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第1章 种群及其动态
第3节 影响种群数量变化的因素
【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？
光照、温度、水分等
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的变化，又会影响肉食性动物的出生率和死亡率。
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？
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？
一. 非生物因素（阅读教材P13-14，思考讨论下列问题）
1.说说影响种群数量变化的因素有哪些？
2.举例说明不同非生物因素对生物种群数量变化的影响并分析这些影响的可能作用方式？
3.非生物因素对生物种群数量变化的影响表现出什么样的特点并举例说明？
思考·讨论 非生物因素对种群数量变化的影响
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。
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
郁闭度：林冠层遮蔽地面的程度
郁闭度大
郁闭度小
1.影响该地草本植物种群的密度的非生物因素是什么？
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？
讨论：
温度、风、水、火
阳光
不同植物对光照条件的适应是有差异的
一. 非生物因素
1.在自然界，种群的数量变化受到阳光、温度、水等非生物因素的影响。
阳光
温度
水分
非生物因素对种群数量变化的影响机理
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正常生长，进而对出生率死亡率产生影响
在温带和寒温带地区，许多植物种子在春季萌发；蚊类等昆虫在寒冷季节到来时一般会全部死亡
温度会影响酶的活性，进而影响生物的生存
干旱缺水会使许多动植物种群的死亡率升高；
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
2.非生物因素对种群数量变化的影响往往是________________。
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，
而对于动物来说，食物日益充足也是导致种群增长的重要因素，这就涉及生物因素了。
各种非生物因素的影响往往是综合性的，同时存在主次之分。
综合性的
二. 生物因素（阅读教材P14-16，思考讨论下列问题）
1.生物因素对生物种群数量变化的影响分为？
2.影响种群数量的外部生物因素有哪些并举例说明？
3.归纳总结影响种群数量变化的制约因素分为几类？ 如何区分？
思考·讨论 影响种群数量的其他生物因素
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。
思考·讨论 影响种群数量的其他生物因素
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。
1.怎样解释资料1中的实验结果？
2.怎样解释猞猁和雪兔种群数量变化的同步周期性？
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。
猞猁和雪免之间是捕食关系。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。
3.猞猁和雪兔种群的数量变动哪个是因、哪个是果？
猞猁种群数量上升会加大对雪免的捕食压力，导致雪免死亡率上升而种群数量下降；
雪兔种群数量下降时，导致猞猁食物匮乏，猞猁种群出生率下降、死亡率上升，种群数量也下降；
猞猁种群数量下降会减轻对雪免的捕食压力，使雪免种群数量得以恢复；
雪免种群数量上升，猞猁常因食物充足，出生率上升、死亡率下降，种群数量上升。
如此循环，二者的种群数量是相互影响的，是循环因果的关系。
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
负反馈调节
循环因果关系
思维训练 分析循环因果关系
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
1.甲状腺激素分泌的调节。
下丘脑分泌TRH，TRH作用于垂体，促使垂体分泌TSH，TSH随血液循环到达甲状腺，促使甲状腺增加甲状腺激素的合成和分泌。
当血液中的甲状腺激素含量增加到一定程度时，又会抑制下丘脑和垂体分泌相关激素，进而使甲状腺激素的分泌减少。
在这个过程中，TRH、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。
思维训练·分析循环因果关系
3.人类活动中是否也能找到类似的例子？
湖泊受到了污染
鱼类等生物死亡
死鱼等腐烂
+
+
正反馈调节
+
若结果2与原因1相反，则属于负反馈；
若结果2比原因1程度加强，则属于正反馈。
1.种群内部生物因素
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
2.种群外部生物因素
在自然界，任何一个种群都与其他种群有着密切的关系。
其中捕食与被捕食的关系、相互竞争的关系都是十分常见的。这些都会影响种群的数量变化。
条件 繁殖力 产仔量
食物丰富 的年份 正常繁殖 3 窝/只
4~6 仔/窝
食物不足 的年份 20%~30%成熟雌性个体不繁殖 下降
（1）捕食关系：除顶级捕食者外，每种动植物都可能是其他某种生物的捕食对象，每种动物都需要以其他生物为食。如果食物匮乏，动物种群会出现出生率降低、死亡率升高的现象。
（ 2）竞争关系
森林中不同植物竞争阳光和养分，草原上非洲狮与猎豹竞争猎物，这也会导致种群数量的变化。
非洲狮和猎豹会在同一区域捕猎，有时，非洲狮会在猎豹杀死猎物后到来，赶走猎豹以获得剩余的食物；非洲狮还会杀死猎豹的幼崽，从而将猎豹的数量控制在一定范围内。
（3）寄生
作为宿主的动物被寄生虫寄生，细菌或病毒引起传染病，也会影响种群的出生率和死亡率等特征，进而影响种群的数量变化。
3.制约因素
密度制约因素
一般来说，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。
同样是缺少食物，种群密度越高，该种群受食物短缺的影响就越大。
非密度制约因素
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，因此被称为非密度制约因素。
例如，在遭遇寒流时，有些昆虫种群不论其种群密度高低，所有个体都会死亡。
三.种群研究的应用
研究种群的特征和数量变化规律有什么意义呢？
在生产生活中都有什么应用呢？
研究种群的特征和数量变化的规律，在野生生物资源的合理利用和保护、有害生物的防治等方面都有重要意义。
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
2.渔业合理捕捞量的确定
需求：每年既捕获较多的鱼，又不危及来年的鱼产量（达到K值）。
即：长期获得较高的捕捞量
(1)中等强度的捕捞(捕捞量控制在K/2左右) ，此时鱼种群的增长速率较高，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”。
K/2
K
3.有害动物的防治
（1）在鼠害发生时，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。
（2）对农林害虫的防治，如果一味依赖喷洒农药的方法，既造成环境污染，又伤及害虫的天敌；有效保护或引入天敌生物，则有利于将害虫数量控制在较低的水平。
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
出生率
死亡率
……
（内因）
种群数量的变化
生物因素
非生物因素
决定
（外因）
通过
1.阳光、温度和水等非生物因素以及不同物种之间的相互作用都会影响生物的种群特征。
2.生物学过程中存在循环因果关系，人类活动对种群及环境的影响存在近期效应和长远效应。
3.生物界存在复杂的因果关系，包括一因多果、一果多因、多因多果和循环因果等关系。复杂的因果关系，影响种群数量的变化。
拓展应用
1.从本章内容来看，这句话是很有道理的。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、有害生物防治等方面制订相应对策。
2.（1）以年份为横坐标，种群数量为纵坐标，根据表中数字画曲线图。
（2）食物充足、没有天敌、气候适宜等。
（3）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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