第四章第二节种群数量的变化

第四章第二节种群数量的变化第1页，共58页，2023年，2月20日，星期二4.2种群数量的变化怎样建构种群数量增长的模型？种群的数量是怎样变化的？什么是环境容纳量？影响种群数量变化的因素有哪些？第2页，共58页，2023年，2月20日，星期二在食物(养料)和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等理想条件下，种群的数量变化是怎样的呢？思考第3页，共58页，2023年，2月20日，星期二问题探讨在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每20min就通过分裂繁殖一代第4页，共58页，2023年，2月20日，星期二在营养和生存空间没有限制的情况下，某1个细菌每20分钟分裂繁殖一代。讨论：1、72小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？2、n代细菌数量的计算公式？Nn＝1×２n解：n＝60minx72h／20min＝216Nn＝2216一、建构种群增长模型第5页，共58页，2023年，2月20日，星期二观察研究对象，提出问题提出合理的假设通过进一步的实验或观察等，对模型进行检验或修正根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达细胞每20min分裂一次资源空间无限多，细菌种群的增长不受种群密度增加的影响Nn＝２n观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检验或修正数学模型用来描述一个系统或它的性质的数学形式．建立数学模型一般包括以下步骤：第6页，共58页，2023年，2月20日，星期二一、建构种群增长模型的方法时间（min)20406080100120140160180分裂次数数量（个）248163264128256512123456789

3、填写下表：计算一个细菌在不同时间（单位为min）产生后代的数量第7页，共58页，2023年，2月20日，星期二4.以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，画出细菌的数量增长曲线。20406080100120140160时间/分钟细菌数量/个曲线图：直观，但不够精确数学公式：精确，但不够直观曲线图与数学方程式比较，有哪些优缺点？第8页，共58页，2023年，2月20日，星期二自然界的确有类似细菌在理想状态下种群数量增长的形式，如果以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线则大致呈“J”型。第9页，共58页，2023年，2月20日，星期二实例一理想条件下的种群增长模型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，导致水土流失。后来，人们引入了黏液瘤病毒才使野兔的数量得到控制。第10页，共58页，2023年，2月20日，星期二种群迁入一个新环境后，常常在一定时期内出现“J”型增长。例如，在20世纪30年代时，人们将环颈雉引入到美国的一个岛屿，在1937～1942年期间，这个环颈雉种群的增长大致符合“J”型曲线（右图）。

实例二理想条件下的种群增长模型第11页，共58页，2023年，2月20日，星期二二．种群增长的“Ｊ”型曲线如图中J型曲线增长。其理想条件是什么？气候适宜食物充足空间充裕没有天敌人口增长也会如此吗？第12页，共58页，2023年，2月20日，星期二世界人口的指数增长曲线实例三理想条件下的种群增长模型第13页，共58页，2023年，2月20日，星期二实例四理想条件下的种群增长模型第14页，共58页，2023年，2月20日，星期二二、种群增长的“J”型曲线①产生条件：

理想状态——食物充足，空间不限，环境适宜，没有天敌等；②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λ倍。③量的计算：t年后种群的数量为Nt=N0λt

（N0为起始数量，t为时间，Nt表示t年后该种群的数量，λ-1为年均增长率）

④适用情形：

实验室条件下、当一个种群刚迁入到一个新的适宜环境时的最初一段时间第15页，共58页，2023年，2月20日，星期二计算：某一地区2001年人口普查时有10万人，2002年比2001年增长1％。请预测，按照此生长速度，2006年该地区的人口将有多少？Nt＝10×（1+1％）2006-2001第16页，共58页，2023年，2月20日，星期二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种群密度越大，环境阻力越大、“J”型增长能一直持续下去吗？第17页，共58页，2023年，2月20日，星期二大草履虫数量增长过程如何？高斯（Gause，1934）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第18页，共58页，2023年，2月20日，星期二种群增长的“S”型曲线A种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定的增长曲线，称为“S”型曲线．第19页，共58页，2023年，2月20日，星期二①产生条件：存在环境阻力：

自然条件（现实状态）——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。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，有时会稳定在一定的水平．种群增长的“Ｓ”型曲线②增长特点：

种群数量达到环境所允许的最大值（K值）后，将停止增长并在K值左右保持相对稳定。第20页，共58页，2023年，2月20日，星期二环境容纳量:在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量称为环境容纳量，又称K值。同一种群的K值不是固定不变的，会受到环境的影响。

N≈K／2，此时种群增长速度最快，可提供的资源数量也最多，而又不影响资源的再生。资源有限条件下的种群增长第21页，共58页，2023年，2月20日，星期二种群数量“S”型增长曲线（种群数量）K/2K种群数量增长速率时间D:出生率＝死亡率，即种群数量处于K值。B:出生率与死亡率之差最大，即种群数量处于K/2值。第22页，共58页，2023年，2月20日，星期二种群增长的“Ｓ”型曲线④在生产中的应用K/2种群增长曲线的生产生活中的应用：①有害动物的防治，应通过降低其环境容纳量②受保护动物的拯救和恢复，应通过改善其栖息环境，提高K值。③生产上的捕获期应确定在种群数量略比K/2多时最好；而杀虫效果最好的时期在潜伏期（

K/2以下）。第23页，共58页，2023年，2月20日，星期二K/2的应用①资源开发与利用：种群数量达环境容纳量的一半时种群增长速率最大，再生能力最强——把握K/2值处黄金开发点，维持被开发资源的种群数量在K/2值处，可实现“既有较大收获量又可保持种群高速增长”，从而不影响种群再生，符合可持续发展的原则。K/2第24页，共58页，2023年，2月20日，星期二②有害生物防治：务必及时控制种群数量，严防达K/2值处(若达K/2值处，可导致该有害生物成灾，如蝗虫的防控)K/2的应用K/2第25页，共58页，2023年，2月20日，星期二提示：从环境容纳量的角度思考，可以采取措施降低有害动物种群的环境容纳量，如将食物储藏在安全处，断绝或减少它们的食物来源；室内采取硬化地面等措施，减少它们挖造巢穴的场所；养殖或释放它们的天敌等同一种群的K值不是固定不变的，会受到环境的影响思考怎样做才是最有效的灭鼠措施？第26页，共58页，2023年，2月20日，星期二为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续地获得最大捕鱼量，应使被捕鱼群的种群数量保持在什么水平?为什么？为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续地获得最大捕鱼量，根据种群增长的S型曲线，应使被捕鱼群的种群数量保持在K／2水平。这是因为在这个水平上种群增长速率最大。第27页，共58页，2023年，2月20日，星期二思考怎样做才是保护大熊猫的根本措施？建立自然保护区，改善大熊猫的栖息环境，提高环境容纳量。第28页，共58页，2023年，2月20日，星期二K值是环境最大容纳量。环境阻力代表自然选择的作用，即在生存斗争中被淘汰的个体数。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。总结第29页，共58页，2023年，2月20日，星期二比较种群增长两种曲线的联系与区别J型曲线S型曲线前提条件种群增长率有无K值曲线环境资源无限环境资源有限保持稳定随种群密度上升而下降无，持续保持增长有K值环境阻力K值：环境容纳量食物不足空间有限种内斗争天敌捕食气候不适寄生虫传染病等第30页，共58页，2023年，2月20日，星期二种群在没有环境阻力的条件下呈现“J”型增长，实际上是“S”型增长的最初阶段，“J”型增长是一定时间内的增长方式，最终是以”S”型增长结束，这是生态因素和物种本身相互影响的结果时间种群数量J型曲线S型曲线K值比较种群增长两种曲线的联系与区别第31页，共58页，2023年，2月20日，星期二32用达尔文的观点分析“J”、“S”曲线时间种群数量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过度繁殖的特性。2、图中阴影部分表示：环境阻力，种群密度越大环境阻力越大3、用达尔文的观点分析指：通过生存斗争被淘汰的个体数量，也即代表自然选择的作用。“J”型曲线表明生物具有什么特性？图中阴影部分表示什么？第32页，共58页，2023年，2月20日，星期二大多数种群的数量总是在波动之中的，

东亚飞蝗种群数量的波动四、种群数量的波动和下降（1）影响种群数量变化的因素：A.内部/直接因素：出生（死亡）率、迁入（出）率、年龄组成、性别比例。B.自然/间接因素：空间、气候、食物、天敌、传染病、自然灾害等。C.人为/重要因素：对野生生物的乱捕滥猎、对种群数量的人工控制等。（2）种群数量变化的类型：增长，稳定，波动、下降等。（3）影响结果：大多数种群的数量总是在波动之中，在不利条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡。第33页，共58页，2023年，2月20日，星期二五、研究种群数量变化的意义1．合理利用和保护野生生物资源2．为防治有害生物提供科学依据鱼类的捕捞蝗虫的防治第34页，共58页，2023年，2月20日，星期二苍鹭的保护野猪的保护救护被困的鲸鱼全力防蝗减灾第35页，共58页，2023年，2月20日，星期二C第36页，共58页，2023年，2月20日，星期二2．下图表示接种到一定容积培养液中的酵母菌生长曲线图，曲线中哪段表示由于有限空间资源的限制使种内斗争增加（）

A．CD段（增长速度慢）

B．DE段（速度加快）

C．EF段（变化速率加快）

D．FG段（速度逐渐变慢）D第37页，共58页，2023年，2月20日，星期二3.（广东广西河南2002）在一个玻璃容器内，装入一定量的符合小球藻生活的管养液，接种少量的小球藻，每隔一段时间测定小球藻的个体数量，绘制成曲线，如右图所示。下列四图中能正确表示小球藻种群数量增长率随时间变化趋势的曲线是（）c第38页，共58页，2023年，2月20日，星期二4.池塘养鱼时，为保护池塘生态系统和长期保持较高的产鱼量，应采取的最佳方案是（）

A．大量增加饵料的投入量B．大量增加鱼苗的投入量

C．及时、适量的捕捞成鱼D．限制捕鱼C5、种群的指数增长（J型）是有条件的，条件之一是（）A．在该环境中只有一个种群B．该种群对环境的适应比其他种群优越得多C．环境资源是无限的D．环境资源是有限的C第39页，共58页，2023年，2月20日，星期二1.用牛奶瓶培养黑腹果蝇，观察成虫数量的变化，结果如下表：时间(天)15913172125293337成虫数(只)6102871131207270302327341根据表中数据分析，下列结论正确的是(

)A．第13～25天，成虫数量增长快的主要原因是个体生长加快B．第17～29天，成虫增长率上升、死亡率下降C．第21～37天，成虫增长率的下降与种群密度的改变有关D．第1～37天，成虫数量呈“J”型增长C第40页，共58页，2023年，2月20日，星期二2.下图表示出生率、死亡率和种群密度的关系，据此分析得出的正确表述是()A．在K/2时控制有害动物最有效B．图示规律可作为控制人口增长的依据C．该图可用于实践中估算种群最大净补充量D．在K/2时捕捞鱼类最易得到最大日捕获量C第41页，共58页，2023年，2月20日，星期二3.某研究所对一条河流生态系统进行了几年的跟踪调查，发现某种鱼进入此生态系统后的种群数量增长率随时间的变化呈现如下图所示曲线。则在t1时该种群的年龄组成类型、能反映该种群数量变化的曲线分别是()A．衰退型和①B．增长型和②C．衰退型和③D．增长型和④B第42页，共58页，2023年，2月20日，星期二

⑴如果种群处在一个理想的环境中，没有自然和空间的限制，种群内个体数量的增长曲线是____。⑵如果将该种群置入有限制的自然环境中，种群内个体数量的增长曲线是_____，用达尔文进化理论分析图中的阴影部分表示_________________________________。⑶影响种群密度的主要因素是种群的_______、_______、___________和_____________。4、下图为某种群在不同生态环境中的增长曲线，请仔细分析图中去先后回答下列问题：ab个体数时间ab在生存斗争过程中淘汰的个体数死亡率出生率性别比例年龄组成第43页，共58页，2023年，2月20日，星期二培养液中酵母菌种群数量的变化探究：第44页，共58页，2023年，2月20日，星期二基础回扣1、酵母菌酵母菌是单细胞真核生物。生长周期短，增殖速度快，还可以用酵母菌作为实验材料研究（探究酵母菌的呼吸方式，判断细胞的死活探究膜的透性）第45页，共58页，2023年，2月20日，星期二2、种群数量的变化

种群数量的变化包括增长、波动、稳定、下降等“S”型曲线有一个K值，即环境容纳量。

种群数量的增长也受到许多环境因素（如温度、培养液的pH、培养液的养分种类和浓度、代谢产物等）的影响。第46页，共58页，2023年，2月20日，星期二探究过程1．提出问题：2．作出假设：3．设计实验：4．进行实验：5．分析结果和表达交流：6．得出结论：培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的？酵母菌在开始一段时间呈“J”型增长，随着时间的推移，由于资源和空间有限，呈“S”型增长。连续培养5天，每天用显微镜和血球计数板计数出酵母菌种群密度各小组汇报实验结果，结合前4天的结果，画出酵母种群增长的曲线图并进行分析。酵母菌在开始一段时间呈“J”型增长，但随着时间的推移，由于资源和空间有限，将呈“S”型增长，并最终将全部死亡。第47页，共58页，2023年，2月20日，星期二3．设计实验：①将10mL无菌马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中；②将酵母菌接种入试管中的培养液中混合均匀；③将试管在28℃条件下连续培养5d；④每天取样计数酵母菌数量；⑤分析结果，得出结论。第48页，共58页，2023年，2月20日，星期二计数室计数室（中间大方格）的长和宽各为1mm，深度为0.1mm，其体积为______mm3，合_________mL。1mm0.11×10-4血球计数板:一种专门计数较大单细胞微生物的仪器第49页，共58页，2023年，2月20日，星期二计数室计数室分为25中格（双线边）每一中格又分为16小格第50页，共58页，2023年，2月20日，星期二如何计数？五点取样法样方法每mL培养液中酵母菌数量==A(平均每个中格酵母细胞数)×25×104×稀释倍数A1A2A5A3A4第51页，共58页，2023年，2月20日，星期二第1天第52页，共58页，2023年，2月20日，星期二第4

天第6天第53页