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(共65张PPT)
第1章 种群及其动态
第3节 影响种群数量变化的因素
导入新课（导入一）
“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。
导入新课（导入一）
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
导入新课（导入二）
大熊猫鼎盛的时期是在50万~70万年前。当时,大熊猫的栖息地覆盖了北起北京、南至缅甸南部和越南北部的广大地区。在距今约1.8万年前的第四纪冰期之后,北方的大熊猫绝迹,南方的大熊猫分布区也骤然缩小。支离破碎的栖息地和孤立分布的生存状态,致使大熊猫濒临灭绝。
导入新课（导入二）
我国采取包括立法在内的多项措施保护大熊猫。根据第四次全国大熊猫调查,截至2013年年底,我国共有野生大熊猫1 864只。2016年,世界自然保护联盟濒危物种红色名录更新,大熊猫的保护级别由“濒危”降为“易危”。大熊猫为什么一度成为濒危物种 自然种群的动态变化受到哪些因素的影响
环节一：非生物因素（思路一）
环节一：非生物因素（思路一）
环节一：非生物因素（思路一）
1.阳光
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。
环节一：非生物因素（思路一）
(1)影响该地草本植物种群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、加拿大一枝黄花的种群密度有较大差异,这是为什么
提示:
(1)阳光。
(2)不同种植物对光照条件的适应性是有差异的。
环节一：非生物因素（思路一）
提示:
(3)除光照条件外,种群数量的变化还受温度、水、风、火等非生物因素的影响。
(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
环节一：非生物因素（思路一）
2.温度
温度对湿地松粉蚧成虫的产卵量有明显的影响:29 ℃时,湿地松粉蚧成虫的产卵量最大,平均每日产卵量达90多粒;随着温度的升高,湿地松粉蚧成虫的产卵量显著下降,37 ℃时,平均每日产卵量只有60多粒。
另外,温度对湿地松粉蚧成虫的死亡率也有明显的影响:在21~23 ℃时,温度对湿地松粉蚧成虫的死亡率影响不显著;当温度超过32 ℃时,随着温度的升高和时间的推移,死亡率急剧增大。
环节一：非生物因素（思路一）
3.水
马世骏先生及其团队发现,洪泽湖地区东亚飞蝗的种群数量在1913—1961年一直处于不规则的波动状态(如图)。
环节一：非生物因素（思路一）
他们将1913—1961年这近50年的气象资料与同期蝗虫发生资料结合进行分析,发现干旱对东亚飞蝗大发生的影响最大。东亚飞蝗发生程度与温度、干湿指数的关系如图。
环节一：非生物因素（思路二）
1.阳光
绘制三种林下植物种群密度随郁闭度变化的曲线图。
环节一：非生物因素（思路二）
森林中林下植物的种群密度主要取决于林冠层的郁闭度,即主要取决于林下植物受到的光照强度。
环节一：非生物因素（思路二）
2.温度
温度影响酶的活性。生物体内的化学反应依赖酶的催化作用,酶促反应必须在一定的温度范围内才能正常进行。
温度还影响动物种群的性别比例。扬子鳄的性别是在孵化的第2~3周决定的。处于30 ℃或以下温度的卵孵化出雌鳄,而处于34 ℃以上的卵则孵化出雄鳄。
环节一：非生物因素（思路二）
3.水
塞伦盖蒂草原上三种动物种群数量与降雨量、草的高度的关系示意图
环节一：非生物因素（思路二）
归纳:
非生物因素对种群数量变化的影响往往是综合性的。
同一时空条件下,非生物因素影响植物种群数量的变化,动物种群也会随之受到影响。对于动物而言,食物的充足与缺乏是导致种群数量变化的重要因素。
环节一：非生物因素（思路二）
环节二：生物因素（思路一）
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,分别单独培养。两个种群都呈“S”形增长(如图)。
环节二：生物因素（思路一）
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,放在某个容器中混合培养。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。
环节二：生物因素（思路一）
环节二：生物因素（思路一）
事实 松鼠以红松、云杉等植物的种子为食,其种群数量与食物的丰歉密切相关。在食物丰富的年份,每只松鼠平均能产3窝,每窝4~6只幼仔;而食物不足的年份会有20%~30%的成熟雌性个体不繁殖,繁殖者每年产仔数也明显减少。
食物如何影响松鼠种群数量变化
环节二：生物因素（思路一）
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,结果如图所示。
观察图中曲线,雪兔和猞猁的种群数量变化有什么规律
环节二：生物因素（思路一）
作为猎物的雪兔种群数量上升时,猞猁因为食物充足导致出生率上升、死亡率下降,所以种群数量上升;反之,雪兔数量下降,猞猁因为食物不足导致出生率下降、死亡率上升,所以种群数量下降。
雪兔作为猞猁的食物影响猞猁的种群数量变化。
环节二：生物因素（思路一）
循环因果关系:
①雪兔数量上升,猞猁数量就上升,雪兔是因,猞猁是果。
②猞猁数量上升后,对雪兔的捕食压力增大,雪兔数量减少,此时猞猁是因,雪兔是果。
③当雪兔数量下降,猞猁因为食物短缺种群数量也下降,雪兔是因,猞猁是果。
④猞猁数量下降后,对雪兔的捕食压力降低,雪兔种群数量上升,此时猞猁是因,雪兔是果。
环节二：生物因素（思路一）
在自然界中,猎物的种群数量和捕食者的种群数量是一种此消彼长的关系,如表。
环节二：生物因素（思路一）
请依据左图曲线变化,在右图括号中填写猎物和捕食者种群数量的变化,思考两 者变化的关系,构建猎物—捕食者模型。(注:“+”表示增加,“-”表示减少)。
环节二：生物因素（思路一）
循环因果关系的概念: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,如此循环往复。
环节二：生物因素（思路一）
甲状腺激素分泌的调节是循环因果关系吗
环节二：生物因素（思路一）
大多数反馈调节为负反馈调节,有助于维持不同层次的生命系统保持稳态;少数为正反馈调节,会使系统偏离稳态。
无论是个体水平还是群体水平,反馈调节机制存在的意义是什么呢
环节二：生物因素（思路一）
除了捕食、竞争影响种群数量变化以外,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。
环节二：生物因素（思路一）
雪兔和猞猁的种群数量的波动是一因多果、一果多因、多因多果和循环因果等关系共同作用的结果。其他的种群也是一样的。在自然界中,生物间的相互影响是非常复杂的。我们不能用简单的线性思维来考虑一个现象或一个结果,要尝试学会从多角度思考问题,考虑多因素的复杂作用,形成复杂性思维的习惯。
环节二：生物因素（思路一）
环节二：生物因素（思路一）
环节二：生物因素（思路二）
在美国的罗亚岛国家公园,狼是驼鹿唯一的天敌,驼鹿也是狼的唯一食物来源。20世纪50~90年代科学家持续调查岛上驼鹿和狼的数量,发现两者之间存在一定的关系:驼鹿数量增加时,狼群食物丰富,其种群密度随之上升;不断增加的狼大量捕食驼鹿,驼鹿的种群密度又开始下降(如图)。
环节二：生物因素（思路二）
环节二：生物因素（思路二）
食物链中某种生物的数量变动时,相关生物种群的数量也会随之发生变化,从而使该生物种群的数量又恢复至原来的水平。
尝试解释捕食关系中种群数量变化的机制。
拓展:猎物—捕食者模型
环节二：生物因素（思路二）
若以捕食者种群数量为纵坐标、猎物种群数量为横坐标,按时间顺序作出相位图,就可以得到一个封闭环(如图)。
环节二：生物因素（思路二）
相位图表示两个种群的数量将按封闭环的轨道逆时针方向无限循环,其中心点即为平衡点,通过平衡点作互相垂直的线,将相位图分为4块,在垂直线右面捕食者种群增加(P1→P2→P3),在左面减少(P3→P2→P1);在水平线下面,猎物种群增加(N1→N2→N3),在上面减少(N3→N2→N1)。
环节二：生物因素（思路二）
洛特卡—沃尔泰拉模型表明猎物—捕食者种群动态中分为4个时期:
①猎物增加(N2→N3),捕食者也增加(P1→P2);
②猎物减少(N3→N2),捕食者继续增加(P2→P3);
③猎物(N2→N1)和捕食者(P3→P2)都减少;
④捕食者继续减少(P2→P1),而猎物增加(N1→N2)。
环节二：生物因素（思路二）
猎物种群数量增加→捕食者种群数量增加→猎物种群数量减少→捕食者种群数量减少→猎物种群数量增加。
如此循环不息,最终使猎物和捕食者在一定水平上保持动态平衡。
猎物和捕食者为循环因果关系。
环节二：生物因素（思路二）
草履虫是原生动物,生活在淡水中,以水里的细菌和有机碎屑为食,一般在池沼小河中都可采到,常见种类有大草履虫、双小核草履虫和绿草履虫。高斯在培养管中分别单独培养大草履虫、双小核草履虫和绿草履虫,结果3个草履虫种群都按照“S”形曲线增长到最大值。
环节二：生物因素（思路二）
环节二：生物因素（思路二）
当高斯把双小核草履虫和大草履虫放在同一个培养管中培养时,一开始两者都有增长,16天后,只有双小核草履虫生存下来,而大草履虫完全消失。研究发现,双小核草履虫生长速度是大草履虫的6倍,对有限资源的占有率更高。因此,高斯提出“竞争排斥理论”:两个物种竞争有限的资源,对资源占有率更高的物种将会排斥另一个物种。
环节二：生物因素（思路二）
环节二：生物因素（思路二）
高斯把大草履虫和绿草履虫放在一起培养,他预期这两个物种也会竞争有限的食物,有一种会胜出。结果这种情况没有发生,反而两者都活了下来。培养管的上层氧气浓度和细菌的密度都很高,大草履虫占据了这个位置,因为它更加有能力捕食细菌。
环节二：生物因素（思路二）
然而,在底层,氧气浓度低,适合酵母菌生活,绿草履虫更有能力捕食酵母菌。由于这两个物种的生态位重叠的不是太多,因此都活了下来。但是,种间竞争仍旧对参与者施加了负面效应:当没有竞争的时候,二者的密度是有竞争时候的三倍还要多。
环节二：生物因素（思路二）
总结:生活在同一地区的不同物种,如果具有相似的生存需求,就会发生种间竞争。种间竞争是指两种或更多种生物共同利用同样的有限资源和空间而产生的相互排斥的现象。存在种间竞争关系的生物之间通过不同的方式相互作用,进而影响双方种群的数量等特征。种间竞争的结果往往是一方取得优势,另一方受到抑制甚至被消灭。有时两种生物会共存,但栖息地、食性、活动时间或其他特征将发生改变。
环节二：生物因素（思路二）
北美地区的雪兔具有9~10年的周期性数量变动规律,这种现象与寄生在雪兔体内的蠕虫(羊肝蛭、绦虫等)有关。随着雪兔种群密度的增大,蠕虫与雪兔的接触机会增多,引起蠕虫病的广泛传播,导致雪兔的死亡率上升,出生率下降。雪兔种群数量的下降减少了蠕虫与其接触的机会,于是蠕虫病逐渐减弱。此后,雪兔的死亡率下降,出生率上升,种群数量又开始增加。
环节二：生物因素（思路二）
总结:
循环因果关系可以将寄主种群数量控制在一定水平,对该物种的生存是有利的。同时当寄主的种群数量保持在一个相对稳定的数值范围内时,寄生物的种群数量也相应地保持一个较为稳定的数值。
环节二：生物因素（思路二）
环节二：生物因素（思路二）
影响种群数量变化的因素:
环境中的各种生物因素和非生物因素是相互联系、相互制约的。各种因素有规律地组合在一起,并处于不断的变化之中。它们共同作用于各个种群,影响着生物的种群特征。
环节三：种群研究的应用
1.濒危动物的保护
野生大熊猫种群数量锐减的关键原因是什么 保护大熊猫的根本措施是什么
野生大熊猫的栖息地遭到破坏,食物短缺,活动范围缩小,K值降低。建立自然保护区,改善栖息环境,从而提高环境容纳量。
环节三：种群研究的应用
保护濒危动物的一般程序:
环节三：种群研究的应用
褐马鸡,因出生率低、其他动物的捕食寄生、人类的捕杀、栖息地遭破坏等原因,成为中国十大濒危动物之一。
通过建立保护区、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2 000只。
环节三：种群研究的应用
2.有害生物的防治
怎样做才能最有效地防治有害生物
(1)控制现有有害生物的数量(远远小于K/2),降低其增长速率;
(2)降低环境容纳量(K值);
(3)生物防治———有效保护或合理引入天敌。
环节三：种群研究的应用
白蛾周氏啮小蜂是美国白蛾的寄生性天敌昆虫(寄生在白蛾蛹内),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。
环节三：种群研究的应用
3.经济生物的高产
在渔业上,人们总是希望每年既能捕捞较多的鱼,又不危及来年的鱼产量,也就是希望长期获得较高的捕捞量。那么,怎样确定合适的捕捞量呢
(1)中等强度的捕捞(捕捞后使鱼的种群数量处在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)设置“休渔期”和“禁渔区”。
环节三：种群研究的应用
核心总结
课堂练习
1.近年来，东海渔政部门加强捕捞管理，严控网具网眼尺寸，每年休渔期结束以后渔业资源比往年有所好转。对控制网具网眼尺寸的解释错误的是 ( )
A.使更多幼小的个体逃脱,得到生长和繁殖的机会
B.可以减小捕捞强度,保持足够的种群基数
C.维持良好的年龄结构,有利于种群数量的恢复
D.可以改变性别比例,进而提高种群出生率
D
课堂练习
2.如图为某一区域M、N两物种的资源利用曲线(纵、横坐标分别表示M、N两个物种摄取食物的数量和种类)。
课堂练习
其中表述正确的是 ( )
A.曲线不重叠时,M 与 N不可能存在竞争
B.b越大,生物适应环境的能力越弱
C.d 越大,M 与 N之间的竞争越弱
D.当 M 种群呈“S”形增长达到K值时,会将 N从该区域中完全排斥出去
C
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