1、第四章 种群和群落 第二节 种群数量的变化 学习目标知识目标：1、概述建构种群增长模型的方法；2、举例说明种群增长的”J”型曲线,分析其产生的条件、特点和量的计算等；3、举例说明种群增长的“S”型曲线，并与“J”型曲线作比较；学习目标能力目标：1、能解释“J”型增长和“S”型增长的数学建模与种群数量变化的关系；2、用数学解释种群数量变化的波动原因，指出能调节种群数量变动的因素；情感、态度和价值观目标：1、阐明研究种群数量变动的意义，关注人类活动对种群数量变化的影响；一、问题导入 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。细菌的数量会一直按照这个方式增长吗？时间（min
2、）细胞数020406080100202122232425分裂细菌繁殖产生的后代数量72小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？在一个培养基中，细菌的数量会一直按照这个公式增长吗？如何验证你的观点？解：n 60min x72h20min216 Nnn 2216 细菌数量不会永远按这个公式增长。可以用实验计数法来验证。将数学公式（Nn2n）变为曲线图 时间分钟 20 40 60 80 100 120 140 160 180细菌数量曲线图与数学方程式比较，优缺点？直观，但不够精确。2 4 8 16 32 64 128 256 512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
3、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 Nnn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：细菌的数量个理想条件下细菌数量增长的推测，自然界中有此类型吗？某海岛上环颈雉种群数量的变化 自然界确有类似的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，种群数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线大致呈“”型三、种群增长的“J”型曲线1859年，24只野兔6亿只以上的野兔近100年后实例1：澳大利亚野兔实例2：凤
4、眼莲“J”型增长的数学模型1、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；种群的数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的倍。（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。）2、种群“J”型增长的数学模型公式：Nt=N0 t例 生态学家高斯的实验 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”型曲线大草履虫种群的增长曲线P67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。A四、种群增长的“S”型曲线A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
5、加快种群数量 大于K/2值时种群 增长逐渐减慢 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“”型曲线增长特点：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。19种群数量变化曲线与种群增长速率曲线的关系 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gh段相当于图甲的cd段 图乙的h点相当于图甲的de段 K/2abcdghfe甲乙0K/2时逐渐增大K/2 K时逐渐减
6、小在 K/2时达到最大在K时增长速率为0增长速率变化：种群数量变化：在K值时达到最大t0t1t2种群数量“S”型增长曲线（种群数量）K/2K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。K/2的应用资源开发与利用：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 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
7、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K2水平。这是因为在这个水平上种群增长量最大。思考1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。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
8、思考2 怎样做才是最有效的灭鼠措施？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。五、种群数量的波动和下降东亚飞蝗种群数量的波动在Faroe Islands上，捕鲸现场成了血的海洋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、下降等影响种群数量变化的因素（1）有利于野生生物资源的合理利用及保护。（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，
9、为害虫的预测及防治提供科学依据。六、研究种群数量变化有何意义（4）有利于对濒危动物种群的拯救和恢复。云豹的保护苍鹭的保护野猪的保护救护被困的鲸鱼全力防蝗减灾如果种群处在一个理想的环境中，没有资源和空间的限制，种群内个体的增长曲线是，用达尔文进化的观点分析，这是由于生物具的特征。如果将该种群置于有限的环境中，种群的数量增长曲线是，用达尔文进化观点分析，图中阴影部分表示。影响种群密度的因素有。A过度繁殖B通过生存斗争被淘汰的个体数量出生率、死亡率、迁入、迁出、性别比、年龄组成、气候、食物、天敌、人类活动等时间种群数量AB 实验原理(1)用液体培养基培养酵母菌，种群的增长受培养液的成分、空间、pH、
10、温度等因素的影响。(2)在理想的无限环境中，酵母菌种群的增长呈“J”型曲线；在有限的环境下，酵母菌种群的增长呈“S”型曲线。探究“培养液中酵母菌种群数量的变化”1显微镜计数时，对于压在小方格界线上的酵母菌，应遵循“数上线不数下线，数左线不数右线”的原则计数。2从试管中吸出培养液进行计数前，需将试管轻轻振荡几次，目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，减小误差。注意事项K值是环境最大容纳量。环境阻力代表自然选择的作用。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。课堂总结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
11、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 曲线项目“J”型曲线“S”型曲线曲线种群增长率比较种群增长两种曲线的联系与区别 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 38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
12、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？1、在一个相对封闭的小型牧场内，迁入一小群绵羊，8年后发展到500只左右，这个羊群数量会（）A、维持在一个水平上 B、不断下降 C、缓慢上升 D、迅速上升 A 课堂练习2、下列因素能引起种群密度增大的有 。A、种群中幼年个体增多 B、种群性别比例改变 C、环境中温度条件适宜 D、种群中幼年个体减少 E、环境中天敌增多 F、寄生生物减少 F 3、“食人鱼”是一种肉食鱼，一旦进入
13、自然生态水域，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数量变化的特点（）B C D A4、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（）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）D5、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（）D6、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
14、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C7、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 C8、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1325天，成虫数量增长快的主要原因是个体生长加快 B第1729天，成虫增长率上升、死亡率下降 C第2137天，成虫增长率的下降与种群密度的改变有关 D第137天，成虫数量呈“J”型增长 C9、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 C10、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 B增长型和 C衰退型和 D增长型和 B谢谢大家再见
