資源簡介

第3節 影響種群數量變化的因素
【學習目標】
1.通過分析影響種群數量變化的因素，建立生物與環境相統一的觀點。(生命觀念、科學思維)
2.歸納概括生物因素和非生物因素對種群數量變化影響的異同。(科學思維)
3.理解并掌握種群的數量變化在保護瀕危動物、防治有害生物等方面的具體應用，養成關注生產實踐、學以致用的態度。(生命觀念、社會責任)
【自主預習】
一、非生物因素
1.非生物因素種類:　陽光、溫度和水　等。在自然界，種群的數量變化受到非生物因素的影響。
2.特點:非生物因素對種群數量變化的影響往往是　綜合性的　。
二、生物因素
1.生物因素種類:包括種內競爭、捕食與被捕食、　相互競爭　、　寄生　等關系。
2.密度制約因素:對種群的作用強度與該種群的密度　有關　的因素。一般來說，　食物和天敵　等生物因素對種群數量的作用強度與該種群的密度是相關的，所以種群數量的相對穩定和有規則的波動與密度制約因素的作用有關。
3.非密度制約因素:對種群的作用強度與該種群的密度　無關　的因素，如氣溫、干旱等氣候因素和地震、火災等自然災害。例如，在遭遇寒流時，有些昆蟲種群不論其種群密度高低，所有個體都會死亡，所以生物種群數量的不規則變動常與非密度制約因素有關。
三、種群研究的應用
1.瀕危動物的保護:通過調查獲知種群特征以及影響種群數量變化的因素，預測種群的數量變化　趨勢　，進而采取合理的保護對策。
2.漁業生產:中等強度的捕撈(捕撈量在　K/2　左右)有利于持續獲得較大的魚產量。
3.有害生物的防治:適當采用化學和物理的方法控制有害生物的種群數量，同時通過減少其獲得食物的機會等方法降低其　環境容納量　。
【合作探究】
情境導入　
材料一:蝗蟲靠啃食植物莖葉為生，繁殖能力超強。一旦環境適宜，蝗蟲便會泛濫成災，迅速吃光一切可以啃食的莊稼和植物，然后繼續向其他地方侵襲。蝗災一旦爆發，便會給農業生產帶來巨大危害，造成大面積減產，甚至絕收。2020年，東非尤其是肯尼亞遭遇了“25年來最嚴重的沙漠蝗災”。
材料二:蝗災與旱災、水災并稱為三大自然災害。飛蝗之所以能成災是因為蝗蟲可以從綠色散居型轉變為黑色群居型，散居型蝗蟲密度低，一般無害，而群居型蝗蟲一旦形成，可謂所向披靡。20世紀70年代，科學家們逐步認識到群聚信息素是蝗蟲能夠聚群的最關鍵因素，中國科學院康樂院士團隊歷時16年，鑒定出其中的“罪魁禍首”——4-乙烯基苯甲醚(4VA)，揭開了蝗蟲聚群與成災的奧秘，該項研究被評為“2020年度中國生命科學十大進展”之一。
問題探討:
1.影響蝗蟲數量爆發的因素有哪些？
提示　水(干旱)等非生物因素、遷入和遷出、群落內部種群相互關系的發展變化。
2.綠色、無害的散居型蝗蟲與黑色、引發蝗災的群居型蝗蟲是不是同一物種？
提示　是同一物種。
3.若能根據4VA結構設計出拮抗劑，阻止蝗蟲聚集，對實現蝗災綠色防控有何意義？
提示　4-乙烯基苯甲醚(4VA)是蝗蟲能夠聚群的最關鍵因素，根據4VA結構設計出的拮抗劑，既能阻止蝗蟲聚集，達到控制目的，又能減少農藥用量。
任務1　認識影響種群數量變化的因素
活動1　認識影響種群數量變化的因素
1.深圳市梧桐山國家級風景名勝區(簡稱梧桐山)位于深圳市中南部，為“鵬城第一峰”。深圳市梧桐山風景區杜鵑花科植物種類少，主要為毛棉杜鵑，毛棉杜鵑每年3~4月開花，主要分布于深圳，其他地區較為少見。下表表示不同遮陰、土壤排水處理(高壟、平床)對毛棉杜鵑幼苗枝條和基莖生長的影響。回答下列問題:
遮陰 枝條生長量/mm 基莖生長量/mm
高壟 平床 高壟 平床
0 9.67± 0.76 8.00± 1.20 2.85± 0.43 2.59± 0.56
30% 16.73± 2.44 10.33± 1.53 1.70± 0.50 0.83± 0.05
50% 17.50± 4.27 12.00± 2.18 2.54± 0.33 2.38± 0.46
80% 9.50± 0.50 5.67± 0.76 0.62± 0.08 0.78± 0.09
平均值 14.26± 3.17 8.83± 0.31 1.93± 0.25 1.65± 0.21
(1)據表可知，影響毛棉杜鵑生長的非生物因素是什么？
(2)通過上表能得出什么結論？
(3)除此之外，還有哪些非生物因素可以影響毛棉杜鵑的生長？
提示　(1)陽光、水分。
(2)毛棉杜鵑幼苗在 50%遮陰處理、土壤排水暢通(高壟)條件下的枝條生長量最大。
(3)溫度、濕度等。
2.甲、乙、丙是三種食性相同且無捕食關系的魚，在4個條件相同的池塘中各放入1200條魚(甲、乙、丙各400條)和數量不等的同種捕食者，一段時間后，各池塘中三種魚的存活率如下表。
池塘編號 1 2 3 4
捕食者數量/只 0 2 4 8
魚存活 率/% 甲 87 58 42 20
乙 7 30 32 37
丙 40 25 11 10
(1)甲、乙、丙三種魚的種間競爭結果受什么因素的影響？
(2)無捕食者存在時，三種魚類之間的種間競爭可能導致哪種魚消失？
(3)甲、乙、丙三種魚的環境容納量由哪些因素決定？
(4)你認為影響種群數量變化的生物因素有哪些？
提示　(1)捕食者。
(2)乙。
(3)不僅與捕食者有關，還與三種魚之間的生存斗爭以及食物、空間等因素有關。
(4)種內競爭、捕食與被捕食、相互競爭、作為宿主的動物被寄生蟲寄生等關系。
認知生成
1.影響種群數量變化的因素
(1)非生物因素:光照、溫度、水、濕度、土壤鹽堿度等。其中氣溫和干旱等氣候因素以及地震、火災等自然災害為非密度制約因素；光照等為密度制約因素。
(2)生物因素:種內生物因素主要是種內競爭，種間生物因素主要有天敵、食物和被寄生等。生物因素一般都是密度制約因素。
2.不同非生物因素對種群數量變化的影響
3.不同生物因素對種群數量的影響
(1)種內競爭:可通過影響種群增長率來影響種群數量。種內競爭源于種群內部個體對有限的食物和空間等資源的爭奪，食物和空間等資源越有限，種群密度越大，則種內競爭越激烈，種群增長率越小。
(2)食物:食物的增加可以使K值增加、種群數量增加；食物減少則K值減小、種群數量減少；若食物極度匱乏，則種群可能消亡。
(3)捕食性天敵:捕食性天敵增加，則K值減小、種群數量減少，但一般情況下種群數量不會降為0；捕食性天敵減少，則K值增加、種群數量增加。
(4)競爭者:競爭者的出現使K值減小、種群數量減少，若兩種生物種間競爭激烈，則較弱的種群可能消亡。
(5)寄生者:寄生者可使宿主的K值減小、種群數量減少，但宿主的種群數量一般不會降為0。
(6)引起傳染病的病菌或病毒:病菌或病毒的出現可使種群數量減少，且種群密度越大，影響越明顯。極度惡劣情況下，種群可能消亡。
例1　(2022·臨川月考)下列關于影響種群數量變化因素的敘述，錯誤的是(　　)。
A.溫度屬于非生物因素，同時也屬于非密度制約因素
B.病原體抑制種群增長的強度與種群密度無關
C.食物不足導致種內競爭加劇屬于內部生物因素
D.捕食和種間競爭會通過影響出生率和死亡率影響種群數量的變化
【答案】B
【解析】溫度屬于非生物因素，同時溫度對種群數量的影響程度與種群密度無關，因此溫度也屬于非密度制約因素，A正確；病原體的致病力和傳播速度是隨著種群密度的增加而增加的，因此病原體抑制種群增長的強度與種群密度有關，B錯誤；出生率和死亡率決定種群數量的變化，捕食和種間競爭等會影響出生率和死亡率，進而影響種群數量的變化，D正確。
對點練1　(2022·三門峽期末)美國白蛾是一種原產于北美洲的二倍體生物，1979年傳入我國遼寧丹東一帶，1995年在天津被發現，主要危害落葉樹種。美國白蛾入侵我國遼寧丹東后，其幾年內的種群數量變化曲線如圖所示。下列敘述錯誤的是(　　)。
A.A~B時期，美國白蛾的種群數量呈“S”形增長
B.B~C時期，種群數量的變化與食物、空間等因素有關
C.據圖可知，防治美國白蛾的最佳時期應該在B點左右
D.A點后一定時間內，美國白蛾種群的出生率大于死亡率
【答案】C
【解析】A~B時期，種內競爭加劇等原因導致美國白蛾的生存壓力逐漸增大，種群增長率改變，美國白蛾種群數量呈“S”形增長，A正確；B~C時期，美國白蛾種群數量達到K值后，在K值附近上下波動，波動的原因主要與食物、空間等因素有關，B正確；防治美國白蛾等有害生物應在種群數量達到K/2之前進行，且越早越好，而B點時的美國白蛾種群數量已達到K值，不易防治，C錯誤；A點后一定時間內，美國白蛾種群數量增加，故其出生率大于死亡率，D正確。
任務2　了解種群研究的應用
活動2　分析種群特征和數量變化規律的應用
1.白鶴是極度瀕危物種，是在地球上生存了6000萬年的“活化石”。白鶴瀕臨絕種的原因中，棲息地破壞和改變占60%，人類捕殺占29%，另外還有外來引入種群競爭、自身繁殖成活率低、國際性的環境污染等。鄱陽湖是國際重要濕地、亞洲最大的越冬候鳥棲息地，全球96%以上的白鶴都在鄱陽湖越冬。請利用所學的種群知識，對越冬白鶴的保護提出合理的建議。
提示　白鶴所面臨的主要生存壓力是棲息地破壞和人類捕殺，所以保護白鶴最好的辦法是保護當地的生態環境，減少對白鶴的人為干擾，從而降低白鶴的死亡率。
2.沿海一帶的野生魚類資源豐富，為了實現可持續發展，專家建議漁民所用的漁網網目不能過小，否則會影響來年魚產量。請從種群特征的角度作出解釋。
提示　漁網網目過小會捕撈大量未成年個體，影響魚種群的年齡結構，進而使種群的出生率降低，影響來年魚產量。
3.皇冠梨因入口無渣、清甜脆爽而被人們所喜愛。果農常通過在梨樹下發展養鵝產業，套種大蒜、洋蔥等農作物來增加經濟效益。研究表明梨木虱是危害梨的主要害蟲，其天敵有寄生蜂、瓢蟲等。為了降低蟲害對皇冠梨產量的影響，試給出合理的防治方法，并說明理由。
提示　防治害蟲有物理防治、化學防治、生物防治等多種方法。從短期效益看，化學防治效果最顯著，但是會造成環境污染，也會傷害梨木虱的天敵寄生蜂和瓢蟲；從長遠效益看，生物防治的效果最好，如通過適當增加梨木虱天敵寄生蜂和瓢蟲的數量來抑制梨木虱的增長，生物防治可減少環境污染、減少農藥殘留、避免害蟲產生抗藥性。
認知生成
K/2與K值在實踐中的應用
項目 K/2 K值
有害生 物防治 滅鼠后，若鼠的種群數量在K/2附近，鼠的種群數量會迅速增加，達不到滅鼠效果，因此有害動物的種群數量應控制在遠低于K/2的水平 改變環境，如地面硬化、垃圾清理等，從而降低K值，使之不適合鼠生存
合理利 用生物 資源 捕撈后，若魚的種群數量維持在K/2附近，魚的種群數量會迅速回升，因此捕撈后魚等資源的數量應不低于K/2 改善環境，如定期休漁、封山育林，從而提高K值
瀕危物 種保護 除用于科研外，禁止其他任何形式的開發利用 改善瀕危物種的生活環境，如建立自然保護區，從而提高K值
素能提升　結合科學實驗案例，培養科學探究能力
蝗蟲卵會在特定的月份發育為跳蝻，這是治蝗的關鍵時期。在此期間，研究人員為了探究某地招引粉紅椋鳥治蝗的效果，每隔一段時間對防控區和對照區的跳蝻密度進行一次調查，結果見表。
不同時間防控區和對照區中的跳蝻密度
調查序號 跳蝻密度/(只·m-2)
防控區 對照區
第1次 51.3 37.8
第2次 27.9 36.5
第3次 6.6 21.8
第4次 0 15.5
(1)結合實驗結果分析招引粉紅椋鳥治蝗的效果。
(2)分析對照區跳蝻密度變化的數據，能得出什么結論？
提示　(1)第3、4次的調查結果表明，招引粉紅椋鳥后，防控區跳蝻的密度低于對照區，說明招引粉紅椋鳥具有一定的治蝗效果。
(2)對照組未受任何干預，跳蝻密度也下降，說明跳蝻密度變化還受自身和其他外界因素的影響。
例2　(2022·運城月考)自然條件下，種群增長曲線一般呈“S”形。假設某種群的K值為200，N表示種群數量，據表分析，下列敘述錯誤的是(　　)。
曲線上的點 S1 S2 S3 S4 S5
N 20 50 100 150 180
(K-N)/K 0.90 0.75 0.50 0.25 0.10
A.環境阻力對種群增長的影響出現在S4點之后
B.防治蝗蟲應在蝗蟲數量達到S3點對應的值之前進行
C.漁業捕撈后，須將剩余量控制在S3點對應的值左右
D.(K-N)/K的值為0.50時，種群增長速率最大
【答案】A
【解析】自然條件下，環境阻力一直存在，A錯誤。(K-N)/K的值為0.50時，即S3點時，N為K/2，該點種群增長速率最大，防治蝗蟲等有害生物應在種群數量達到K/2之前進行；漁業捕撈后，將剩余量控制在S3點對應的值左右，魚群最容易恢復至K值，B、C、D正確。
對點練2　(2022·三明月考)下圖為某地東亞飛蝗種群數量變化示意圖，下列敘述錯誤的是(　　)。
A.為有效防治蝗災，應在a點之前及時控制種群密度
B.a~b段，該種群數量的增長速率與種群密度之間呈正相關
C.利用性引誘劑誘殺雄蟲改變種群性別比例可防止c點出現
D.圖中c點之后，該種群的K值在d~e附近
【答案】B
【解析】曲線O~b段，該種群數量呈“S”形增長，a點的種群數量大約為K/2，故防治時間應在a點之前，種群數量的增長速率在O~a段不斷增大，在a~b段不斷減小，A正確，B錯誤；利用性引誘劑誘殺雄蟲改變種群性別比例后，將導致蝗蟲種群內的雌雄比例失調，出生率下降，可防止該種群增長至c點，C正確；由圖可知，在c點之后，東亞飛蝗種群數量減少并維持在d~e水平，說明該種群的生存環境被破壞，其K值下降并維持在d~e附近，D正確。
【隨堂檢測】
課堂小結 課堂小測
1.種群數量變化不僅受外部因素的影響，也受自身內部因素的影響。 (√) 2.在同樣的非生物因素的影響下，不同生物的種群數量變化是無差異的。 (×) 3.一般來說，食物和天敵等生物因素對種群數量的作用強度與種群密度是相關的。 (√) 4.就食性而言，雜食性鳥類的數量波動小于其他食性的鳥類。 (√) 5.“S”形增長的種群在種群數量達到K值時捕撈可獲得最大經濟效益。 (×) 6.氣溫、干旱等氣候因素屬于影響種群數量的非密度制約因素。 (√)
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