种群数量的变化

1、种群密度种群密度迁入率、迁出率迁入率、迁出率出生率、死亡率出生率、死亡率 决定密度大小决定密度大小种群数量种群数量直接体现直接体现年龄组成年龄组成预测变化趋势预测变化趋势性别比例性别比例影响密度大小影响密度大小联系联系方方法法名名称称标志重捕法标志重捕法样方法样方法显微计数法（计显微计数法（计数板计数）数板计数）取样器取样器取样法取样法对对象象 活动范围活动范围大的动物大的动物个体，如个体，如 鼠、鸟、鼠、鸟、鱼等鱼等 植物或活动植物或活动范围小的动范围小的动物物( (如蚯蚓、如蚯蚓、 蚜虫、跳蝻蚜虫、跳蝻和虫卵）和虫卵） 肉眼看不见的细肉眼看不见的细菌、酵母菌等微菌、酵母菌等微生物生物( (

2、或血细胞）或血细胞） 活动能力强（不适活动能力强（不适合样方法）、身体合样方法）、身体微小（不适合标志微小（不适合标志重捕法）的土壤小重捕法）的土壤小动物动物 种群数量的变化种群数量的变化 建构种群增长模型的方法建构种群增长模型的方法-数学模型数学模型物理模型物理模型数学模型数学模型概念模型概念模型模型模型DNADNA双螺旋结构模型双螺旋结构模型 真核生物三维结构模型等真核生物三维结构模型等孟德尔遗传定律孟德尔遗传定律 种群增长模型等种群增长模型等人体细胞与外界环境的物质交换模型人体细胞与外界环境的物质交换模型血糖调节的模型等血糖调节的模型等 在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌没20m

3、in就通过分裂繁殖一代讨论：1、n代细菌数量的计算公式是什么？2、72h后，有一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？ 描述、解释和预测种群数量的变化，常常需要建立数学模型。在上面的问题探讨中我们已经尝试对某种细菌种群的数量变化建立数学模型。数学模型：数学模型：用来描述一个系统或它的性质的数学用来描述一个系统或它的性质的数学形式形式 建立数学模型一般包括以下步骤：建立数学模型一般包括以下步骤：观察研究对象，观察研究对象，提出问题提出问题提出合理的假设提出合理的假设通过进一步的实验或观察等，通过进一步的实验或观察等，对模型进行检验或修正对模型进行检验或修正根据实验数据，用适根据实验数据，用适当的数学形

4、式对事物当的数学形式对事物的性质进行表达的性质进行表达细胞每细胞每20min20min分裂一次分裂一次资源空间无限多，细菌种群资源空间无限多，细菌种群的增长不受种群密度增加的的增长不受种群密度增加的影响影响观察、统计细菌数量，观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型对自己所建立的模型进行检验或修正进行检验或修正将数学公式（将数学公式（Nn2n）变为曲线图）变为曲线图时间时间分钟分钟20 40 60 80 100 120 140 160 180细菌细菌数量数量 曲线图与数学方程曲线图与数学方程式比较，优缺点？式比较，优缺点？直观，直观，但不够精确。但不够精确。2 4 8 16 32 64 128

5、256 512种群增长的“J”型曲线种群增长的“J”型曲线： 产生条件： 理想状态：食物充足，空间不限，气候适宜， 没有敌害等；增长特点： 种群数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的倍量的计算：t年后种群的数量为 Nt=N0 t （N N0 0为起始数量，为起始数量， t t为时间（年），为时间（年），N Nt t表示表示t t年后该种群的数年后该种群的数量，量，为年均增长率）为年均增长率） 实例：1.1859年，一位英国人来到澳大利亚定居，他带来了24只野兔。让他没有想到的是，一个世纪之后，这24只野兔的后代竟达到6亿只以上。漫山遍野的野兔与牛羊争食牧草，啃啮树皮，造成植被破坏，导致水土

6、流失。 在一个培养基中，细菌的数量会一直按照这个公式增长吗？为什么？问题探讨 3 ：在大自然中食物有限空间有限种内斗争种间竞争天敌捕食环境阻力生存斗争高斯把5个大草履虫置于0.5mL的培养液中，每隔24小时统计一次数据，经过反复实验，结果如下： 高斯对大草履虫种群研究的实验请你绘制大草履虫的种群增长曲线！种群增长的种群增长的“S S”型曲线型曲线A产生条件：产生条件：存在环境阻力存在环境阻力自然条件（现实状态）自然条件（现实状态）食物等资源和空间总食物等资源和空间总是有限的，种内竞争不断加剧，捕食者数量不断增加。是有限的，种内竞争不断加剧，捕食者数量不断增加。导致该种群的出生率降低，死亡率增高

7、导致该种群的出生率降低，死亡率增高当出生率与死亡率相等时，种群的增长就会停止，有当出生率与死亡率相等时，种群的增长就会停止，有时会稳定在一定的水平时会稳定在一定的水平增长特点： 种群数量达到环境所允许的最大值（种群数量达到环境所允许的最大值（K K值）值）后，将停止增长并在后，将停止增长并在K K值左右保持相对稳定。值左右保持相对稳定。 由于环境阻力的存在和作用，一定环由于环境阻力的存在和作用，一定环境所能承载的某一种群的最大数量称为环境所能承载的某一种群的最大数量称为环境负荷量。境负荷量。1.1.同一种生物的同一种生物的 K K 值不是固定不变的，会受到环境的值不是固定不变的，会受到环境的影

8、响，在环境不遭受破坏的情况下，影响，在环境不遭受破坏的情况下，K K 值会在平均值附近上下值会在平均值附近上下波动。波动。()2 2当环境遭受破坏时，当环境遭受破坏时，K K 值下降；当生物生存环境改善时，值下降；当生物生存环境改善时，K K 值上升。值上升。()四、种群增长的四、种群增长的“J”型曲线和型曲线和“S”型曲线的比较型曲线的比较1图形比较图形比较“J”型曲线“S”型曲线条件（假设） 理想状态：食物空间条件充裕、气候适宜没有敌害疾病 现实状态：食物空间有限适应范围一般只适用于实验条件下一般自然种群的增长环境容纳量 无K值 有K值增长速率（斜率）一直增大先增大而减小增长率 不变 下降

9、增长增长速率速率( (这一次总数上一次总数这一次总数上一次总数)/)/时间时间 可用曲线的斜率表示可用曲线的斜率表示用达尔文的观点分析“J、S”曲线 问题： “J”型曲线表明生物具有什么特性？图中阴影部分表示什么？时间种群数量J型曲线S型曲线K值1“J”型曲线用达尔文的观点分析表明生物具有 的特性。2、图中阴影部分表示： ；用达尔文的观点分析是 指： ，也即代表 的作用。环境阻力注意：过度繁殖过度繁殖 环境阻力通过生存斗争被淘汰的个体数量自然选择（农、林、牧业生产就是在这个范围内谋求产量的提高，（农、林、牧业生产就是在这个范围内谋求产量的提高，其潜力有一定限制。）其潜力有一定限制。） 特别提醒

10、：特别提醒：种群数量变化包括增长、波动、稳定、下降等，种群数量变化包括增长、波动、稳定、下降等，而而“J”型曲线和型曲线和“S”型曲线只研究了种群数量型曲线只研究了种群数量增长的规律。增长的规律。“J”型曲线反映的种群增长率是一定的；而型曲线反映的种群增长率是一定的；而“S”型曲线所反映的种群增长率是随种群密度型曲线所反映的种群增长率是随种群密度逐渐减小的。逐渐减小的。不能不能认为认为“S”型曲线的开始部分就是型曲线的开始部分就是“J”型型曲线，只能表述为曲线，只能表述为“近似近似”或或“相当于相当于”自然界中生物种群增长曲线常表现为自然界中生物种群增长曲线常表现为“S”S”型增长型增长曲线。

11、下列有关种群曲线。下列有关种群“S”S”型增长的正确说法是型增长的正确说法是( () )A.“S”A.“S”型增长曲线表示了种群数量和食物的关系型增长曲线表示了种群数量和食物的关系B.“S”B.“S”型增长曲线表示了种群数量与时间无关型增长曲线表示了种群数量与时间无关C C种群增长率在各阶段是不相同的种群增长率在各阶段是不相同的D D种群增长率不受种群密度制约种群增长率不受种群密度制约答案：答案：C C(多选)如图表示有限环境中某一种群增长的曲线。下列有关叙述正确的是()AK是环境条件所允许达到的种群数量最大值B在K值时，种群的增长率最大C假设这是一个鼠的种群，可通过降低K值来减少鼠害D假设这

12、是鱼的种群，当种群达到K值时开始捕捞，可持续获得最高产量AC如图表示某种鱼迁入一生态系统后，种群数量增长速率随时间变化的 曲线。下列叙述正确的是()A在t0t2时间内，种群数量呈“J”型增长B若在t2时种群的数量为N，则在t1时种群的数量为N/2C捕获该鱼的最佳时期为t2时D在t1t2时，该鱼的种群数量呈下降趋势B池塘养鱼，若要保持长期稳定和较高的产量，应采池塘养鱼，若要保持长期稳定和较高的产量，应采取的最佳措施是取的最佳措施是()A大量地投入鱼的饲料大量地投入鱼的饲料B大量地增加鱼苗的投入量大量地增加鱼苗的投入量C及时适量地捕捞出成鱼及时适量地捕捞出成鱼D大量地增加池塘的水量大量地增加池塘的

13、水量答案：答案：C3种群数量变化规律在生产中的应用种群数量变化规律在生产中的应用(1)对于濒危动植物而言，由于环境污染、人类破坏等造对于濒危动植物而言，由于环境污染、人类破坏等造成环境对于此种生物的成环境对于此种生物的K值变小，通过建立自然保护区值变小，通过建立自然保护区等措施提高环境容纳量，是保护这些生物的根本措施。等措施提高环境容纳量，是保护这些生物的根本措施。(2)在在“S”型曲线中，种群数量达到环境容纳量的一半型曲线中，种群数量达到环境容纳量的一半(K/2)时，种群增长速率最大，资源再生能力最强。因时，种群增长速率最大，资源再生能力最强。因此，在野生生物资源合理开发利用方面，要保证捕捞

14、或此，在野生生物资源合理开发利用方面，要保证捕捞或利用在达到利用在达到K/2以上进行，且之后，生物种群数量不得以上进行，且之后，生物种群数量不得低于低于K/2，这样既可获得最大利用量，又可保持种群的，这样既可获得最大利用量，又可保持种群的高速增长。高速增长。图图4 41414是某一资源动物种群迁入一个适宜环境后增长曲线图，请是某一资源动物种群迁入一个适宜环境后增长曲线图，请回答：回答：(1)(1)图中表示种群数量最大的点是图中表示种群数量最大的点是_。(2)(2)图中表示种群增长速度最快的点是图中表示种群增长速度最快的点是_。(3)(3)该种群的增长速度由缓慢逐渐加快是在迁入该种群的增长速度由

15、缓慢逐渐加快是在迁入_年后开年后开始的，环境阻力明显增大是在迁入后始的，环境阻力明显增大是在迁入后_年开始的。年开始的。(4)(4)既要获得最大的捕获量，又要使该动物资源的更新能力不受破既要获得最大的捕获量，又要使该动物资源的更新能力不受破坏，应该使该动物中群体的数量保持在图中哪一点所代表的水平上坏，应该使该动物中群体的数量保持在图中哪一点所代表的水平上? ? _。d24bb2.种群数量的波动和下降种群数量的变化包括增长、波动、稳定和下降、消亡等思考：种群数量达到“K”值时，都能在“K”维持稳定吗？影响种群数量变化的因素直接因素：出生率、死亡率、迁入率、迁出率间接因素：食物、气候、传染病、天敌

16、重要因素：人类的活动人为控制（家禽，畜牧）捕杀野生动物滥砍乱伐环境破坏影响生物生存“食人鱼食人鱼”是一种肉食鱼，一旦进入自然生态水是一种肉食鱼，一旦进入自然生态水域，就会造成严重的生态灾难。假如该物种进入域，就会造成严重的生态灾难。假如该物种进入湖泊生态系统，以下哪种曲线能准确表达其种群湖泊生态系统，以下哪种曲线能准确表达其种群数量变化的特点数量变化的特点 B C D B C D A3、下图根据实验室中人工饲养果蝇的数据统计绘制而成的曲线图。人工饲养是在一定大小的培养瓶中，喂以一定量的酵母菌的条件下进行的。请回答下列问题： (1)在实验室条件下用草履虫、酵母菌所作的实验与上述结果相似，表明种群

17、在一定空间、一定资源条件下的增长类型，一般都是_。(2)曲线的纵坐标_(“能”或“不能”)反映种群密度的大小。在一定环境中种群增长曲线的渐近线，生态学上称为环境容纳量，其含义是_。一个种群的环境容纳量_(“能够”或“不能够”）随着环境的变化而改变。(3)试根据容纳量的概念对珍稀动物的保护、草原的合理放牧分别提出你的建议。答案：(1) “S”型增长 (2）能 能在这一环境中所能承载的这一种群的最大数量（密度），即这一环境所能养活的种群的最大数量 。(3）对珍稀动物的保护最根本的措施是保护它的生存环境，使该种动物的环境容纳量有所提高，这个种群的数量自然会增长。草原的放牧量应该控制在接近环境容纳量为

18、宜，如果过多放牧会影响牛羊的生长以及草原的恢复。如果破坏了环境，还会造成环境容纳量的降低。 2实验原理(1)在含糖的液体培养基(培养液)中酵母菌繁殖很快，迅速形成一个封闭容器内的酵母菌种群，通过细胞计数可以测定封闭容器内的酵母菌种群随时间而发生的数量变化。(2)养分、空间、温度和有毒排泄物等是影响种群数量持续增长的限制因素。酵母菌在一定体积培养液中的增长如下图所示：探究培养液中酵母菌数量的动态变化 可用抽样检测的方法显微计数法。一定体积培养液中微生物种群数量变化规律不同于开一定体积培养液中微生物种群数量变化规律不同于开放环境中的两曲线模型，它属于封闭环境中种群的数放环境中的两曲线模型，它属于封

19、闭环境中种群的数量变化，因后期无外源物质和能源的补充，其数量变量变化，因后期无外源物质和能源的补充，其数量变化比化比“S”型曲线多了一个衰亡期。如下图：型曲线多了一个衰亡期。如下图：2实验过程(1)将500mL质量分数为5%的葡萄糖溶液注入锥形瓶中。(2)将0.1g活性干酵母投入锥形瓶的培养液中混合均匀，并置于适宜的条件下培养。(3)每天定时取样计数酵母菌数量，采用抽样检测方法测定1 mL培养液中酵母菌个体的平均数。(4)分析结果、得出结论：将所得数值用曲线图表示出来，分析实验结果，得出酵母菌种群数量的变化规律。尝试绘出酵母菌种群数量的变化曲线。液体培养基酵母菌计数方法：抽样检测法。 先将盖玻

20、片放在计数室上，用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入。多余培养液用滤纸吸去。稍待片刻，待细菌细胞全部沉降到计数室底部，将计数板放在载物台的中央，计数一个小方格内的酵母菌数量，再以此为根据，估算试管中的酵母菌总数。增长曲线的总趋势：4.实验结果与分析： 开始时培养液的营养充足，空间充裕，条件适宜，因此酵母菌大量繁殖，种群数量剧增，随着酵母菌数量的不断增多，营养消耗，pH变化等，使生存条件恶化，酵母菌死亡率高于出生率，种群数量下降。先增加再降低。原因：影响酵母菌种群数量的因素：可能有养料、温度、pH空间及有害代谢废物等。4注意事项(1)显微镜计数时，对于压线的酵母菌，应只计固定的相邻

21、两个边及其顶角的酵母菌。(2)从试管中吸出培养液进行计数前，需将试管轻轻振荡数次，目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，减少误差。(3)每天计算酵母菌数量的时间要固定。(4)溶液要进行定量稀释。(5)本实验没有另设置对照实验，原因是该实验时间上形成前后自身对照。为提高实验数据的准确性，实验时应进行重复实验（多次计数）。分类取样调查种群密度的计算公式植物种群密度样方法所有样方内种群密度和/样方数动物种群密度标志重捕法个体总数 N 再次捕获个体数 n初次捕获标志数 M 重捕的标志个体数 m微生物种群密度显微计数法(计数板计数)1mL 菌液的总菌数(A/5)2510 000B(A 为 5 个中方格总菌数

22、，B 为稀释倍数，25 为中方格数)或：1mL 菌液的总菌数(A/5)40010 000B(A 为 5个小方格总菌数，B 为稀释倍数，400 为小方格数)4.植物、动物、微生物取样调查方法简单比较【例题3】酵母菌的计数通常用血球计数板进行，血球计数板每个大方格容积为0.1mm3 ，由400个小方格组成。现对某一样液进行检测，如果一个小方格内酵母菌过多，难以计数，应先 后再计数。若多次重复计数后，算得每个小方格中平均有5个酵母菌，则10mL该培养液中酵母菌总数有 个。 2108稀释有关有关“探究培养液中酵母菌数量动态变化探究培养液中酵母菌数量动态变化”的实验，正的实验，正确的叙述是确的叙述是()A改变培养液的改变培养液的pH值不影响值不影响K值值(环境容纳量环境容纳量)大小大小B用样方法调查玻璃容器中酵母菌数量的变化用样方法调查玻璃容器中酵母菌数量的变化C取适量培养液滴于普通载玻片后对酵母菌准确计数取适量培养液滴于普通载玻片后对酵母菌准确计数D营