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第3节 影响种群数量变化的因素
第1章 种群及其动态
问题探讨
“离离原上草，一岁一枯荣。野火烧不尽，春风吹又生。”在我国北方的原野上，各种草本植物在春夏时节种群密度越来越高，在秋冬时节则相反。
讨论:
1.导致这些植物种群数量出现季节性变化的主要环境因素是什么？
2.这些植物种群的数量变化对当地动物种群的出生率和死亡率有什么影响？
北方的原野
阳光、温度、水等非生物因素。
春夏时节，草木繁盛，植食性动物食物充足，出生率提高，死亡率降低；秋冬时节则相反；植食性动物的种群数量变化，又会影响肉食性动物的出生率和死亡率；
3.除了上述因素外，种群数量的变化还受哪些非生物因素的影响？
就像“离离原上草”一样，自然界的种群总是有盛有衰，数量处于不断变动中。
凡是影响种群重要特征的因素，都会影响种群的数量变化。
那么，哪些因素可以影响种群数量的变化呢？
非生物因素
生物因素
阳光
温度
水
种内
种内竞争
种间
种间竞争
捕食
寄生
直接决定种群密度是出生率和死亡率、迁入率和迁出率等。
郁闭度 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
一年蓬 15.3 13.5 10.8 7.4 4.3 2.4
加拿大一枝黄花 10.4 9.5 6.1 5.6 3.0 1.2
刺儿菜 3.7 4.3 8.5 4.4 2.2 1.0
下表为某地人工柳树林中，林下几种草本植物的种群密度（平均值，单位：株/m2）随林木郁闭度（林冠层遮蔽地面的程度）变化的调查数据。
思考·讨论
非生物因素对种群数量变化的影响
一年蓬
加拿大一枝黄花
刺儿菜
②在同样的非生物因素的影响下，刺儿菜的种群密度变化与一年蓬、加拿大一枝黄花的有较大差异，这是为什么？
③除上述因素外，种群数量的变化还受哪些非生物因素的影响？试分别举例说明。
不同植物对光照条件的适应性是有差异的
除光照外，还受温度、水、风等非生物因素的影响
①影响该地草本植物种群的密度的非生物因素是什么？
阳光（光照强度）
一. 非生物因素
郁闭度：林冠层遮蔽地面的程度
郁闭度大
郁闭度小
1.阳光
2. 温度
鄱阳湖夏候鸟"集结" 准备陆续南下
鄱阳湖:冬候鸟北归 夏候鸟"接班"
蚊类等昆虫在寒冷季节到来时一般会全部死亡，这主要是受气温降低影响
种子春节萌发
蝗虫将卵产在土壤中，含水量在10%～20%时最适合它们产卵和孵化。
干旱时，蝗虫的天敌，如青蛙、蟾、鸟类等数量减少，就更容易爆发蝗灾
3. 水分
干湿指数
温度/℃
东亚飞蝗发生程度与温度、干湿指数的关系
“+”大发生年 “-”发生轻度年
引自马世骏等. 《昆虫学报》319, 1965（7）.
4. 非生物因素对种群数量变化的影响往往是综合性的
如春夏时节动植物种群普遍迅速增长，除气温升高外，日照延长、降水增多也是重要原因；
对于动物来说，食物日益充足也是导致种群增长的重要因素。
因素 举例 影响方式
阳光
温度
水
森林中林下植物的种群密度主要取决于林冠层的郁闭度
光照强度会影响植物的光合作用强度
在温带和寒温带地区, 许多植物种子在春季萌发；
种子萌发主要是受气温升高的影响；
气候干旱可使东亚飞蝗种群爆发式增长
细胞内许多生物化学反应都需要水的参与；土壤湿度会影响蝗虫产卵和孵化，同时会使青蛙等天敌死亡率上升。
小结：非生物因素对种群数量变化的影响机理
蚊类等昆虫在寒冷季节到来时一般会全部死亡。
蚊类等昆虫死亡主要是受气温降低的影响。
温度会影响酶的活性
干旱缺水使许多动植物种群的死亡率升高；
1.判断
(1)林下光照强度减弱会使所有植物的种群数量下降。( )
林下光照强度减弱时阴生植物的种群数量可能会增加。
(2)在自然界，种群的数量变化受到阳光、温度和水等非生物因素的影响，而且这些非生物因素对种群数量变化的影响通常是综合性的。( )
(3)在同样的非生物因素的影响下，不同种群的数量变化基本相同。( )　
×
√
×
2.我国有一句古语“大树之下，寸草不生”。影响树下草本植物种群密度的主要非生物因素及原因分析正确的是(　　)
A.光照强度，因为大树林冠层郁闭度高
B.温度，因为大树下温度低
C.水分，因为大树根系分布广，吸水能力强
D.矿质元素，因为大树根系分布广，吸收矿质元素的能力强
A
二. 生物因素
随着种群的增长，________会加剧，从而使种群的增长_________，这说明种群数量的变化受到种群内部生物因素的影响。
种内竞争
受到限制
1. 种群内部的生物因素
2. 种群外部的生物因素
①种间竞争
资料1: 1934年，生态学家高斯选用了两种形态和习性上很接近的草履虫进行了以下实验：取相等数目的双小核草履虫和大草履虫，以一种杆菌为饲料，放在某个容器中培养。结果发现：与单独培养不同，混合培养开始时两个种群的数量也都有增长，但随后双小核草履虫个体数继续增加，而大草履虫个体数下降，最后完全消失。这两种草履虫都没有分泌杀死对方的物质。
（不同种生物之间）
1.怎样解释资料1中的实验结果？
双小核草履虫和大草履虫之间是竞争关系,竞争力弱的数量会不断下降。
森林中不同植物________________，草原上非洲狮与猎豹____________，这也会导致种群数量的变化。
竞争阳光和养分
竞争猎物
①种间竞争
资料2: 生活在加拿大北方森林中的猞猁捕食雪兔。研究人员在90多年的时间里,对猞猁和雪兔的种群数量做了研究，结果如下图所示。
②捕食
2.怎样解释猞猁和雪兔种群数量变化的同步周期性？
作为猎物的雪兔种群数量上升时，猞猁因为食物充足，其种群出生率上升，死亡率下降，数量会随之上升；反之，作为猎物的雪兔种群数量下降时，猞猁因为食物匮乏，其种群出生率下降，死亡率上升，数量会随之下降。
猞猁和雪免之间是捕食关系。
3.猞猁和雪兔种群的数量变动哪个是因、哪个是果？
猞猁种群数量上升，导致雪兔种
群数量下降；雪兔种群数量下降
时，猞猁种群因食物匮乏数量也
下降；猞猁种群数量下降，使雪
免种群数量得以恢复；雪兔种群
数量上升，猞猁种群因食物充足
而数量上升。如此循环,二者的种群数量相互影响,是循环因果的关系。
4.除猞猁外，影响雪兔种群数量变动的还有其他因素吗
有。还有①其他捕食者、②其他植食性动物的竞争、③作为食物的植物以及④非生物因素等。
在自然界，任何一个种群都与其他种群有着密切的关系。
雪兔增多
猞猁增多
雪兔减少
猞猁减少
食物 充足
大量吃雪兔
食物 缺乏
少量吃雪兔
除顶级捕食者外，每种动植物都可能是其他某种生物的__________，每种动物都需要以其他生物为食。如果___________，动物种群会出现_______________、________________的现象
捕食对象
出生率降低
死亡率升高
食物匮乏
②捕食
③寄生
作为宿主的动物被______寄生，_____或_____引起传染病，也会影响种群的_________________等特征，进而影响种群的数量变化.
寄生虫
细菌
病毒
出生率和死亡率
螨虫
菟丝子
1.判断
(1)只有影响种群出生率和死亡率的环境因素才能影响种群数量。( )
影响迁入和迁出的环境因素也会影响种群数量。
(2)如果食物匮乏，动物种群就会出现出生率下降死亡率升高的现象。( )
(3)气候因素和自然灾害对种群的作用强度与该种群的密度无关。( )
(4)一般说来，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相关。( )
×
√
√
√
病原体的致病力和传播速度是随着种群密度的增加而增加的，种群密度越大，抑制种群数量增长的作用也就越强。　　　　　　　　　
食物匮乏会影响动物的发育状况、生殖能力，进而影响出生率和死亡率。
2.下列关于影响种群数量变化因素的叙述，错误的是(　　)
A.一般来说，食物和天敌等生物因素属于密度制约因素
B.气候因素和自然灾害属于非密度制约因素
C.种内竞争会随着种群密度的增加而加剧
D.传染病对于种群数量变化的影响与该种群的密度大小无关
D
3.一些种群在特定情况下的种群密度很小，以下不是由生物因素引起的是(　　)
A.长势差的松林中松鼠的种群密度很小
B.家里养猫的农户院子里老鼠的种群密度几乎为0
C.冬季苍蝇的种群密度几乎为0
D.双小核草履虫较多的池塘中大草履虫的种群密度很小
C
1.密度制约因素
①概念: 一般来说，_____________等___________对种群数量的作用强度与该种群密度是______的；
②举例: 同样是缺少食物，种群密度______，该种群受食物短缺的影响就_____；
2.非密度制约因素
①概念: ___________等_______以及____________等_ _____，对种群的作用强度与种群密度_____________；
②举例: 在遭遇寒流时，有些昆虫种群不论其密度______，所有个体都会死亡。
食物和天敌
相关
越高
越大
气温和干旱
生物因素
气候因素
地震、火灾
自然灾害
无关
高低
三.制约因素
生物因素一般是密度制约因素，非生物因素多是非密度制约因素。有时非生物因素可以通过影响生物因素发挥作用。
生物因素
种群内部生物因素：种内竞争
种群外部生物因素----其他生物
捕食
不同物种间的竞争
寄生
非生物因素
阳光
温度
水等
影响种群数量变化的因素
（非密度制约因素）
（密度制约因素）
小结
四. 种群研究的应用
1. 濒危动物的保护
调查种群各数量特征
调查种群密度影响因素
了解种群生存状态
预测种群数量变化趋势
采取合理保护对策
褐马鸡，被誉为中国十大濒危动物。通过人工建立保护区、人工繁育等方式，在陕西黄龙山的数量10余年间由最初的100余只增至近2000只.
2. 在渔业上---指导渔业捕捞
K/2
时间
种
群
数
量
增
长
速
率
(1)中等强度的捕捞(捕捞量控制在K/2左右), 有利于持续获得较大的鱼产量。
(2)渔网网目不应过小，否则会影响来年渔业产量。
(3)“休渔期”和“禁渔区”。
3. 有害生物的防治
(1)采用化学和物理的方法控制现存害鼠的种群数量，通过减少其获得食物的机会降低其环境容纳量，使鼠害得到有效防治。
(2)有效保护或引入天敌生物，则有利于将农林害虫数量控制在较低的水平。
例如: 白蛾周氏啮小蜂是寄生在美国白蛾蛹内，将人工繁育的白蛾周氏啮小蜂释放到林间，对美国白蛾等食叶害虫起到了良好的控制作用。
K/2前防治
K/2
时间
种
群
数
量
增
长
速
率
1.判断
(1)中等强度的捕捞有利于持续获得较大的鱼产量。( )
(2)鼠害发生时，只通过采用物理和化学的方法控制现存害鼠的种群数量就可以。( )
鼠害发生时，既适当采用化学和物理的方法控制现存害鼠的种群数量，又通过减少其获得食物的机会等方法降低其环境容纳量，才能使鼠害得到有效防治。
(3)防治农林害虫时，一味的依赖喷洒农药，既会造成环境污染，又会伤及害虫的天敌。( )
(4)有效保护或引进天敌，对于控制害虫数量没有太大的实际价值。( )
有效保护或引入天敌，可以降低害虫的种群数量。
√
×
√
×
在生物学上，许多生理或生态过程的因果关系是循环性的，也就是说，一定的事件作为引起变化的原因，所导致的结果又会成为新的条件，施加于原来作为原因的事件，使之产生新的结果，如此往复循环。
【思维训练】
分析循环因果关系
循环因果关系的概念模型
★例如，捕食者数量(A)增加，较多的捕食被捕食者，导致被捕食者数量(B)减少；反过来，被捕食者数量(B)减少，捕食者食物不足，导致捕食者数量(A)减少。
寒冷刺激温度感受器
促甲状腺激素释放激素(TRH)
促甲状腺激素(TSH)
甲状腺激素
抑制
抑制
细胞代谢增强，产热量增加，抵御寒冷
促进
过多时
甲 状 腺
下 丘 脑
垂 体
传入神经
1. 甲状腺激素分泌的分级调节
在这个过程中，TRH和TSH含量增加是因，甲状腺激素含量增加是果；甲状腺激素含量增加又成为新的“因”，经过反馈调节产生抑制TRH和TSH分泌的新的“果”，如此循环往复，以至无穷，使血液中的甲状腺激素含量维持在相对稳定的水平。
2. 猎物和捕食者种群数量变化的相关性
猎物增多
捕食者增多
猎物减少
捕食者减少
食物 充足
大量吃猎物
食物 缺乏
少量吃猎物
3. 人类活动中是否也能找到类似的例子？
负反馈调节： 血糖平衡调节、水盐平衡调节等
正反馈调节： 排尿反射、分娩等
湖泊受到了污染
鱼类等生物死亡
死鱼等腐烂
(+)
+
正反馈调节
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
1.种群数量变化受环境因素的影响。据此判断下列表述是否正确。
①林下光照较弱会使所有林下植物的种群数量下（ ）
②只有影响种群出生率和死亡率的环境因素才能影响种群数量（ ）
2.在自然界，有些捕食者种群和猎物种群的数量变化呈现周期性的波动，如下图所示模型。请分析该图所示二者数量变化的关系及影响因素。
×
×
①对这种现象合理的解释或概括是（ ）
A.与种内竞争无关
B.二者总是此消彼长
C.与植物种群数量无关
D.二者相互制约、互为因果
猎物种群和捕食者种群数量随时间而变化
D
练习与应用
②捕食者种群和猎物种群的数量变化并不都符合该模型，对此不合理的解释是（ ）
A.该捕食者种群有多种猎物
B.该猎物种群有多种捕食者
C.猎物逃避捕食者的能力明显提高
D.捕食者种群数量过小，不足以制约猎物种群增长
猎物种群和捕食者种群数量随时间而变化
C
3.一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。
4.20世纪初，人们将驼鹿引入一个孤岛。该种1915-1960年的数量变化情况如下表。
年份 1915 1917 1921 1925 1928 1930 1934 1943 1947 1950 1960
数量 200 300 1000 2000 2500 3000 400 170 600 500 600
①用曲线图示该种群1915-1943年的消长情况
②1915-1930年，该种群数量不断增加，可能的原因有哪些？
食物充足，没有天敌，气候适宜等。
③该种群的数量后来急剧下降，可能的原因有哪些？
作为食物的植物被大量取食，导致食物匮乏；自然灾害等。

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