第4章第2節(jié)種群數(shù)量課件

第2節(jié)種群數(shù)量的變化本節(jié)聚焦一、建構種群增長模型的方法二、種群增長的“J”型曲線三、種群增長的“S”型曲線四、種群數(shù)量的波動和下降五、研究種群數(shù)量變化的意義數(shù)學模型：是用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學形式。數(shù)學模型的表現(xiàn)形式可以為公式、圖表等形式。一、建構種群增長模型的方法描述、解釋和預測種群數(shù)量的變化，常常需要建立數(shù)學模型。一、建構種群增長模型的方法問題探討在營養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，某種細菌每20min就通過分裂繁殖一代。一、建構種群增長模型的方法時間（min)20406080100120140160180分裂次數(shù)數(shù)量（個）2481632641282565121234567891、填寫下表：計算一個細菌在不同時間（單位為min）產(chǎn)生后代的數(shù)量。2．n代細菌數(shù)量Nn的計算公式是：

Nn3．72小時后，由一個細菌分裂產(chǎn)生的細菌數(shù)量是多少？＝1×２n解：n＝６０minx７２h／２０min＝２１６Nn＝1×２n＝２２１６細菌數(shù)量一、建構種群增長模型的方法4、以時間為橫坐標，細菌數(shù)量為縱坐標，畫出細菌的數(shù)量增長曲線。曲線圖與數(shù)學方程式比較，有哪些優(yōu)缺點？曲線圖：直觀，但不夠精確。數(shù)學公式：精確，但不夠直觀。一、建構種群增長模型的方法1、觀察研究對象，提出問題細菌每20分鐘分裂一次，問題：細菌數(shù)量怎樣變化的？2、提出合理的假設在資源和空間無限多的環(huán)境中，細菌種群的增長不受種群密度增加的影響3、根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，用適當?shù)臄?shù)學形式對事物的性質(zhì)進行表達列出表格，根據(jù)表格畫曲線，推導公式4、通過進一步實驗或觀察等，對模型進行檢驗或修正觀察、統(tǒng)計細菌的數(shù)量，對自己所建立的模型進行檢驗或修正建立數(shù)學模型一般包括以下步驟：實例一：1859年，一位英國人來到澳大利亞定居，他帶來了24只野兔。讓他沒有想到的是，一個世紀之后，這24只野兔的后代竟達到6億只以上。漫山遍野的野兔與牛羊爭食牧草，啃嚙樹皮，造成植被破壞，導致水土流失。后來，人們引入了黏液瘤病毒才使野兔的數(shù)量得到控制。實例二：鳳眼蓮原產(chǎn)于南美，僅以一種觀賞性植物零散分布，1844年在美國的博覽會上曾被喻為“美化世界的淡紫色花冠”。自此以后鳳眼蓮被作為觀賞植物引種栽培，現(xiàn)已在亞、非、歐、北美洲等數(shù)十個國家造成危害。1901年作為花卉引入中國，30年代作為畜禽飼料引入中國內(nèi)地各省，并作為觀賞和凈化水質(zhì)的植物推廣種植，后逃逸為野生。由于繁殖迅速，又幾乎沒有競爭對手和天敵，在我國南方江河湖泊中發(fā)展迅速，目前我國有這種鳳眼蓮184萬噸，成為我國淡水水體中主要的外來入侵物種之一。實例三：在20世紀30年代，人們將環(huán)頸雉引入美國的一個島嶼。在1937－1942年期間，這個種群數(shù)量的增長如下圖所示。

如果以時間為橫坐標，種群數(shù)量為縱坐標畫出曲線來表示，曲線大致呈什么型？二、種群增長的“J”型曲線實例3：自然界確有類似細菌在理想條件下種群數(shù)量增長的形式，如果以時間為橫坐標，種群數(shù)量為縱坐標，曲線則大致呈“J”型美國某島嶼環(huán)頸雉種群數(shù)量的增長二、種群增長的“J”型曲線①產(chǎn)生條件：

理想狀態(tài)——食物充足，空間不限，氣候適宜，沒有天敵等；②增長特點：

種群數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長，第二年是第一年的λ倍。③量的計算：t年后種群的數(shù)量為Nt=N0

λt

（N0為起始數(shù)量，t為時間，Nt表示t年后該種群的數(shù)量，λ為年均增長率．）

④例子：實驗室條件下、外來物種入侵、遷移入新環(huán)境。閱讀課本67頁，思考以下問題：1、S曲線的產(chǎn)生條件是？增長特點是？有實例能證明這種增長類型嗎？2、高斯實驗中為什么大草履蟲第二天、第三天增長較快，而第五天后數(shù)量基本穩(wěn)定？高斯實驗的條件與問題探討中的實驗條件有何區(qū)別？3、S型曲線的橫坐標縱坐標分別是什么？4、什么是K值？同一種群的K值是固定不變的嗎？三、種群增長的“S”型曲線問題探討在一個培養(yǎng)基中，細菌的數(shù)量會一直按照這個公式增長嗎？為什么？如何驗證這個觀點？不會。原因是資源和空間是有限的。生態(tài)學家高斯曾經(jīng)做過這樣一個實驗：在0.5ml培養(yǎng)液中放入5個大草履蟲，然后每隔24h統(tǒng)計一次大草履蟲的數(shù)量。經(jīng)過反復實驗，得出了如圖所示的結(jié)果。思考：1、曲線形狀象什么？其種群達到基本穩(wěn)定的數(shù)量值稱為什么？“S”型曲線2、大草履蟲數(shù)量增長過程如何？三、種群增長的“S”型曲線K值種群增長率不斷降低種群數(shù)量K/2→K值時，三、種群增長的“S”型曲線種群數(shù)量達到K值時，種群增長率為零,但種群數(shù)量達到最大，且種內(nèi)斗爭最劇烈。種群數(shù)量在K/2值時，種群增長率最大種群數(shù)量由0→K/2值時，種群增長率增大K值：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)量稱為環(huán)境容納量。K/2轉(zhuǎn)折期，增長速率最快K值：環(huán)境容納量加速期，個體數(shù)量增加，增長加速潛伏期，個體數(shù)量較少增長緩慢減速期，增長緩慢飽和期，增長速率為零種群數(shù)量“S”型增長曲線（種群數(shù)量）K/2K種群數(shù)量增長率時間D:出生率＝死亡率，即種群數(shù)量處于K值。B:出生率與死亡率之差最大，即種群數(shù)量處于K/2值。三、種群增長的“S”型曲線①產(chǎn)生條件：自然條件(現(xiàn)實狀態(tài))——食物等資源和空間總是有限的，當種群密度增大時，種內(nèi)斗爭不斷加劇，天敵數(shù)量不斷增加，導致該種群的出生率降低，死亡率增高。②增長特點：種群數(shù)量達到環(huán)境所允許的最大值（K值），將停止增長并在K值左右保持相對穩(wěn)定。存在環(huán)境阻力種群密度越大環(huán)境阻力越大A種群數(shù)量達到K值時，種群—增長停止種群數(shù)量在K/2值時，種群—增長最快種群數(shù)量小于K/2值時種群—增長逐漸加快種群數(shù)量大于K/2值時種群—增長逐漸減慢問題探討思考討論：從環(huán)境容納量（K值）的角度（2）為了保護魚類資源不受破壞，并能持續(xù)獲得最大捕魚量，應使被捕魚群的種群數(shù)量保持在什么水平?根據(jù)種群增長的S型曲線，應使被捕魚群的種群數(shù)量保持在K/2水平。這是因為在這個水平上種群增長量最大。（3）對家鼠等有害動物的控制，從環(huán)境容納量的角度看，應當采取什么措施？從環(huán)境容納量的角度思考，可以采取措施降低環(huán)境容納量，如將食物儲藏在安全處，斷絕或減少它們的食物來源；室內(nèi)采取硬化地面等措施，減少它們挖造巢穴的場所；養(yǎng)殖或釋放它們的天敵，等等。（1）對瀕危動物如大熊貓應采取什么保護措施？建立自然保護區(qū)，改善大熊貓的棲息環(huán)境，提高環(huán)境容納量。種群增長的“S”型曲線問題：種群數(shù)量達到K值時，都能在K值維持穩(wěn)定嗎？環(huán)境條件的改變，K值也隨之發(fā)生改變，即改善環(huán)境條件可使K值增大，如環(huán)境條件受到破壞，則K值將會減小。比較種群增長兩種曲線的聯(lián)系與區(qū)別J型曲線S型曲線條件種群增長率有無K值曲線環(huán)境資源無限環(huán)境資源有限保持穩(wěn)定先升后降無，持續(xù)保持增長有K值環(huán)境阻力K值：環(huán)境容納量食物不足空間有限種內(nèi)斗爭天敵捕食氣候不適寄生蟲傳染病等用達爾文的觀點分析“J”、“S”曲線時間種群數(shù)量J型曲線S型曲線K值1、“J”型曲線用達爾文的觀點分析表明生物具有過度繁殖的特性。2、圖中陰影部分表示：環(huán)境阻力；用達爾文的觀點分析指：通過生存斗爭被淘汰的個體數(shù)量，也即代表自然選擇的作用?！癑”型曲線表明生物具有什么特性？圖中陰影部分表示什么？K/2abcdghfe種群數(shù)量變化曲線與種群增長率曲線的關系⑴圖乙的fg段相當于圖甲的ac段。⑵圖乙的g點相當于圖甲的c點。⑶圖乙的gh段相當于圖甲的cd段。⑷圖乙的h點相當于圖甲的de段。甲乙種群增長曲線的生產(chǎn)生活中的應用：①有害動物的防治，應通過降低其環(huán)境容納量（K值）②受保護動物的拯救和恢復，應通過改善其棲息環(huán)境，提高K值。③生產(chǎn)上的捕獲期應確定在種群數(shù)量為K/2時最好；而殺蟲效果最好的時期在潛伏期。四、種群數(shù)量的波動和下降大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動之中的，在不利條件之下，還會急劇下降，甚至滅亡。四、種群數(shù)量的波動和下降種群的數(shù)量是由出生率和死亡率、遷入率和遷出率決定的，因此，凡是影響上述種群特征的因素，都會引起種群數(shù)量的變化。環(huán)境因素種群的出生率、死亡率、遷出和遷入率種群數(shù)量的變化氣候、食物、被捕食、傳染病等增或減增長、波動、穩(wěn)定、下降等影響種群數(shù)量變化的因素1、野生生物資源合理利用和保護—魚類的捕撈2、害蟲的防治—蝗蟲的防治影響種群數(shù)量變化的因素有哪些呢？研究種群數(shù)量變化有何意義？直接因素：出生率、死亡率、遷入、遷出間接因素：食物、氣候、傳染病、天敵（環(huán)境因素）重要因素：人類的活動

種群的數(shù)量是由出生率和死亡率、遷入率和遷出率決定的，因此，凡是影響上述種群特征的因素，都會引起種群數(shù)量的變化。種群數(shù)量變化的類型：增長，穩(wěn)定，波動、下降等五、研究種群數(shù)量變化的意義1、為野生生物資源的合理利用及保護提供理論指導。

（合理利用和保護野生生物資源）既要使生物資源的產(chǎn)量達到最大，又不危害生物資源的可持續(xù)發(fā)展，砍伐、捕撈、狩獵后，保證種群的增長速率為最大值。2、為人工養(yǎng)殖及種植業(yè)中合理控制種群數(shù)量、適時捕撈、采伐等提供理論指導。3、通過研究種群數(shù)量變動規(guī)律，為有害生物的預測及防治提供科學依據(jù)。（為防治有害生物提供科學依據(jù)）降低環(huán)境的負荷量（K值）。如鼠害防治可通過嚴密封存糧食、清除生活垃圾、保護老鼠的天敵等措施來降低K值。4、為引進外來物種提供理性的思考。必須考慮所引入的外來物種是否會構成對原來物種的危害，即是否會構成生物入侵。5、有利于對瀕危動物種群的拯救和恢復。（拯救和恢復瀕危動物種群）1．在研究下列幾個種群的增長模型時，最可能與數(shù)學模型相符合的是 ()A．麋鹿種群

B．大熊貓種群C．玉米種群

D．青蛙種群答案：C種群的增長最符合數(shù)學模型的情形，就是種群中的個體在上下代之間不重疊的情況。2．在下列圖中，表示種群在無環(huán)境阻力狀況下增長的是B3．(2009·廣東高考)太平洋一個小島上的某野兔種群的數(shù)量變化如下表：B該種群變化率最大的時期為 ()A．1925－1930年 B．1930－1935年C．1940－1945年 D．1945－1950年年份(年)1920192519301935194019451950數(shù)量(百只)1302003989901350129011904．下圖中能夠正確表示種群“S”型增長曲線的增長率的是 ()答案：B5.（2002高考）在一個玻璃容器內(nèi)，裝入一定量的符合小球藻生活的管養(yǎng)液，接種少量的小球藻，每隔一段時間測定小球藻的個體數(shù)量，繪制成曲線，如右圖所示。下列四圖中能正確表示小球藻種群數(shù)量增長率隨時間變化趨勢的曲線是（）D6（2004江蘇）某海灘黃泥螺種群現(xiàn)存量約3000噸，正常狀況下，每年該種群最多可增加300噸，為充足利用黃泥螺資源，又不影響可持續(xù)發(fā)展，理論上每年最多捕撈黃泥螺的量為（）A、3000噸B、1650噸C、1500噸D、不超過300噸D7、下圖表示接種到一定容積培養(yǎng)液中的酵母菌生長曲線圖，曲線中哪段表示由于有限空間資源的限制使種內(nèi)競爭增加（）A．CD段（增長速度慢） B．DE段（速度加快）C．EF段（變化速率加快） D．FG段（速度逐漸變慢）D8(05全國卷I）為了保護魚類資源不受破壞，并能持續(xù)地獲得最大捕魚量，根據(jù)種群增長的S型曲線，應使被捕魚群的種群數(shù)量保持在K/2水平。這是因為在這個水平上A.種群數(shù)量相對穩(wěn)定B.種群增長量最大C.種群數(shù)量最大D.環(huán)境條件所允許的種群數(shù)量最大K時間K/2種群數(shù)量B9．右圖為魚塘中魚的數(shù)量增長曲線，為了使魚塘的總產(chǎn)量達到最大值，應該做到適時捕撈。下列做法中正確的是

()A．超過T4時捕撈，使剩余量保持在KB．超過T3時捕撈，使剩余量保持在3K/4C．超過T2時捕撈，使剩余量保持在K/2D．超過T4時捕撈，使剩余量保持在K/4答案：C解析：一般將動植物種群的數(shù)量控制在環(huán)境容納量的一半，即K/2值時，此時種群數(shù)量增長速度最快，可提供的資源數(shù)量也最多，而又不影響資源的再生，當種群數(shù)量大于K/2值時，種群增長的速度將開始下降。所以，在開發(fā)動植物資源時，種群數(shù)量大于K/2值時就可以獵取一定數(shù)量的該生物資源，而且獲得最大量，當過度獵取會導致種群數(shù)量小于K/2值，種群的增長速度將減慢，獲取的資源數(shù)量將減少，而且還會影響資源的再生。答案：C10（07理綜I）下列有關種群增長的S型曲線的敘述，錯誤的是A．通常自然界中的種群增長曲線最終呈S型B．達到K值時種群增長率為零C．種群增長受自身密度的影響D．種群的增長速度逐步降低D11、如圖為某種群在不同生態(tài)系統(tǒng)中的增長曲線，請仔細分析圖中曲線后回答問題。(1)如果種群處于一個理想的環(huán)境中，沒有資源和空間的限制，種群數(shù)量增長的曲線是

？(2)如果將種群置于有限的自然環(huán)境中，種群數(shù)量增長曲線是

？ab

⑴如果種群處在一個理想的環(huán)境中，沒有自然和空間的限制，種群內(nèi)個體數(shù)量的增長曲線是____,用達爾文的進化理論解釋，這是由于生物具有__________特性。⑵如果將該種群置入有限制的自然環(huán)境中，種群內(nèi)個體數(shù)量的增長曲線是_____，用達爾文進化理論分析圖中的陰影部分表_____________________________。⑶影響種群密度的主要因素是種群的_______、_______、________和_______12：下圖為某種群在不同生態(tài)環(huán)境中的增長曲線，仔細分析圖中去先后回答下列問題：ab個體數(shù)時間ab在生存斗爭過程中淘汰的個體過度繁殖