人教版 (2019)选择性必修2第3节 影响种群数量变化的因素学案

  人教版（2019）高一生物选择性必修二导学案

第3节　影响种群数量变化的因素

学习目标：举例说明阳光、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。

学科素养：1.生命观念——通过实例分析，阐明种群数量变化受到内因和外因的影响，外因通过内因而起作用。

2．社会责任——结合实例，了解种群的数量变化在保护濒危物种、防治有害生物等方面的应用。

自主梳理

知识点一 影响种群数量变化的因素

1．非生物因素

(1)种类

在自然界，种群的数量变化受到________、________、________等非生物因素的影响。

(2)实例

森林中林下植物的种群密度主要取决于林冠层的________，即主要取决于林下植物受到的________；在温带和寒温带地区，许多植物的种子在春季萌发为新的植株，这主要是受________的影响；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________的影响；对于东亚飞蝗来说，________正是其种群爆发式增长的主要原因。

(3)综合性

非生物因素对种群数量变化的影响往往是综合性的。例如，春夏时节动植物种群普遍迅速增长，除气温升高外，________、降水增多也是重要原因，而对于动物来说，____________也是导致种群增长的重要因素。

答案：(1)阳光　温度　水　(2)郁闭度　光照强度　气温升高　气温降低　气候干旱　(3)日照延长　食物日益充足

2．生物因素

(1)种群内部的生物因素

随着种群的增长，种内________会加剧，从而使种群的增长受到限制，这说明种群数量的变化受到________________的影响。

(2)种群外部的生物因素

①捕食与被捕食的关系

除顶级捕食者外，每种动植物都可能是其他某种生物的________对象，每种动物都需要以其他生物________。如果食物匮乏，动物种群会出现出生率________、死亡率________的现象。

②相互竞争的关系

森林中不同植物竞争________，草原上非洲狮与猎豹竞争________，这也会导致种群数量的变化。

③寄生与被寄生的关系

作为宿主的动物________寄生，细菌或病毒引起传染病，也会影响种群的____________等特征，进而影响种群的数量变化。

(3)密度制约因素与非密度制约因素

一般来说，____________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。例如，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，因此，这些因素称为________因素。而____________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____________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。

答案：(1)竞争　种群内部生物因素

(2)①捕食　为食　降低　升高　②阳光和养分　猎物　③被寄生虫　出生率和死亡率(3)食物和天敌　密度制约　气温和干旱　非密度制约

[自查自纠]

(1)能影响种群数量特征的因素都能影响种群数量变化。(　　)

(2)生物在地球上由赤道向两极的分布不同，这是由光照的不同引起的。(　　)

(3)存在捕食关系的两个种群，被捕食者将会灭绝。(　　)

(4)在食物丰富的年份，松鼠的种群密度较食物匮乏年份增加，说明食物会影响出生率和死亡率。(　　)

(5)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。(　　)

答案：(1)√　(2)　(3)　(4)√　(5)√

[互动探究]

1．非生物因素对种群数量变化的影响

【实验情境】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)随林木郁闭度变化的调查数据。

注：郁闭度是林冠层遮蔽地面的程度。

(1)光照因素(科学思维)

①分析表格数据，影响该人工柳树林底部草本植物种群密度的非生物因素是什么？

②刺儿菜受郁闭度的影响与其他两种植物相比，有什么不同？为什么？

(2)其他非生物因素

除了郁闭度外，植物的种群数量变化还受哪些非生物因素影响？说明了什么？

答案：(1)提示：①随着郁闭度增加，植物种群密度逐渐减小，故影响因素为郁闭度(或光照强度)。

②提示：随着郁闭度增加，刺儿菜的密度先增大后减小。其他两种植物都是逐渐减小。原因是刺儿菜耐受弱光的能力比较强，但若光照过弱，刺儿菜的种群密度也会降低。

(2)提示：还可能受温度、降水等影响。说明非生物因素对种群数量的影响往往是综合性的。

2．捕食对种群数量的影响(科学思维)

【生活情境】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：

(1)怎样解释猞猁和雪兔种群数量变化的同步周期性？

(2)猞猁和雪兔种群数量变化哪个是因、哪个是果？

(3)除了猞猁外，影响雪兔种群数量变化的还有哪些因素？

答案：(1)提示：从猞猁与雪兔的数量变化上可以看出，每次波动都是雪兔的数量先增加达到波峰，猞猁的数量后增加达到波峰，雪兔和猞猁的关系为捕食。

(2)提示：互为因果。因为猞猁和雪兔的数量是相互制约的，猞猁数量过多会导致雪兔数量减少，雪兔数量减少又会导致猞猁数量减少。

(3)提示：其他植食性动物和其他天敌，寄生的病毒等。

重难点突破

1．生物因素对种群数量变化的影响

(1)竞争对种群数量变化的影响

①概念：指生物为了利用有限的共同资源，相互之间所产生的不利或有害的影响。

②种内竞争的不同结果

a．生物为了生存和繁殖的需要，尽量多地控制资源，竞争的胜利者往往能够获得足够的资源，而竞争的失败者则因得不到足够的食物而死亡。

b．种群内所有个体都有相等的机会接近有限的资源，由于没有完全的竞争胜利者，全部竞争个体所获得的资源，都不足于维持生存所需要的能量，使种群内个体全部受损甚至死亡。

(2)两种群间相互关系对种群的影响

注：“＋”表示受益，“－”表示受害，“0”表示无影响。

2．密度制约因素和非密度制约因素

(1)特点

①密度制约因素：相当于生物因素如捕食、寄生、流行病和食物等。密度制约因素的作用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。

②非密度制约因素：相当于气候等非生物因素。对种群的影响不受种群密度本身的制约，在任何密度下种群总是有一定比例受到影响或被杀死，因此对种群密度无法起调节作用。

(2)关系

①密度制约因素对种群数量变化的影响是通过反馈调节而实现的。

②非密度制约因素本身对种群数量没有反馈作用，但可以通过密度制约因素的反馈机制来调节。当某些非密度制约因素发生巨大变化(如大旱、大寒)时，种群死亡率会急剧增加，而种群数量大幅度下降时，一些密度制约因素(如食物)就不再起控制作用，因而出生率就得以回升，使种群数量很快恢复到原来的水平。

(3)调节途径：无论是密度制约因素还是非密度制约因素，它们都是通过影响种群出生率、死亡率或迁入率、迁出率而起着控制种群数量的作用。

巩固练习

如图表示某动物种群个体数量的变化。若不考虑该系统内生物个体的迁入与迁出，则关于该种群个体数量变化的叙述，错误的是(　　)

A．同一种群的K值不是固定不变的，会受到环境因素的影响

B．图中AB段种群出生率大于死亡率，图中的D点种群的出生率等于死亡率

C．曲线表明：该种群的数量变化不受种群自身密度的制约

D．影响种群数量变化的外因有气候、食物、天敌、传染病等

答案：C

解析：A选项正确，环境条件变化，K值会受影响；B选项正确，AB段出生率大于死亡率，BC段死亡率大于出生率，B、D点的出生率等于死亡率；C选项错误，在有限的空间和资源条件下，种群的数量变化受种群自身密度的制约；D选项正确，由于外界环境条件的变化，种群数量常处于波动之中，外因有气候、食物、天敌、传染病等。

知识点二 种群研究的应用

1．在濒危动物的保护方面

只有通过调查获知________、出生率和死亡率、性别比例、年龄结构等特征，以及影响该种群数量变化的因素，才能准确了解该种群的________，预测该种群的__________，进而采取合理的保护对策。

答案：种群密度　生存状态　数量变化趋势

2．在渔业上

从理论上说，“S”形增长的种群在种群数量达到K值时，出生率与死亡率________，这时即使不捕捞，种群数量也不会增加。研究表明，中等强度的捕捞(捕捞量在________左右)有利于持续获得较大的鱼产量。

答案：相等　K/2

3．在有害生物的防治方面

例如，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____________，才能使鼠害得到有效防治。再如，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________，则有利于将害虫数量控制在较低的水平。

答案：环境容纳量　天敌生物

[自查自纠]

(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。(　　)

(3)防治农林害虫时，一味依赖喷洒农药，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。(　　)

答案：(1)√　(2)　(3)√　(4)

[互动探究]

回答下列关于种群研究的应用方面的问题。

(1)大熊猫是我国特有的濒危保护动物，我国采取了建立保护区的方式进行保护。请思考对大熊猫进行保护首先要研究的内容是什么？

(2)建立保护区的主要目的是什么？这样做有什么好处？

(3)在渔业生产上人们既希望能捕获更多，又希望能可持续发展，对此你有什么建议？

答案：(1)提示：大熊猫种群的特征和影响数量变化的因素。

(2)提示：减少人类的干扰。有利于提高环境容纳量，恢复大熊猫的种群数量。

(3)提示：估算鱼的种群数量，进行中等强度的捕捞，有利于持续获得较大的鱼产量。

重难点突破

种群“S”形增长曲线的分析及在实践中的应用

(1)曲线分析

(2)实践应用

巩固练习

1．下列有关种群研究的应用的说法正确的是(　　)

A．种群数量保持在K值左右可获得最大的经济效益

B．鱼塘投入饵料，农药防治害虫，都是通过增加或减少K值的方式来控制种群的数量

C．对野生生物资源要尽可能降低人类的利用

D．生活在加拿大北方森林中的猞猁和雪兔种群数量的变化存在循环因果关系

答案：D

解析：K值是种群数量的环境容纳量，此时种群出生率等于死亡率，种群个体没有增长的空间，此时应该收获后使得种群数量为K/2，保持最大的增长速率，以获得最大的经济效益，A错误；农药防治害虫，是通过直接增大死亡率将害虫控制在K/2或更低水平以下，但并未改变害虫生存环境条件，K值未改变，B错误；对野生生物资源要合理进行可持续利用，并非尽可能降低人类的利用，C错误；生活在加拿大北方森林中的猞猁以雪兔为食，它们之间的关系为捕食关系，数量上存在反馈调节机制，所以猞猁和雪兔种群数量的变化存在循环因果关系，D正确。

2．下列关于环境容纳量的叙述，正确的是(　　)

A．环境容纳量是种群的最大数量，种群数量在任何时候都不可能超过环境容纳量

B．人为的一次性捕杀家鼠后，其环境容纳量迅速降低

C．用较大网眼的网捕鱼，目的是增大鱼池的环境容纳量

D．建立大熊猫自然保护区的目的是提高大熊猫种群的环境容纳量

答案：D

解析：环境容纳量并非种群的最大数量，正常情况下，种群数量会在K值上下波动，所以种群数量可能会超过环境容纳量，A项错误；环境容纳量不随种群数量的变化而变化，是基本恒定的，B、C两项错误；建立自然保护区的目的是改善大熊猫的生存环境，进而提高保护区内大熊猫种群的环境容纳量，D项正确。

3．研究种群数量的变化规律及影响因素，对于有害动物的防治、野生生物资源的保护和利用，以及濒危动物种群的拯救和恢复都有重要意义。下列有关叙述正确的是(　　)

A．自然生态系统中的种群数量，多数是“S”形增长，极少数是“J”形增长，没有第三种

B．通过治理环境，降低有害动物的环境容纳量，是防治有害动物的最持久有效且不产生污染的措施

C．保护濒危动物时，可以通过捕杀捕食者来增加被保护动物的K值

D．自然生态系统中的种群数量都呈“S”形增长，主要限制因素是天敌

答案：B

解析：自然生态系统中，若环境条件变得非常恶劣，会导致部分种群数量锐减甚至濒临灭绝，A错误；保护濒危动物的主要方式是建立自然保护区，减少人为的干扰和控制，且捕杀捕食者也会破坏生态平衡，C错误；自然生态系统中，有的生物没有天敌，但其种群数量仍呈“S”形增长，主要受食物和空间的限制，D错误。

 [要语必背]

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。

2．非生物因素对种群数量变化的影响往往是综合性的。

3．种群数量的变化既受到种群内部生物因素的影响，也会受到外部生物因素的影响。

4．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。

5．影响种群的数量变化与该种群的密度相关的因素称为密度制约因素，与该种群的密度无关的因素，称为非密度制约因素。

6．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。

巩固提升

1．图甲和图乙表示出生量、死亡量、净补充量(为出生量、死亡量之差)随时间的关系，下列有关叙述正确的是(　　)

甲                乙

A．图甲中曲线a代表死亡量，曲线b代表出生量

B．海洋鱼类捕捞后应使鱼类的数量保持在图甲的E点

C．图乙中在F点控制有害动物最有效

D．图乙中G点代表种群数量已达到环境容纳量

答案：D

解析：图甲中曲线a代表出生量，曲线b代表死亡量；海洋鱼类捕捞后应使鱼类的数量保持在K/2时，E点为K值；在F点时种群数量增长最快，不利于控制有害动物的数量；图乙中的G点对应图甲中的E点，均表示种群数量已达到环境容纳量。

2．某岛屿上生活着一种动物，该动物个体从出生到性成熟需要6个月。下图为某年该动物种群在不同月份的年龄结构(每月最后一天统计种群各年龄期的个体数)。关于该种群的叙述，正确的是(　　)

A．9月份种群出生率一定不是0

B．这段时间内，该种群的数量一定保持相对稳定

C．该种群数量不受气候、食物、行为调节等因素的影响

D．种群密度越大，传染病对该种群数量增加的抑制作用也越强

答案：D

解析：分析题图可知，12月份无未成熟个体，而该动物个体从出生到性成熟需要6个月，因此该种群9月份出生率可能为0，A错误；图中只能看出各年龄段个体所占的百分比，不能判断该种群的数量变化，B错误；该种群数量受气候、食物、行为调节等因素的影响，C错误；病原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，种群密度越大，其抑制增长的作用也越强，D正确。

3．南极冰藻是以硅藻为主的一大类藻类植物，长期生长在南极海冰区－2～4 ℃的环境中，其最适生长温度为2 ℃。磷虾主要以南极冰藻为食，企鹅主要以磷虾为食。自1975年以来，磷虾种群密度下降高达80%。下列叙述错误的是(　　)

A．所有的南极冰藻共同组成了一个种群

B．企鹅种群密度会随着磷虾种群密度下降而下降

C．南极冰藻、磷虾和企鹅彼此之间存在因果循环关系

D．1975年以后磷虾种群密度下降，可能受到人类活动的影响

答案：A

解析：南极冰藻不止包含一种生物，故不能组成一个种群，A错误；企鹅以磷虾为食，故其种群密度会随着磷虾种群密度下降而下降，B正确；南极冰藻、磷虾和企鹅之间形成了食物链，在食物链中存在因果循环关系，C正确；人类活动导致的温室效应以及过度捕捞都会导致磷虾种群密度下降，D正确。

4．下图表示种群在理想环境中和有环境阻力情况下的增长曲线，下列有关种群数量增长曲线的叙述中正确的是(　　)

A．图甲为“J”形增长，每年增加的个体数量始终不变

B．图乙为“S”形增长，G点时增长速率达到最大值

C．防治蝗灾应在害虫数量达到F点时进行

D．渔业捕捞后剩余量应该在E点左右

答案：D

解析：图甲曲线的斜率代表种群的增长速率(即单位时间内种群个体的增加数目)，由题图曲线特征可以看出，在不同的时间点，曲线的斜率不同，即种群的增长速率不同，A错误；图乙中G点时种群的数目不再变化，增长速率为0，B错误；防治蝗灾应该在D点附近，超过D点，蝗虫增长速率加快，防治效果差，C错误，渔业捕捞应该在超过K/2时进行，且每次捕捞后的剩余量应保持在K/2左右，此时种群的增长速率最快，D正确。

5．假设某种群的K值＝200，下图表示该种群的(K值－种群数量)/K值与种群数量的关系。下列分析错误的是(　　)

A．图中S1所对应的种群增长速率最大

B．若该种群为海洋中的某种鱼，则捕捞后其种群数量应不低于S3所对应的种群数量

C．若该种群为农田中的东亚飞蝗，则对其防治越早越好

D．若该种群的栖息地遭到破坏，其K值会减小

答案：A

解析：在种群数量为K/2时种群增长速率最大，此时(K值－种群数量)/K值＝0.5，即图中S3所对应的种群增长速率最大，A错误；为了保证持续收获该种鱼，应保持最大增长速率，捕捞后种群数量维持在K/2值，即(K值－种群数量)/K值＝0.5，为S3所对应的种群数量，B正确；对东亚飞蝗等害虫的防治，需将其数量控制在S3所对应的种群数量之前，则对其防治越早越好，C正确；若该种群的栖息地遭到破坏，其K值会减小，D正确。

6．如图为种群数量增长曲线，据图回答下列问题：

(1)某外来动物侵入新的生态系统，由于其缺乏天敌的制约，种群迅速蔓延失控，假设A点时该动物的数量为50只，之后种群数量每年增加35%，则计算5年后该动物种群数量的算式为______。

(2)某濒危动物种群数量增长曲线为曲线Y，B点时用标记重捕法调查该动物的种群密度，第一次捕获100只全部标记后释放，一段时间后进行第二次捕捉。在第二次捕获个体中未标记的有60只、标记的有20只。据此可估算该动物种群在这一环境中的环境容纳量为________只，为提高环境容纳量，可通过建立________________来改善它们的栖息环境。

(3)若曲线Y表示某地东亚飞蝗种群数量变化。为了防止蝗灾爆发，应在B点之________(填“前”或“后”)对其进行防治，如通过__________诱杀雄虫，由此降低种群的出生率，从而有效防治蝗灾；也可以通过__________________(答出两点)等措施使C点下移。

答案：(1)N5＝50×1.355　

(2)800　自然保护区

(3)前　性引诱剂　引入蝗虫天敌、减少蝗虫食物