学年高中生物第四章第三节种群的数量波动及调节教学案浙科版必修3.docx

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学年高中生物第四章第三节种群的数量波动及调节教学案浙科版必修3

第三节种群的数量波动及调节

1.种群是一个动态系统，种群中的个体数量是随时间而变化的，这就是种群数量波动。

2．种群数量波动是由出生率和死亡率的变动以及环境条件的改变引起的。

3．大多数种群呈非周期波动，少数种群呈周期波动。

4．调节种群数量的外源性因素包括气候、食物、病原物和寄生物、捕食等。

5．调节种群数量的内源性因素包括领域行为、内分泌调节等。

种群的非周期波动与周期波动

1．种群数量的波动

种群中的个体数量是随时间而变化的，是一个动态系统。

2．引起波动的因素

出生率和死亡率的变动以及环境条件的改变。

3．波动类型

环境容纳量只代表种群数量的一个平均值，实际的种群数量在这个值的上下波动，波动幅度有大有小，可以是周期波动，也可以是非周期波动，大多数属非周期波动。

4.周期波动

（1）少数物种的种群数量波动表现出周期性，即波动在两个波峰之间相隔的时间相等。

（2）种群的周期波动现象主要发生在比较单调的高纬度环境中，如北方针叶林和苔原地带。

1．影响种群数量的因素有哪些？

提示：

影响因素包括自然因素（气候、食物、天敌、传染病等）和人为因素（人类活动的影响）。

2．自然条件下，种群数量会如何变化？

提示：

大多数种群的数量总是在波动中。

在不利的条件下，种群数量还会急剧下降甚至消亡。

3．如何区分种群的波动是周期还是非周期？

提示：

根据该种群波动在两个波峰之间相隔的时间是否相等。

1．种群波动的原因

种群波动是指处于平衡状态的种群，随时间发展其种群数量围绕某一饱和量上下波动的现象。

（1）环境条件变化可引起种群数量波动，如干旱、酷暑、严冬、流行疾病等因素可使种群数量减少；而温和、湿润、风调雨顺等年景会使种群数量增加等。

（2）种群自身特性也可引起种群大小波动，例如种群增长率随密度改变而变化时，种群动态可以表现为不同的类型，包括稳定、有规则波动和无规则波动等。

2．自然种群数量动态变化的常见类型

（1）季节变化：

主要与环境季节性变化和生物适应性相关，同时也受种间关系（主要是食物关系）所影响。

（2）年变动：

如旅鼠、北极狐3～4年周期；美洲兔、加拿大猞猁9～10年周期。

（3）种群数量的非周期性变动：

根据现有长期种群动态记录，大多数生物属于不规则的。

由环境的非周期性突然变化引起，如一些突发性的自然灾害。

人类活动对种群数量的非周期性变化也起很大作用。

（4）种群暴发或大发生（如蝗灾、赤潮）。

3．种群的动态变化图示

种群数量的调节

1．种群数量的外源性调节因素

（1）气候是对种群影响最强烈的外源性因素，特别是极端的温度和湿度，如沙漠地区的啮齿类动物和鸟类的种群数量总是与降雨量有着直接的关系。

（2）食物也是调节种群数量的重要因素，在食物不足时，种群内部必然发生激烈的竞争，使很多个体不能存活或不能生殖。

（3）病源物和寄生物的致病力和传播速度随种群密度的增加而增加，种群密度越大，抑制增长的作用力也就越强。

因此对种群数量调节起着重要作用。

（4）捕食也能把种群密度压制在一个低水平上。

2．种群数量的内源性调节因素

（1）领域行为对种群密度具有明显的调节作用，如鸟类在繁殖季节常常独占并保卫一块领域。

①在种群密度高的年份只有少数处于优势的个体占有领域，而竞争力弱的失去领域，因而失去繁殖后代的机会，防止种群密度过大而过度消耗资源。

②种群密度小时：

全部雄鸟均占有领域并繁殖后代，使种群数量得以增长。

（2）内分泌调节：

由于社会压力加大，刺激中枢神经系统引发内分泌失调，会导致种群数量波动。

1．气候因素调节种群数量有何特点？

提示：

气候因素对种群的影响不受种群密度的制约，在任何密度下种群总是有一固定的百分数受到影响，因此气候因素在调节种群数量时对种群密度是无法起到调节作用的。

2．捕食、寄生、流行病等因素调节种群数量有何特点？

提示：

这些因素的调节强度随种群密度的加大而增强，而且种群受影响个体的百分比也与种群密度的大小有关。

1．气候、食物、病源物和寄生物、捕食等因素对种群数量波动调节的归纳

调节因素

原因

实例

气候

许多生物不适应极端的气候变化而引起种群数量急剧下降，如极端的温度和湿度变化

连续高温，常可以使蚜虫种群数量急剧下降

食物

食物不足时，种群内部会发生激烈竞争，使很多个体不能存活或不能生殖

长耳鸮以雪兔为食，在雪兔数量很少的年份，长耳鸮只有20%的孵窝率

病源物、寄生物

病源物和寄生物的致病力和传播速度是随着种群密度的增加而增加的

恶性传染病对生物种群数量的影响极大

捕食

许多生物均存在着天敌，天敌对其大量捕食会明显影响种群数量

在生物防治上用七星瓢虫防治蚜虫，用灰喜鹊防治松毛虫

2．生殖力与内分泌的内源性调节作用实例

（1）生殖力：

生殖力受密度的影响，池塘内的椎实螺在低密度时产卵多，高密度时产卵少。

（2）抑制物的分泌：

多种生物有分泌抑制物来调节种群密度的能力。

蝌蚪密度高时产生一种毒素，能限制蝌蚪的生长，或增加蝌蚪的死亡率。

在植物中，桉树有自毒现象，密度高时能自行减少其数量。

种群的数量波动

[例1]　下图为雪兔和猞猁在90年间的种群数量波动，则相关叙述不正确的是（　　）

A．图中显示雪兔和猞猁的种群数量总是围绕着平衡密度上下波动

B．雪兔与猞猁的这种种群数量波动属非周期波动

C．雪兔与猞猁种群数量的波动与出生率、死亡率变动有关

D．上述雪兔与猞猁种群数量的波动涉及食料植物、植食动物及肉食动物三者间的数量互动关系

[思路点拨]　根据坐标图信息判断两个波峰之间相隔的时间是否相等，确定波动的类型。

[精讲精析]　图中显示从1850年～1940年的90年间，这两种动物极明显地表现为每隔9年～10年出现一次数量高峰，即每9年～10年为一个波动周期，故雪兔和猞猁种群的数量波动为周期波动。

答案为B。

判断种群数量波动的类型，需要先构建种群数量波动的坐标曲线图，从图中分析种群数量在波动时，两个波峰之间的间隔是否相等的问题。

1．在某自然保护区中，甲物种与乙物种的种群数量波动如下图所示，如下列叙述不正确的是（　　）

A．这两个物种种群的数量波动均具有周期性

B．甲物种种群数量受乙物种种群影响，但乙物种种群数量不受甲物种种群的影响

C．甲物种种群数量变化受出生率和死亡率因素的影响

D．甲物种和乙物种各自种群内均会出现种内斗争

解析：

选B　甲、乙曲线在两个波峰之间的间隔相等，因此为周期性波动。

波动是由出生率、死亡率的变动和环境条件的改变引起的。

自然条件下，空间、资源均有限，即使是同一个物种内的个体，也会因为争夺生存资源而发生斗争。

种群数量波动的调节因素

[例2]　调节种群数量的因素可分为外源性因素和内源性因素，下列属于内源性因素的是（　　）

A．温度、降水　　　　B．内分泌调节、行为调节

C．捕食、疾病D．食物、气候

[精讲精析]　调节种群数量的因素可分为外源性因素和内源性因素，前者包括气候、食物、病源物和寄生物及捕食等，后者则包括多种行为调节及内分泌调节等。

答案为B。

外源性因素和内源性因素对种群数量的波动起的是调节作用，起决定性作用的是出生率和死亡率。

2．种群数量调节的外源性调节因素中最强烈的是（　　）

A．食物B．疾病

C．寄生D．气候

解析：

选D　气候是对种群影响最强烈的外源性因素，特别是极端的温度和湿度。

[课堂回扣练习]

一、易错易混辨析题

1．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右图所示。

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谛增长

B．若该种群出生率提高，个体数量的增加一般也不会大幅超过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：

选A　从图示分析，该坐标图为某种群的季相图，纵坐标为种群个体数量变化。

从图中个体数量在K值附近波动可以看出，该生态系统是一个相对成熟稳定的生态系统。

若该种群出生率提高，数量将增加，但应该也在K值附近波动，一般不会大幅超过b点；种群数量下降的原因与食物、天敌等因素相关，所以下降趋势与b～c段相似；年龄结构变动导致该种群数量波动，但也应该在K值附近波动；若a点时环境因素变化，食物量不变，增长的过程可能会有所波动，但仍按“S”形增长，只是增长速率有所增加或减少而已。

二、基本原理应用题

2．寒带针叶林中两个动物种群（N1、N2）的数量变化如下图所示，据图判断这两个种群的关系是（　　）

A．捕食关系，N1为捕食者，N2为被捕食者

B．捕食关系，N2为捕食者，N1为被捕食者

C．竞争关系，N1为竞争中的胜者，N2为失败者

D．共生关系，N1、N2彼此依赖，相互有利

解析：

选B　两种群的数量关系表现为此消彼长，所以为捕食关系，其中数量多的是被捕食者，数量少的是捕食者。

三、实验探究分析题

3．为了探究植物的生长受到哪些因素的影响，按下表给定的条件进行如下实验。

编号

土壤

浇水量

光照时间

施肥量

1

红壤

＋＋＋

＋＋＋

＋＋＋

2

黏土

＋＋＋

＋＋＋

＋＋＋

3

红壤

＋＋＋＋

＋＋＋＋

＋＋

4

黏土

＋＋＋

＋＋＋＋

＋＋

5

红壤

＋＋＋

＋＋＋＋

＋＋＋

注：

选取相同的花盆、同样的植物；＋号的多少代表各种处理的相对量。

通过对该实验中植物生长情况的观察，不能获得正确结论的是（多选）（　　）

A．用1号、2号盆中的植物，研究选用不同的土壤对植物生长的影响

B．用2号、4号盆中的植物，研究施肥量对植物生长的影响

C．用1号、5号盆中的植物，研究光照时间对植物生长的影响

D．用3号、5号盆中的植物，研究浇水量对植物生长的影响

解析：

选BD　对表中条件进行分析时，可采用单一变量法，每次研究一个条件变化，其余条件完全相同。

2号、4号盆中的植物光照时间和施肥量都不同，所以不能用来研究施肥量对植物生长的影响。

3号、5号盆中植物浇水量和施肥量都不同，不能用来研究浇水量对植物生长的影响。

[回扣知识点]

1．易误点提醒：

逻辑斯谛增长的K值可随着环境条件的改变而发生变化。

2．能力迁移：

具有捕食关系的两个种群，在数量变化上，被捕食者总是先于捕食者发生改变。

3．[方法指导]

探究性实验的“实验假设”的描述

（1）句式一：

“如果……现象，则……结论”

（2）句式二：

“当条X存在时，事件P（实验现象）会发生的”或“当条件X存在时，事件P（实验现象）不发生”或“当条件X存在时，对事件P（实验现象）没有影响”。

应用提示：

①对探究性实验来说，假说对所要研究的对象设想一种或几种可能的答案或解释，即提出可能的实验原理。

②假说的书写往往针对实验目的以陈述句式进行表述。

[课下综合检测]

一、选择题

1．下列有关种群数量波动的说法正确的是（　　）

A．少数种群数量的波动是非周期波动

B．大多数种群数量的波动是周期波动

C．种群是一个动态系统

D．环境容纳量说明种群的数量是不变的

解析：

选C　大多数种群数量的波动是非周期的。

2．下列与种群数量的波动及调节的相关叙述错误的是（　　）

A．种群的个体数量是随时间而变化的

B．种群的数量波动可分为周期波动与非周期波动

C．食物是对种群影响最强烈的外源性因素

D．病源物与寄生物的致病力与传播速度对种群数量的调节具重要调节作用

解析：

选C　对种群影响最强烈的外源性因素应为气候，特别是极端的温度与湿度往往会导致种群数量急剧下降甚至消亡。

3．以下叙述不正确的是（　　）

A．东亚飞蝗在我国随气候变化而表现为周期波动

B．种群的周期波动现象主要发生在高纬度环境中

C．用七星瓢虫防治蚜虫属于外源性调节

D．内源性调节包括行为调节和内分泌调节

解析：

选A　东亚飞蝗数量随气候变化而表现为非周期波动。

4．在一个生物种群中，种群数量与种群密度之间的关系为（　　）

A．呈负相关　　　　　　B．呈正相关

C．呈线性关系D．呈指数关系

解析：

选B　种群密度即单位面积或体积中种群个体数之和，故种群数量与种群密度间存在正相关关系。

5．下图表示的是硅藻和一些非生物因素季节性的波动，数据来自北温带海洋的上层。

以下对该图的解释正确的一项是（　　）

A．光照强度与硅藻数量始终呈正相关

B．硅藻数量增加会降低磷和硝酸盐的含量

C．提高光照强度会增加水中各种养分的含量

D．光照强度的提高会促进分解者的代谢，从而使水中养分降低

解析：

选B　观察曲线可知硅藻数量增加，磷和硝酸盐的含量会因为被吸收而下降。

6．红松球果产量有“四年两头熟”的说法，这说明红松（　　）

A．种群的数量波动为非周期波动

B．种群的数量波动为周期波动

C．种群数量波动属外源性调节

D．种群数量波动属内分泌调节

解析：

选B　红松果球产量的“四年两头熟”表明红松种群数量的波动周期约为4年。

7．有人测定了甲、乙、丙、丁四种植物体内多种酶的活性与温度的关系，结果如下图所示。

根据图中所示的信息，你认为对温度适应范围最广的生物和在25℃条件下竞争能力最强的生物分别是（　　）

A．丁和乙B．丙和乙

C．甲和乙D．丙和甲

解析：

选B　根据图中曲线可知，丙对温度适应范围最广；在25℃条件下竞争能力最强的应该是乙，因为只有乙在25℃时酶活性最高。

8．下图为自然环境中生物种群数量变化曲线，下列有关叙述错误的是（　　）

A．d处波动主要是因为出生率和死亡率变动所致

B．该物种的种群数量波动表现出明显的周期性

C．该种群数量受外源性因素和内源性因素的共同调节

D．灭鼠杀死一半的老鼠，效果最好

解析：

选D　灭鼠杀死一半的老鼠，此时老鼠数量为K/2，该种群增长速率最大，不久就可恢复数量，效果不好。

二、非选择题

9．下图表示某一动物种群进入一个适宜、有利的森林生态系统后的数量增长曲线。

请分析回答：

（1）根据曲线，这种生长方式属于________增长曲线，在________点上，该动物群体增长速率最大。

（2）在C点和D点，________最可能成为该动物种群增长的限制因素。

（3）当动物种群发展到D点时，群体的能量能不能继续增长？

为什么？

预计D点后，该种群将呈现何种数量变动趋势？

___________________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）如果这片树林被外来传进的（我国从未有过的）某种害虫侵入，你从生态学角度说明这片树林有可能将会怎样？

______________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：

（1）由曲线知该动物群体数量由少到多，后趋于稳定，属于“S”形增长曲线；在B点（K/2）时，其增长速率最大。

（2）在C点后群体数量增加减缓，食物最可能成为限制其数量增长的因素。

（3）发展到D点时，群体数量不再增多，会围绕其平衡密度上下波动。

（4）若有某种害虫侵入该树林，会因为没有天敌而导致害虫大量繁殖，破坏树林。

答案：

（1）“S”形　B

（2）食物

（3）不能。

因为食物等因素影响，种群的数量增长受到限制。

预计该种群数量达到D点后将会围绕其平衡密度上下波动

（4）由于此害虫属国外侵入物种，在我国没有它的天敌，因此如不采取措施有可能使这片树林遭到破坏

10．下图是1845年到1935年间某森林A、B两种动物种群数量的变化曲线。

据图回答有关问题：

（1）图中显示A、B两种群在数量上呈现__________波动，若两种群间具捕食关系则________种群最可能表示被捕食者，其数量最多的年份曾达到________千只。

（2）A种群的数量在一段时间内能够急剧增加的生物因素主要是①________________；②________________。

（3）B种群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A种群的K值为________左右。

从图中任意一时段可以看出，当A种群达到K值后，B种群的K值变化是________（填“早于”或“晚于”）A种群的K值出现（注：

不考虑其他生物因素）。

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为捕食者，A为被捕食者。

答案：

（1）周期　A　140

（2）可食的植物增加　B种群的数量急剧减少

（3）B种群捕食一定数量的A种群，使森林植被不致被过度破坏

（4）60千只　晚于