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。,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
2、每20min就通过分裂繁殖一代。,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（单位为min）产生后代的数量。,2n代细菌数量Nn的计算公式是：Nn 372小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？,12n,解：n 60min x72h20min216,Nn12n 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：,1、观察研究对象提出问题,细菌每20分钟
3、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：凤眼莲原产于南美，现已在亚、非、欧、
4、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 “ 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年后该种群的数量，为年均增长率）,例子：
5、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值时，,种群增长率最大,
6、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,19,1、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，
7、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 。,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。,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
8、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。,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,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
9、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。,1在下列图中，表示种群在无环境阻力状况下增长的是（ ）,B,2、某海滩黄泥螺种群现存量约3000吨，正常状况下，每年该种
10、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,3、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）,D,4、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,D,5、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,