1.2种群数量的变化讲义-高二上学期生物人教版选择性必修2

1.2种群数量的变化1．数学模型概念：用来描述一个系统或它的性质的数学形式。类型：公式：能准确反映种群数量的变化，不直观。曲线图：直观反映种群数量变化趋势，不够准确。表格等。步骤：观察研究对象，提出问题。→提出合理的假设。→根据实验数据，用适当的数学形式对事物性质进行表达，即建立数学模型。→通过进一步实验或观察对模型进行检验或修正例：细菌20分钟分裂一次，怎样计算n代后的数量。→在资源和生存空间无限制条件下，细菌种群的增长不会受种群密度影响。→Nt=N02n→观察统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检验和修正。2．种群的“J”形增长①模型假设：在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌和其他种间竞争物种等条件下，种群数量每年以一定的倍数增长，第二年的数量是第一年的λ倍。（是比值，不是差值，一个相除，一个相减。）②建立模型：t年后种群数量为Nt＝N0λt。（N0是初始数量）注意：1）理想条件：实验室条件或动物迁入适宜其生活的新环境后，一段时间内种群的数量变化或外来入侵物种的种群数量变化等。种群数量持续增长，没有上限。起点不为0.种群的增长率和增长速率：增长率：单位时间内净增加个体数占原有个体数的比例。现数原数/原数=N0λt+1－N0λt/N0λt=λ－1增长速率：单位时间内新增加个体数。现数原数/时间=N0λt+1－N0λt/tλ的应用：1~5年：λ>1，且为恒定值，呈J型增长。5~10年：λ>1，（虽然在减小，但是一直大于1），种群数量增加，到第10年数量最多。10~15年：λ<1，种群数量加速减小。15～20年：λ<1，种群数量降速减小。第20年，种群数量最少。20～30年：种群数量不变。3．种群的“S”形增长人物：高斯，大草履虫（多核单细胞原生动物）原因：一定资源和空间下，当种群密度增大时，种内竞争不断加剧，种群的出生率降低，死亡率升高。当死亡率和出生率相等时，种群增长停止，稳定在一定水平(K值)。起点不为0.注意：1）适用范围：食物空间等资源有限，存在天敌，有其他竞争者等及非生物因素制约。→环境阻力。增长率和增长速率①种群数量达到K/2时，增长速率最大，出生率与死亡率差值最大。种群数量达到环境容纳量(即K值)后，增长率、增长速率都为0，出生率≈死亡率，此时种内竞争最激烈。K之前种群为增长型，K时为稳定型。②环境容纳量：一定的环境条件所能维持的种群最大数量，又称K值。（环境条件不受破坏的情况下）注意：K值不是固定不变的，受环境等多因素的影响，环境遭到破坏K值下降（如大熊猫的食物、栖息地、、破坏，数量减少），所以建立自然保护区，改善环境，减小环境阻力，增大K值。对于鼠等有害动物：增大环境阻力，降低环境容纳量，如粮食放在安全的地方，断绝食物来源，硬化地面，养殖或释放天敌。K值不是种群数量最大值，最大值是某一时间点出现。最大值最大值通过负反馈调节。3）实践应用①提高环境容纳量，保护濒危物种。②降低环境容纳量，防治有害生物。③生物资源捕捞后剩余K/2左右，有利于持续获得较大捕捞量。④有害动物，不让其到达K/2.4）找出K值t2时为K值，t1时为K/2。横坐标为被捕食者数量，纵坐标捕食者数量。K值为中间。5）J与S的关系环境阻力面积越大，自然选择中由于生存斗争淘汰个体数越多，环境阻力越大。S型曲线开始类似与J形，但不是J形增长曲线。4．种群数量的波动1）在自然界，有的种群能够在一段时期内维持数量的相对稳定，如一些大型哺乳动物。2）大多数生物，种群数量总是在波动中，在某些特定条件下可能出现种群爆发，如蝗灾、鼠灾、赤潮。波动：周期性波动：少数生物，两个峰值之间相隔时间相等。非周期波动：大多数种群数量因气候等原因发生的变化，如东亚飞蝗。蝗灾：先涝后旱，蚂蚱成片。大水之后，必闹蝗灾。从环境角度看，主要是由干旱引起的。造成这一现象的主要原因是干旱的环境对蝗虫的繁殖、生长发育和存活有许多益处。因为蝗虫将卵产在土壤中。土壤比较坚实，含水量在10%～20%时最适合它们产卵。干旱使蝗虫大量繁殖，迅速生长，酿成灾害的缘由有两方面。一方面，在干旱年份，由于水位下降，土壤变得比较坚实，含水量降低，且地面植被稀疏，蝗虫产卵数大为增加，多的时候可达每平方米土中产卵4000～5000个卵块，每个卵块中有50～80粒卵，即每平方米有20万～40万粒卵。在干旱年份，河、湖水面缩小，低洼地裸露，也为蝗虫提供了更多适合产卵的场所。另一方面，干旱环境生长的植物含水量较低，蝗虫以此为食，生长的较快，而且生殖力较高。[2]同时，干旱引起爆发性迁徙，由干旱地方成群迁至低洼易涝地方洪涝灾害可能导致蝗灾的原因主要有以下几点：

1.洪涝灾害会影响蝗虫的产卵。蝗虫喜欢在土质比较坚实、微有碱性、地势向阳、植被稀疏（覆盖度在2550%之间）和土壤含水量为1020%的环境中产卵。而洪涝灾害会导致土壤松软，含水量增加，这可能对蝗虫的产卵产生不利影响。

2.洪水可能导致蝗虫种群数量的增加。由于雨量充沛，植物生长茂盛，这可能吸引更多的蝗虫前来觅食和繁殖。

3.洪涝灾害可能导致蝗虫的迁移。由于地势低洼的地方容易发生洪涝灾害，蝗虫可能会从这些地方迁移到其他地方，从而导致蝗灾的扩散。

4.洪涝灾害可能导致蝗虫的存活率降低。由于洪水冲刷和浸泡，蝗虫的卵和幼虫可能会被破坏，从而导致蝗虫存活率的降低。

综上所述，洪涝灾害可能导致蝗灾的发生或加剧。然而，这只是一个概括性的解释，具体的情况可能因地区和环境条件的不同而有所差异。3）人类活动对种群数量变化的影响，如乱捕滥杀，栖息地破坏→种群数量持续性或急剧下降。当一个种群的数量过少，种群可能会由于近亲繁殖衰退、消亡，所以一个种群的延续需要有一定个体数量为基础。种群数量变化形式：稳定、增长、下降、波动。5.培养液中酵母菌种群数量的变化检测方法：抽样检测法酵母菌：兼性厌氧菌，单细胞，生长周期短，繁殖快。实验过程：酵母菌培养：液体培养基（注意灭菌）→每天定点取样（取样前，轻轻振荡试管，使酵母菌分布均匀。若不振荡，上层培养液酵母菌少下层多？）→观察计数→连续7天→绘图分析。血细胞计数板：使用方法：①先盖后滴：先将盖玻片放在血细胞计数板计数室上，吸取培养液滴在盖玻片边缘，让培养液自行渗入，多余液体滤纸吸去。若先滴后盖，盖玻片由于已加入液滴的表面张力而不能严密的盖到计数室表面，计数室液体多，计数结果偏大。另一方面，计数室内若有气泡，计数室体积减小，计数结果偏小。②待酵母菌全部沉降到计数室底部，在计数。否则看不清酵母菌而看清血细胞计数板格线，或看清格线，看不清酵母菌。结构及计数：(1)血细胞计数板由一块厚玻璃片特制而成，其中央有两个计数室。每个计数室划分为9个大方格(如上图A所示)，每个大方格的面积为1mm2，加盖玻片后的深度为0.1mm。因此，每个大方格的容积为0.1mm3。计数室的规格有两种，一种为25×16型，一种为16×25型。(2)计算公式(以25×16型为例)：①在计数时，先统计(图B所示)5个中方格中的总菌数，求得每个中方格的平均值再乘以25，就得出一个大方格的总菌数，然后再换算成1mL菌液中的总菌数。②设5个中方格中总菌数为A，菌液稀释倍数为B，则0.1mm3菌液中的总菌数为(A/5)×25×B。已知1mL＝1cm3＝1000mm3,1mL菌液的总菌数＝(A/5)×25×10000×B＝50000A·B。例：求稀释5倍后每毫升均数？0.1mm3/25×6×5=1ml×103/xx=7.5×106实验结果：分析：开始时培养液的营养充足，空间充裕，条件适宜，酵母菌大量繁殖，种群数量快速增长；随着营养消耗，pH变化，生存条件逐渐恶化，酵母菌死亡率大于出生率，种群数量下降。注意事项：1）本实验不需要设置对照实验，因不同时间取样已形成对照；需要做重复实验，目的是尽量减少误差，需对每个样品计数三次，取其平均值。2）如果一个小方格内酵母菌过多，难以数清，应当稀