第三章生物群落的演替苏教版必修三备课资料.docx

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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

知识点一种群的概念

1概念

生态学上把在一定时间内占据一定空间的同种生物的所有个体称为种群。

2．种群概念的理解

（1）两个条件：

“时间”和“空间”，即种群必须具有一定时空限制，离开一定的空间和时间的种群是不存在的。

（2）两个“关键词”：

“同种”和“全部”。

①“同种”：

指同一物种，即种群是物种存在的具体形式。

②“全部”：

指全部个体，包括该物种的全部幼体和成体，也不分性别。

（3）种群概念的内涵与外延

①内涵：

它具有种群密度、年龄组成、性别比例、出生率和死亡率等一系列特征。

②外延：

有复杂的种内关系。

注意：

①种群是生物繁殖的基本单位．是生物进化的基本单位。

②种群的特征是个体所不具有的，个体只具有性别、年龄、出生、死亡等特征。

③同一物种在不同区域可以有多个种群，但一个种群内的个体一定属于同一物种。

④一个种群不是简单个体的累加，而是有发展、自我调节、动态稳定以及种群密度等一系列特征的有机整体。

知识点二种群的特征

1种群密度

（1）概念：

单位面积或单位体积内某一种群全部个体的数量。

（2）特点

①是种群最基本的数量特征。

②不同物种的种群密度是不同的，同一物种在不同时期种群密度也是不同的。

（3）调查方法

①植物：

样方法。

②动物：

标记重捕法。

注意：

种群密度是种群最基本的数量特征，出生率和死亡率、年龄结构、性别比例以及迁入和迁出等都影响种群密度。

2．出生率和死亡率

（1）出生率

①概念：

一个种群的出生率是指该种群在单位时间内产生的新个体数占总个体数的比率。

②实例：

假设2008年我国平均每1万人中出生120个孩子，那么我国人口在这一年的出生率就是12‰。

（2）死亡率

①概念：

一个种群的死亡率是指该种群在单位时间内死亡的个体数占总个体数的比率。

②实例：

有l000个个体的田鼠种群，在一年中有30个个体死亡，那么这个种群的死亡率就是30％o。

注意：

①出生率和死亡率通常以Ⅱ％o表示。

②出生率和死亡率是决定种群大小和种群密度的最直接因素。

物种的内部和外界因素都以改变出生率和死亡率来影响种群密度。

3迁入率和迁出率

（1）概念

①迁入率：

单位时间迁入某种群的个体数占该种群个体总数的比率。

②迁出率：

单位时间迁出某种群的个体数占该种群个体总数的比率。

（2）实例：

例如某个有10万人口的城市，每月迁入的人口数为1000，则该种群的迁人率为10％o。

同样是这个种群，假如每月迁出的人数为2000，那么迁出率就为20％o。

注意：

①迁入和迁出也是影响种群数量变化的直接因素。

②对于城市人口数量的变化来说，迁入和迁出是非常重要、不可忽略的因素。

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（如图）

增长型

稳定型

衰退型

特点

幼年个体较多老年个体较少，出生率大于死亡率

各年龄段的个体数目比例适当，出生率和死亡率大致相等

幼年个体较少，老年个体较多，死亡率大于出生率

发展趋势

种群密度在一段时间内越来越大

种群密度在一段时间内保持相对稳定

种群密度越来越小

注意：

种群的年龄结构是预测一个种群数量变化的重要依据。

5性别比例

（1）概念：

种群中雌雄个体数量的比例。

（2）类型

雌雄相当型

雌多雄少型

雌少雄多型

特点

雌性和雄性个体数日大体相等

雌性个体显著多于雄性个体

雄性个体明显多于雌性个体

举例

多见于高等动物

常见于人工控制的种群及蜜蜂、象海豹等群体动物

较为罕见，如家白蚁等营社会性生

括的动物

①准备：

来到调查地点后，先大致观察一下地形，分析有没有安全隐患，提出安全注意事项。

②确定调查对象：

观察该地段中有哪些植物，记录下这些植物的名称。

确定本小组要调查的种群。

③观察调查对象的分布状况和地段的形状，根据观察结果，讨论确定样方的多少、样方的大小和取样方法。

④计数：

计数每个样方内所调查植物的数量，做好记录。

⑤计算种群密度：

以所有样方种群密度的平均值作为该种群的密度估计值。

注意：

①样方法一般作为活动范围不大，活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。

2．标记重捕法

（1）概念：

在被调查种群的样地中，捕获一部分个体，将这些个体进行标记后再放回原来的环境中，经过一段时间后进行重捕，根据重捕取样中的标记比例与样地总数中的标记比例相等的假定，来估算种群内的个体数量（N）。

（2）实施步骤

在调查区域中，捕获一部分个体进行标记（设标记个体数为M），然后放回原来的自然环境，经过一段时间后再进行重捕（设重捕的个体总数为n，其中具有标记的个体数为m），

根据总数N中标记个体数比例与重捕取样中标记个体数比例相等的原则，即

可得

。

注意：

N只是种群总数的估计值，在实际调查中，还需进一步测定该估计值的可信程度，进行更科学的统计。

（3）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：

①标记物和标记方法必须对动物的身体不会产生对于寿命和行为的影响。

②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。

③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。

注意：

①标记重捕法适用于哺乳类、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。

知识点四种群数量的增长规律

1．种群增长的“J”型曲线

（1）“J”型增长的数学模型

①模型假设：

在食物和空间条件充裕、气候适宜，没有敌害等条件下，种群的数量每年以一定的倍数增长，第二年的数量是第一年的入倍。

②建立模型：

t年后种群数量为：

Nt=N0·λt。

③模型中各参数的意义：

N0为该种群的起始数量，t为时间，Nt表示t年后该种群的数量，λ表示该种群数量是一年前种群数量的倍数。

（2）含义：

种群在“无限”环境中，即假定环境中空间、食物与资源是无限的，因而其增长率不随种群自身的密度而变化，这类增长通常呈指数增长，又称为“J”型增长。

如用坐标表示，横坐标表示时间，纵坐标表示种群数量，那么种群的增长就会成“J”形曲线。

如图所示：

注意：

“J”型曲线中，种群的增长率或增长倍数保持不变，自然生态系统中一般不可能存在。

一般情况下符合“J”型增长的两种情形是：

①实验室条件下或理想条件下；

②当一个种群刚迁入到一个新的适宜环境中时。

2．种群增长的“S”型曲线

一般的自然种群由于受环境条件限制，种群不可能按照“J”型曲线无限增长，种群达到环境条件允许的最大值（K）后，数量就会停止增长，呈现“S”型曲线（如图所示）。

（1）环境条件：

有限的生存环境、有限的空间和食物。

（2）形成原因：

随着种群数量的增加，导致种内斗争加剧，同时捕食者数量的增加，导致了种群出生率下降、死亡率增加，当种群数量达到最大值（K）时，种群数量停止增长。

（2）特点：

种群经过一个适应环境的停滞期后，即进入指数增长时期，种群密度增加到一定值后，种群的增长速度变慢，最后，种群不再增长而达到最高密度的稳定期，这时种群的数量达到最大值。

注意：

①在环境条件不被破坏的情况下，一定空间所能维持的种群最大数量称为环境容纳量，又称“K”值。

环境条件改变，“K”值也会随之改变。

②在…S’型曲线中，种群数量由0→K/2时，增长率逐渐增大；种群数量为K/2时，增长率最大；种群数量由K/2→K时，增长率不断降低；在K值时，种群数量达到最大，种群增长率为零，即出生率=死亡率。

“S”型种群增长曲线的增长率的变化可用下图表示：

③在自然种群数量变化中，“J”型和“s”型增长均可看到，但曲线不像数学模型所预测的那样光滑、典型。

常常表现为两类增长型之间的中间型。

知识点五探究酵母菌种群大小的动态变化

1．探究原理

酵母菌可以用液体培养基来培养。

培养基中酵母菌种群的增长情况与培养液中的成分、空间、pH、温度等因素有关。

我们可以根据培养液中的酵母菌数量和时间为坐标轴作曲线，从而掌握酵母菌的种群数量变化情况。

2．探究目的

通过建立反映种群动态变化的数学模型，分别说明种群个体数量的增长规律以及种群外部环境因素和种群内部因素对种群个体数量的制约。

3．探究步骤

（1）将500mL5％的葡萄糖培养液置于锥形瓶中。

（2）将0．1g活性干酵母接种到含葡萄糖培养液的锥形瓶中。

（3）将锥形瓶放在适宜条件下培养。

（4）每天定时取样计数酵母菌数量（血球计数板法）。

（5）分析数据，画出曲线。

4．结论与分析

（1）根据实验数据可得下图所示曲线。

（2）增长曲线的总趋势是先增加再降低。

原因是在开始时培养液的营养充足、空间充裕、条件适宜，因此酵母菌大量繁殖，种群数量剧增；随着酵母菌数量的不断增多，营养消耗，pH变化等，使生存条件恶化，酵母菌死亡率高于出生率，种群数量下降。

（3）影响酵母菌种群数量的因素可能有养料、温度、pH及有害代谢废物等。

注意：

利用血球计数板计数的注意事项如下：

①计数前需对试样作适当稀释。

为便于计数，应稀释到每小格内含有4～5个为宜。

②稀释后的样液要用吸管吸放数次，以使酵母菌分布均匀。

③计数时，凡在线上的计上不计下（或计下不计上），计左不计右（或计右不计左），避免重复。

④对试样重复计数3次，求其算术平均值。

知识点六人类活动对种群数量变化的影响

在人为干扰情况下，种群密度会发生一定的变化，人类活动对种群数量变化的影响主要体现在两个方面：

（1）随着种植业和养殖业的发展，受人工控制的种群数量在不断增加；

（2）砍伐森林、猎捕动物和环境污染等，使许多野生动植物的种群数量急剧减少。

这种现状和发展趋势，将会使人类社会的可持续发展面临困境。

如大熊猫栖息地遭到破坏后，由于食物的减少和活动范围的缩小，其K值就会变小，这是大熊猫种群数量锐减的重要原因。

因此，建立自然保护区，给大熊猫更宽广的生存空间，改善它们的栖息环境，从而提高环境容纳量，是保护大熊猫的根本措施。

拓展点种群特征之间的关系

1．最基本特征

在种群的四个基本特征中，种群密度是最基本的特征。

种群密度越高，一定范围内种群个体数量越多，即种群密度与种群数量呈正相关。

2．决定种群大小的直接因素

出生率、死亡率以及迁入率、迁出率是决定种群大小和种群密度的直接因素。

出生率高、迁入数量多时，种群数量增加；反之，种群数量减少。

3．决定种群大小的间接因素．

年龄结构和性别比例是通过影响出生率和死亡率，而间接影响着种群密度和种群数量的，是预测种群密度（数量）未来变化趋势的重要依据。

（2）相同年龄结构情况下，一般具有以下情况：

相互关系可图示如下：

拓展点二种群的分布型

种群的分布型是指种群在一个地区的分布方式，大体分为3种类型：

随机分布、均匀分布和集群分布，如下图所示：

1．随机分布

是指每个个体的位置不受其他个体的影响，这样形成的分布格局就为随机分布。

随机分布若要实际存在，则要求种群的生活环境均一、资源全部平均分配，且个体间不会有任何形式的吸引与排斥。

所以随机分布是十分罕见的。

但现实中还是有一些随机分布的事例，如纽芬兰中部的驼鹿在冬季时就为随机分布。

2．均匀分布

是指种群内个体间距离比较一致的分布方式。

如沙漠中的植物由于对水分的竞争而呈均匀分布，因为这样才能最有效地维护每个个体的利益，使每株植物都尽可能地得到水分，假如有的地方个体密集了，生存能力弱的植株个体就会死掉，剩下的个体仍保持正常的密度，假如有的地方植物相对稀疏，那样会在稀疏处长出一些植物，填补这个稀疏地带。

3．集群分布

是一种最为常见的分布型，它是生物对于其他环境的差异发生反应而产生的一种分布型。

通俗地讲，就是生存条件好的地区个体密度大，条件不好的地区个体密度小，一个典型的例子就是人口分布，由于政治、经济等原因导致城市的人口密度大，而农村的人口密度小。

拓展点三种群数量变化曲线与种群增长率曲线的关系

（1）图乙的of段相当于图甲的ac段。

（2）图乙的f点相当于图甲的c点。

（3）图乙的fg段相当于图甲的cd段。

（4）图乙的g点相当于图甲的de段。

拓展点存活曲线的基本类型

存活曲线是指以存活数量的对数值为纵坐标，以年龄为横坐标，把每一个种群的死亡存活情况绘成的一条曲线。

它有三种类型：

I型（凹型）：

生命早期有极高的死亡率，但是一旦活到某一年龄，死亡率就变得很低而且稳定，如鱼类、很多无脊椎动物等。

Ⅱ型（直线型）：

种群各年龄的死亡率基本相同，如水螅、小型哺乳动物、鸟类的成年阶段等。

Ⅲ型（凸型）：

绝大多数个体都能活到生理年龄，早期死亡率极低，但一旦达到一定生理年龄时，短期内几乎全部死亡，如人类、盘羊和其他一些哺乳动物等。

拓展点研究种群数量变化的意义

1．实践意义：

例如，在对待鱼类捕捞问题上，人们总是希望每年既能捕到更多的鱼，又不危及鱼类种群的持续生存，也就是希望长期获得较高的鱼产量。

这就需要研究捕捞量与种群数量之间的变化关系，调查种群的现有数量，对种群的数量变化作出预测等。

因此，种群的数量变化规律是种群研究的核心问题。

2．具体应用

（1）野生生物资源的合理开发利用。

一般将种群数量控制在环境容纳量一半（K／2）时，种群增长速度最快，可提供的资源数量最多。

当种群数量大于K／2时，可以猎捕一定数量该生物资源，则获得量最大。

过度猎取时，种群增长速度变慢，资源总量减少。

（2）农林害虫的防治。

考点一种群的概念

例1下列生物属于种群的是（）

A．一块水田里的全部水稻、水草、鱼、虾及其他生物B．一个池塘中的全部鱼

C．一块朽木上的全部真茵D．一块棉田中的全部幼蚜、有翅和无翅的成熟蚜

[解析]本题考查种群的概念。

解题关键是把握种群概念中“同种”这一关键词。

种群是在一定空间和时间内的同种生物个体的总和。

A项中包含了多种生物，B项中的全部鱼一般不会由一种鱼组成，c项中一块朽木上的全部真菌也不会是单一种类的真菌，以上三项中的生物不构成一个种群。

一块棉田中的全部幼蚜、有翅和无翅的成熟蚜是一个种群。

[答案]D[点评]在判断种群的时候，一要看是否在同一空间、同一时间分布，二要看是不是同一个物种的生物，这点也是最关键的，这里所谓的种是生物学分类上的“种”，而不是我们平时生活中说的“种”。

三是要看是不是“全部”生物。

例2对种群概念的叙述，正确的是（）

A．不同地域中同种生物个体的总称B．同一地域中同种生物个体的总称

C．一个湖泊中各种鱼类的总称D．一个生态环境中具有相互关系的动植物的总称

[解析]本题考查种群的概念。

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。

或者说种群就是某段时间内，某一地区的某个物种的一群个体。

剖析这个概念，它包括三个要点：

①具有一定的空间和时间；②某个物种；③一群个体。

如果缺少或不符合其中任何一点，概念的叙述就不完整或不准确。

简单地说，种群是同种个体的集合体，而生物群落则是种群的集合体。

故本题正确答案为B。

[答案]B[点评]一个种群不是简单个体的累加，而是有发展、自我调节、动态稳定以及种群密度等一系列特征的有机整体。

◆考点二种群密度

例3下列可以称为种群密度的是（）

A．一定地区的人口数量B．一口池塘中单位体积内鲢鱼的数量

C．一片森林中单位面积内乔木的数量D．一条江河中单位体积内鱼的数量

[解析]本题考查有关种群密度的知识。

种群密度是指单位面积或体积内某一种群全部个体的数量。

“一定地区的人口数量”描述的是种群数量；“一片森林中的乔木”和“一条江河中的鱼”不是同种生物，不是一个种群；“一口池塘中单位体积内鲢鱼的数量”可称为种群密度。

[答案]B

[点评]对于此类题目，一定要扎实记忆概念及特点，并能在具体的情境中运用。

研究种群密度，首先确定所研究的对象是一个种群，再结合其概念进行判断。

◆考点三出生率和死亡率

例4某国家妇女的生育年龄大都在20～35岁，如果这个年龄段的人口增长得比36岁以上年龄段慢，且每位妇女生育孩子的数目长期保持现在水平，那么该国家的人口将（）

A．出生率不变，人口数量基本稳定B．出生率下降，人口数量下降

C．出生率不变，人口数量下降D．出生率下降，但人口数量基本稳定

[解析]本题考查出生率的知识，解题关键是明确出生率对种群数量的影响。

由于该国家的育龄妇女在20～35岁年龄段的人口增长的比36岁以上年龄段慢，且每位妇女生育孩子的数目长期保持现在水平，则出生率降低，人口数下降。

[答案]B[点评]出生率和死亡率是影响种群密度的直接因素。

◆考点四迁入率和迁出率

例5近十年来，苏南地区城市人口密度急剧增长，造成这一现象的主要原因是（）

A．年龄结构呈增长型B．性别比例适当C．迁入率大于迁出率D．出生率大于死亡率

[解析]本题考查迁入率和迁出率的知识，解题关键是明确人口与自然种群具有不同的特点。

苏南地区经济繁荣，大量外来人口的迁入是城市人口密度急剧增加的根本原因。

[答案]c

[点评]一个国家或地区的人口数量未来动态是出生率、死亡率和迁移率综合作用的结果。

◆考点五年龄结构和性别比例

例6如图为A、B两个地区的人口年龄结构示意图。

设A地区的人口增长率为a，B地区的人口增长率为b，那么a与b的关系是（）

A．a>b

B．a

C．a=b

D．不能确定

[解析]本题考查种群年龄结构的示意图及特点。

解题关键是能识别种群的年龄结构示意图，并掌握不同年龄结构的特点。

A图中老年的个体数（35％）与成年的个体数（40％）均比年轻的个体数（25％）多，因此，A为衰退型年龄结构；B图中老年的个体数（12％）比年轻的个体数（42％）少，是增长型年龄结构，故A地区的人口增长率a小于B地区的人口增长率b。

[答案]B[点评]种群的年龄结构是预测一个种群数量变化的主要依据。

例7利用人工合成的性引诱剂诱杀害虫的雄性个体，破坏了种群正常的性别比例，该害虫的种群密度将（）

A．明显增加B．明显减小C．先减后增D．相对稳定

[解析]本题考查种群的性别比例特征。

性别比例在一定程度上影响种群密度。

用性引诱剂能够诱杀害虫的雄性个体，破坏害虫正常的性别比例，使很多雌虫个体不能完成交配，从而使种群密度明显减小。

故本题正确答案为B。

[答案]B

[点评]性别比例能通过影响出生率和死亡率来影响种群密度，为解答本类题的突破口。

◆考点六测定种群密度的方法

例8下列关于种群密度调查的叙述，合理的是（）

A．宜选择蔓生或丛生的单子叶植物作为抽样调查的对象

B．宜采用样方法调查活动能力强的高等动物的种群密度

C．取样的关键是要做到随机取样

D．种群密度能准确反映种群数量的变化趋势

[解析]本题考查植物种群密度的调查方法——样方法。

蔓生或丛生植物不宜作为抽样调查的对象，高等动物常用标记重捕法调查，种群密度只能大体反映种群数量的变化趋势，故本题正确答案为c。

[答案]c[点评]要解决此类题目就必须熟练掌握样方法的特点。

另外要注意，蔓生或丛生植物由于在地上部分不能准确区分株数，因此不适宜作为抽样调查的对象。

例9某班生物兴趣小组分成甲、乙2个小组依次调查一块农田中某种鼠和蚯蚓的种群密度。

（1）调查鼠和蚯蚓的种群密度时应该分别采用的方法是：

甲、乙。

（2）如果该农田范围1公顷，甲组第一次捕获并标记了40只鼠，第二次捕获36只，其中标记的有15只，则该农田的改种鼠的种群密度是。

（3）调查小组在调查过程中发现该农田害虫危害严重，于是向农田的主人提供了几点降低虫害的建议，如果你是该小组成员，你的建议是。

[解析]本题考查测定种群密度的方法，解题关键是会根据生物特点选择适当的方法。

（1）由于鼠的活动范围较大，且活动能力较强，因此适合用标记重捕法；蚯蚓活动范围和活动能力较小，适合用样方法。

（2）根据公式N：

M=n:

m（N为个体总数，M为标记个体数，n为再捕个数体，m为再捕个体中标记个体数），易求该种群大约是N=40×36÷15=96只，即该农田的该种鼠的种群密度是96只／公顷。

（3）降低虫害的方法有很多，主要分为化学防治法、物理防治法、生物防治法，回答时注意不要引起环境污染即可。

[答案]

（1）标记重捕法样方法

（2）96只／公顷（3）放养害虫的天敌——青蛙；利用人工合成的性引诱剂（信息素）诱捕害虫的雄性个体，破坏害虫正常的性别比例，降低害虫密度（其他合理答案也可）[点评]测定种群密度的方法主要有样方法和标记重捕法，具体用哪种方法应根据生物的特点做出选择。

对于活动范围较大，且活动能力较强的生物适合用标记重捕法；对于活动范围和活动能力较小的生物适合用样方法。

◆考点七种群增长的“J”型曲线

例10在下列图中，表示种群在无环境阻力状况下增长的是（）

[解析]本题考查种群增长的“J”型曲线，解题关键是能对各种曲线进行识别。

无环境阻力的条件下，种群呈“J”型增长曲线，有环境阻力时呈“s”型增长曲线。

[答案]B

[点评]种群的指数增长只有在空间无限，资源无限，不存在任何天敌（包括捕食者、寄生者和竞争者）的条件下才有可能，而这样理想的条件只有在实验室内才能存在。

另外，在种群新迁入一个适宜环境中的初期，也可成指数增长。

◆考点八种群增长的“S”曲线

例12如图是一个有限的环境中种群增长的“S”型曲线，则从图上可知，此种群数量的最大值是（）

A．200B．375

C．100D．180

[解析]本题考查种群…S’型增长曲线的特点。

当种群在一个有限的环境中增长时，随着种群密度的上升，个体间对有限的空间、食物和其他生活条件的种内斗争必将加剧，以该种群生物为食的捕食者的数量也会增加，这就会使这个种群的出生率降低，死亡率增高，从而使种群数量的增长率下降。

当种群数量达到环境条件所允许的最大值（用K表示）时，种群数量将停止增长，有时会在K值左右保持相对稳定。

所以此题中K=375。

[答案]B[点评]“K”值是指在环境条件不被破坏的情况下，一定空间所能维持的种群的最大数量，又称为环境容纳量。

例题13下图表示某种鱼迁入一生态系统后，种群数量增长率随时间变化的曲线，下列叙述正确的是（）

A．在t。

～t2时间内，种群数量呈“J”型增长

B．若在t2时种群的数量为Ⅳ，则在t1时种群的数量为N／2

C．捕获该鱼的最佳时期为t2时

D．在t1一t2时，该鱼的种群数量呈下降趋势

[解析]本题考查种群增长“s”型曲线的特点，解题关键是明确种群“s”型增长模型中的增长率变化情况。

由图示可知，在t0～t2时间内，种群数量增长率先增加后减少，最后为0，符合…S’型曲线特点，A错；t1时，种群增长率最大，种群的数量应为环境容纳量的一半，此时是捕捞的最佳时机，B正确，c错误；在t1～t2时，种群数量增长率大于0，因此，该鱼的种群数量仍呈上升趋势，D错误。

[答案]B[点