第4章 种群和群落
第1节 种群的特征
【要点导学】
一、种群特征：
（一）种群密度
概念：种群密度是指单位空间内某种群的个体数量。种群密度是种群最基本的数量特征。种群密度=种群的个体数量/空间大小（面积或体积）
种群密度具有一定的特点：①在相同环境下不同物种的种群密度差异很大。②同一物种在不同环境条件下种群密度也有差异。
（二）出生率和死亡率
出生率：是指种群中单位数量的个体在单位时间内新产生的个体数量。
死亡率：是指种群中单位数量个体在单位时间内死亡的个体数目。
出生率和死亡率是针对种群而言的，并非指种群中的某个个体，出生率和死亡率是决定种群大小和种群密度的重要因素。出生率高于死亡率，种群密度要增大；死亡率高出生率，种群密度要降低。
（三）年龄组成：
1．概念：年龄组成是指一个种群中各年龄期的个体数目的比例。年龄一般分为幼年(尚无生殖能力)、成年(有生殖能力)和老年(丧失生殖能力)三个阶段。
种群的年龄组成大致可以分为三种类型。
2．几种年龄型种群的特点
3．意义：种群的年龄组成，对于我们研究种群有什么意义？预测种群数量变化的趋势。
（四）性别比例
性别比例：是指种群中雌雄个体数目的比例。种群根据性别比例的不同，可以分为三种类型：
（1）雌雄相当，多见于高等动物；如：人、猩猩等
（2）雌多于雄，多见于人工控制的种群，如鸡、鸭、猪等；
（3）雄多于雌，多见于营社会性生活的昆虫，如蜜蜂、蚂蚁等。
通过改变种群的性别比例，进而影响种群的出生率，从而造成了种群密度的改变。
（五）迁出和迁入：
迁入：迁入个体使种群密度增加；
迁出：迁出个体多使种群密度降低。
它们对种群的密度起到决定性作用。
二、种群各特征间的关系：
①种群密度是种群最基本的特征；
②出生率和死亡率，迁出和迁入决定种群的密度；
③种内关系和种间关系，性别比例影响着种群密度；
④年龄组成可以预测种群密度未来的变化趋势。
【经典例题】
例1：下列关于种群的叙述不正确的是( )
A种群中的个体之间可以相互交配繁殖
B一个种群由许多同种个体组成
C种群的个体数量是经常变动的
D种群内的个体间常因食物和空间而发生竞争
解析：种群是由许多同种个体组成；种群中个体间可以通过交配而繁殖后代；种群中由于各种因素的影响而经常变动；种群内的个体间常因争夺空间和食物而发生斗争，但这不是竞争，而是种内斗争。
答案：D
例2：下列关于人口数量动态的描述中，错误的是( )
A决定人口数量变化的因素是出生率、死亡率和迁移率
B年龄组成是预测未来人口动态的主要依据
C人口数量问题既有其自然生理基础，又有其社会制约因素
D不同人口种群出生率的差异主要是生殖年龄与个体数
解析：本题主要考查种群数量的变化与种群特征的关系。一个国家或地区的全部人口可以看做是一个种群，它同样具有种群的特征，这些特征都可以影响种群的大小、发生、发展等变化。性别比例和年龄组成都可以影响未来种群的密度大小，但是它们对种群密度的影响最终是通过影响出生率和死亡率体现出来的。由于种种因素的干扰，预测的出生率和死亡率到时候未必能够实现，特别是人类自身的出生率，其大小并非由人类自身的生育能力所决定，关键要看该国家或地区的人口政策及人们的生育观念。同样，人类的死亡率也并非仅由自然选择所决定，而对于种群中个体的迁移率，则根本无法预测。因此，对种群数量的动态变化起决定性作用的因素是当时的出生率、死亡率和迁移率。
答案：D
第2节 种群数量的变化
【要点导学】
一、J型曲线：
（1）形成条件：食物和空间条件充裕、气候适宜、无天敌、无病疾等理想条件。即不存在自然选择。
1不存在生物个体因生活改变而发生的生存斗争，无种内斗争和种间斗争，如无捕食和竞争等。
2影响种群数量变化因素只有出生率和死亡率。
3出生率远大于死亡率，种群数量持续增加，无K值。
（2）种群数量增长公式：
设
为种群的起始数量，每年种群增长率不变，且次年均是前一年的
倍。则第t年种群数量为：
（注：不表示种群增长率）
种群增长率＝
（3）J型曲线特点：
1种群数量呈指数增长。
2种群增长率不变，与密度大小无关。
（4）种群增长率变化：
J型曲线的种群增长率不随时间变化而变化，是一个定植为
。
（5）J型增长的两种情况：
a. 实验室条件下，当一种细菌接种于适宜培养基中，在细菌增长的开始阶段，由于条件适宜，细菌增殖可看作J型增长。
b. 自然环境中，当一个种群刚刚迁入一个适宜环境，如外来物种入侵，由于条件适宜，没有天敌，该种群增长可看作J型增长，
二、S型曲线：
（1）曲线形成条件：食物和空间资源有限。
在资源有限的环境中，随着种群密度上升，各个体间因为食物、空间引起的种内斗争加剧，种群增长率随时间不断发生变化。
（2）K值理解：
1K：表示环境最大容量；可以认为是种群中生物数量的最大值，此时
种群不再扩大，种群不会增长。
2
：此时曲线斜率最大，种群增长率最大，种群数量恢复到K值所需时间最短。
3小于K/2：种群密度过低，很容易因为无法交配而种群灭绝，需要很长时间才能恢复到K值。
（3）种群增长率变化 ：
0
最大（种群数量为K/2时种群增长率大到最大值）
0
（4）应用：
1在实际环境中，种群增长一般都呈“S”型曲线，但生物迁入一个新的环境后，一定时期内可看作“J”型曲线。
2在“S”型曲线中，种群数量达到环境容纳量的一半K/2时，种群增长速率最大，资源再生能力最强。因此，在野生动植物资源的合理开发和利用方面，如渔业捕捞，应在种群数量大于K/2时开始捕捞，并且应使捕捞后的种群数量保持在K/2点。这样做既可获得较大捕捞量，又可保持这种群数量的高速增长，不影响资源的再生。
3我国计划生育政策制订的依据：影响种群密度的因素有出生率、死亡率、迁入迁出、外界条例、性别比例、年龄组成，但是对于人类来说，只有控制出生率才能影响人类的种群密度。所以我国计划生育政策规定一对夫妇只允许生育一个孩子，即降低人口出生率。
【经典例题】
例1：（2007全国理综）下列有关种群增长的S型曲线的叙述，错误的是（ ）
A．通常自然界中的种群增长曲线最终呈S型 B．达到K值时种群增长率为零
C．种群增长受自身密度的影响 D．种群的增长速度逐步降低
解析：种群在自然界中的增长曲线最终呈“S”型；当种群数量达到K值时，种群中出生率等于死亡率，故种群增长率为0；种群密度会影响种群数量的增长，当种群密度过大时，种内斗争激烈，种群增长率会下降。在种群迁移到新环境初期，由于环境条件优越，种群增长速度逐步加快，时达到最大，然后又逐步降低，达到K时为0。
答案：D
例2：下图表示某种鼠迁入新的环境后种群增长速度随时间变化的曲线，根据下图，能反映鼠种群数量变化的曲线是（ ）。
解析：由增长速度曲线知增长速度不是恒定不变的，排除A的“J”型增长曲线。
时间内种群增长率逐渐增大至最高。
时间内种群增长率又逐渐减少至0，增长率虽然减少，但种群数量仍然增加，增长率为0表示种群数量维持稳定不再增加，故符合“S”型曲线。
答案：B
第3节 群落的结构
【要点导学】
一、理解群落的内涵：
1.概念：同一时间内聚集在一定区域中各种生物种群的集合。群落的内涵应从以下几方面理解。
（1）生活在一定区域内，相互之间有直接或间接关系的各种生物种群的总和。
（2）由于种间关系而形成了生物群落。
（3）植物、动物、微生物三大功能类群是相互作用相互影响，彼此之间一物质和能量为纽带紧密地联系知识一起，组成了生物群落。
2.群落的物种组成：
（1）一个群落中物种的多少和每个种群的个体数量，是群落多样性的基础.
（2）一般来说，环境条件愈优越，群落发育的时间愈长，生物种的数目愈多，群落的结构也愈复杂。例如在美洲大陆上，从热带到极地生物种数逐渐减少。
（3）平原的生物种类一般比山地的少，草地比林地的少，远离大陆的岛屿比靠近大陆的岛屿生物种类少。
（4）在两个或多个群落间过渡地带，即群落交错区，如海陆交界的潮间带、河口湾，森林与草地或农田交界的地带，生物的种类和数量常比相邻群落中多，这种现象称为边缘效应。
（5）不同生物种的生态位常常不同。据此可以把群落中的生物种划分成不同的群落成员型。凡是个体数量多、生物量大、覆盖地面的程度也大的生物叫做优势种；
（6）优势种中的最优势者，即盖度最大、生物量也最大、占有最大空间，并在建造群落、改造环境和在物质与能量交换中作用最突出的生物种叫做建群种。
二、种间关系
三、群落的空间结构
1．垂直结构：在垂直方向上物种分布
①特点：具有明显的分层现象。
②原因：植物与光照强度有关，动物与食物和栖息地有关。
③意义：提高了群落利用阳光等环境资源能力。
④植物的垂直结构为动物创造了多种多样的栖息空间和食物条件，所以动物也有分层现象。
2．水平结构：在水平方向上物种分布
①特点：分布具有呈镶嵌性
②原因：由于地形的变化、土壤湿度和盐碱度的差异、光照强度的不同、生物自身生长特点的不同，它们呈镶嵌分布。
【经典例题】
例1：大、小鲈鱼高度混养．蚜虫与草．蝗虫与草，这些生物之间的关系依次为（ ）
A．种内斗争．捕食．捕食 B．捕食．捕食．捕食
C．种内斗争．寄生．捕食 D．捕食．寄生．捕食
解析：大、小鲈鱼高密度混养后，大鲈鱼将以小鲈鱼为食，这应属于种内斗争关系，而不应是种间捕食。蚜虫具有刺吸式口器，靠吸食汁液为主，应属于寄生关系，如跳蚤与人．雄蚊与植物等。蝗虫具有咀嚼式口器，碎食植物属于捕食关系，象牛与草等。
答案：C
例2：生物群落的结构在垂直方向上（ ）
A．具有明显的分层现象
B．有的有分层现象，有的没有分层现象
C．森林中的生物有分层现象，草原上的没有分层现象
D．植物有分层现象，动物没有分层现象
解析：在垂直方向上，生物群落具有明显的分层现象，这就是群落的垂直结构。如森林植物明显地分成乔木层．灌木层．草本植物层和地被层；池塘中植物明显地分成挺水植物．浮游植物和沉水植物。其实，草原上的植物．动物在垂直方向上同样也有明显地分层现象，如地上．地表．地下都有动．植物分布。因此，分层现象是普遍的。
答案：A
第4节 群落的演替
【要点导学】
一、演替的类型：
（一）裸岩的生态演替
裸岩阶段®地衣阶段®苔藓阶段®草木植物阶段®灌木阶段®森林阶段
（二）在弃耕的农田上群落的演替
农田被弃耕以后，很快就会长满一年生的杂草。在杂草的覆盖下，土壤条件会得到改善，一些多年生的杂草会接踵而至。土壤表层有机物质逐渐增多，保水能力也逐渐增强，这将更有利于植物的生长。几年后，一些小灌木便会生长起来，并成为灌木丛。再经过一段时间，乔木开始出现。高大的乔木占据了更多的空间，灌木逐渐减少，乔木逐渐蔚然成林。
在气候条件适宜的情况下，从弃耕的农田演替出树林，需要数十年时间。如果是在干旱的荒漠地区，群落的演替就很难形成树林，或许只发展到草木植物阶段或稀疏的灌木阶段。
发生在裸岩上的群落演替是初生演替，由于它发生于一个从来没有被植被覆盖的地面，或者是原来存在过植被，但被彻底消灭了的地方，因此它是漫长而艰难的过程；而弃耕农田上的演替是一种次生演替，它发生于原有植被虽已不存在，但原有土壤条件基本保留，甚至还保留了植物种子或其他繁殖体的地方，因此它相对容易些。
二、人类活动对群落演替的影响
1．人类活动往往是有目的、有意识地进行的，可以对生物之间、人类与其他生物之间以及生物与环境之间的相互关系加以控制，甚至可以改造或重建起新的关系；
2．人类可以砍伐森林、填湖造地、捕杀动物，也可以封山育林、治理沙漠、管理草原。人类活动往往会使群落演替按照不同于自然演替的速度和方向进行。
【经典例题】
例1：在群落演替中，下列情况中的哪一种情况是最不可能发生的（ ）
A．在群落演替过程中群落的物种构成不断变化
B．物种总数起始增多，然后趋于稳定
C．在初始阶段之后，生态系统中的生物量总量下降
D．生态系统中的非生物有机质总量增加
解析：因为在群落演替过程中随着物种数目和营养级数目的增加，生物总量只会逐渐增加而不会下降，因此生物总量下降是生态演替过程中最不可能发生的情况。
答案 C
例2：关于生物演替的顶级阶段，下列说法正确的是（ ）
A．这个阶段在环境变化以前一直持续 B．这个阶段不依赖天气
C．这个阶段不断变化 D．这个阶段只有结构
解析：在一定环境条件下，群落经过一系列演替后，最终会达到一个与环境稳定平衡的状态，这时的群落为顶极群落，理论上这个阶段在环境（包括天气．土壤等因素）变化之前是稳定的。
答案 A
高二生物必修3《生态系统及其稳定性》知识点
一、生态系统
1、定义：由生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体，
最大的生态系统是生物圈（是指地球上的全部生物及其无机环境的总和）。
2、类型： 自然生态系统
自然生态系统的自我调节能力大于人工生态系统
人工生态系统
非生物的物质和能量
3、结构：组成结构
生产者（自养生物） 主要是绿色植物，还有硝化细菌等
消费者 主要有植食性动物、肉食性动物和杂食性动物
寄生动物(蛔虫)
异养生物
分解者 主要是细菌、真菌、还有腐生生活的动物(蚯蚓)
食物链 从生产者开始到最高营养级结束，分解者不参与食物链
营养结构
食物网 在食物网之间的关系有竞争同时存在竞争。食物链，食物网是能量流动、物质循环的渠道。
4、生态系统功能：能量流动、物质循环、信息传递
（1）、能量流动 a、定义：生物系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程，
输入生态系统总能量是生产者固定的太阳能，
传递沿食物链、食物网，
散失通过呼吸作用以热能形式散失的。
b、过程：一个来源，三个去向。
c、特点：单向的、逐级递减的（中底层为第一营养级，生产者能量最多，其次为初级消费者，能量金字塔不可倒置，数量金字塔可倒置）。能量传递效率为10%－20%
（2）研究能量流动的意义：1实现对能量的多级利用，提高能量的利用效率（如桑基鱼塘）
2合理地调整能量流动关系，使能量持续高效的流向对人类最有益的部分（如农作物除草、灭虫）
1. 定义：组成生物体的C、H、O、N、P、S等元素，都不断进行着从无机环境到生物群落，又从生物群落到无机环境的循环过程。
2、物质循环 2．特点：具有全球性、循环性
3．举例 碳循环 ：
碳循环的形式:CO2
大气中CO2过高会引起温室效应
减少温室效应的措施:
1减少化石燃料的燃烧,使用新能源.
2植树造林,保护环境.
两者关系：
同时进行，彼此相互依存，不可分割的，物质循环是能量流动的载体，能量流动作为物质循环动力
5、实践中应用：a.任何生态系统都需要来自系统外的能量补充
b.帮助人们科学规划设计人工生态系统使能量得到最有效的利用
c.能量多极利用从而提高能量的利用率
d.帮助人们合理调整生态系统中能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类有益的方向。
物理信息 通过物理过程传递的信息，如光、声、温度、湿度、磁力等可来源于无机环境，也可来自于生物。
6、信息传递 ①信息种类 化学信息 通过信息素传递信息的，如，植物生物碱、有机酸动物的性外激素
行为信息 通过动物的特殊行为传递信息的，对于同种或异种生物都可以传递（如:孔雀开屏、蜜蜂舞蹈）
②范围：在种内、种间及生物与无机环境之间
③信息传递作用：生命活动的正常进行离不开信息作用，生物种群的繁衍也离不开
信息传递。信息还能调节生物的种间关系以维持生态系统的稳定。
④应用：a .提高农产品或畜产品的产量。如：模仿动物信息吸收昆虫传粉，光照使鸡多下蛋
b.对有害动物进行控制，生物防治害虫，用不同声音诱捕和驱赶动物
7稳定性 ①定义：生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定能力
抵抗力稳定性 抵抗干扰保持原状
②种类 两者往往是相反关系，但也有一致的 如：北极冻原
恢复力稳定性 遭到破坏恢复原状
③原因：自我调节能力（负反馈调节是自我调节能力的基础）
能力大小由生态系统的组分和食物网的复杂程度有关，生态系统的组分越多和食物网越复杂自我调节能力就越强。
但自我调节能力是有限度的，超过自我调节能力限度的干扰会使生态系统崩溃
抵抗力稳定性越强恢复力稳定性越弱（如：森林）
抵抗力稳定性越弱恢复力稳定性越强（如:草原、北极冻原）
④应用：a.对生态系统的干扰不应超过生态系统的自我调节能力
b.对人类利用强度较大的生态系统应实施相应的物质能量的投入保证内部结构与功能的协调
二、生态环境的保护：
1、我国由于人口基数大而且出生率大于死亡率，所以近百年来呈“J”型；
2、人口增长对生态环境的影响： a、人均耕地减少
b、燃料需求增加
c、多种物质、精神需求
d、社会发展
地球的人口环境容纳量是有限的，对生态系统产生了沉重压力。
3、我国应对的措施：a、控制人口增长
b、加大环境保护的力度
c、加强生物多样性保护和生态农业发展
4、全球环境问题：a.全球气候变化 b.水资源短缺 c.臭氧层破坏 d.酸雨
e.土地荒漠化 f.海洋污染 g.生物多样性锐减
5、生物多样性 ①概念：生物圈内所有的植物、动物、微生物，它们所拥有的全部基因及各种各样的生态系统共同构成了生物的多样性。
生物多样性包括物种多样性、基因多样性、生态系统多样性
潜在价值 目前不清楚
②多样性价值 间接价值 生态系统区别调节功能
直接价值 食用药用 工业用 旅游观赏 科研 文学艺术
就地保护 建立自然保护区和风景名胜区 是生物多样性最有效
的保护。
易地保护 将灭绝的物种提供 最后的生存机会
③保护措施 利用生物技术对濒危物种基因进行保护
协调好人与生态环境的关系（关键）
反对盲目的掠夺式地开发利用（合理利用是最好的保护）
6、可持续发展
①定义：在不牺牲未来几代人需要的情况下，满足我们这代人的需要，它是追求自然、经济、社会的持久而协调发展。
②措施：a.保护生物多样性
b.保护环境和资源
c.建立人口、环境、科技和资源消费之间的协调和平衡。