内容正文:
第3节影响种群数量变化的因素
第一章种群及其动态
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问题探讨
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。
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?
讨论:
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。
“野火烧不尽,春风吹又生。”自然届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,这些因素是如何影响种群数量变化的?
同一种非生物因素对不同生物种群数量变化的影响是否相同?
影响种群数量变化的因素
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
一、非生物因素
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(林冠层遮阴地面的程度)变化的调查数据。
郁闭度大
郁闭度小
一、非生物因素
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(林冠层遮阴地面的程度)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
一年蓬
加拿大一枝黄花
刺儿菜
一、非生物因素
非生物因素对种群数量变化的影响
讨论:
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
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?
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
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。
1.阳光
林冠层郁闭度低
林下植物种群密度高
林下光照强度高
林冠层郁闭度高
林下植物种群密度低
林下光照强度低
一、非生物因素
2.温度
受气温升高的影响种子春季萌发
温度会影响酶的活性
受气温降低的影响蚊类等昆虫无法越冬
鸟类秋季开始南迁
温度常常通过影响______________________________________等影响种群的密度。
出生率、死亡率、迁入率、迁出率
一、非生物因素
3.水分
细胞内许多生物化学反应需要水的参与,影响渗透压
干旱导致的动植物死亡
干旱导致的蝗灾
一、非生物因素
(2)非生物因素对种群数量变化的影响往往是___________的。
综合性
4.非生物因素对种群数量变化影响的特点
(1)同一非生物因素对不同动植物种群的影响是不同的。
气温升高
日照延长
降水增多
春夏时节动植物种群普遍迅速增长
食物增多
动物:
生物因素
食物日益充足也是导致种群增长的重要因素
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:
种内竞争源于种群内部个体对有限食物和空间等资源的争夺,食物和空间等资源越有限、种群密度越大,则种内竞争越激烈、种群增长率越小。
二、生物因素
2.种群外部的生物因素:
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:(提示:这两种草履虫都没有分泌杀死对方的物质)
讨论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
二、生物因素
不同植物之间也存在这种竞争关系吗?
2.种群外部的生物因素:
(1)种间竞争
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。
二、生物因素
2.种群外部的生物因素:
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。
猞猁和雪兔种群数量变化曲线
二、生物因素
2.种群外部的生物因素:
影响种群数量的其他生物因素
讨论2: 怎样解释猞猁和雪兔种群数量变化的同步周期性?
猞猁和雪免之间是捕食关系。
条件 对于猞猁 猞猁种群出生率 猞猁种群死亡率
雪兔
雪兔
食物充足
食物缺乏
二、生物因素
2.种群外部的生物因素:
影响种群数量的其他生物因素
讨论3: 猞猁和雪兔种群的数量变动哪个是因、哪个是果?
雪兔
增加
猞猁增加
食物充足
导致
猞猁减少
雪兔减少
捕食压力增加
被捕食压力增加
如此循环,二者的种群数量相互影响,是循环因果的关系。
猞
猁
种
群
数
量
二、生物因素
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。
思维训练:分析循环因果关系(P17)
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。
负反馈调节
1. 甲状腺激素分泌的调节。
二、生物因素
2.种群外部的生物因素:
影响种群数量的其他生物因素
讨论4: 除猞猁外,影响雪兔种群数量变动的,还有其他因素吗?
密度制约因素
非密度制约因素
食物、竞争、天敌、寄生者、传染病
温度、水分、风、极端气候
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。
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。
非密度制约因素
小结
非生物因素
生物
因素
阳光
种内
种内竞争
种间
种间竞争
捕食
寄生
影响种群数量变化的因素
气候因素(气温、干旱)
自然灾害(地震、火灾)
密度制约因素
(其作用强度随着种群密度的变化而变化)
非密度制约因素
(其作用强度与种群密度的变化无关)
说明:生物因素一般是密度制约因素,非生物因素多数是非密度制约因素。
有时非生物因素可以通过影响生物因素发挥作用,
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。
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
三、种群研究的应用
通过前面的学习,我们已经知道了制约种群数量因素,那么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.濒危生物的保护:
调查
了解
预测
采取
种群数量特征
及影响因素
生存状态
种群数量变化趋势
保护措施
降低环境阻力,提高K值(环境容纳量)
三、种群研究的应用
2.指导渔业捕捞:
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研究表明: 的捕捞(捕捞后使种群的数量处在 左右)有利于 。
中等强度
K/2
持续获得较大的鱼产量
原因:剩余量维持在K/2附近,此时种群的增长速率最大。
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”。
三、种群研究的应用
3.有害生物的防治:
(1)鼠害防治
①采用 和 的方法控制现存害鼠的种群数量。
②通过减少其获得 的机会降低其环境容纳量,使鼠害得到有效防治。
化学
物理
食物
③引入天敌生物等。
(K/2前防治)
三、种群研究的应用
3.有害生物的防治:
(2)对农林害虫的防治
①化学防治: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。
②生物防治: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。
小结
种群数量特征
种群数量变化
出生率、死亡率、迁入率、迁出率
年龄组成、性别比例
综合影响
影响
1.濒危物种保
2.渔业生产
3.有害生物防治
调查后用于
非生物因素
(非密度制约因素)
水分
温度
等等
种内竞争
生物因素
(密度制约因素)
种间
竞争 捕食 寄生
阳光
练习与应用
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( )
×
×
一、概念检测
练习与应用
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
D
猎物种群和捕食者种群数量随时间而变化
练习与应用
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。
猎物种群和捕食者种群数量随时间而变化
(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
C
练习与应用
二、拓展应用
1.一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。
练习与应用
2. 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。
(2)1915-1930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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