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第九单元 生物与环境
1/2种群及其动态
增：①影响种群数量变化的因素；②种群密度与其他数量特征的关系；
③血细胞计数板图片；④种群研究的应用。

改：①标志重捕法改为标记重捕法；②年龄组成改为年龄结构；
③K值的概念；④“J”型、“S”型增长改为“J”形、“S”形增长。

删：种群的空间特征。
与旧教材对比
种群的数量特征
种群密度（最基本）
出生率、死亡率
迁入率、迁出率　
年龄结构
性别比例
集群分布
随机分布
均匀分布
种群的空间特征
种群的数量变化
增长
波动
下降
消亡
种群及其动态
注：不同研究水平的研究对象
分子水平
细胞水平
个体水平
种群水平
群落水平
生态系统水平
出生死亡、
性别年龄、
身高体重、
迁入迁出、
内环境稳态……
种群数量、种群密度、年龄结构、性别比例、空间特征、种内斗争等
物种丰富度、
种间关系、
生态位、
群落结构、群落演替等
生态系统的结构（组成和营养结构）；生态系统的功能（能量流动、物质循环、信息传递）；生态系统的稳定性等
细胞的结构
物质运输
细胞代谢
细胞增殖
细胞分化
细胞衰老
细胞凋亡
分子的结构
基因的表达
……
一、种群的数量特征
种群：是指在一定自然区域内的同种生物的全部个体的总和。
资料1：东方白鹳被誉为“鸟中国宝”，目前黄河三角洲国家级自然保护区通过湿地恢复、生态补水成为全球最大的东方白鹳繁殖地。据统计，在1959年以后东方白鹤在日本便没有成功繁殖的记录，到1970年仅剩下1只：随着1971年朝鲜最后一对东方白鹳中的雄鸟被猎杀，朝鲜的繁殖种群也出现了功能性灭绝。
1.请尝试解释：什么是功能性灭绝？
2．结合上述资料，回顾种群的概念并思考种群存在的意义是什么？
指某个或某类生物在自然条件下，种群数量减少到无法维持繁衍的状态。
在一定空间范围内，同种生物所有个体形成的集合就是种群。
种群是生物繁殖的基本单位，也是生物进化的基本单位。
一、种群的数量特征
数量特征
概念
意义
种群密度
出生率、
死亡率
迁入率、
迁出率
年龄组成
（年龄结构）
性别比例
人口增长率
＝出生率-死亡率
出生率、死亡率、迁入率、迁出率是决定种群大小和种群密度的直接因素。
种群在单位面积或单位体积中的个体数。
是种群最基本的数量特征
单位时间内新产生的或死亡的个体数目占该种群个体总数的比率
单位时间内迁入或迁出的个体数占该种群个体总数的比率
种群中各年龄期的个体数目的比例
一、种群的数量特征
陆地
水体
年龄结构通过影响出生率和死亡率来影响种群密度；是预测种群密度变化趋势的主要依据。
种群中雌雄个体数目的比例
影响出生率，间接影响种群密度；
资料2：为了满足东方白鹤冬、春季节的食物需求，保护区曾考虑引入植物新物种，但是受到加拿大一枝黄花在我国南方多地生物入侵的教训，科学家在这件事上保持非常谨慎的态度。
1．假设已知A、B、C三地—枝黄花的数量分别是8000株、20000株、30000株，你能判断哪个地区加拿大—枝黄花生物入侵现象更严重吗？
不能判断
在A、B、C三地面积未知的情况下，种群数量多少不足以作为判断依据，只有通过调查种群密度才能对入侵程度进行判断。
2．下列草地(5m2)，其中O代表加拿大—枝黄花．则种群密度为____株/m2，如果是5000m2还能这样调查吗？___
6.4
不能
一、种群的数量特征
1
种群密度
分布范围较小、个体较大的种群
有趋光性的昆虫
植物或昆虫卵及一些活动范围较小的动物（如蚜虫、跳蝻）
活动能力强、活动范围大的动物
一、种群的数量特征
1
种群密度
随机、取样方法、计数原则
计算、标记物的要求、误差分析
生活在隐蔽复杂环境中的动物，特别是猛禽和猛兽
恒温动物
【误差分析】请分析在利用标重捕法调查过程中，下列各情况可能会带来的误差：
①标记物意外脱落
②被标记个体被再次捕获的机会降低
③标记物导致被标记个体易于被捕食
④被标记个体放回后还未充分融入该种群中就再次被捕获且
在被标记个体稀少处被捕获
⑤被标记个体放回后还未充分融入该种群中就再次被捕获且
在被标记个体密集处被捕获
⑥标记物影响被标记个体的活动，使其被再次捕获的机会增大
以上_________估算值偏大， _______估算值将偏小。
①②③④
⑤⑥
一、种群的数量特征
1
种群密度
黑光灯是一种特制的气体放电灯，能发出波长为 360nm左右的紫外光波，这种紫外线一般是人眼不可见的，所以叫做“黑光”。但是很多的趋光昆虫却很喜欢这段波长的光，所以我们可以利用它们的这种习性，引诱它们从暗处飞向光源，并在黑光灯附近放置电网或杀虫剂（例如上图中的“毒瓶”），当被黑光灯引诱而来的昆虫接触电网或者杀虫药时，即可致死。
延伸：黑光灯诱捕法
装置
调查有趋光性的昆虫种群密度
适用对象
一、种群的数量特征
1
种群密度
资料3：根据资料显示，2006～2013年期间，东方白鹳在繁殖期间分布区的数量调查，东方白鹳数量维持在150～160只。2010年以前有约20%～25%的个体参与了繁殖，2010年后该比例不断增长，至2013年约40%参与繁殖。据监测，巢穴从当初的1个增长到2021年的120个，孵化幼鸟超过了300只,黄河三角洲已经成了全球最大的东方白鹳繁殖地。
根据上述信息，能否确定2014年其数量变化？
不能
一、种群的数量特征
1
种群密度
出生率
迁入率
性别比例
年龄结构
迁出率
死亡率
出生率、死亡率、迁入率、迁出率 —— 决定种群密度
①出生率与死亡率
单位时间内新产生、死亡的或迁入、迁出的个体数目占该种群个体总数的比率。
死亡对种群来说未必是坏事，只有老的个体不断离去，新的个体不断产生，才能保持种群的遗传多样性，使种群不断适应变化着的环境。
②迁入率与迁出率
①迁入率和迁出率在研究城市人口变化中具有重要意义
②促进同一物种 不同种群之间的基因交流
一、种群的数量特征
2
其他数量特征
自然增长率＝出生率－死亡率
年龄结构为稳定型的种群，种群数量在近期一定能保持稳定吗？
③年龄结构——预测种群数量变化趋势
一、种群的数量特征
2
其他数量特征
稳定型
衰退型
增长型
稳定型
增长型
衰退型
稳定型
增长型
v
v
种群的年龄结构是指一个种群中各年龄期的个体数目的比例
食物、天敌、气候等及迁入率和迁出率的影响。
种群中雄雌个体数目的比例。
④性别比例（性比）--通过影响出生率影响种群密度
利用性外激素诱捕雄蛾，影响雌雄蛾正常交尾的目的是？
使蛾的性别比例失调，降低出生率，使其种群密度下降
一、种群的数量特征
2
其他数量特征
注意:
这里的雌雄个体指的是具有生殖能力的个体，如工蜂就不计算在内；
不是所有种群都有性别比例，如某些雌雄同株的植物；
【例1】（2022·全国乙·9）某研究小组借助空中拍照技术调查草原上地面活动的某种哺乳动物的种群数量，主要操作流程是选取样方、空中拍照、识别照片中该种动物并计数。回答下列问题。
(1)为保证调查的可靠性和准确性，选取样方应注意的主要事项有____________________________________________（答出3点即可）。
(2)已知调查区域总面积为S，样方面积为m，样方内平均个体数为n，则该区域的种群数量为__________。
(3)与标记重捕法相比，上述调查方法的优势有__________________（答出2点即可）。
对野生动物的不良影响小、调查周期短，操作简便
随机取样、
样方大小一致、样方数量适宜
（S×n）/m
研究方法：建构数学模型。
一般步骤：观察研究对象，提出问题→提出合理的假设→根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达→检验或修正。
表达形式
①数学方程式：科学、准确，但不够直观。
②曲线图：直观，但不够精确。
二、种群数量的变化
食物和空间充裕，气候适宜，没有天敌和其他竞争物种
存在环境阻力，包括资源空间有限、种内竞争、有天敌制约等。
Nt＝N0λt
(λ表示该种群数量是前一年种群数量的倍数)
增长速率或增长率
增长率＝Nt－No?No?×100％
增长速率＝Nt－No(个)?T(年)?
?
二、种群数量的变化
①a段——λ>1且恒定，种群数量呈“J”形增长。
②b段——λ尽管下降，但仍大于1，此段种群出生率大于死亡率，则种群数量一直增长。
③c段——λ＝1，种群数量维持相对稳定。
④d段——λ<1，种群数量逐年下降。
⑤e段——尽管λ呈上升趋势，但仍未达到1，故种群数量逐年下降。
一定环境条件所能维持的种群最大数量称为环境容纳量。
①K值并不是种群数量的最大值
②K值不是一成不变的(影响因素)
资源、空间、捕食者等环境因素
t1对应K/2值，t2对应K值
关于K值
二、种群数量的变化
K为M2和N2
循环因果
①下图表示的是种群数量增长曲线，图中阴影部分表示的含义是在生存斗争中被淘汰的个体数量。图中b曲线的形成过程中出现了环境阻力的时间：
b曲线的形成过程中始终存在环境阻力
关于K值
二、种群数量的变化
②对于鼠、蚊虫等有害生物的控制，应该采取的措施：_______________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________。
③依据自然界“种群增长”的特点，人们在进行狩猎或海洋捕捞作业时，应使种群数量剩余在K/2左右，原因是______________________________
_______________________________________________________________。
降低有害动物种群的环境容纳量，如将食物储存在安全处，断绝或减少食物来源；室内采取地面硬化，减少挖造巢穴场所；养殖或释放天敌等
种群数量在K/2时种群的增长速率
最大，捕捞剩余在K/2能使种群数量快速增长，有利于获得最大持续产量
（P280）
④下图是某自然区域中甲、乙两个种群的数量比随时间变化的曲线图。则O～t2，甲、乙两种群的数量均呈“S”形曲线增长吗？ 理由是：_________________________________________
_____________________________________________________________。
不是
甲乙种群数量比先增后减，t2时降为零，说明甲种群数量先增加后减少，终被淘汰，乙种群最终呈“S”型
(1)大多数生物的种群数量总是在波动中。处于波动状态的种群，在某些特定条件下可能出现种群爆发
(2)当种群长久处于不利条件下，种群数量会出现持续性的或急剧的下降。
(3)当一个种群的数量过少，种群可能会由于近亲繁殖等原因而衰退、消亡
(4)同一种生物的 K 值不是固定不变的,而会受到环境的影响。在环境条件能维持的情况下, K 值会在平均值附近上下波动；当 K 值偏离平均值时,种群会通过负反馈机制使种群密度回到一定范围内
?
二、种群数量的变化
种群数量的波动
【例2】下图两条曲线代表两种生物数量Nt和一年后的种群数量Nt＋1之间的关系，直线P表示Nt＝Nt＋1。其中K对策生物的种群动态曲线有两个平衡点即稳定平衡点(S点)和绝灭点(X点)，当种群数量高于X时种群可以回升到S，但是种群数量一旦低于X就会走向绝灭。r对策生物只有一个稳定平衡点而没有绝灭点。请据图回答以下问题：
(1)当种群基数较少时，种群增长为负值的是____对策生物；当种群基数较少时，种群会在短时间内快速增长的是____对策生物。
k
r
(2)家鼠的寿命只有两年，几乎全年均可繁殖，种群
数量每天可增加1.47 %，是________ (“r对策”或“
K对策”)生物，这类生物很难消灭，在种群密度极低时也能迅速回升，最终形成一种________型增长曲线。
r对策
r对策
【例2】下图两条曲线代表两种生物数量Nt和一年后的种群数量Nt＋1之间的关系，直线P表示Nt＝Nt＋1。其中K对策生物的种群动态曲线有两个平衡点即稳定平衡点(S点)和绝灭点(X点)，当种群数量高于X时种群可以回升到S，但是种群数量一旦低于X就会走向绝灭。r对策生物只有一个稳定平衡点而没有绝灭点。请据图回答以下问题：
(2) 使家鼠种群数量持续维持较低水平、对环境无污染的防治措施有( )
A．室内采取硬化地面 B．食物储存在安全处
C．养殖家鼠的天敌 D．药物捕杀
ABC
(3)K对策生物的种群数量高于或低于____(填“S”或
“X”)点时，都会趋向该平衡点，因此种群通常能稳定在一定数量水平上，该数量水平被称为____________。
S
(或K值)
环境容纳量
【例2】下图两条曲线代表两种生物数量Nt和一年后的种群数量Nt＋1之间的关系，直线P表示Nt＝Nt＋1。其中K对策生物的种群动态曲线有两个平衡点即稳定平衡点(S点)和绝灭点(X点)，当种群数量高于X时种群可以回升到S，但是种群数量一旦低于X就会走向绝灭。r对策生物只有一个稳定平衡点而没有绝灭点。请据图回答以下问题：
(4)东北虎等珍稀濒危动物，其数量一旦低于X点，就会走向灭绝，此时可采取的保护措施有___________________________
____________________。
建立动物园、建立动物繁育中心等易地保护措施；建立精子库，利用生物技术对濒危物种的基因进行保护；人工授精、胚胎移植等
郁闭度
干旱缺水
起始
出生率和迁入率
死亡率和迁出率
寄生
污染
二、种群数量的变化
种群数量变化的影响因素
食物和天敌等生物因素对种群数量的作用强度与该种群的密度是相关的，称为　　　　　　，而气温和干旱等气候因素以及地震、火灾等自然灾害，对种群的作用强度与该种群的密度无关，称为　　　　。
密度制约因素
非密度制约因素
1.调查方法——抽样检测法（显微计数），使用血细胞计数板。
2.要点：
①菌体浓度高，溶液需要进行定量稀释；
②先振荡试管再取样，使酵母菌分布均匀，减少误差；
③先盖上盖玻片，再吸取培养液滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入；制好装片后，应静置一会，待酵母菌全部沉降到计数室底部再观察；
④需连续多天在相同时间取样计数。
⑤本实验不需设置对照实验，不同时间形成自身对照；需要做重复实验，目的是尽量减小误差，应对每个样品计数三次，取其平均值。
三、培养液中酵母菌种群数量的变化
3.计算
①先统计5个中方格中的总菌数，求得每个中方格的平均值再乘以25，就得出一个大方格中的总菌数，然后再换算成1 mL菌液中的总菌数。
②设5个中方格中总菌数为a，菌液稀释倍数为b，则0.1 mm3菌液中的总菌数为(a/5)×25×b。则1 mL菌液的总菌数＝(a/5)×25×b×10 000＝50 000 a·b。
三、培养液中酵母菌种群数量的变化
4.实验分析
（1）用液体培养基培养酵母菌，种群的增长受培养液的成分、空间、pH、温度等因素的影响
（2）开始一段时间内，酵母菌的增长
符合“S”形曲线增长模型。
（3）de段曲线下降的原因可能有
营养物质随着消耗逐渐减少，有害产物逐渐积累，培养液的pH等理化性质发生改变等
三、培养液中酵母菌种群数量的变化
（P17）拓展应用1.一本生态学专著上写道：“当能预报未来时，生态学就变成一门预测性科学；当能决定未来时，生态学就变成一门管理科学。”结合本章所学知识，谈谈你对这句话的理解。
这句话很有道理。例如，根据种群数量变化模型，可以预测种群数量变化的趋势；根据种群数量变化规律及其影响因素，可以在物种保护、渔业管理、有害生物防止等方面制订相应对策。
（P20）1.大树杜鹃是一种集中分布于我国云南高黎贡山山区的高大乔木。它的分布范围很小，很难引种到其他地方，是濒危物种。大树杜鹃林下凋落物厚，种子难以散布到土壤基质层，因此在自然环境中发芽率很低；幼苗生长缓慢，要生长很长时间才能开花；植株耐寒能力弱，在-2℃环境下会死亡，幼树死亡率高。请回答下列问题。
（1）哪些环境因素影响了大树杜鹃的种群数量？
枯枝落叶层、阳光、温度。
【例3】科学家通过研究种间捕食关系，构建了捕食者——猎物模型，如图所示(图中箭头所指方向代表曲线变化趋势)。请据图判断下列说法正确的是(　　)
A.该模型属于物理模型，反映了两物种之间的循环因果关系
B.曲线变化趋势反映了生态系统中普遍存在的负反馈调节
C.利用该模型只能解释猎物的种群数量能维持相对稳定的原因
D.捕食者和猎物的环境容纳量分别是P3和N3
B

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