不利于群落正常演替的活动：

砍伐森林、填湖造地、过度放牧等。

第5章生态系统及其稳定

第1节生态系统的结构

生态系统的结构Ⅰ

一、定义：

由生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体，叫做生态系统。

生物圈：

地球上的全部生物及其无机环境的总和，构成地球上最大的生态系统。

二、范围：

生态系统的范围有大有小，例如一片森林、一块草地、一个池塘、一块农田、一条河流、一个草原等，都可以成为一个生态系统。

地球上全部生物及其无机环境的总和构成地球上最大的生态系统——生物圈。

个体种群群落生态系统生物圈

三、类型

（1）自然生态系统：

包括水域生态系统和陆地生态系统。

其中水域生态系统包括海洋生态系统和淡水生态系统；

陆地生态系统包括森林生态系统、草原生态系统、荒漠生态系统和冻原生态系统。

（2）人工生态系统：

包括农田生态系统、果园生态系统、人工林生态系统和城市生态系统。

四、生态系统的结构

1．生态系统的组成成分

（1）非生物的物质和能量：

阳光、热能、水、空气、无机盐等。

（2）生产者：

自养生物，主要是绿色植物。

是生态系统中的必要成分。

（3）消费者：

包括植食性动物、肉食性动物、杂食性动物和寄生生物等。

（4）分解者：

能将动植物遗体或遗骸中的有机物分解成无机物，主要是细菌和真菌。

各成分间的关系如右：

生产者是生态系统的主要成分，起主导作用。

生产者通过光合作用或化能合成作用将无机物转变有机物，将光能或无机物中的化学能转变成化学能储存在机有物中，为生物群落提供可利用的物质和能量，并为消费者提供食物和栖息场所。

消费者不是生态系统的必备成分，但消费者的存在能够加快生态系统的物质循环。

此外，消费者对植物的传粉受精和种子的传播具有重要作用。

分解者在生态系统中占有重要地位，能将动植物遗体分解为无机物。

它和生产者一起实现物质在无机环境和生物群落中的循环利用。

①描述一种生物在生态系统中的地位，就是看其是生产者，消费者，还是分解者。

②消费者，分解者的代谢类型都异养型，判断一种生物是消费还是分解者就看其摄取现成有机物的存在形式，如果是（或能）从活的生物体中摄取有机物，则其是消费者，如大多数动物，及寄生生活的动物、细菌、真菌等。

从没生命的物体中摄取有机物（营腐生）的是分解者。

因此并不是所有的动物都是消费者，如腐生性动物蚯蚓、蜣螂等属分解者；

并非所有的微生物都是分解者，如寄生生物属消费者，并不是所有植物都是生产者，如寄生植物菟丝子属于消费者。

2．生态系统的营养结构——食物链和食物网

概念：

生态系统中，各种生物因食物关系而形成的联系

基本模式：

生产者+不同级别的消费者

食物链

书写原则：

植物→植食性动物→小型肉食动物→中型肉食动物→大型肉食动物

生产者第一营养级

特点：

箭头表示物质和能量的流向

每种动物所处的营养级的级别并不是一成不变的

环节：

一般不超过5个环节（营养级）

营养级是指生态系统中每条食物链同一环节上所有生物的总和。

生态系统中，许多食物链彼此相互交错连接形成的复杂营养关系

成因

一种绿色植物可能是多种植食性动物的食物

食物网

一种植食性动物既可吃多种植物，也可被多种肉食动物所食

食物链的营养级越多，最高营养级得到的物质和能量越少

特点：

食物网中的一种生物的变化，会引起与其相关的生物数量的变化

食物网中一种消费者可同时占居多个不同的营养级

1.食物链和食物网与营养级的关系：

如下表

食物链生物

绿色植物

植食性动物

小型肉食动物

大型肉食动物

营养功能

生产者

初级消费者

次级消费者

三级消费者

营养级别

第一营养级

第二营养级

第三营养级

第四营养级

①每条食物链的起点总是生产者，最高点是不被任何动物所食的动物，即最高营养级，中间的任何停顿都不能算完整的食物链。

②在食物网中，两种生物之间的种间关系有可能出现捕食关系、竞争关系、及捕食和竞争关系。

③取食对象一般选取低营养级生物的原因：

所含能量多，不会因有毒物质富集而对生物产生较强的毒害作用。

2．关于生态系统中某种生物减少对其它物种变动情况影响的分析与判断

①在某食物链中，若处于第一营养级的生物减少，该食物链中的其它生物都将减少。

②若一条食物链中处于“天敌”地位的生物数量减少，则被捕食者数量先增加后减少，最后趋于稳定。

③生态系统中的各种组成成分是通过能量流动和物质循环紧密联系在一起的。

食物链和食物网是生态系统的营养结构，生态系统的物质循环和能量流动就是沿着这种渠道进行的。

④食物链上一般不超过五个营养级：

这是因为能量在沿着食物链的各个营养级流动时，大部分被消耗散失掉了。

能量在逐级流动中的传递效率只有10%—20%。

这样，在流经三、四个营养级之后，传递下来的能量就少到不足以再维持一个营养级的生命活动了。

第2节生态系统的功能

生态系统中的物质循环和能量流动的基本规律及其应用Ⅱ

生态系统中的信息传递Ⅱ

生态系统的功能包括能量流动、物质循环和信息传递等

一、生态系统的能量流动

1.概念：

生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。

2.过程：

输入各种群中的能量大部分以热能形式散失，另外一部分能量储存在种群中，通过食物关系传给下一个营养级的种群。