關(guān)于“環(huán)境容納量”的試題分析與教學(xué)思考

朱斌良 左立波

(廣東省鶴山市鶴華中學(xué) 529700)

1 “環(huán)境容納量”概念內(nèi)涵的思考

“環(huán)境容納量”是指在環(huán)境條件不受破壞的情況下，一定空間中所能維持的種群最大數(shù)量，也表示為邏輯斯蒂增長模型(“S”型曲線)中的種群數(shù)量穩(wěn)態(tài)平衡密度，可用“K”值表示。邏輯斯蒂增長公式為：dN/dt=rN(1-N/K)，其中(1-N/K)是邏輯斯蒂系數(shù)。若N=K，則表示達到一個穩(wěn)定的平衡種群值。

例1 (廣東省2016屆高三3月適應(yīng)性測試理科綜合第5題)某實驗小組探究培養(yǎng)液中草履蟲的種群數(shù)量變化，實驗結(jié)果統(tǒng)計如表1。則該培養(yǎng)液中草履蟲種群的環(huán)境容納量(K值)是( )

A．232 B．225 C．224 D．227

表1 培養(yǎng)液中草履蟲種群數(shù)量變化表

分析：學(xué)生如果不能真正的理解“K”值內(nèi)涵，很容易選錯答案A，而正確答案是D 。因為求解該種群達到穩(wěn)定的平衡值，應(yīng)(232+225+224)/3=227。參考答案:D。

2 引導(dǎo)學(xué)生對“環(huán)境容納量”動態(tài)變化的思考

在人教版高中生物學(xué)教材必修三的旁欄中有如下思考與討論問題：“同一種群的K值是固定不變的嗎？”引導(dǎo)學(xué)生從多方面思考種群數(shù)量的變化因素，如氣候、食物、天敵、傳染病等。

因此，大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動中。環(huán)境遭受破壞，K值會下降；當生物生存的環(huán)境改善時，K值會上升(圖1)。

圖1 K值變動示意圖

例2 (2014年浙江理綜，4)下列關(guān)于環(huán)境容納量的敘述，正確的是( )

A．環(huán)境容納量是指種群的最大數(shù)量

B．種群的內(nèi)源性調(diào)節(jié)因素不會改變環(huán)境容納量的大小

C．在理想條件下，影響種群數(shù)量增長的因素主要是環(huán)境容納量

D．植食動物在自然條件下，一年四季的環(huán)境容納量以冬季最大

分析：答案B中的“內(nèi)源性調(diào)節(jié)”包括“行為調(diào)節(jié)、內(nèi)分泌調(diào)節(jié)、遺傳調(diào)節(jié)”等，“內(nèi)源性調(diào)節(jié)”使種群維持在穩(wěn)態(tài)的數(shù)量水平。參考答案：B。

3 引導(dǎo)學(xué)生對“環(huán)境容納量(K值)”在實踐中應(yīng)用的思考

在教學(xué)中注重教材中“思考與討論”的素材，激發(fā)學(xué)生帶著問題去思考與討論。

3.1 K值的應(yīng)用 例如，結(jié)合K值引導(dǎo)學(xué)生思考保護大熊貓的根本措施有哪些？ ①野生生物生境保護：建立自然保護區(qū)，保護野生生物生活的環(huán)境，減少環(huán)境阻力，從而提高環(huán)境容納量(K值)，是保護大熊貓的根本措施；②有害生物防治：增加環(huán)境阻力。例如，將食物儲藏在安全區(qū)，斷絕或減少其食物來源；室內(nèi)硬化地面等措施，減少有害生物挖巢穴的場所；養(yǎng)殖或釋放有害生物的天敵。

3.2 K/2值的應(yīng)用 ①對資源開發(fā)與利用的措施：把握K/2值處黃金開發(fā)點，維持被開發(fā)資源的種群數(shù)量在K/2值處，可實現(xiàn)“既有較大收獲量又可保持種群高速增長”；②對有害生物防治的措施：務(wù)必及時控制種群數(shù)量，嚴防達K/2值處(若達K/2值處，會導(dǎo)致該有害生物成災(zāi))。

例3 (2015·浙江六校聯(lián)考，15)如圖2所示，某物種遷入新環(huán)境后，種群數(shù)量增長速率(平均值)隨時間(單位：年)的變化關(guān)系。經(jīng)調(diào)查在第5年時該種群的種群數(shù)量為200只。下列有關(guān)敘述正確的是( )

A．由圖可知，該物種遷入新環(huán)境后，其種群數(shù)量一直呈“J”型增長

B．理論上該種群在此環(huán)境中的環(huán)境容納量約為400只

C．由于存在天敵、生活空間和資源有限等，第5年到第9年這段時間內(nèi)種群數(shù)量減少

D．如果該種群為東方田鼠，則將其數(shù)量控制在200只左右可有效防治鼠患

圖2 某物種遷入新環(huán)境后的種群數(shù)量增長速率

分析：讓學(xué)生依據(jù)種群增長的“S”曲線模型來解答此題，畫出對應(yīng)的種群增長的速率模型圖(圖3)，從題干中可知在第5年時種群增長速率達到最大(K/2)為200只，則理論上該種群在此環(huán)境中的環(huán)境容納量約為400只,故答案為B。在理解K值的應(yīng)用價值過程中，就很容易排除答案D。參考答案：B。

圖3 種群增長的速率模型圖