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版含答案文档格式.docx
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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。
种群数量调节
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
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
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
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
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
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
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
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
[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
减少10
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
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
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
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
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
干热
10
90
湿温
86
14
干温
13
87
湿冷
31
69
干冷
(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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