Question

生态学家高斯曾在实验室里做过这样的实验：他将2种草履虫，即有尾草履虫和双小核草履虫分别培养在容器中，各给以细菌作食物，不久两种草履虫分裂繁殖并和细菌数量达到平衡。但是如把2种草履虫放在同一培养皿中，给以细菌混合培养，16天后，结果如下图。

　　(1)从图中可以看出：混合培养后，能正常生长的是______，不能正常生长的是______。

　　(2)试分析高斯实验结果的原因，生物学上称这种现象是什么？

　　(3)混合培养后，能正常生长的个体发展趋势是______，在这个发展过程中，生物因素间的关系将由______转变为______。

　　(4)如果在自然界中，2种草履虫生活在同一环境里，是否会发生与高斯实验相同的结果？说明原因。

Answer 1

(1)双小核草履虫 有尾草履虫

　　(2)由于双小核草履虫繁殖速度略高于有尾草履虫，具有一定优越性，因此在食物数量有限的情况下，它就能胜过有尾草履虫而生存下来。生物学上称这种现象为种间竞争。

　　(3)先增加然后稳定 竞争 种内斗争

　　(4)不会发生与高斯实验相同的结果。

　　原因：自然生态系统的成分和营养结构复杂，自动调节能力强。

解析:

(1)实验结果表明，混合培养16天后，有尾草履虫均消失，只有双小核草履虫继续存活其中。

　　(2)比较2种草履虫单独生长的数量曲线图，可以发现，双小核草履虫比有尾草履虫世代时间略短，因而繁殖速度略快。由于双小核草履虫有这样一个优越性，在一定量食物的限制因素之下，它就能胜过有尾草履虫而生存下来。生物学上把这样两个物种之间为争夺生活资源而发生斗争的现象称为(种间)竞争。

　　(3)双小核草履虫在与有尾草履虫的竞争中生存下来，数量不断递增。递增到一定程度后，由于受到食物等因素的限制，双小核草履虫种群内的不同个体间也会发生争斗，逐步使其繁殖数量与细菌的数量达到此起彼伏的平衡。因此，双小核草履虫的发展趋势是，先递增然后稳定；在这个发展过程中，生物间的关系由种间竞争转变为种内斗争。

　　(4)从理论上说，一种生殖率高及取食力强的物种可以淘汰另一种生殖率低及取食力弱的物种。这种情况在实验室的比较单纯的实验种群中是可以实现的，高斯实验就是一个高度简化的实验。在自然环境中，没有像上述实验中那样简单的环境，因而极少有因单纯竞争造成一种动物被淘汰的现象。实际上，在自然界这2种草履虫是可以生活于同一池塘中的。虽然两者生长速度不同，但池塘中还有其他因素介入，情况就不会像上面实验那样简单了。情况越复杂，调节能力越强。例如，池塘中有一种栉毛虫，以草履虫为食，数量多的草履虫被捕食的机会多，因而2种草履虫可借助栉毛虫的捕食而达到平衡。栉毛虫实际上只是对2种草履虫的数量变动有作用的诸多环境因素之一，所以在自然环境中一种草履虫是难以消灭另一种草履虫的。

本题考查对生态学基础知识的应用能力及识图能力，是一道综合分析题。考查内容涉及生态因素中的种间关系和种内关系，以及生态平衡的原理。学生容易犯以下一些错误：(1)混淆竞争和捕食的含义，误把两种草履虫间的竞争关系当作捕食关系；(2)误认为题中两种草履虫是属于一个物种，是种内关系；(3)忽视了自然环境中生态结构的复杂性，将其简单化、模式化。