版生物新学案同步必修三北师大版讲义第3章 生物群体的动态平衡 第1节 第3课时 Word版含答案.docx
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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．所有生物种群的数量均不会出现一个达到相对平衡时的特定值
D．种群数量增至最大环境容纳量时，种内斗争最为激烈
答案 C
3．如图表示鲸的生殖数量变化速率、死亡数量变化速率与种群大小的关系。
图中表示生殖数量变化速率的曲线和K点代表的含义分别是（ ）
A．曲线1，种群的环境容纳量
B．曲线2，种群的环境容纳量
C．曲线1，某一环境条件下的种群的环境容纳量
D．曲线2，某一环境条件下的种群的环境容纳量
答案 C
解析 该题应先确定K值后再确定生殖数量变化速率曲线更为准确。
对于生活在一特定环境中的某一种群，K值应代表某一环境条件下的种群环境容纳量。
种群的增长会受到环境因素的影响，越接近K值，种群增长得越慢，甚至保持相对稳定，增长速率降为0，故表示生殖数量变化速率的曲线为曲线1。
知识点二 种群数量的调节
4．下列会使种群内种内斗争加剧的选项是（ ）
①出生率增大 ②食物充沛 ③传染病蔓延④天敌增多
A．①②B．③④C．①③D．②④
答案 A
解析 种群数量增多，则种内斗争加剧。
食物充沛、出生率增大都是使种群数量增多的原因。
5．下列调节种群数量的因素中，全属于密度制约因素的是（ ）
A．刮风、下雨B．传染病、食物
C．疾病、下雪D．温度、刮风
答案 B
6．对种群数量影响最强烈的调节因素是（ ）
A．食物B．寄生物和病原体
C．气候D．捕食
答案 C
[高考提能]
7．大蚂蚁和小蚂蚁生活在某地相邻的两个区域。
研究者在这两个蚂蚁种群生活区域的接触地带设4种处理区，各处理区均设7个10m×10m的观测点，每个观测点中设有均匀分布的25处小蚂蚁诱饵投放点。
在开始实验后的第1天和第85天时分别统计诱饵上小蚂蚁的出现率并进行比较，结果见表。
处理区
小蚂蚁出现率的变化/%
定时灌溉
不驱走大蚂蚁
增加35
驱走大蚂蚁
增加70
不灌溉
不驱走大蚂蚁
减少10
驱走大蚂蚁
减少2
对本研究的实验方法和结果分析，表述错误的是（ ）
A．小蚂蚁抑制大蚂蚁的数量增长
B．采集实验数据的方法是样方法
C．大蚂蚁影响小蚂蚁的活动范围
D．土壤含水量影响小蚂蚁的活动范围
答案 A
解析 不驱走大蚂蚁和驱走大蚂蚁，在定时灌溉或不灌溉的情况下，小蚂蚁出现率都有所降低，可以得出大蚂蚁和小蚂蚁在食物上的竞争较强，进而可以得出大蚂蚁抑制小蚂蚁数量的增长，大蚂蚁影响小蚂蚁的活动范围，A错误、C正确。
驱走大蚂蚁，定时灌溉，小蚂蚁出现率增加；不灌溉，小蚂蚁出现率减少，可以得出土壤含水量影响小蚂蚁的活动范围，D正确。
本实验对实验数据的采集方法是“7个10m×10m的观测点”、“每个观测点中设有均匀分布的25处小蚂蚁诱饵投放点”属于样方法，B正确。
8．如图为用不同方式培养酵母菌细胞时种群的增长曲线，曲线⑤是对照组，④保持恒定酸性，其余分别是每3h、12h、24h换一次培养液。
下列叙述不正确的是（ ）
A．更换营养液的周期越长，种群平均增长速率越大
B．K值随环境条件（资源量）的改变而改变
C．造成⑤的K值较小的原因有资源缺乏、有害代谢产物的积累、pH的变化
D．曲线②表示每12h换一次培养液，曲线①表示资源基本不受限制
答案 A
解析 在微生物的培养中，无天敌（即种间竞争）时，则影响其种群生长的主要因素来自种内斗争，而引发种内斗争并使斗争加剧的原因是有限的资源及环境的恶化。
一般来说，更换营养液的周期越短，酵母菌的营养越丰富，环境越适宜，越有利于其生长繁殖，在理想状态下可实现指数增长（如①），此种增长不会有K值（环境最大容纳量）。
而在有限的环境中，由于存在生存斗争，使种群增长有K值，且K值随环境条件改变而改变。
据此分析可知，A项叙述错误。
9.某生态系统中生活着多种植食性动物，其中某一植食性动物种群个体数量的变化如图所示。
若不考虑该系统内生物个体的迁入与迁出，下列关于该种群个体数量变化的叙述，错误的是（ ）
A．若a点时环境因素发生变化，但食物量不变，则a点以后个体数量变化不符合逻辑斯蒂增长
B．若该种群出生率提高，个体数量的增加也不会大幅超过b点
C．天敌的大量捕食会导致该种群个体数量下降，下降趋势与b～c段相似
D．年龄结构变动会导致该种群个体数量发生波动，波动趋势与c～d段相似
答案 A
解析 a点时，若环境因素发生变化，可影响种群和个体数量，但种群个体数量的变化仍符合逻辑斯蒂增长。
若该种群出生率提高，则因存在生存斗争，死亡率也将会随之升高，故种群个体数量不会大幅超过b点。
天敌的大量捕食会使种群个体数量减少，下降趋势与b～c段相似。
年龄结构变动会使种群个体数量发生变动，但无论增加还是减少，其种群个体数量始终会在K值上下波动，变化过程与c～d段相似。
10．下图中的曲线1～4是W、X、Y、Z四种条件下细菌种群的生长曲线，这四种条件是：
W—不断提供食物、水、氧气，除去废物
X—随时间延续，食物耗尽，有害物质积累
Y—随时间延续，食物耗尽，无毒害物质积累
Z—随时间延续，食物耗尽，由于产生基因突变的结果，出现了新的菌株，它们能代谢原有细菌产生的有害物质
以下哪项的生长条件和生长曲线1、2、3、4正确配对（ ）
A．W、X、Y、ZB．X、Y、Z、W
C．Y、Z、W、XD．X、Y、W、Z
答案 C
解析 W—能无限增殖，与图3对应；X—食物耗尽且有害物质积累，种群数量将会下降，与图4对应；Y—食物耗尽，种群数量不再增加，短期内数量不会减少，与图1对应；Z—由于能利用原来的废物，所以种群数量仍可增加，与图2对应。
11．如图是1845年到1943年的90年间，北美加拿大森林中猞猁和雪兔种群数量的变化曲线。
据图回答有关问题：
（1）雪兔的种群数量变化用字母________表示，其数量最多的年份曾达到________千只。
（2）雪兔的数量在一段时间内能够急剧增加的密度制约因素主要是：
①________________________________；②______________________________。
（3）猞猁的存在对整个森林生态系统的稳定所起到的作用具体是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（4）在所研究的1890～1935年间，该生态系统中雪兔的环境容纳量为________________左右。
从图中任意一时段可以看出，当雪兔种群达到环境容纳量后，猞猁种群的环境容纳量变化是________________（填“早于”或“晚于”）雪兔种群的环境容纳量出现（注：
不考虑其他生物因素）。
答案
（1）A 140
（2）可食的植物增加 猞猁的数量急剧减少
（3）猞猁捕食一定数量的雪兔，使森林植被不致被过度破坏，从而维持了森林生态系统的稳定
（4）60千只 晚于
解析 根据图中曲线可以判断出B随A的变化而变化，符合B捕食A的捕食关系，即B为猞猁，A为雪兔。
12．回答下列有关生态学的问题：
（1）研究人员将S1和S2两个种群放在一起培养，在环境温度为T1和T2的条件下，测得种群数量的变化如A图和B图所示：
如果环境温度是不稳定的，在一定频率下发生T1、T2的交替变化，S1种群数量随时间的变化如C图，S2种群数量变化将会怎样？
试在C图的坐标中表示出来。
（2）科研人员对海洋中的某种食用生物进行研究，得出了与种群密度相关的出生率和死亡率的变化，如图所示。
分析下图，回答问题：
①在____________点时，种群数量的净增长量最大；在____________点时，表示种群的环境容纳量。
②该图所示的原理在海洋生物捕捞中有什么指导意义？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
（1）如图
（2）①B D ②可以根据种群的变化规律以及环境容纳量，确定最适捕捞量，实现可持续发展
解析
（1）环境条件不同时，在竞争中处于优势的一方不同，所以若环境温度是不稳定的，在一定频率下发生T1、T2的交替变化，S1种群数量随时间的变化如图C。
S2种群数量变化将会呈现相应的变化，即S1多时，S2少，反之亦然。
（2）出生率和死亡率是影响种群密度的重要因素，当出生率与死亡率之差最大时，种群增长速率最大。
[个性拓展]
13．拟谷盗是危害粮食的一类昆虫，现将甲、乙两种拟谷盗等量混养在不同环境条件下的同种面粉中。
培养一段时间后，分别统计两种拟谷盗种群的数量（以两种拟谷盗数量总和为100%），结果如下表：
环境条件
甲拟谷盗（%）
乙拟谷盗（%）
湿热
100
0
干热
10
90
湿温
86
14
干温
13
87
湿冷
31
69
干冷
0
100
（1）根据上表数据，绘制湿冷、干温条件下拟谷盗数量百分比的柱形图。
（2）在本实验中，引起两种拟谷盗种群数量变化的非密度制约因素是______________。
（3）从实验中可看出，在同一环境条件下两种拟谷盗种群的数量变化不同，表明物种的__________因素起重要作用。
答案
（1）如图
（2）温度和湿度 （3）遗传
解析 根据题意，湿冷环境中甲拟谷盗与乙拟谷盗两个种群所占比例分别为31%和69%，干温环境中相应比例分别为13%和87%。
由题意可知，在本实验中，引起两种拟谷盗种群数量变化的非密度制约因素是温度和湿度。
在同一环境条件下生物的表现性状主要是由遗传因素决定的。
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