1、第2节种群数量的变化1901年，水葫芦被引入中国，现在被称为世界百大外来入侵种之一。许多河道和湖泊被水葫芦覆盖水面，导致大量水生生物死亡，它为什么能生长的如此迅猛？水葫芦的危害1.通过探究培养液中酵母菌种群数量的变化和细菌数量的变化，尝试建构种群增长的数学模型。2.通过资料分析、师生交流，能够阐明种群的“J”型增长和“S”型增长。3.通过查阅资料、小组讨论，关注人类活动对种群数量变化的影响。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。关联知识 描述、解释和预测种群数量的变化，常常需要建立数学模型。在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每20m
2、in就通过分裂繁殖一代。问题探讨时间（min)20406080100 120140160180分裂次数数量（个）248163264128 2565121234567891、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。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？12n解：n 60min x72h20min216Nn12n 2216细菌数量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。建立数学模型一般包括以下步骤：建构种群增长模型的方
3、法 1 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。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。例2：凤眼莲
4、原产于南美，现已在亚、非、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。例3：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？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。种群增长的“J”型曲线 2种群“J”型增长的数学模型公式：Nt=N0 t（N0为起始数量，t为时间，Nt表示t年后该种群的
5、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。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。问题探讨思考：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？K值种群增长的“S”型曲线3种群增长率不断降低种群数量K/2 K值时，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
6、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/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191、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?根据种群增长的S型曲线，应使被捕鱼群的种
7、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。问题探讨2、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。J型曲线S型曲线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。图乙的g点相当于图甲的c点。图乙的g
8、h段相当于图甲的cd段。图乙的h点相当于图甲的de段。K/2abcde甲ghf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。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。种群数量的波动和下降4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、迁出和迁入种群数量的变化气候、食物、被捕食、传染病等增或减增长、波动、稳定
9、、下降等影响种群数量变化的因素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。研究种群数量变化的意义53、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。1在下列图中，表示种群在无环境阻力状况下增
10、长的是（）B2、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D3、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（）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）D4、以下关于“J”型曲线与“S”型曲线的说法中，错误的是（）A.“J”型曲线只适用于实验室条件下或种群迁入新的适宜环境后B.两种增长方式的差异主要在于有无环境阻力对种群数量增长的影响C.环境阻力主要有种内斗争的加剧、种间关系的影响以及无机环境的影响D.“S”型曲线和“J”型曲线一样，增长率始终保持不变D5、下图表示一个生物群落中甲、乙两个种群的增长速率随时间变化的曲线，下列叙述不正确的是（）A.t1t3时间内，甲、乙种群均呈“S”增长B.t3t5时间内，甲、乙两种群的年龄组成不同C.t4t5时间内，乙种群出生率下降，死亡率上升，但出生率仍大于死亡率D.甲、乙两种群可能为竞争关系，甲的竞争力小于乙答案：A退出
