高中生物第3章生物群体的动态平衡第1节种群的相对稳定第3课时学案北师大版.docx
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高中生物第3章生物群体的动态平衡第1节种群的相对稳定第3课时学案北师大版
第3课时 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3-11、P76图3-12,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15~20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15~20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P75~76,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)
①曲线AB段说明在4~6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。
②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。
③曲线的CD段说明:
7~9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,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
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( )
A.BC段B.CD段
C.BE段D.EF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。
种群数量的调节与平衡
当堂检测
1.2011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℃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10mL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
1210
4.8
2
820
5.4
3
1210
3.7
4
1000
5.0
(1)表中样品取样的先后顺序为______________________________________________。
(2)对酵母菌而言,10mL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
(1)样品2、样品4、样品1、样品3
(2)1.21×107
(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。
10mL该培养液的环境容纳量为1210×103×10=1.21×107(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。
40分钟课时作业
[学考达标]
知识点一 环境容纳量
1.当种群数量超过K值后,最可能发生的现象是( )
A.出生率继续增大B.种群数量继续增加
C.种群数量降低D.环境容纳量增大
答案 C
解析 当种群数量超过K值后,超过了环境的最大负荷量,种群数量将下降。
2.下列有关自然界中种群数量的描述,不正确的是( )
A.种群是一个动态系统,种群数量会发生波动
B.所有生物种群的数量均会出现一个达到相对平衡时的特定值
C.所有生物种