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1、第2节 种群数量的变化,一、建构种群增长模型的方法二、种群增长的“J”型曲线三、种群增长的“S”型曲线四、种群数量的波动和下降五、研究种群数量变化的意义,数学模型：是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。数学模型的表现形式可以为公式、图表等形式。,一、建构种群增长模型的方法,描述、解释和预测种群数量的变化，常常需要建立数学模型。,一、建构种群增长模型的方法,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。,一、建构种群增长模型的方法,2,4,8,16,32,64,128,256,512,1,2,3,4,5,6,7,8,9,1、填写下表：计算一个细菌在不同时间
2、（单位为min）产生后代的数量。,2n代细菌数量Nn的计算公式是：Nn372小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？,1n,解：n min xhmin,Nn1n,一、建构种群增长模型的方法,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。,曲线图与数学方程式比较，有哪些优缺点？,曲线图：直观，但不够精确。数学公式：精确，但不够直观。,一、建构种群增长模型的方法,1、观察研究对象，提出问题,细菌每20分钟分裂一次，问题：细菌数量怎样变化的？,2、提出合理的假设,在资源和空间无限多的环境中，细菌种群的增长不受种群密度增加的影响,3、根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表
3、达,列出表格，根据表格画曲线，推导公式,4、通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正,观察、统计细菌的数量，对自己所建立的模型进行检验或修正,建立数学模型一般包括以下步骤：,实例一：1859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。,实例二：凤眼莲原产于南美，仅以一种观赏性植物零散分布，1844年在美国的博览会上曾被喻为“美化世界的淡紫色花冠”。自此以后凤眼莲被作为观赏植物引种栽培，现已在亚、非、
4、欧、北美洲等数十个国家造成危害。1901年作为花卉引入中国，30年代作为畜禽饲料引入中国内地各省，并作为观赏和净化水质的植物推广种植，后逃逸为野生。由于繁殖迅速，又几乎没有竞争对手和天敌，在我国南方江河湖泊中发展迅速，目前我国有这种凤眼莲184万吨，成为我国淡水水体中主要的外来入侵物种之一。,实例三：在20世纪30年代，人们将环颈雉引入美国的一个岛屿。在19371942年期间，这个种群数量的增长如下图所示。,如果以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线大致呈什么型？,二、种群增长的“J”型曲线,实例3：,自然界确有类似细菌在理想条件下种群数量增长的形式，如果以时间为横坐标，种群数量
5、为纵坐标，曲线则大致呈“J”型,美国某岛屿环颈雉种群数量的增长,二、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，没有天敌等；,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,（N0为起始数量，t为时间，Nt表示t年后该种群的数量，为年均增长率）,例子：实验室条件下、外来物种入侵、迁移入新环境。,阅读课本67页，思考以下问题：1、S曲线的产生条件是？增长特点是？有实例能证明这种增长类型吗？2、高斯实验中为什么大草履虫第二天、第三天 增长较快，而第五天后数量基本稳定？高斯实验的条件与问题探讨中的实验条件 有
6、何区别？3、S型曲线的横坐标纵坐标分别是什么？4、什么是K值？同一种群的K值是固定不变的吗？,三、种群增长的“S”型曲线,问题探讨,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？如何验证这个观点？,不会。原因是资源和空间是有限的。,生态学家高斯曾经做过这样一个实验：在0.5ml培养液中放入5个大草履虫，然后每隔24h统计一次大草履虫的数量。经过反复实验，得出了如图所示的结果。,思考：1、曲线形状象什么？其种群达到基本稳定的数量值称为什么？,“S”型曲线,2、大草履虫数量增长过程如何？,三、种群增长的“S”型曲线,K值,种群增长率不断降低,种群数量K/2 K值时，,三、种群增长的“
7、S”型曲线,种群数量达到K值时，,种群增长率为零,但种群数量达到最大，且种内斗争最剧烈。,种群数量在 K/2值时，,种群增长率最大,种群数量由0K/2值时，,种群增长率增大,K值：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。,K/2,转折期，增长速率最快,K值：环境容纳量,加速期，个体数量增加，增长加速,潜伏期，个体数量较少增长缓慢,减速期，增长缓慢,饱和期，增长速率为零,种群数量“S”型增长曲线,（种群数量）,K/2,K,种群数量增长率,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。,三、种群增长的“S”型曲
8、线,产生条件：,自然条件(现实状态)食物等资源和空间总是有限的，当种群密度增大时，种内斗争不断加剧，天敌数量不断增加，导致该种群的出生率降低，死亡率增高。,增长特点：,种群数量达到环境所允许的最大值（K值），将停止增长并在K值左右保持相对稳定。,存在环境阻力,种群密度越大 环境阻力越大,种群数量达到K值时，种群,增长停止,种群数量在 K/2值时，种群,增长最快,种群数量 小于K/2值时种群,增长逐渐加快,种群数量 大于K/2值时种群,增长逐渐减慢,问题探讨,思考讨论：从环境容纳量（K值）的角度,（2）为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续获得最大捕鱼量，应使被捕鱼群的种群数量保持在什么水平?,根据
9、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量最大。,（3）对家鼠等有害动物的控制，从环境容纳量的角度看，应当采取什么措施？,从环境容纳量的角度思考，可以采取措施降低环境容纳量，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，等等。,（1）对濒危动物如大熊猫应采取什么保护措施？,建立自然保护区，改善大熊猫的栖息环境，提高环境容纳量。,种群增长的“S”型曲线,问题：,种群数量达到K值时，都能在K值维持稳定吗？,环境条件的改变，K值也随之发生改变，即改善环境条件可使K值增大，如环境条件
10、受到破坏，则K值将会减小。,比较种群增长两种曲线的联系与区别,环境资源无限,环境资源有限,保持稳定,先升后降,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,用达尔文的观点分析“J”、“S”曲线,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；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？,K/2,a,b,c,d,g,h,f,e,种群数量变化曲线与种群增长率曲线的关系,图乙的fg段相当于图甲的ac段。
11、图乙的g点相当于图甲的c点。图乙的gh段相当于图甲的cd段。图乙的h点相当于图甲的de段。,甲,乙,种群增长曲线的生产生活中的应用：有害动物的防治，应通过降低其环境容纳量（K值）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。生产上的捕获期应确定在种群数量为K/2时最好；而杀虫效果最好的时期在潜伏期。,四、种群数量的波动和下降,大多数种群的数量总是在波动之中的，在不利条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡。,四、种群数量的波动和下降,种群的数量是由出生率和死亡率、迁入率和迁出率决定的，因此，凡是影响上述种群特征的因素，都会引起种群数量的变化。,环境因素,种群的出生率、死亡率、迁出和迁入率,种
12、群数量的变化,影响种群数量变化的因素,1、野生生物资源合理利用和保护鱼类 的捕捞2、害虫的防治蝗虫的防治,影响种群数量变化的因素有哪些呢？,研究种群数量变化有何意义？,直接因素：出生率、死亡率、迁入、迁出,间接因素：食物、气候、传染病、天敌（环境因素）,重要因素：人类的活动,种群的数量是由出生率和死亡率、迁入率和迁出率决定的，因此，凡是影响上述种群特征的因素，都会引起种群数量的变化。,种群数量变化的类型：,增长，稳定，波动、下降等,五、研究种群数量变化的意义,1、为野生生物资源的合理利用及保护提供理论指导。（合理利用和保护野生生物资源）既要使生物资源的产量达到最大，又不危害生物资源的可持续发展
13、，砍伐、捕捞、狩猎后，保证种群的增长速率为最大值。2、为人工养殖及种植业中合理控制种群数量、适时捕捞、采伐等提供理论指导。3、通过研究种群数量变动规律，为有害生物的预测及防治提供科学依据。（为防治有害生物提供科学依据）降低环境的负荷量（K值）。如鼠害防治可通过严密封存粮食、清除生活垃圾、保护老鼠的天敌等措施来降低K值。4、为引进外来物种提供理性的思考。必须考虑所引入的外来物种是否会构成对原来物种的危害，即是否会构成生物入侵。5、有利于对濒危动物种群的拯救和恢复。（拯救和恢复濒危动物种群）,1在研究下列几个种群的增长模型时，最可能与数学模型相符合的是()A麋鹿种群 B大熊猫种群C玉米种群 D青蛙
14、种群,答案：C,种群的增长最符合数学模型的情形，就是种群中的个体在上下代之间不重叠的情况。,2在下列图中，表示种群在无环境阻力状况下增长的是,B,3(2009广东高考)太平洋一个小岛上的某野兔种群的数量变化如下表：B该种群变化率最大的时期为()A19251930年B19301935年C19401945年 D19451950年,4下图中能够正确表示种群“S”型增长曲线的增长率的是(),答案：B,5.（2002高考）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
15、的曲线是（）,D,6（2004江苏）某海滩黄泥螺种群现存量约3000吨，正常状况下，每年该种群最多可增加300吨，为充足利用黄泥螺资源，又不影响可持续发展，理论上每年最多捕捞黄泥螺的量为（）A、3000吨 B、1650吨C、1500吨 D、不超过300吨,D,7、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竞争增加（）,ACD段（增长速度慢）BDE段（速度加快）CEF段（变化速率加快）DFG段（速度逐渐变慢）,D,8(05全国卷I）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
16、。这是因为在这个水平上 A.种群数量相对稳定 B.种群增长量最大 C.种群数量最大 D.环境条件所允许的种群数量最大,K,时间,K/2,种群数量,B,9右图为鱼塘中鱼的数量增长曲线，为了使鱼塘的总产量达到最大值，应该做到适时捕捞。下列做法中正确的是()A超过T4时捕捞，使剩余量保持在KB超过T3时捕捞，使剩余量保持在3K/4C超过T2时捕捞，使剩余量保持在K/2D超过T4时捕捞，使剩余量保持在K/4,答案：C,解析：一般将动植物种群的数量控制在环境容纳量的一半，即K/2值时，此时种群数量增长速度最快，可提供的资源数量也最多，而又不影响资源的再生，当种群数量大于K/2值时，种群增长的速度将开始下
17、降。所以，在开发动植物资源时，种群数量大于K/2值时就可以猎取一定数量的该生物资源，而且获得最大量，当过度猎取会导致种群数量小于K/2值，种群的增长速度将减慢，获取的资源数量将减少，而且还会影响资源的再生。,答案：C,10（07理综I）下列有关种群增长的S型曲线的叙述，错误的是A通常自然界中的种群增长曲线最终呈S型 B达到K值时种群增长率为零C种群增长受自身密度的影响 D种群的增长速度逐步降低,D,11、如图为某种群在不同生态系统中的增长曲线，请仔细分析图中曲线后回答问题。,(1)如果种群处于一个理想的环境中，没有资源和空间的限制，种群数量增长的曲线是？(2)如果将种群置于有限的自然环境中，种
18、群数量增长曲线是？,a,b,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_,用达尔文的进化理论解释，这是由于生物具有_特性。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_。影响种群密度的主要因素是种群的_、_、_和_,12：下图为某种群在不同生态环境中的增长曲线，仔细分析图中去先后回答下列问题：,a,b,个体数,时间,a,b,在生存斗争过程中淘汰的个体,过度繁殖,死亡率,出生率,性别比例,年龄组成,13、如图所示为某一经济动物种群迁入一个适宜的环境后的增长曲线图，请回答：(1)图中表示种群数量最大的一点
19、 是_。,(2)图中表示种群增长速率最快的一点是_。(3)该种群的增长速率由缓慢到逐渐加快是在迁入 _年后开始的，环境阻力明显增大是迁入第 _年后开始的。(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坏，应使该动物种群的数量保持在图中 _点所代表的水平上。,答案(1)d(2)b(3)26(4)b,曲线图与数学公式比较，优缺点？,曲线图：直观，不够精确。,数学公式：Nn=1X2n,数学模型举例有：,数学公式、曲线图等,数学公式：精确，不够直观。,这个曲线图只是对理想条件下细菌数量增长的推测，,思考：自然界中有此类型吗？,五、研究种群数量变化的意义,1、为野生生物资源的合理利用及保护提供理论指导。既要使生物资源的产量达到最大，又不危害生物资源的可持续发展，砍伐、捕捞、狩猎后，保证种群的增长速率为最大值。2、为人工养殖及种植业中合理控制种群数量、适时捕捞、采伐等提供理论指导。3、通过研究种群数量变动规律，为有害生物的预测及防治提供科学依据。降低环境的负荷量（K值）。如鼠害防治可通过严密封存粮食、清除生活垃圾、保护老鼠的天敌等措施来降低K值。4、为引进外来物种提供理性的思考。必须考虑所引入的外来物种是否会构成对原来物种的危害，即是否会构成生物入侵。,
