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1、第5讲 种群与群落 新课标剖析 高考要求要求层次具体内容种群的定义种群的特征种群的数量变化群落的定义种间关系群落的空间结构群落的演替 知识点睛一、种群（一）种群的定义1. 定义：在一定的自然区域内，同种生物的全部个体形成种群。2. 对种群定义的理解：（1）两个要素：同一物种：能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物称为一个物种，简称种，不同物种间存在生殖隔离。全部个体（2）两个条件：时间；空间（3）两个基本单位：种群是生物繁殖的基本单位；种群是生物进化的基本单位。（4）种群特点：一个种群不是个体简单的累加，而是具有种群密度、年龄组成、性别比例、出生率和死亡率、迁入率和迁出率等一系列特
2、征的有机整体。（个体只具有年龄、性别、出生和死亡等特征）。这个有机整体有发展、能自我调节、保持动态稳定。（5）物种和种群的关系： 种群是物种存在的具体形式。同一物种在不同区域可以有多个种群；但一个种群内的个体一定属于同一物种。（二）种群的特征1.数量特征（1）种群密度定义：种群在单位面积或单位体积中的个体数。是种群最基本的数量特征。研究意义：反映了种群在一定时期的数量。调查方法：调查分布范围小，个体较大的种群，可逐个计数；多数情况下，需要采用估算法，如样方法和标志重捕法。方法项目内容样方法适用生物双子叶植物或者活动范围较小的动物。如，调查某种昆虫卵的密度、作物植株上蚜虫的密度、跳蝻的密度等。方
3、法步骤确定调查对象选取样方（随机取样）计数（记录每个样方内该种群的密度）计算（种群密度估计值=各样方种群密度的平均值）减小误差的注意事项样方数目取决于调查地段的总面积大小。总面积大，选取样方数则多一些；反之则少一些。一般，选取样方越多，求得的种群密度越接近实际值。样方大小乔木：100m2 灌木：16m2 草本植物：1 m2 取样方法（随机取样）五点取样法： 等距取样法：计数原则记录样方内和相邻两边及夹角处的个体数标志重捕法适用生物活动能力强、活动范围较大的动物，如鼠类。方法步骤调查某鼠种群数量N时，先在被调查种群的活动范围内，捕获一部分个体，全部标记后再放回原来的环境，经过一段时间后进行重捕。
4、则：标记总数N=重捕个体中被标记的个体数重捕总数注意事项调查期间无大量迁入和迁出、出生和死亡标志个体在整个调查种群中均匀分布标志个体与未标志个体被捕机会均等（如，标记不影响动物行为和寿命，不过分醒目等）标记在调查期间不能消失 （2）出生率和死亡率 定义：在单位时间内新出生或死亡的个体数目占该种群个体总数的比率，分别称为出生率或死亡率。 研究意义：是决定种群大小和种群密度的重要因素。（3）迁入率和迁出率定义：单位时间内迁入或迁出的个体占该种群个体总数的比率，分别称为迁入率或迁出率。研究意义：是决定种群大小和种群密度的因素。如果研究一座城市人口的变化，迁入率和迁出率更是不可忽视的因素。（4）年龄组
5、成定义：一个种群中各年龄期的个体数目的比例。研究意义：预测种群数量的变化趋势。类型：增长型、衰退型、稳定型 （5）性别比例定义：种群中雌雄个体数目的比例。研究意义：可影响种群数量变动。如：利用性引诱剂诱杀某种害虫雄性个体，破坏害虫种群的正常性别比例，使种群密度明显降低。2. 空间特征定义组成种群的个体，在其生活空间中的位置状态或布局。类型集群分布是最常见的类型，其形成原因有：资源分布不均；植物种子传播方式以母株为扩散中心；动物的集群行为等。如：橡树和雪松的种子常落在母株附近而形成集群；蛾类因趋光性、蚯蚓因趋湿性和藤壶附着在同一块岩石上而形成集群；人类在地球表面也呈集群分布。均匀分布在自然界较少
6、见，形成原因主要是种群内个体的斗争。如：动物的领域行为；森林植物树冠争夺阳光、根际争夺土壤中的营养物质。随机分布是介于集群分布和均匀分布之间的一种分布型，每一个体在种群领域中各个点上出现的机会是相等的，并且某一个体的存在不影响其他个体的分布。如：面粉中黄粉虫的分布；玉米螟卵在玉米田中的分布。3.种群的存活曲线 存活曲线是表示种群中全部个体死亡过程和死亡情况的曲线。绘制存活曲线的数据可通过下列方法收集：从至少观察1000个新孵化幼虫或新出生个体开始，跟踪记录每个个体的死亡年龄，直至全部个体死亡为止。存活曲线二维平面图的横坐标是年龄，自左至右年龄增加，纵坐标是存活个体数的对数值，自上而下逐渐减少。
7、不同种群的存活曲线具有不同的特点，目前已发现有三种不同类型的存活曲线：类型（凸形）：大多数个体都能活到平均生理年龄，但达到这一年龄后，短期内几乎全部死亡，人类和很多高等动物都十分接近这一类型。类型（对角线形）：各年龄组死亡率相同。水螅、一些鸟类和小型哺乳类动物比较接近这一类型。类型（凹形）：低龄死亡率极高，但是一旦活到了某一年龄，死亡率就变得很低而且稳定，牡蛎和树蛙属于这一类型。种群存活曲线反映了各物种的死亡年龄分布状况，有助于了解种群的特性及其与环境的适应关系。（三）种群的数量变化1.种群增长模型曲线类型比较项目种群增长的“J”型曲线种群增长的“S”型曲线前提条件环境资源无限（无环境阻力）：
8、食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等环境资源有限（有环境阻力）建立模型种群起始数量为N0，每年以一定倍数增长，第二年数量是第一年的倍。那么： t年后种群数量NtN0t。从理论上讲，有以下四种情况：1 种群上升；=1 种群稳定；01 种群下降；=0 种群无繁殖现象，且在一代中灭亡。变化规律持续加速增长，即种群起始增长较慢，随种群数量的加大，增长会越来越快，每个单位时间都按种群数量的倍数增长；无K值（环境容纳量）。种群经过一段开始期后，呈加速增长，K/2时增长最快，此后开始减速增长，到K值停止增长，保持相对稳定。与种群密度的关系无关有关种群增长速率随种群密度上升而上升：（Nt +1Nt）/（t
9、+1t）= （NtNt）/（t+1t）=Nt（1）= N0t（1）先随种群密度上升而上升，t1时种群数量为1/2 K；之后随种群密度上升而下降，t2时种群数量为K种群增长率不变：（Nt +1Nt）/Nt100%=（NtNt）/Nt100%=（1）随种群密度上升而下降图像比较增长率：指在单位时间内新增加的个体数占原有个体总数的比率，增长率是一个百分比值，是没有单位的。其计算公式为：增长率=（变化后总数-变化前总数）/变化前总数100=（Nt+1Nt）/ Nt100%增长速率：单位时间内的变化量，它是有单位的，可以用个/月或个/年等表示。其计算公式为：增长速率=（Nt2Nt1）/（t2-t1）如图
10、，过A点的斜率=BC/AC（BC=dN，AC=dt），则增长速率= dNdt=斜率实例分析细菌每20min分裂一次，每小时就可繁殖三代。如果从一个细菌开始，那它就会按以下数列倍增：1、2、4、8、16、32、64、128、256、512照这样下去，36h以后，它将完成108个世代，细菌总数将达到2108个。这么多细菌，足可给地球表面铺上33cm厚的“细菌毯”。再以繁殖较慢的鸟类来说，一对野鸭一年能繁殖8只雏鸭，假如其后代发育成熟后都能按这个繁殖率繁殖后代，那么，16年以后这一对野鸭的后代就会超过3000亿只，约相当现今地球上所有鸟类数量的3倍。不难想象，地球上哪怕只有一种生物按指数增长无限增长
11、下去，这种生物最终就会把其他生物从地球上排挤掉，同时它自己也会走向毁灭。即使在有限时间内实现指数增长也常常会造成种群“爆炸”或“害虫猖獗”的毁灭性后果。 自然条件下，野外种群不可能长期地、连续的增长，很少见到像实验种群一样，由少数个体开始而装满“空”环境的情况。只有把动物引入海岛或某些新栖息地，然后研究其种群增长，才能见到这样类似的实例。如图1是表示把两雄和六雌的环颈雉引入美国华盛顿州的一个岛以后，头五年每年春秋两季的数量调查结果（环颈雉的越冬死亡率降低了每年春季所观察到的种群数量），直到第二次世界大战中断了调查。如图2是大约在1800年把绵羊引入澳大利亚塔斯马尼亚岛以后的种群增长曲线。增长初
12、期显出“S”型曲线。1850年后在170万头上下作不规律的波动。生态学家高斯实验：在一定体积的培养液中放入5个大草履虫，然后每隔24h统计一次大草履虫的数量。经过反复实验，得出如图结果：研究意义野生生物资源的保护和利用、濒危种群的拯救和恢复对于濒危动植物而言，由于环境污染、人类破坏等，造成K值变小。因此通过建立自然保护区等措施提高环境容纳量，是保护这些生物的根本措施。 有害生物的防治“S”型曲线中开始期（N0至约1/4 K段），种群个体数少，数量增长缓慢，在此阶段采取防治措施效果佳。指导人工养殖及种植业中合理控制种群数量、适时捕捞、采伐等“S”型曲线中，种群数量达到K/2时，增长速率最大，资源
13、再生能力最强。因此要保证捕捞、采伐后，种群数量不低于K/2，这样既可以获得最大利用量，又可以保持种群的高速增长，不影响资源的再生。科学控制世界人口增长，解决环境危机。2.自然种群的数量变动在自然界中，影响种群数量的因素有食物、空间、气候、天敌和传染病等。因此，大多数种群的数量总是处于波动中，在有利条件下，种群数量会增加；在不利条件下，种群数量会下降甚至消亡。种群数量的波动幅度有大有小，可以是周期性波动，也可以是非周期性波动。大多数种群数量的波动是非周期性的。（1）种群数量的增长自然种群数量变动中，“S”型增长与“J”型增长均可以见到，但不像数学模型所预测的光滑、典型，常常还表现为两类增长型之间
14、的过渡型。如澳大利亚昆虫学家曾对果园中蓟马种群进行过长达14年的研究发现，在环境条件较好的年份，其数量增加迅速，直到繁殖结束时增加突然停止，表现出“J”型增长；但在环境条件不好的年份则呈现“S”型增长。对比各年增长曲线，可以见到许多中间过渡型。（2）种群数量的季节消长种群数量的季节消长规律是种群数量动态规律之一。一般是具有季节性生殖的种类，湖泊中的浮游生物，也多是季节性的数量变化。（3）种群数量的波动不规则波动：环境的随机变化很容易造成种群不可预测的波动。周期性波动：少数种群数量波动表现出明显的周期性，典型的情况是捕食者与被捕食者的制约关系导致的周期性波动。（4）种群的爆发具有不规则或周期性波动的生物都有可能出现种群爆发，比如生活中常见的赤潮。赤潮是指水中的一些浮游生物爆发性增殖引起水色异常的现象，主要发生在近海。它是由于氮、磷等营养物过多形成水体富营养化所致。飞蝗和鼠类也是最常见的
