2019-2020年高中生物 （人教大綱版）第二冊 第八章　生物與環(huán)境 2種群與生物群落(備課資料).doc

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2019-2020年高中生物 （人教大綱版）第二冊 第八章生物與環(huán)境 2種群與生物群落(備課資料)一、種群數(shù)量的指數(shù)增長（J型）和邏輯斯蒂增長（S型）的幾點說明1.自然界的情況是非常復雜的，指數(shù)增長和邏輯斯蒂增長只能代表兩種典型情況，實際增長的類型是很多的。有的增長曲線接近“J”型，有的增長曲線接近于“S”型，還有許多中間過渡類型。2.在教材“種群增長的J型曲線”中，種群的增長可用指數(shù)方程Nt=N0t（其中N為種群數(shù)量，t為時間，為種群年增長倍數(shù)）表示，只限于世代不相重疊種群。例如，假定某種動物一年只生殖一次，壽命只有一年，那么，這種動物的種群就是世代不相重疊的。如果種群是世代重疊的，種群的增長則為不間斷的連續(xù)增長。假定種群的其他特征與世代不重疊的種群相同，種群的瞬時增長率為，則種群仍表現(xiàn)為指數(shù)增長，可用下列方程表示：=N，其積分式為Nt=N0et，其中N0、Nt、t的定義與世代不重疊種群增長模型相同，e=2.71828，是種群的瞬時增長率。3.如果種群數(shù)量N趨近于零，表示幾乎全部空間尚未被利用，種群接近于“J”型增長；如果種群數(shù)量N趨近于K值，表示空間幾乎全部被利用，種群增長曲線為“S”型；如果種群數(shù)量N由零逐漸增大到K值時，表示種群增長的“剩余空間”逐漸縮小，種群的增長潛能就會降低，這種抑制種群增長的效應稱為擁擠效應或環(huán)境阻力。4.沒有證據(jù)表明種群經(jīng)過邏輯斯蒂增長后，種群數(shù)量穩(wěn)定在K值不變。相反，有證據(jù)表明在外界條件穩(wěn)定的條件下，種群數(shù)量在達到K值后仍有變動。自然種群的數(shù)量是經(jīng)常處在變動之中的，有的是不規(guī)則變動，有的是周期性變動。二、生物群落的結構和演替1.群落的結構群落有一定的結構。群落內部不同生活型的生物，在垂直和水平空間中的配置叫群落的結構。如森林群落中，植物在垂直方向形成的分層現(xiàn)象叫垂直結構；林地中的植物沿著水平方向分布成不同小群落的現(xiàn)象叫做水平結構。由于水分、熱量及兩者的配合情況不同，植物的分布隨經(jīng)度、緯度和海拔高度變化而呈地帶性分布。如我國溫帶（北緯約42）植被的經(jīng)向地帶性由東向西表現(xiàn)為：落葉闊葉林（濕潤區(qū)） 森林草原帶（半濕潤區(qū)）草原帶（半干旱區(qū)）半荒漠帶、荒漠帶（干旱區(qū)）荒漠帶（極端干旱區(qū)）。又如北半球自南向北表現(xiàn)緯度地帶性，依次出現(xiàn)：熱帶雨林（熱帶）常綠闊葉林（亞熱帶）落葉闊葉林（溫帶）針葉林（寒溫帶）苔原（寒帶）。另外，我國長白山，從山麓到山頂表現(xiàn)因海拔不同的垂直地帶性，依次為：落葉闊葉林針闊混合林云冷杉暗針葉林岳樺矮曲林小灌木、苔原。2.群落的演替生物群落不是一成不變的，群落隨時間的推進而發(fā)生的有規(guī)律的變化叫群落的演替。生物群落往往是個動態(tài)系統(tǒng)，會隨時間推移而變化和發(fā)展。群落經(jīng)過一段時間后，內部一些物種消失，另一些物種取代了它，并繁衍旺盛起來，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兩種。在原先沒有生命的地方，即原生裸地上發(fā)生的演替，叫原生演替。原生裸地包括裸露的巖石、河流沖刷形成的平原、沿海沙地、冰川和火山地區(qū)等。演替最后終止在一種穩(wěn)定狀態(tài)，即達到頂極。次生演替是在一個群落被破壞，但并未完全被消滅的地區(qū)所發(fā)生的演替。如荒棄的耕地、森林被砍伐或遭火災后所經(jīng)歷的演替過程，即次生演替。次生演替不是從無開始，它的演替過程比原生演替快。植物群落的原生演替類型中，從巖石表面開始的旱生演替和從湖底開始的水生演替的典型性，分別代表極干和多水兩極端類型。旱生演替有以下五個階段：地衣植物群落階段苔蘚植物群落階段草本植物群落階段灌木群落階段頂極群落階段（喬木群落階段）。水生演替過程：沉水植物群落階段浮水植物階段挺水植物群落階段濕生草本植物群落階段灌叢、疏林植物群落階段頂極群落階段。在自然界里，群落的演替是普遍現(xiàn)象，而且是有一定規(guī)律的。人們掌握了這種規(guī)律，就能根據(jù)現(xiàn)有情況來預測群落的未來，從而正確地掌握群落的動向，使之朝著有利于人類的方向發(fā)展。例如，在草原地區(qū)，應該科學地分析牧場的載畜量，做到合理放牧。如果載畜量過大，就會造成牧草的過度消耗，引起群落的演替優(yōu)質牧草減少，甚至消耗殆盡，雜草就會取而代之。因此，應該采取措施防止出現(xiàn)這種有害的群落演替趨勢。三、典型例題分析例1按一對夫婦兩個孩子計算，人口學家統(tǒng)計和預測，墨西哥等發(fā)展中國家的人口翻一番大約2040年，美國4080年，瑞典人口將會相對穩(wěn)定，德國人口將減少。預測人口的這種增減動態(tài)主要決定于A.種群數(shù)量和密度B.種群年齡結構C.種群性別比例D.出生率和死亡率分析：種群既然是許多同種個體組成的有機單元，它也就具有了單獨個體不可能有的特征。如種群密度、年齡組成、性別比例、出生率和死亡率等。人口的出生率和死亡率是影響人口增減的因素之一，是影響人口動態(tài)的直接因素。在人的群體中，性別比例大體相當。對一個種群數(shù)量動態(tài)的預測，顯然取決于該種群的年齡組成。一個年輕個體占優(yōu)勢的種群，它預示著種群的大小和密度將有很大的發(fā)展，因為陸續(xù)進入生殖年齡的個體會越來越多，是一個急劇增長的年齡結構。目前大多數(shù)的發(fā)展中國家，人口的年齡結構都屬于急劇增長型；美國則屬于緩慢增長型；德國屬于衰退型。本題中人口動態(tài)預測的依據(jù)是年齡組成，這種增長趨勢是由種群的年齡組成特點決定的。答案：B例2下列敘述中，屬于種群的是A.一片森林中的昆蟲B.一片墓地里的狗尾草C.一棵樹上的寄生物D.一座山峰上的樹分析：種群強調的是“同種”生物的總和；而群落指的是各種生物的總和。A答案中的“昆蟲”，肯定不是一個種群，僅昆蟲就有成百上千種，因此A是錯誤的。C答案中的“寄生物”，也不是一個種群，寄生物是指生活在這棵樹表面和內部的，各寄生生物，它們也不可能是一個種，因此C答案也是錯誤的。D答案明顯錯誤。B答案中“一片墓地里的狗尾草”屬于一個種群，因為墓地一般不會很大，無論有多少狗尾草，都是指同一種植物。答案：B例3在什么條件下種群才會呈“J”型曲線增長A.當只有食物受到限制時B.在物種適宜的環(huán)境中食物開始出現(xiàn)不足，但還不至于影響到該物種在這里生存C.只有沒有捕食者D.只有在實驗室內的實驗條件下分析：因為種群的“J”型增長只有在空間無限、資源無限和不存在任何天敵的條件下才有可能，而這樣理想的條件只有在實驗室內才能存在。所以D正確。A、B、C都不符合“J”型曲線的增長的條件。答案：D例4有一個陰濕性山洼草叢中，有一堆長滿苔蘚的腐木，其中聚集著螞蟻、蚯蚓和蜘蛛、老鼠等動物，這些生物它們共同構成了一個A.生物群落B.種群C.生態(tài)系統(tǒng)D.生物群體分析：根據(jù)群落、種群、生態(tài)系統(tǒng)的概念，該題的正確答案是A。因為種群是同種生物個體的集合；生態(tài)系統(tǒng)包括群落和無機環(huán)境；群體是某些生物的集合，而不是生態(tài)系統(tǒng)的結構層次概念。答案：A例5下列關于生物群落結構的敘述不正確的是A.在垂直方向上，群落具有分層現(xiàn)象B.動物在群落中的垂直分布依賴于植物C.在水平方向上，生物種類分布也有差異D.在動物群落中沒有水平結構分析：生物群落的結構是指群落中各種生物在空間上的配置狀況，在垂直方向有明顯的分層現(xiàn)象。在水平方向上，由于地形的起伏、光照的明暗、濕度的大小等因素的影響，生物種類的分布也往往有差異，動物的生存直接或間接地依賴于植物，所以動物也有水平結構。答案：D例6右圖為某種群在不同生態(tài)環(huán)境中的增長曲線，請仔細分析圖上曲線后回答下列問題：（1）如果種群處在一個理想的環(huán)境中，沒有資源和空間的限制，種群內個體的增長曲線是_，用達爾文進化的觀點分析，這是由于生物具有_特性。（2）如果將該種群置于有限制的自然環(huán)境中，種群內個體數(shù)量的增長曲線是_。用達爾文的進化觀點分析圖中的陰影部分表示_。（3）影響種群密度的主要因素是種群的_、_、_和_。分析：種群增長的基本模式有兩種：一是假定無資源、空間等限制條件下的指數(shù)增長模型（“J”型增長曲線），因為資源和空間是無限大的，所以生物可以充分發(fā)揮它的繁殖潛力，即達爾文自然選擇學說中的“過渡繁殖”種群數(shù)量的增長呈指數(shù)式增長，如圖中曲線a；二是有資源、空間等限制條件下的邏輯斯蒂增長模型（“S”型增長曲線），因為在實際的生態(tài)系統(tǒng)，資源和空間都是有限的，種群增長的起始階段，種群很少，每個個體都能有足夠的資源和空間。所以還以某種形式的指數(shù)增長模式增長，但隨著種群數(shù)量的增加，每個個體得到的資源和空間越來越小，生存壓力越來越大，種群內某些個體因承受不了生存壓力，死亡率也開始增加，種群增長速度放慢，越接近環(huán)境的容納量，種群的增長速度越慢，達到環(huán)境容納量時，種群內的出生率和死亡率相等，種群的增長率等于零，如圖中的曲線b。答案：（1）a過度繁殖（2）b通過生存斗爭被淘汰的個體數(shù)量（3）年齡組成性別比例出生率死亡率例7下面是從前家庭釀酒的具體操作過程：先將米煮熟，等冷卻至30 時，加水少許和一定量的酒藥（實際是酵母菌種）與米飯混勻后置于一瓷壇內（其他容器也可），在中間要挖一個洞，加蓋后置于適當?shù)牡胤奖兀?8 ），12 h即成?，F(xiàn)請你從以下幾個方面對其發(fā)酵過程作一個簡單的分析：（1）在中間挖一個洞的目的是_。（2）請你在右邊的坐標圖上畫出在發(fā)酵壇內種群數(shù)量增長的曲線。并分析原因_。（3）發(fā)酵壇沒有密封，但壇內無氧發(fā)酵的環(huán)境是由什么造成的？寫出發(fā)酵反應式_。（4）請你用文字或坐標曲線的形式來說明在發(fā)酵壇內有氧呼吸和無氧呼吸的此消彼長的過程。（5）試計算每摩爾酒精所含能量_。（6）在具體操作過程中，要根據(jù)米飯的多少加適量的酒藥，如把握不住，寧多勿少，如果加少了將引起什么后果？為什么？酶分析：本題是一道綜合性強的題，涉及生物、化學和物理的知識，主要考查了酵母菌（無氧呼吸）和有氧呼吸關系、化學反應及能量代謝的有關知識。（1）在壇中挖洞的目的是增加透氧性，保證酵母菌在開始生長時有足夠的氧氣，進行有氧呼吸，代謝旺盛，無性繁殖快。（2）如右圖，其原因是隨著酵母菌種群數(shù)量的不斷增多，環(huán)境的制約因素（如食物、空間等）增大，最終趨向平衡；因此，酵母菌種群數(shù)量的增長是一個“S”型曲線，或稱為邏輯斯蒂曲線。（3）酵母菌有氧呼吸時產生的水分逐漸增多，發(fā)酵基質液面逐漸升高最后沒入水中，水中的氧被耗完后，造成無氧環(huán)境，發(fā)酵反應式為：C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+能量。（4）開始時進行有氧呼吸，隨著氧氣逐漸減少，有氧呼吸逐漸減弱，無氧呼吸逐漸增強，當氧氣被完全消耗時就轉入發(fā)酵，產生大量的酒精，如右圖。（5）1 mol C6H12O6含有2870 kJ的能量，完全發(fā)酵（酒精發(fā)酵）釋放出225.94 kJ的能量，只有61.08用于合成ATP。據(jù)此可推知仍有2870-225.94=2644.03 kJ存在于2 mol的酒精分子中，每摩爾酒精所含能量為1322.015 kJ的能量。（6）開始加適量的酵母菌是為了酵母菌種群有足夠的起始密度，并能在較短時間內繁殖大量的個體占據(jù)整個生存空間。如果酵母菌種群起始密度過小，占據(jù)整個生存空間所用的時間過長，就極有可能導致其他雜菌侵入而使發(fā)酵失敗。答案：（略）