2019-2020年高中生物 （人教大纲版）第二册 第八章　生物与环境 2种群与生物群落(备课资料).doc

2019-2020年高中生物 （人教大纲版）第二册 第八章生物与环境 2种群与生物群落(备课资料)一、种群数量的指数增长（J型）和逻辑斯蒂增长（S型）的几点说明1.自然界的情况是非常复杂的，指数增长和逻辑斯蒂增长只能代表两种典型情况，实际增长的类型是很多的。有的增长曲线接近“J”型，有的增长曲线接近于“S”型，还有许多中间过渡类型。2.在教材“种群增长的J型曲线”中，种群的增长可用指数方程Nt=N0t（其中N为种群数量，t为时间，为种群年增长倍数）表示，只限于世代不相重叠种群。例如，假定某种动物一年只生殖一次，寿命只有一年，那么，这种动物的种群就是世代不相重叠的。如果种群是世代重叠的，种群的增长则为不间断的连续增长。假定种群的其他特征与世代不重叠的种群相同，种群的瞬时增长率为，则种群仍表现为指数增长，可用下列方程表示：=N，其积分式为Nt=N0et，其中N0、Nt、t的定义与世代不重叠种群增长模型相同，e=2.71828，是种群的瞬时增长率。3.如果种群数量N趋近于零，表示几乎全部空间尚未被利用，种群接近于“J”型增长；如果种群数量N趋近于K值，表示空间几乎全部被利用，种群增长曲线为“S”型；如果种群数量N由零逐渐增大到K值时，表示种群增长的“剩余空间”逐渐缩小，种群的增长潜能就会降低，这种抑制种群增长的效应称为拥挤效应或环境阻力。4.没有证据表明种群经过逻辑斯蒂增长后，种群数量稳定在K值不变。相反，有证据表明在外界条件稳定的条件下，种群数量在达到K值后仍有变动。自然种群的数量是经常处在变动之中的，有的是不规则变动，有的是周期性变动。二、生物群落的结构和演替1.群落的结构群落有一定的结构。群落内部不同生活型的生物，在垂直和水平空间中的配置叫群落的结构。如森林群落中，植物在垂直方向形成的分层现象叫垂直结构；林地中的植物沿着水平方向分布成不同小群落的现象叫做水平结构。由于水分、热量及两者的配合情况不同，植物的分布随经度、纬度和海拔高度变化而呈地带性分布。如我国温带（北纬约42）植被的经向地带性由东向西表现为：落叶阔叶林（湿润区） 森林草原带（半湿润区）草原带（半干旱区）半荒漠带、荒漠带（干旱区）荒漠带（极端干旱区）。又如北半球自南向北表现纬度地带性，依次出现：热带雨林（热带）常绿阔叶林（亚热带）落叶阔叶林（温带）针叶林（寒温带）苔原（寒带）。另外，我国长白山，从山麓到山顶表现因海拔不同的垂直地带性，依次为：落叶阔叶林针阔混合林云冷杉暗针叶林岳桦矮曲林小灌木、苔原。2.群落的演替生物群落不是一成不变的，群落随时间的推进而发生的有规律的变化叫群落的演替。生物群落往往是个动态系统，会随时间推移而变化和发展。群落经过一段时间后，内部一些物种消失，另一些物种取代了它，并繁衍旺盛起来，最后新的群落代替原有的群落。群落演替有原生演替和次生演替两种。在原先没有生命的地方，即原生裸地上发生的演替，叫原生演替。原生裸地包括裸露的岩石、河流冲刷形成的平原、沿海沙地、冰川和火山地区等。演替最后终止在一种稳定状态，即达到顶极。次生演替是在一个群落被破坏，但并未完全被消灭的地区所发生的演替。如荒弃的耕地、森林被砍伐或遭火灾后所经历的演替过程，即次生演替。次生演替不是从无开始，它的演替过程比原生演替快。植物群落的原生演替类型中，从岩石表面开始的旱生演替和从湖底开始的水生演替的典型性，分别代表极干和多水两极端类型。旱生演替有以下五个阶段：地衣植物群落阶段苔藓植物群落阶段草本植物群落阶段灌木群落阶段顶极群落阶段（乔木群落阶段）。水生演替过程：沉水植物群落阶段浮水植物阶段挺水植物群落阶段湿生草本植物群落阶段灌丛、疏林植物群落阶段顶极群落阶段。在自然界里，群落的演替是普遍现象，而且是有一定规律的。人们掌握了这种规律，就能根据现有情况来预测群落的未来，从而正确地掌握群落的动向，使之朝着有利于人类的方向发展。例如，在草原地区，应该科学地分析牧场的载畜量，做到合理放牧。如果载畜量过大，就会造成牧草的过度消耗，引起群落的演替优质牧草减少，甚至消耗殆尽，杂草就会取而代之。因此，应该采取措施防止出现这种有害的群落演替趋势。三、典型例题分析例1按一对夫妇两个孩子计算，人口学家统计和预测，墨西哥等发展中国家的人口翻一番大约2040年，美国4080年，瑞典人口将会相对稳定，德国人口将减少。预测人口的这种增减动态主要决定于A.种群数量和密度B.种群年龄结构C.种群性别比例D.出生率和死亡率分析：种群既然是许多同种个体组成的有机单元，它也就具有了单独个体不可能有的特征。如种群密度、年龄组成、性别比例、出生率和死亡率等。人口的出生率和死亡率是影响人口增减的因素之一，是影响人口动态的直接因素。在人的群体中，性别比例大体相当。对一个种群数量动态的预测，显然取决于该种群的年龄组成。一个年轻个体占优势的种群，它预示着种群的大小和密度将有很大的发展，因为陆续进入生殖年龄的个体会越来越多，是一个急剧增长的年龄结构。目前大多数的发展中国家，人口的年龄结构都属于急剧增长型；美国则属于缓慢增长型；德国属于衰退型。本题中人口动态预测的依据是年龄组成，这种增长趋势是由种群的年龄组成特点决定的。答案：B例2下列叙述中，属于种群的是A.一片森林中的昆虫B.一片墓地里的狗尾草C.一棵树上的寄生物D.一座山峰上的树分析：种群强调的是“同种”生物的总和；而群落指的是各种生物的总和。A答案中的“昆虫”，肯定不是一个种群，仅昆虫就有成百上千种，因此A是错误的。C答案中的“寄生物”，也不是一个种群，寄生物是指生活在这棵树表面和内部的，各寄生生物，它们也不可能是一个种，因此C答案也是错误的。D答案明显错误。B答案中“一片墓地里的狗尾草”属于一个种群，因为墓地一般不会很大，无论有多少狗尾草，都是指同一种植物。答案：B例3在什么条件下种群才会呈“J”型曲线增长A.当只有食物受到限制时B.在物种适宜的环境中食物开始出现不足，但还不至于影响到该物种在这里生存C.只有没有捕食者D.只有在实验室内的实验条件下分析：因为种群的“J”型增长只有在空间无限、资源无限和不存在任何天敌的条件下才有可能，而这样理想的条件只有在实验室内才能存在。所以D正确。A、B、C都不符合“J”型曲线的增长的条件。答案：D例4有一个阴湿性山洼草丛中，有一堆长满苔藓的腐木，其中聚集着蚂蚁、蚯蚓和蜘蛛、老鼠等动物，这些生物它们共同构成了一个A.生物群落B.种群C.生态系统D.生物群体分析：根据群落、种群、生态系统的概念，该题的正确答案是A。因为种群是同种生物个体的集合；生态系统包括群落和无机环境；群体是某些生物的集合，而不是生态系统的结构层次概念。答案：A例5下列关于生物群落结构的叙述不正确的是A.在垂直方向上，群落具有分层现象B.动物在群落中的垂直分布依赖于植物C.在水平方向上，生物种类分布也有差异D.在动物群落中没有水平结构分析：生物群落的结构是指群落中各种生物在空间上的配置状况，在垂直方向有明显的分层现象。在水平方向上，由于地形的起伏、光照的明暗、湿度的大小等因素的影响，生物种类的分布也往往有差异，动物的生存直接或间接地依赖于植物，所以动物也有水平结构。答案：D例6右图为某种群在不同生态环境中的增长曲线，请仔细分析图上曲线后回答下列问题：（1）如果种群处在一个理想的环境中，没有资源和空间的限制，种群内个体的增长曲线是_，用达尔文进化的观点分析，这是由于生物具有_特性。（2）如果将该种群置于有限制的自然环境中，种群内个体数量的增长曲线是_。用达尔文的进化观点分析图中的阴影部分表示_。（3）影响种群密度的主要因素是种群的_、_、_和_。分析：种群增长的基本模式有两种：一是假定无资源、空间等限制条件下的指数增长模型（“J”型增长曲线），因为资源和空间是无限大的，所以生物可以充分发挥它的繁殖潜力，即达尔文自然选择学说中的“过渡繁殖”种群数量的增长呈指数式增长，如图中曲线a；二是有资源、空间等限制条件下的逻辑斯蒂增长模型（“S”型增长曲线），因为在实际的生态系统，资源和空间都是有限的，种群增长的起始阶段，种群很少，每个个体都能有足够的资源和空间。所以还以某种形式的指数增长模式增长，但随着种群数量的增加，每个个体得到的资源和空间越来越小，生存压力越来越大，种群内某些个体因承受不了生存压力，死亡率也开始增加，种群增长速度放慢，越接近环境的容纳量，种群的增长速度越慢，达到环境容纳量时，种群内的出生率和死亡率相等，种群的增长率等于零，如图中的曲线b。答案：（1）a过度繁殖（2）b通过生存斗争被淘汰的个体数量（3）年龄组成性别比例出生率死亡率例7下面是从前家庭酿酒的具体操作过程：先将米煮熟，等冷却至30 时，加水少许和一定量的酒药（实际是酵母菌种）与米饭混匀后置于一瓷坛内（其他容器也可），在中间要挖一个洞，加盖后置于适当的地方保温（28 ），12 h即成。现请你从以下几个方面对其发酵过程作一个简单的分析：（1）在中间挖一个洞的目的是_。（2）请你在右边的坐标图上画出在发酵坛内种群数量增长的曲线。并分析原因_。（3）发酵坛没有密封，但坛内无氧发酵的环境是由什么造成的？写出发酵反应式_。（4）请你用文字或坐标曲线的形式来说明在发酵坛内有氧呼吸和无氧呼吸的此消彼长的过程。（5）试计算每摩尔酒精所含能量_。（6）在具体操作过程中，要根据米饭的多少加适量的酒药，如把握不住，宁多勿少，如果加少了将引起什么后果？为什么？酶分析：本题是一道综合性强的题，涉及生物、化学和物理的知识，主要考查了酵母菌（无氧呼吸）和有氧呼吸关系、化学反应及能量代谢的有关知识。（1）在坛中挖洞的目的是增加透氧性，保证酵母菌在开始生长时有足够的氧气，进行有氧呼吸，代谢旺盛，无性繁殖快。（2）如右图，其原因是随着酵母菌种群数量的不断增多，环境的制约因素（如食物、空间等）增大，最终趋向平衡；因此，酵母菌种群数量的增长是一个“S”型曲线，或称为逻辑斯蒂曲线。（3）酵母菌有氧呼吸时产生的水分逐渐增多，发酵基质液面逐渐升高最后没入水中，水中的氧被耗完后，造成无氧环境，发酵反应式为：C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+能量。（4）开始时进行有氧呼吸，随着氧气逐渐减少，有氧呼吸逐渐减弱，无氧呼吸逐渐增强，当氧气被完全消耗时就转入发酵，产生大量的酒精，如右图。（5）1 mol C6H12O6含有2870 kJ的能量，完全发酵（酒精发酵）释放出225.94 kJ的能量，只有61.08用于合成ATP。据此可推知仍有2870-225.94=2644.03 kJ存在于2 mol的酒精分子中，每摩尔酒精所含能量为1322.015 kJ的能量。（6）开始加适量的酵母菌是为了酵母菌种群有足够的起始密度，并能在较短时间内繁殖大量的个体占据整个生存空间。如果酵母菌种群起始密度过小，占据整个生存空间所用的时间过长，就极有可能导致其他杂菌侵入而使发酵失败。答案：（略）