《2017-2018學(xué)年度高中生物 第三章 生物群落的演替 3.1 生物群落的基本單位——種群素材1 蘇教版必修3》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2017-2018學(xué)年度高中生物 第三章 生物群落的演替 3.1 生物群落的基本單位——種群素材1 蘇教版必修3（5頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 第1節(jié) 生物群落的基本單位——種群 ——種群的特征描述 種群密度 　　種群密度是指在單位面積或體積中的個(gè)體數(shù)，“種群密度”與“密度”不同，前者是個(gè)體的“數(shù)目”，后者是比例，種群密度是種群最基本的數(shù)量特征。農(nóng)林害蟲的預(yù)報(bào)、漁業(yè)上捕撈強(qiáng)度的確定等，都需要對(duì)種群密度進(jìn)行調(diào)查。自然狀態(tài)下一個(gè)種群的種群密度往往有著很大的起伏，但不是無(wú)限制的變化。出生率、死亡率、遷入與遷出率對(duì)種群密度都有影響。種群的大小有上限和下限。種群密度的上限由種群所處生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)決定，下限不好確定，生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)可以使優(yōu)勢(shì)生物的種群密度保持在一個(gè)有限的范圍內(nèi)。 　種群密度的統(tǒng)計(jì)與估算方法 　　種群密度在生產(chǎn)

2、生活中有重要作用，以下介紹兩種常用的統(tǒng)計(jì)與估算方法，估算時(shí)“等可能”最為關(guān)鍵，不能摻入人為因素。 常見(jiàn)的取樣方法 ①樣方法 　　樣方法適合調(diào)查植物，以及活動(dòng)能力不強(qiáng)的動(dòng)物，例如，跳蝻、蝸牛等。其操作過(guò)程是：在被調(diào)查范圍內(nèi)，隨機(jī)選取若干個(gè)完全相等的樣方，統(tǒng)計(jì)每個(gè)樣方的個(gè)體數(shù)，并求出每個(gè)樣方的種群密度，再求出所有樣方種群密度的均值，以此值作為被調(diào)查種群之種群密度的估算值。 　　常見(jiàn)的取樣方法有“等距取樣法”、“五點(diǎn)取樣法”、“Z字取樣法”等。 　?、?標(biāo)志重捕法 　　標(biāo)志重捕法適用于活動(dòng)能力較強(qiáng)的動(dòng)物，例如，田鼠、鳥(niǎo)類、魚類等。其操作過(guò)程是：在被調(diào)查種群的活動(dòng)范圍內(nèi)，捕獲部分個(gè)體，

3、作上標(biāo)記，再放回原來(lái)的環(huán)境中，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后在同一地點(diǎn)進(jìn)行重捕，估算公式： 　　種群密度/標(biāo)記個(gè)體數(shù)＝重捕個(gè)數(shù)/重捕中標(biāo)記個(gè)體數(shù) 　　此估算方法得出的估算值傾向于偏大，因?yàn)楹芏鄤?dòng)物在被捕獲一次后會(huì)更加難以捕獲，導(dǎo)致“重捕中標(biāo)記個(gè)體數(shù)”偏小。標(biāo)記時(shí)也需要注意，所用標(biāo)志要小而輕，不能影響生物行動(dòng)；也不能用過(guò)于醒目的顏色（比如紅色），否則會(huì)使生物更加容易被天敵捕食，影響估算精確度。 出生率與死亡率 出生率指在一特定時(shí)間內(nèi)，一種群新誕生個(gè)體占種群現(xiàn)存?zhèn)€體總數(shù)的比例；死亡率則是在一特定時(shí)間內(nèi)，一種群死亡個(gè)體數(shù)占現(xiàn)存?zhèn)€體總數(shù)的比例。自然狀態(tài)下，出生率與死亡率決定種群密度的變化。出生率大于死亡率

4、，種群密度增長(zhǎng)，其他情況同理。 遷入率與遷出率 　　許多生物種群存在著遷入、遷出的現(xiàn)象，大量個(gè)體的遷入或遷出會(huì)對(duì)種群密度產(chǎn)生顯著影響。對(duì)于一個(gè)確定的種群，單位時(shí)間內(nèi)遷入或遷出種群的個(gè)體數(shù)占種群個(gè)體總數(shù)的比例，分別成為種群的遷入率和（immigration rate）遷出率（emigration rate）。遷入與遷出率在現(xiàn)代生態(tài)學(xué)對(duì)城市人口的研究中占有重要地位。 　　 性別比例 　　性別比例是指種群中雌雄個(gè)體的數(shù)目比，自然界中，不同種群的正常性別比例有很大差異，性別比例對(duì)種群數(shù)量有一定影響，例如用性誘劑大量誘殺害蟲的雄性個(gè)體，會(huì)使許多雌性害蟲無(wú)法完成交配，導(dǎo)致種群密度下降。

5、　　 年齡結(jié)構(gòu) 　　種群的年齡結(jié)構(gòu)是指一個(gè)一個(gè)種群幼年個(gè)體（生殖前期）、成年個(gè)體（生殖時(shí)期）、老年個(gè)體（生殖后期）的個(gè)體數(shù)目，分析一個(gè)種群的年齡結(jié)構(gòu)可以間接判定出該種群的發(fā)展趨勢(shì)。 年齡結(jié)構(gòu)，增長(zhǎng)型(A)、穩(wěn)定型(B) 增長(zhǎng)型 　　在增長(zhǎng)型種群中，老年個(gè)體數(shù)目少，年幼個(gè)體數(shù)目多，在圖像上呈金字塔型，今后種群密度將不斷增長(zhǎng)，種內(nèi)個(gè)體越來(lái)越多。 　　穩(wěn)定型 　　現(xiàn)階段大部分種群是穩(wěn)定型種群，穩(wěn)定型種群中各年齡結(jié)構(gòu)適中，在一定時(shí)間內(nèi)新出生個(gè)體與死亡個(gè)體數(shù)量相當(dāng)，種群密度保持相對(duì)穩(wěn)定。 　　衰老型 　　衰老型種群多見(jiàn)于瀕危物種，此類種群幼年個(gè)體數(shù)目少，老年個(gè)體數(shù)目多，死亡率大于

6、出生率，這種情況往往導(dǎo)致惡性循環(huán)，種群最終滅絕，但也不排除生存環(huán)境突然好轉(zhuǎn)、大量新個(gè)體遷入或人工繁殖等一些根本扭轉(zhuǎn)發(fā)展趨勢(shì)的情況。 　　 空間格局 　　組成種群的個(gè)體在其空間中的位置狀態(tài)或布局，稱為種群空間格局。種群的空間格局大致可分為3類： 　　均勻型(uniform) 　　均勻型分布，指種群在空間按一定間距均勻分布產(chǎn)生的空間格局。根本原因是在種內(nèi)斗爭(zhēng)與最大限度利用資源間的平衡。很多種群的均勻型分布是人為所致，例如，在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，水稻的均勻分布。自然界中亦有均勻型分布，例如，森林中某些喬木的均勻分布。 　　隨機(jī)型(random) 　　隨機(jī)型分布，是指中每一個(gè)體在種群領(lǐng)域中

7、各個(gè)點(diǎn)上出現(xiàn)的機(jī)會(huì)是相等的，并且某一個(gè)體的存在不影響其他個(gè)體的分布。隨機(jī)分布比較少見(jiàn)，因?yàn)樵诃h(huán)境資源分布均勻，種群內(nèi)個(gè)體間沒(méi)有彼此吸引或排斥的情況下，才易產(chǎn)生隨機(jī)分布。例如，森林地被層中的一些蜘蛛，面粉中的黃粉蟲等。 　　成群型(clumped) 　　成群分布是最常見(jiàn)的內(nèi)分布型。成群分布形成的原因是： 　?、怒h(huán)境資源分布不均勻富饒與貧乏相嵌； 　?、浦参飩鞑シN子方式使其以母株為擴(kuò)散中心； 　?、莿?dòng)物的社會(huì)行為使其結(jié)合成群。 成群分布又可進(jìn)一步按群本身的分布狀況劃分為均勻群、隨機(jī)群和成群群，后者具有兩級(jí)的成群分布。 動(dòng)態(tài)變化 數(shù)學(xué)模型 　　種群中一些簡(jiǎn)單的、具有典型

8、性的動(dòng)態(tài)變化可以用數(shù)學(xué)模型衡量，常見(jiàn)的有兩種 　　指數(shù)增長(zhǎng)（J型曲線） 　　指數(shù)增長(zhǎng)模型的提出者是著名人口學(xué)家托馬斯馬爾薩斯（T.Maithus），他認(rèn)為種群數(shù)量的增長(zhǎng)不是簡(jiǎn)單的相加關(guān)系，而是成倍地增長(zhǎng)；后來(lái)，生物學(xué)家查爾斯羅伯特達(dá)爾文（C.R.Darwin）通過(guò)對(duì)大象種群的研究再次確認(rèn)了這一增長(zhǎng)模式。這種客觀存在的增長(zhǎng)模式表明，所有種群都有爆炸式增長(zhǎng)的能力。 　　指數(shù)增長(zhǎng)的函數(shù)式是指數(shù)方程，變量為時(shí)間t，常數(shù)為種群密度增長(zhǎng)的倍數(shù)。這一增長(zhǎng)模式?jīng)]有上限，完全的指數(shù)增長(zhǎng)只存在于沒(méi)有天敵、食物與空間絕對(duì)充足（以至于沒(méi)有種內(nèi)斗爭(zhēng)）的理想情況，實(shí)際生活中，培養(yǎng)皿中剛接種的細(xì)菌、入侵生物（例如鳳眼

9、蓮）、藍(lán)藻爆發(fā)時(shí)，種群會(huì)在相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)進(jìn)行指數(shù)增長(zhǎng)，隨后則趨于穩(wěn)定或大量死亡。 　　邏輯斯蒂增長(zhǎng)（S型曲線） 　　主條目：邏輯斯蒂增長(zhǎng)模型 　　指數(shù)增長(zhǎng)是一種過(guò)于理想的情況，許多生物在指數(shù)增長(zhǎng)一段時(shí)間后，數(shù)量會(huì)維持穩(wěn)定，這可以用另一個(gè)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行描述。 試驗(yàn)結(jié)果 實(shí)例：俄羅斯生態(tài)學(xué)家G.W.高斯（G.W.Gause）曾進(jìn)行試驗(yàn)，在0.5ml培養(yǎng)液中放入5個(gè)大草履蟲，每24h統(tǒng)計(jì)一次該種群的種群密度，結(jié)果見(jiàn)右圖，由圖可知，大草履蟲在進(jìn)行了快速的增長(zhǎng)后，穩(wěn)定在75只（K值）這個(gè)數(shù)量上。 　　邏輯斯蒂增長(zhǎng)模型能更好地指導(dǎo)人為的種群調(diào)節(jié)。 　　環(huán)境容量（carrying capac

10、ity） 　　進(jìn)行邏輯斯蒂增長(zhǎng)的種群在數(shù)量上，存在一個(gè)上限，這個(gè)上限就被稱為環(huán)境容量，簡(jiǎn)記“K值”，代表在環(huán)境對(duì)該種群最大承載量，或該種群在該環(huán)境的最大數(shù)量。一個(gè)種群在種群密度為K/2時(shí)，增長(zhǎng)率最快，這可以指導(dǎo)經(jīng)濟(jì)生物的采集，讓種群密度始終控制在K/2的范圍內(nèi)，“多余”的進(jìn)行采集，可以讓經(jīng)濟(jì)生物保持最快的增長(zhǎng)。 　　 自然增長(zhǎng)與下降 　　自然界中，一個(gè)種群的數(shù)量變化并不是只增不減，也未必完全符合上述數(shù)學(xué)模型，其數(shù)量變化有一些基本特性 　　周期性變化 　?、偌竟?jié)性變化 　　一般具有季節(jié)性生殖的種類，種群密度的最大值常落在一年中最后一次繁殖之后，以后繁殖停止，種群因只有死亡而無(wú)生殖

11、，故種群密度下降，這種下降一直持續(xù)到下一年繁殖季節(jié)的開(kāi)始，這時(shí)是種群數(shù)量最低的時(shí)期，由此出現(xiàn)季節(jié)性的變化。 　　實(shí)例：在歐亞大陸寒帶地區(qū)，許多小型鳥(niǎo)獸，通常由于冬季停止繁殖，到春季開(kāi)始繁殖前，其種群數(shù)量最低。到春季開(kāi)始繁殖后數(shù)量一直上升，到秋季因寒冷而停止繁殖以前，其種群數(shù)量達(dá)到一年的最高峰。體型較大，一年只繁殖一次的動(dòng)物，如狗獾，旱獺等，其繁殖期在春季，產(chǎn)仔后數(shù)量達(dá)到高峰，以后由于死亡，數(shù)量逐漸降低。 　　對(duì)種群密度有季節(jié)性變化的種群做調(diào)查時(shí)，通常要進(jìn)行兩次。 　　②年變化 　　在環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定的條件下，種子植物及大型脊椎動(dòng)物的種群密度在較長(zhǎng)的時(shí)間跨度內(nèi)呈現(xiàn)周期性變化。例如：常見(jiàn)的喬木

12、如楊、柳每年開(kāi)花結(jié)果一次，其種子數(shù)量相對(duì)穩(wěn)定；又如大型有蹄類動(dòng)物，一般每年產(chǎn)仔1～2個(gè)，其種群數(shù)量相對(duì)穩(wěn)定。加拿大盤羊36年的種群數(shù)量變動(dòng)，其最高與最低量的比率僅為4.5倍。而美洲赤鹿在20余年冬季數(shù)量統(tǒng)計(jì)中，其最高量與最低量之比只有1.8倍。 　　不規(guī)則波動(dòng) 　　動(dòng)物中還有一些數(shù)量波動(dòng)很劇烈，但不呈周期性的種類，人們最熟知的是小家鼠。它生活在住宅、農(nóng)田和打谷場(chǎng)中，據(jù)中國(guó)科學(xué)院的16年統(tǒng)計(jì)資料，其年均捕獲率波動(dòng)于0.10～17.57之間，即最高—最低比率為幾百倍。又如布氏田鼠也具有不規(guī)律的數(shù)量變動(dòng)。其數(shù)量最低的年代，平均每公頃只有1.3只鼠，而在數(shù)量最高的年份，每公頃可達(dá)786只鼠，兩者竟差600多倍種群中有出生和死亡，其成員在不斷更新之中，但是這種變動(dòng)都往往圍繞著一個(gè)平均密度。即種群受某種干擾而發(fā)生數(shù)量的上升或下降，有重新回到原水平的傾向。這種情況就是動(dòng)態(tài)平衡。 　　種群的暴發(fā) 　　具不規(guī)則或周期性波動(dòng)的生物都可能出現(xiàn)種群的暴發(fā)，赤潮便是此類情況的實(shí)例 - 5 -