第三节　生态因素影响种群数量波动

一、种群的数量总是在波动中

1．种群数量波动的概念：种群是一个动态系统，种群中的个体数量是随着时间而变化的，这就是种群的数量波动。

2．种群数量波动的原因

任何一个特定环境中种群的生存资源总是有限的，周围的环境条件在不断发生着变化，从而引起种群出生率、死亡率、迁入率和迁出率的改变，使其种群个体数量不断发生变化。

3．种群数量波动的类型

(1)周期性波动

①概念：任何波动只要在两个相邻波峰之间相隔的时间基本相等。

②主要表现为季节性波动和年间波动。季节性波动主要由环境的周期性季节变化所决定，种群数量随季节变化而改变，年年如此。年间波动则是指种群数量的变动是以多年为一个周期的重复波动，这种波动的周期常常是几年，甚至更长。

(2)非周期性波动

①概念：任何波动只要在两个相邻波峰之间相隔的时间不相等。

②表现：大多数种群的年间数量动态变化表现为非周期性波动。

二、外源性因素调节种群数量波动

1．外源性因素：影响种群密度的外部因素，主要包括气候、食物、捕食、疾病、寄生等。

2．外源性因素调节机制

(1)气候：气候因素会影响种群密度的变化。昆虫的早期死亡80%～90%是由气候变化引起的，因为气候因素会影响昆虫的发育与存活。

(2)食物：食物是调节种群数量的重要因素。在食物不足时，种群内部必然会发生激烈的竞争，使很多个体不能生殖或不能存活。

(3)捕食：捕食也能将被捕食者的种群密度制约在一定水平。捕食者种群数量会随着被捕食者数量的增加而增加，也会因自身受到天敌的捕食而减少。

(4)病原体和寄生生物：病原体和寄生生物的致病力和传播速率是随着种群密度的增加而增加的。

3．外源性因素调节综合作用

在大多数情况下，上述这些因素并不是单独起调节作用，而是多种因素综合在一起共同影响种群数量波动。

三、内源性因素调节种群数量波动

1．内源性因素：包括领域行为和内分泌等种群内部的影响因素。

2．领域行为

(1)概念：动物有选择地占据、保卫一定的空间，不允许同类其他个体进入这一空间的行为。

(2)实例：鸟类的领域行为非常强，尤其是种群密度高且在繁殖季节时，只有优势雄鸟才能占有相应的领域，得到更多的交配繁殖机会和生存资源，而竞争力较弱的雄鸟则无领域可占，因而失去繁殖后代的机会。

3．内分泌因素

(1)调节机制

当种群数量上升时，种群内个体经受的社群压力增加，会增强对中枢神经系统的刺激，进而引发内分泌失调，使种群数量增长停止或被抑制，继而又降低了社群压力。

(2)实例　啮齿类动物在种群密度过大时，会引起雌鼠内分泌功能失调，改变了体内原有激素的平衡，导致排卵功能减退，容易流产，母鼠泌乳过程受到抑制，对幼鼠照顾不良，行为反常而好斗等。这些生理变化会使雌鼠生殖力下降，幼鼠死亡率增加，鼠的迁出率上升，最终导致种群数量迅速下降。

判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)

1．当种群数量达到了环境容纳量，种群的数量不再波动。(×)

提示：当生存环境改变时环境容纳量也随之改变。

2．在一些无脊椎动物中，周期性波动的周期比较短，这主要与其食物有关。                            (×)

提示：主要与其生活史较短有关。

3．沙漠地区啮齿动物和鸟类的种群数量总是与降雨量有着直接的关系。                                          (√)

4．我国利用七星瓢虫防治蚜虫和利用灰喜鹊防治松毛虫属于生物防治。                                          (√)

　种群数量的波动及波动的类型

1．种群波动的原因

种群波动是指处于平衡状态的种群，随时间发展其种群数量围绕某一饱和量上下波动的现象。

(1)环境条件的变化可引起种群数量波动，如干旱、酷暑、严冬、流行疾病等因素可使种群数量减少，温和、湿润、风调雨顺等年景会使种群数量增加等。

(2)种群自身特性也可引起种群大小波动，如种群增长率随种群密度改变而变化时，种群动态可以表现为不同的类型，包括稳定、有规则波动和无规则波动等。

2．自然种群数量动态变化的常见类型

(1)季节变化：主要与环境季节性变化和生物适应性相关，同时也受种间关系(主要是捕食关系)所影响。

(2)年变动：如旅鼠、北极狐3～4年周期；美洲兔、加拿大猞猁9～10年周期。

(3)种群数量的非周期性变动：根据现有长期种群动态记录，大多数生物种群的数量变动属于不规则的。这些变化主要由环境的非周期性突然变化引起，如一些突发性的自然灾害，同时人类活动对种群数量的非周期性变化也起很大作用。

(4)种群暴发或大发生(如蝗灾、赤潮)。

1．引起种群数量波动的直接原因是什么？

提示：种群出生率、死亡率、迁入率和迁出率的改变。

2．东亚飞蝗种群的数量波动是周期性波动还是非周期性波动？判断的依据是什么？

提示：蝗虫的种群数量受气候等条件的影响，随气候变化而波动。

1．科学家研究某区域中田鼠的种群数量变化时，得到该种群在数年内的出生率和死亡率的比值曲线如图(其中R＝出生率∶死亡率)。在不考虑迁入迁出的情况下，下列说法正确的是(　　)

A．该田鼠种群增长方式为“S”形增长

B．田鼠种群数量d点时，种群密度最小

C．从图中可知O～d期间田鼠种群数量出现了周期性波动

D．由图可知，a、b两点时对应的种群自然增长率相等

B　[根据分析可知，R大于1时，田鼠种群数量增加，R小于1时，田鼠的种群数量减少，由图可知，在调查期间，田鼠的种群数量先增加然后一直减少，不属于“S”形增长，A错误；在c点和d点时，田鼠的种群出生率与死亡率比值R小于1，即出生率小于死亡率，所以田鼠的种群数量一直在减少，所以在d点时，种群密度最小，B正确；在O～d范围内，只能体现出一个先增后减的变化过程，没有呈现出周期性波动，C错误；据图可知，a、b两点田鼠种群的出生率与死亡率比值R相等，但田鼠种群的自然增长率＝出生率－死亡率，由于两点对应的种群数量不相同，所以两点对应的自然增长率不一定相等，D错误。]

2．下图为1932—1962年英国甲、乙两地某种苍鹭的数量相对值变化曲线。下列叙述错误的是(　　)

A．甲、乙两地苍鹭种群的数量波动都为非周期性波动

B．苍鹭种群的性别比例通过影响其出生率和死亡率来影响其种群密度

C．甲、乙两地苍鹭种群间存在地理隔离，但不存在生殖隔离

D．30年间乙地苍鹭种群数量保持相对稳定，但年龄结构可能存在变化

B　[由图可知，甲、乙两地苍鹭种群的数量波动都为非周期性波动，A正确；性别比例是通过影响出生率来影响种群密度的，但不影响死亡率，B错误；因为甲、乙两地的苍鹭是同一个物种，所以它们之间存在地理隔离，但不存在生殖隔离，C正确；由图可知，乙地种群数量在30年间基本保持相对稳定，但年龄结构可能存在变化，D正确。]

　种群数量波动类型的判断流程

　种群数量波动的调节

1．气候、食物、病源物和寄生物、捕食等因素对种群数量波动调节

2．生殖力与内分泌的内源性调节作用实例

(1)生殖力：生殖力受密度的影响，如池塘内的椎实螺在低密度时产卵多，高密度时产卵少。

(2)抑制物的分泌：多种生物都有通过分泌抑制物来调节种群密度的能力。如动物中，蝌蚪密度高时产生一种毒素，能限制蝌蚪的生长，或增加蝌蚪的死亡率；在植物中，桉树有自毒现象，即密度高时能自行减少其数量。

1．如图为某种群的平均出生率(实线)及平均死亡率(虚线)，与该种群所依赖的资源量关系图。下列叙述正确的是(　　)

A．出生率和死亡率是种群内群体特征的统计值

B．资源量是该种群数量最主要的内源性调节因素

C．资源量长期小于R会导致该种群密度降低

D．随着资源量的增加，此种群的K值可以无限增大

C　[出生率和死亡率是根据单位时间内出生和死亡的个体数计算得到的，A错误；资源量是该种群数量最主要的外源性调节因素，B错误；资源量长期小于R会使出生率小于死亡率，导致该种群密度降低，C正确；据图可知，随着资源量的增加，该种群的K值增大到一定程度后不再增加，D错误。]

2．下列关于种群数量变化的叙述，正确的是(　　)

A．在理想条件下，疾病能将种群数量压制在低水平上

B．只要保持替补出生率，种群就能保持数量的稳定

C．领域行为和捕食行为都是调节种群数量变化的外源性因素

D．种群数量的变动不会改变环境容纳量的大小

D　[在理想条件下，种群不会受到疾病的限制，呈“J”形增长，A错误；“稳定型预示着只要保持替补出生率(一个家庭生两个孩子)人口就会保持零增长”，但保持替补出生率的种群不一定种群数量就稳定不变，如需考虑到一代人所生孩子成长为做父母之前将有部分死亡的可能，而这种可能又随着社会经济条件的变化而变化，B错误；领域行为是调节种群数量变化的内源性因素，C错误；种群的内源性调节因素不会改变环境容纳量的大小，环境容纳量的大小只与环境的变化有关，如天敌、空间、食物等因素，D正确。]

　种群数量的调节

以北极旅鼠种群数量变化统计结果为真实情境信息，通过设问(1)考查了生命观念，通过设问(2)考查了科学思维。

(1)北极旅鼠在1929年到1943年间种群数量波动的原因是什么？(生命观念)

提示：北极旅鼠的生存资源是有限的，周围的环境条件在不断发生着变化。

(2)北极旅鼠种群数量波动类型是什么？说出判断依据。(科学思维)

提示：呈周期性波动。两个相邻波峰之间相隔的时间基本相等。

[课堂小结]

1．当种群数量达到K值时，可能出现的现象是(　　)

A．这时生态因素对该种群没有作用

B．种群的增长率保持稳定

C．食物将不再是限制种群发展的因素

D．出生率再也不会超过死亡率

B　[当种群数量达到K值时，生态因素对该种群有作用，可使K值发生改变，A错误；当种群数量达到K值时，种群的增长率为0，B正确；食物仍是限制种群发展的因素之一，C错误；当种群数量达到K值时，而环境条件的改变可使K值发生变化，所以出生率仍有可能会超过死亡率，D错误。]

2．下图为矛隼在某地区70年内的数量变化情况(无迁移)。下列相关叙述正确的是(　　)

A．该种群的数量在70年内呈周期性波动

B．前40年，该种群的环境容纳量为150只

C．图中P点到Q点，种群数量表现为指数增长

D．病源物对该种群增长的抑制作用与种群密度呈正相关

D　[分析图中曲线变化趋势，该种群数量波动有一定的周期性，大约20年，A错误；前40年，该种群的环境容纳量为100只，B错误；图中P点到Q点种群增长速度先增大后减少，不是指数增长，C错误；种群密度越大，病源物越容易感染该种群，越容易抑制种群密度，D正确。]

3．如图表示某生态系统中甲、乙两种群在一段时间内的数量变化情况。据图分析下列有关叙述错误的是(　　)

A．甲乙两种群间为捕食关系，甲是被捕食者

B．M时乙种群的出生率大于死亡率

C．甲种群在该生态系统中数量呈周期性波动

D．两种种群数量波动的幅度减小说明了生态系统趋于稳定

C　[据图分析，甲和乙种群数量上呈现出“先增加者先减少，后增加者后减少”的不同步性变化，可判断出甲为被捕食者、乙为捕食者，A正确；M点时甲种群的曲线是下降趋势，出生率小于死亡率，乙种群的曲线是上升趋势，出生率大于死亡率，B正确；一段时间内，当甲种群数量增多，会使乙种群的数量随之增多，当乙种群增多到一定数量，甲种群的数量会随乙种群的增多而减少，因此两种群数量变化呈周期性波动，但一段时间后无法判断，C错误；两种群数量波动幅度减小说明生态系统具有自我调节能力，而且正趋于稳定，D正确。]

4．能够调节种群数量的有外源性因素和内源性因素两大类，下列因素属于内源性因素的是(　　)

A．气候食物

B．疾病

C．寄生和捕食

D．领域行为和内分泌调节

D　[外源性是一个生物学概念，和内源性相对应，指一切非本体的因素，即来源自外部而能对本体发生作用的因素。如天气、土壤、水质是使种子发生变异的外源性因素；如碰伤是使血友病人病情恶化的外源性因素。与“外源性”相对，内源性因素是由生物内部因素产生或引起的(疾病、物质等)。因此气候、食物、疾病、竞争与捕食都属于影响种群数量的外界因素，属于外源性因素，而领域行为和内分泌调节是生物本身所具有的，属于内源性因素，故选D。]

5．研究人员调查了数年内某地区中野兔种群的出生率和死亡率的比值变化，得到了如图所示的曲线。其中R＝，请据图回答问题：

(1)种群是指________________________。种群在繁衍过程中，个体有新老交替，但基因却能代代相传，因此，种群是生物进化的________________。

(2)出生率和死亡率可直接影响________(填种群的数量特征)。若不考虑该野兔种群的迁入和迁出，据图分析，该种群的数量变化________(填“是”或“不是”)“S”形增长。在进行调查的时间范围内，该种群数量最多的时间点为________。

(3)与数学方程式相比，曲线图这种数学模型表现形式的优点是__________

_________________________________________________________________

_______________________________________________________________。

(4)在自然界中，影响种群数量变化的外界因素有很多，例如_________________(写出三个)，因此，大多数种群的数量总是在不断变化中。种群数量变化除了增长外，还有________________。

[解析]　(1)占有一定空间和时间的同一物种所有个体的集合体为种群；种群是生物进化的基本单位。

(2)出生率和死亡率可直接影响种群密度；据图分析该种群数量不是一直在增加，d～f段R值小于1，种群数量减小，故该种群数量变化不属于“S”形增长；d点之前种群数量一直增加，d点之后种群数量减少，故d点野兔的种群数量最多。

(3)曲线图与数学方程式相比，具有的优势是能更直观地反映出种群数量的变化趋势。

(4)影响种群数量变化的外界因素有气候、食物、天敌、传染病、人类活动等；大多数种群的数量总是在不断变化中，种群数量变化除了增长外，还有波动、下降。

[答案]　(1)占有一定空间和时间的同一物种所有个体的集合体　基本单位　(2)种群密度　不是　d　(3)能更直观地反映出种群数量的变化趋势　(4)气候、食物、天敌、传染病、人类活动等(任选三个作答)　波动、下降