普通高中教科书
生物学
选择性必修2
生物与环境
上海科学技术出版社


主　　编：赵云龙　周忠良
本册主编：梅其春编写人员：（以姓氏笔画为序）　　　　　王正寰　沈　宇　张　阳　陈　珉　姜晓东
责任编辑：杨　硕　吴　玥美术设计：蒋雪静普通高中教科书　生物学　选择性必修2　生物与环境上海市中小学（幼儿园）课程改革委员会组织编写
出 版　上海世纪出版(集团)有限公司　上海科学技术出版社　　　　（上海市钦州南路71号　邮政编码200235）发 行　上海新华书店印 刷　当纳利（上海）信息技术有限公司版 次　2021年3月第1版印 次　2021年3月第1次开 本　890毫米×1240毫米　1/16印 张　7.25字 数　145千字书 号　ISBN 978-7-5478-5298-9/G·1036定 价　9.30元
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目录
第       章         
1
种群和群落　 1
节第1 种群特征及其影响因素
2
第节4第节3第2节用数学方法描述种群数量的变动规律 9
探究·实验1-1 探究培养液中酵母种群数量的变化规律
13
群落是多物种种群形成的复杂空间结构17
探究·实验1-2 探究土壤中动物类群的丰富度探究·活动1-3
20
调查城市常见鸟类生态位
26
群落演替是生物与环境相互作用的结果28
第       章         
2
生态系统的结构与功能　 35
第1节第2节第3节第4节生态系统各组分紧密联系成一体能量在单向流动中逐级递减物质在生态系统中循环利用36
42
49
探究·活动2-1 调查本地一个生态系统的能量流动或物质循环
53
生态系统运行离不开信息传递
55
1


第       章         
3
生态系统的相对稳定性　 63
第1节第2节生态系统具有维持动态平衡的能力
64
探究·实验3-1 设计并制作生态瓶68

生态系统的稳定性受到各种干扰的影响
71
探究·活动3-2 设计保持和提高某个生态系统稳定性的方案

75
第       章         
        4
生态环境的保护　 81
第1节第2节第3节人口增长影响生态环境
82
探究·活动4-1 调查身边的环境问题87
生物多样性关系到生态系统稳定及人类生存和发展
89
探究·活动4-2 探讨身边的生物多样性保护现状95
保护环境实现人类与自然的和谐相处
99
探究·活动4-3 了解身边的人工生态系统101
2


第节
第章

种群和群落
1
湿地广泛分布于世界各地，拥有众多野生动植物资源，是重要的生态系统。很多鸟类的繁殖和迁徙离不开湿地，因此，湿地又被称为“鸟类的天堂”。琵鹭总是站在水中觅食，雁鸭类喜欢在更深的水域中游来游去，而广袤的芦苇丛，则是各种雀鸟的乐园……生活在同一区域里的同种生物常常组成一个种群，种群是简单的个体集合，还是另有特殊之处？由不同种群的生物与环境经历长期的相互作用后，又进一步形成了更复杂的生物群落。群落有什么特点？不同种群的生物在群落中扮演着什么角色？群落是一成不变的吗？只有我们认识到种群和群落的相关结构特征后，才能更好地保护整个生态系统。
11


第1章种群和群落
第 节
种群特征及其影响因素
1
崇明东滩是上海地区最重要的滩涂湿地之一，在这里记录到的鸟类超过290种
学习目标
，其中国家一、二级重点保护物种40种，每年有近百万只水鸟在此栖息。在这百万鸟类大军中，每种鸟都有相对稳定的个体数量。它们是如何维持个体数量相对稳定的呢？如果湿地环境发生变化，会对它们有哪些影响呢？
●
分析具体的生物种群，列举生物种群的基本特征，并应用于指导和解决实际的生物学问题。剖析非生物因素及生物因素对种群特征的影响，形成进化与适应的生命观念，提升保护生态环境的意识。
●●●
斑嘴鸭种群
斑嘴鸭是一种集群生活的水鸟，每年都有大约两万只在崇明东滩越冬（图1-1
）。它们以水草为主要食物，周期性地成群往返于海边的潮滩湿地和水草丰美的芦苇荡，寻求食物或休憩，为来年飞向北方做好充分的准备。
概念聚焦
种群具有种群密度、出生率和死亡率、迁入率和迁出率、年龄结构、性别比例等特征。光、温度和水等非生物因素以及不同物种之间的相互作用等都会影响生物的种群特征。
图1-1　芦苇荡中的斑嘴鸭
思考与讨论：
1.通常将栖息在崇明东滩的全部斑嘴鸭个体称作一个斑嘴鸭种群。请尝试给种群下一个定义。2.除了斑嘴鸭，图中还有其他物种的种群吗？3.你觉得影响这些生物种群生存的因素可能有哪些？
2


种群特征及其影响因素第1节
1．用数量化指标描述种群特征
一个物种得以生存必须要在一定空间内拥有一定数量的个体。这种分布在一定空间内同种生物个体的总和，称为种群（population
）。例如，分布于上海崇明东滩湿地上所有的斑嘴鸭是一个种群，而所有的芦苇又是另一个种群。不同生物的种群个体数量差异很大，而且在一定时间、一定空间内，又可以有多个不同物种的种群同时存在。一个种群的大小，指的是一定空间内种群全部个体的数量。如果采用单位面积或单位体积内种群的个体数量来表示种群的大小，则称为种群密度（population
density），它是种群最基本的数量特征。不同生物的种群密度差异很大，例如每毫升水体中生活着约15个大草履虫
，而在数平方千米的范围内可能只有1只成年虎
。在实际生产管理中，农业上预测虫灾的发生、牧业上分析鼠患的程度、渔业上确定捕捞的强度等，都需要人们了解目标物种的种群密度。为此，生态学家根据不同生物的特征，使用样方法、样线法、标志重捕法等不同方法来估测它们的种群密度。适宜的种群密度是一个物种维持稳定的基础。那么，一个种群如何形成或维持适宜的种群密度呢？首先，一个物种必须要有足够多的新生个体弥补死亡造成的种群损失。单位时间内种群新生的个体数与该种群个体总数的比值，称为出生率（birth rate
）；单位时间内种群死亡的个体数与该种群个体总数的比值，称为死亡率（mortality rate）。用出生率和死亡率可以估计该种群的生存现状和发展趋势。龟是一类成体寿命很长但幼年死亡率很高的动物，因此，许多龟类物种的生存前景并不乐观。例如，盔头泽龟（图1-2
）的出生率高达96%
，但其死亡率也高达92.1%，大约只有7.9%的个体可以活到成年。其次，当种群密度过高时，它们中的一些个体可能就会迁出，扩散到种群密度较低的地方生活。通过计算单位时间内迁入、迁出的个体数占该种群个体总数的比值，可以分别估计出种群的迁入率（immigration
图1-2　盔头泽龟
rate）和迁出率(emigration rate)。例如，在崇明东滩湿地越冬的近100万只水鸟
，同期也会频繁地光顾长江口其他滩涂湿地。因此，研究单位时间内越冬水鸟数量的变化时，计算迁入率和迁出率是分析东滩越冬水鸟各物种数量变化的重要依据。
3


第1章种群和群落
可见，一个物种种群数量的维持是一个动态的过程。简而言之，出生率和迁入率是表示种群数量增加的种群特征，而死亡率和迁出率是表示种群数量下降的种群特征。只有当这四种基本特征相互平衡时，该物种的种群数量才能达到稳定。此外，年龄结构和性别比例也是影响种群发展的重要因素。年龄结构（age
structure）是指一个种群中各年龄期个体数量的占比（图1-3
）。每个种群都是由不同年龄和不同性别的个体组成的。例如截至2018年
，我国人口总数为13.954亿人（未包括台湾、
香港、澳门），其中60岁以上人口2.495亿人，约占总人口的17.9%
；男性7.135亿人，约占总人口的51.1%；女性6.819亿人
，约占总人口的48.9%。为什么我们要如此精确地了解这些人口数据呢？在分析种群的年龄结构时，根据不同年龄组个体数的占比，可以将种群分为增长型、稳定型和衰退型三种类型。在衰退型种群中，老年个体较多、幼年个体偏少，出生率小于死亡率，未来种群数量会逐渐减少。如果种群中老年、成年、幼年个体比例协调，出生率和死亡率大致相当，种群数量将保持稳定状态。而当种群中幼年、成年个体较多，老年个体较少，种群的出生率大于死亡率，则种群数量将会增加。因此，年龄结构可以用来预测种群数量的发展趋势。性别比例（gender
图1-3 种群年龄结构的三种类型
ratio）则是指种群中雌雄个体数量的比例。有性繁殖的生物种群都有各自最适合的性别比例。大多数有性繁殖物种的性别比例都大致保持在1∶1。而社会性昆虫如蜜蜂和蚂蚁，由于种群的主体是数量庞大的不可育雌性个体，繁殖任务则交给唯一的雌性蜂王或蚁王与数百只雄蜂或雄蚁去完成。因此从繁殖角度看，它们都是雄性多于雌性的。