分析影響種群數(shù)量變化的因素（生命觀念、科學思維）
認識生物學過程中存在因果循環(huán)關(guān)系（科學探究）
闡明種群研究在資源利用和保護、有害生物防治方面的應(yīng)用（科學思維）
從近期效應(yīng)和長遠效應(yīng)兩個方面探討人類活動對種群及環(huán)境的影響（社會責任）
“離離原上草，一歲一枯榮。野火燒不盡，春風吹又生?！痹谖覈狈降脑吧?，各種草本植物在春夏時節(jié)種群密度越來越高，在秋冬時節(jié)則相反。
討論：1.導(dǎo)致這些植物種群數(shù)量出現(xiàn)季節(jié)性變化的主要環(huán)境因素是什么？
導(dǎo)致這些植物種群數(shù)量出現(xiàn)季節(jié)性變化的主要環(huán)境因素有陽光、溫度、適度等
2.這些植物種群的數(shù)量變化對當?shù)貏游锓N群的出生率和死亡率有什么影響？
春夏時節(jié)植物種群密度越來越高，當?shù)貏游镉辛烁嗟氖澄飦碓闯錾噬?，死亡率降低，同時食物來源豐富，動物間的競爭程度減小也降低了死亡率，秋冬時節(jié)則相反，植物種群密度降低，動物食物匱乏，動物種群會出現(xiàn)出生率降低，死亡率升高的現(xiàn)象。
就像“離離原上草”一樣，自然界的種群總是有盛有衰，數(shù)量處于不斷變動中。
種群的 、 等特征直接決定種群密度。因此，凡是影響種群重要特征的因素，都會影響種群的數(shù)量變化。
非生物因素對種群數(shù)量變化的影響
下表為某地人工柳樹林中，林下集中草本植物的種群密度（平均值，單位：株/m2）隨林木郁閉度（林冠層遮蔽地面的程度）變化調(diào)查數(shù)據(jù)。
1.影響該草本植物種群密度的非生物因素是什么？
2.在同樣的非生物因素的影響下，刺兒菜的種群密度變化與一年蓬、加拿大一枝黃花的有較大差異，這是為什么？
3.除上述因素外，種群數(shù)量的變化還受哪些非生物因素的影響？請舉例說明
影響該草本植物種群密度的非生物因素主要為林下植物收到的光照強度
刺兒菜為陰生植物更適于在低光照強度下生長，對光照強度敏感度比一年蓬，加拿大一枝黃花更低。
種群數(shù)量的變化還受溫度和濕度、風、火等非生物因素的影響，例如某山脈中，在該山脈的北部的鹿種群對于嚴寒的冬季氣候極為敏感，如果連續(xù)出現(xiàn)幾個嚴冬天氣，該山脈的鹿種群數(shù)量就會急劇下降，在沙漠地區(qū)，某些嚙齒動物和鳥類的種群數(shù)量與降雨量有著直接關(guān)系，更格盧鼠棲居在沙漠的低地處，雖然它們具有貯存水分和長期干旱的生理適應(yīng)能力，但它們棲居的環(huán)境中必須保持一定的濕度，如果雨量不足，食料植物的生長發(fā)育就會受到影響，更格盧鼠的生殖能力就會很低。
在自然界，種群的數(shù)量變化受到陽光、溫度、水等非生物因素的影響
（1）水水是任何生物都不可缺少的組成成分，生物的一切代謝活動都必須以水為介質(zhì)，水對生物的生存和延續(xù)來說是至關(guān)重要的。實例：干旱缺水會使許多植物種群的死亡率升高，動物種群在尋找水源的過程中也常常發(fā)生個體的死亡。而對于東亞飛蝗來說，干旱氣候正是其種群爆發(fā)式增長的主要原因。
（2）陽光陽光不僅為生物創(chuàng)造著適于生存的溫度條件，而且也為一切生命活動提供了取之不盡的能源。綠色植物只有借助光合作用才能在葉綠體中把從外界吸收的二氧化碳、水和無機物結(jié)合成有機物質(zhì)，一切其他生物，包括所有的動物和人都必須依賴這些有機物質(zhì)為生，從中獲得生長和生活所需要的能量。
實例：森林中林下植物的種群密度主要取決于林冠層的郁閉度，即主要取決于林下植物收到的光照強度。
（3）溫度溫度是一種重要的生態(tài)因子，任何生物都是生活在具有一定溫度的外界環(huán)境中并受溫度變化的影響。冰點以下的低溫會使生物體內(nèi)形成冰晶而造成凍害，冰晶的形成會使細胞質(zhì)膜破裂并使蛋白質(zhì)失活與變性。高溫對動物的有害影響主要是破壞酶的活動和使蛋白質(zhì)凝固變性等。
實例1：在溫帶和寒溫帶地區(qū)，許多植物的種子在春季萌發(fā)為新的植株，這主要是受溫度升高的影響。實例2：蚊類昆蟲在寒冷季節(jié)到來時一般會全部死亡，這主要是受氣溫降低的影響。
①光照對生物的生理和分布起著決定性作用。例如，光照強弱影響植物的分布，光照時間長短影響植物的繁殖等；光照還可以影響動物的體色和繁殖等。②溫度同樣影響植物的分布、生長和發(fā)育。不同地帶由于溫度的差異造成植物、動物的種類不同、生理周期和生活習性的不同等（如溫帶和熱帶動植物分布和生理習性的區(qū)別）。③水分影響生物的生長發(fā)育，并決定陸生生物的分布。
非生物因素對種群數(shù)量變化的影響往往是綜合性的。例如，春夏時節(jié)動植物種群普遍迅速增長，除氣溫升高外，日照延長、降水增多也是重要原因。
1.不同的種群受同一環(huán)境因素影響，其種群數(shù)量變化趨勢相同（ ）
2.影響種群數(shù)量變化的主要因素只有水（ ）
3.光照只對陽生植物有影響，陰生植物不需要光（ ）
隨著種群的增長，種內(nèi)競爭會加劇，從而使種群的增長受到限制，這說明種群數(shù)量的變化受到種群內(nèi)部生物因素的影響。
影響種群數(shù)量的其他生物因素
│資料1│ 1934年，生態(tài)學家高斯選用了兩種形態(tài)和習性上很接近的草履蟲進行了以下實驗：取相等數(shù)目的雙小核草履蟲和大草履蟲，以一種桿菌為飼料，放在某個容器中培養(yǎng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：與單獨培養(yǎng)不同，混合培養(yǎng)開始時兩個種群的數(shù)量也都有增長，但隨后雙小核草履蟲個體數(shù)繼續(xù)增加，而大草履蟲個體數(shù)下降，最后完全消失。這兩種草履蟲都沒有分泌殺死對方的物質(zhì)。
1.怎樣解釋資料1中的實驗結(jié)果？
在合適的條件下，大草履蟲和雙小核草履蟲均能正常生長繁殖，由于這兩種草履蟲具有相似的生活習性（尤其是都能以同一種桿菌為食），當它們被放在同一個容器中混合培養(yǎng)時，起初兩種草履蟲的數(shù)量較少，而食物（桿菌）的數(shù)量較多，因此表現(xiàn)為兩種草履蟲的數(shù)量均增加。但是，隨著兩種草履蟲種群數(shù)量的增加，相互之間對食物的爭奪表現(xiàn)為大草履蟲處于劣勢，雙小核草履蟲處于優(yōu)勢。隨著雙小核草履蟲數(shù)量的增加，雙小核草履蟲爭奪食物的優(yōu)勢越來越大，最終大草履蟲因失去了食物的來源而滅亡。兩種草履蟲沒有分泌殺死對方的物質(zhì)，進一步證實了該實驗結(jié)果緣于兩種草履蟲爭奪資源，這就是競爭。
│資料1│ 生活在加拿大北方森林中的猞猁捕食雪兔。研究人員在90多年的時間里，對猞猁和雪兔的種群數(shù)量做了研究，結(jié)果如下圖所示。
2.怎樣解釋猞猁和雪兔種群數(shù)量變化的同步周期性？
3.猞猁和雪兔種群的數(shù)量變動哪個是因、哪個是果？
4.除猞猁外，影響雪兔種群數(shù)量變動的還有其他因素嗎？
猞猁以雪兔為食，當雪兔數(shù)量增加時，猞猁食物充足，猞猁數(shù)量也就不斷增加；但當猞猁數(shù)量過多時，雪兔數(shù)量急劇下降，猞猁會因食物缺乏而饑餓或病死，造成數(shù)量下降；同時，這也給雪兔提供了一個繁衍恢復(fù)的機會。雪兔的數(shù)量增多了，猞猁又隨之增多，通過這種捕食關(guān)系，使雪兔和猞猁的數(shù)量出現(xiàn)了同步周期性波動。
猞猁數(shù)量的周期性變化是在雪兔周期性變化之后。但二者相互制約，互為因果。
除猞猁對雪兔有影響外，雪兔還受到許多其他因素的影響，如雪兔所吃的植物也影響這個周期。當雪兔數(shù)量增加時，植物數(shù)量降低，當降低到不足以養(yǎng)活雪兔種群時，雪兔與其食料之間的相互關(guān)系就會成為決定種群動態(tài)的關(guān)鍵因素。
隨著種群的增長，種群數(shù)量的變化除了受到種群內(nèi)部生物因素的影響外，還受到種群外部生物因素的影響。
（1）種內(nèi)競爭：隨著種群的增長，種內(nèi)競爭會加劇，從而使種群的增長受到限制，這說明種群數(shù)量變化受到種群內(nèi)部生物因素的影響。
（2）種間競爭：由于雙小核草履蟲和大草履蟲都以一種桿菌為食物，混合培養(yǎng)與單獨培養(yǎng)的種群數(shù)量的變化結(jié)果不同的是由種間競爭造成的。
（3）捕食與被捕食的關(guān)系：生活在加拿大北方森林中的猞猁捕食雪兔，其數(shù)量變化。
（4）作為宿主的動物被寄生蟲寄生，細菌或病毒引起傳染病，也會影響種群的出生率和死亡率等特征，進而影響種群的數(shù)量變化。
2 密度制約因素和非密度制約因素
（1）食物和天敵等生物因素對種群數(shù)量的作用強度與該種群的密度是相關(guān)的。例如，同樣是缺少食物，種群密度越高，該種群受食物短缺的影響就越大，因此，這些因素稱為密度制約因素
（2）氣溫、干旱等氣候因素，以及地震、火災(zāi)等自然災(zāi)害，對種群的作用強度與該種群的密度無關(guān)，因此被稱為非密度制約因素。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。
密度制約因素存在反饋調(diào)節(jié)：生物種群的相對穩(wěn)定和有規(guī)則的波動和密度制約因素的作用有關(guān)。當種群數(shù)量的增長超過環(huán)境的負載能力時，密度制約因素對種群的作用增強，使死亡率增加，而把種群數(shù)量降到滿載量以下。反之，密度制約因素作用減弱，使種群的數(shù)量增長。
1.生物因素對種群數(shù)量變化的影響大于非生物因素（ ）
2.種群數(shù)量變化不僅受外部因素的影響，還受自身內(nèi)部因素的影響。（ ）
3.食物、天敵都可以成為影響種群數(shù)量變化的生物因素（ ）
研究種群的特征和數(shù)量變化的規(guī)律，在野生生物資源的合理利用和保護、有害生物的防治等方面都有重要意義。
（1）瀕危動物的保護：通過調(diào)查獲知種群密度、出生率和死亡率、年齡結(jié)構(gòu)、性別比例等特征，以及影響該種群數(shù)量變化的因素，才能準確了解該種群的生存狀態(tài)，預(yù)測該種群的數(shù)量變化趨勢，進而采取合理的保護對策
（2）漁業(yè)捕撈：明確捕撈量和種群數(shù)量變化之間的關(guān)系，確定合適的捕撈量，秉持可持續(xù)發(fā)展原則。從理論上說“S”形增長的種群在種群數(shù)量達到K值時，出生率與死亡率相等，這時即使不捕撈，種群數(shù)量也不會增加。研究表明中等強度的捕撈（捕撈量在 左右）有利于持續(xù)獲得較大的魚產(chǎn)量。
（3）在有害生物的防治方面，種群研究同樣具有重要意義。例如，鼠害的防治等可以從生物因素和費生物因素共同考慮。在鼠害發(fā)生時，既適當采用化學和物理的方法控制現(xiàn)存鼠害的種群數(shù)量，又通過減少其獲得食物的機會等方法降低其環(huán)境容納量，才能使鼠害得到有效防治。再如，對農(nóng)林害蟲的防治，如果一味依賴噴灑農(nóng)藥的方法，既造成環(huán)境污染，又傷及害蟲的天敵，而有效保護或引入天敵生物，則有利于將害蟲數(shù)量控制在較低的水平。
在生物學上，許多生理或生態(tài)過程的因果關(guān)系是循環(huán)性的，也就是說，一定的事件作為引起變化的原因，所導(dǎo)致的結(jié)果又會成為新的條件，施加于原來作為原因的事件，使之產(chǎn)生新的結(jié)果，如此循環(huán)往復(fù)。請分析以下生物學過程的因果關(guān)系的循環(huán)性并回答問題。
1.甲狀腺激素分泌的調(diào)節(jié)。
2.獵物和捕食者種群數(shù)量變化的相關(guān)性
3.人類活動中是否也能找到類似的例子？
有限資源消耗增加資源耗竭，生態(tài)環(huán)境惡化

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第3節(jié) 影響種群數(shù)量變化的因素

版本： 人教版 (2019)

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