種群數(shù)量的變化

1、種群密度種群密度遷入率、遷出率遷入率、遷出率出生率、死亡率出生率、死亡率 決定密度大小決定密度大小種群數(shù)量種群數(shù)量直接體現(xiàn)直接體現(xiàn)年齡組成年齡組成預(yù)測變化趨勢預(yù)測變化趨勢性別比例性別比例影響密度大小影響密度大小聯(lián)系聯(lián)系方方法法名名稱稱標志重捕法標志重捕法樣方法樣方法顯微計數(shù)法（計顯微計數(shù)法（計數(shù)板計數(shù)）數(shù)板計數(shù)）取樣器取樣器取樣法取樣法對對象象 活動范圍活動范圍大的動物大的動物個體，如個體，如 鼠、鳥、鼠、鳥、魚等魚等 植物或活動植物或活動范圍小的動范圍小的動物物( (如蚯蚓、如蚯蚓、 蚜蟲、跳蝻蚜蟲、跳蝻和蟲卵）和蟲卵） 肉眼看不見的細肉眼看不見的細菌、酵母菌等微菌、酵母菌等微生物生物( (

2、或血細胞）或血細胞） 活動能力強（不適活動能力強（不適合樣方法）、身體合樣方法）、身體微?。ú贿m合標志微?。ú贿m合標志重捕法）的土壤小重捕法）的土壤小動物動物 種群數(shù)量的變化種群數(shù)量的變化 建構(gòu)種群增長模型的方法建構(gòu)種群增長模型的方法-數(shù)學模型數(shù)學模型物理模型物理模型數(shù)學模型數(shù)學模型概念模型概念模型模型模型DNADNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型雙螺旋結(jié)構(gòu)模型 真核生物三維結(jié)構(gòu)模型等真核生物三維結(jié)構(gòu)模型等孟德爾遺傳定律孟德爾遺傳定律 種群增長模型等種群增長模型等人體細胞與外界環(huán)境的物質(zhì)交換模型人體細胞與外界環(huán)境的物質(zhì)交換模型血糖調(diào)節(jié)的模型等血糖調(diào)節(jié)的模型等 在營養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，某種細菌沒20m

3、in就通過分裂繁殖一代討論：1、n代細菌數(shù)量的計算公式是什么？2、72h后，有一個細菌分裂產(chǎn)生的細菌數(shù)量是多少？ 描述、解釋和預(yù)測種群數(shù)量的變化，常常需要建立數(shù)學模型。在上面的問題探討中我們已經(jīng)嘗試對某種細菌種群的數(shù)量變化建立數(shù)學模型。數(shù)學模型：數(shù)學模型：用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學形式形式 建立數(shù)學模型一般包括以下步驟：建立數(shù)學模型一般包括以下步驟：觀察研究對象，觀察研究對象，提出問題提出問題提出合理的假設(shè)提出合理的假設(shè)通過進一步的實驗或觀察等，通過進一步的實驗或觀察等，對模型進行檢驗或修正對模型進行檢驗或修正根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，用適根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，用適當?shù)臄?shù)學形

4、式對事物當?shù)臄?shù)學形式對事物的性質(zhì)進行表達的性質(zhì)進行表達細胞每細胞每20min20min分裂一次分裂一次資源空間無限多，細菌種群資源空間無限多，細菌種群的增長不受種群密度增加的的增長不受種群密度增加的影響影響觀察、統(tǒng)計細菌數(shù)量，觀察、統(tǒng)計細菌數(shù)量，對自己所建立的模型對自己所建立的模型進行檢驗或修正進行檢驗或修正將數(shù)學公式（將數(shù)學公式（Nn2n）變?yōu)榍€圖）變?yōu)榍€圖時間時間分鐘分鐘20 40 60 80 100 120 140 160 180細菌細菌數(shù)量數(shù)量 曲線圖與數(shù)學方程曲線圖與數(shù)學方程式比較，優(yōu)缺點？式比較，優(yōu)缺點？直觀，直觀，但不夠精確。但不夠精確。2 4 8 16 32 64 128

5、256 512種群增長的“J”型曲線種群增長的“J”型曲線： 產(chǎn)生條件： 理想狀態(tài)：食物充足，空間不限，氣候適宜， 沒有敵害等；增長特點： 種群數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長，第二年是第一年的倍量的計算：t年后種群的數(shù)量為 Nt=N0 t （N N0 0為起始數(shù)量，為起始數(shù)量， t t為時間（年），為時間（年），N Nt t表示表示t t年后該種群的數(shù)年后該種群的數(shù)量，量，為年均增長率）為年均增長率） 實例：1.1859年，一位英國人來到澳大利亞定居，他帶來了24只野兔。讓他沒有想到的是，一個世紀之后，這24只野兔的后代竟達到6億只以上。漫山遍野的野兔與牛羊爭食牧草，啃嚙樹皮，造成植被破壞，導(dǎo)致水土

6、流失。 在一個培養(yǎng)基中，細菌的數(shù)量會一直按照這個公式增長嗎？為什么？問題探討 3 ：在大自然中食物有限空間有限種內(nèi)斗爭種間競爭天敵捕食環(huán)境阻力生存斗爭高斯把5個大草履蟲置于0.5mL的培養(yǎng)液中，每隔24小時統(tǒng)計一次數(shù)據(jù)，經(jīng)過反復(fù)實驗，結(jié)果如下： 高斯對大草履蟲種群研究的實驗請你繪制大草履蟲的種群增長曲線！種群增長的種群增長的“S S”型曲線型曲線A產(chǎn)生條件：產(chǎn)生條件：存在環(huán)境阻力存在環(huán)境阻力自然條件（現(xiàn)實狀態(tài)）自然條件（現(xiàn)實狀態(tài)）食物等資源和空間總食物等資源和空間總是有限的，種內(nèi)競爭不斷加劇，捕食者數(shù)量不斷增加。是有限的，種內(nèi)競爭不斷加劇，捕食者數(shù)量不斷增加。導(dǎo)致該種群的出生率降低，死亡率增高

7、導(dǎo)致該種群的出生率降低，死亡率增高當出生率與死亡率相等時，種群的增長就會停止，有當出生率與死亡率相等時，種群的增長就會停止，有時會穩(wěn)定在一定的水平時會穩(wěn)定在一定的水平增長特點： 種群數(shù)量達到環(huán)境所允許的最大值（種群數(shù)量達到環(huán)境所允許的最大值（K K值）值）后，將停止增長并在后，將停止增長并在K K值左右保持相對穩(wěn)定。值左右保持相對穩(wěn)定。 由于環(huán)境阻力的存在和作用，一定環(huán)由于環(huán)境阻力的存在和作用，一定環(huán)境所能承載的某一種群的最大數(shù)量稱為環(huán)境所能承載的某一種群的最大數(shù)量稱為環(huán)境負荷量。境負荷量。1.1.同一種生物的同一種生物的 K K 值不是固定不變的，值不是固定不變的，會受到環(huán)境的會受到環(huán)境的影

8、響，在環(huán)境不遭受破壞的情況下，影響，在環(huán)境不遭受破壞的情況下，K K 值會在平均值附近上下值會在平均值附近上下波動。波動。()2 2當環(huán)境遭受破壞時，當環(huán)境遭受破壞時，K K 值下降；當生物生存環(huán)境值下降；當生物生存環(huán)境改善時，改善時，K K 值上升。值上升。()四、種群增長的四、種群增長的“J”型曲線和型曲線和“S”型曲線的比較型曲線的比較1圖形比較圖形比較“J”型曲線“S”型曲線條件（假設(shè)） 理想狀態(tài)：食物空間條件充裕、氣候適宜沒有敵害疾病 現(xiàn)實狀態(tài)：食物空間有限適應(yīng)范圍一般只適用于實驗條件下一般自然種群的增長環(huán)境容納量 無K值 有K值增長速率（斜率）一直增大先增大而減小增長率 不變 下降

9、增長增長速率速率( (這一次總數(shù)上一次總數(shù)這一次總數(shù)上一次總數(shù))/)/時間時間 可用曲線的斜率表示可用曲線的斜率表示用達爾文的觀點分析“J、S”曲線 問題： “J”型曲線表明生物具有什么特性？圖中陰影部分表示什么？時間種群數(shù)量J型曲線S型曲線K值1“J”型曲線用達爾文的觀點分析表明生物具有 的特性。2、圖中陰影部分表示： ；用達爾文的觀點分析是 指： ，也即代表 的作用。環(huán)境阻力注意：過度繁殖過度繁殖 環(huán)境阻力通過生存斗爭被淘汰的個體數(shù)量自然選擇（農(nóng)、林、牧業(yè)生產(chǎn)就是在這個范圍內(nèi)謀求產(chǎn)量的提高，（農(nóng)、林、牧業(yè)生產(chǎn)就是在這個范圍內(nèi)謀求產(chǎn)量的提高，其潛力有一定限制。）其潛力有一定限制。） 特別提醒

10、：特別提醒：種群數(shù)量變化包括增長、波動、穩(wěn)定、下降等，種群數(shù)量變化包括增長、波動、穩(wěn)定、下降等，而而“J”型曲線和型曲線和“S”型曲線只研究了種群數(shù)量型曲線只研究了種群數(shù)量增長的規(guī)律。增長的規(guī)律?！癑”型曲線反映的種群增長率是一定的；而型曲線反映的種群增長率是一定的；而“S”型曲線所反映的種群增長率是隨種群密度型曲線所反映的種群增長率是隨種群密度逐漸減小的。逐漸減小的。不能不能認為認為“S”型曲線的開始部分就是型曲線的開始部分就是“J”型型曲線，只能表述為曲線，只能表述為“近似近似”或或“相當于相當于”自然界中生物種群增長曲線常表現(xiàn)為自然界中生物種群增長曲線常表現(xiàn)為“S”S”型增長型增長曲線。

11、下列有關(guān)種群曲線。下列有關(guān)種群“S”S”型增長的正確說法是型增長的正確說法是( () )A.“S”A.“S”型增長曲線表示了種群數(shù)量和食物的關(guān)系型增長曲線表示了種群數(shù)量和食物的關(guān)系B.“S”B.“S”型增長曲線表示了種群數(shù)量與時間無關(guān)型增長曲線表示了種群數(shù)量與時間無關(guān)C C種群增長率在各階段是不相同的種群增長率在各階段是不相同的D D種群增長率不受種群密度制約種群增長率不受種群密度制約答案：答案：C C(多選)如圖表示有限環(huán)境中某一種群增長的曲線。下列有關(guān)敘述正確的是()AK是環(huán)境條件所允許達到的種群數(shù)量最大值B在K值時，種群的增長率最大C假設(shè)這是一個鼠的種群，可通過降低K值來減少鼠害D假設(shè)這

12、是魚的種群，當種群達到K值時開始捕撈，可持續(xù)獲得最高產(chǎn)量AC如圖表示某種魚遷入一生態(tài)系統(tǒng)后，種群數(shù)量增長速率隨時間變化的 曲線。下列敘述正確的是()A在t0t2時間內(nèi)，種群數(shù)量呈“J”型增長B若在t2時種群的數(shù)量為N，則在t1時種群的數(shù)量為N/2C捕獲該魚的最佳時期為t2時D在t1t2時，該魚的種群數(shù)量呈下降趨勢B池塘養(yǎng)魚，若要保持長期穩(wěn)定和較高的產(chǎn)量，應(yīng)采池塘養(yǎng)魚，若要保持長期穩(wěn)定和較高的產(chǎn)量，應(yīng)采取的最佳措施是取的最佳措施是()A大量地投入魚的飼料大量地投入魚的飼料B大量地增加魚苗的投入量大量地增加魚苗的投入量C及時適量地捕撈出成魚及時適量地捕撈出成魚D大量地增加池塘的水量大量地增加池塘的

13、水量答案：答案：C3種群數(shù)量變化規(guī)律在生產(chǎn)中的應(yīng)用種群數(shù)量變化規(guī)律在生產(chǎn)中的應(yīng)用(1)對于瀕危動植物而言，由于環(huán)境污染、人類破壞等造對于瀕危動植物而言，由于環(huán)境污染、人類破壞等造成環(huán)境對于此種生物的成環(huán)境對于此種生物的K值變小，通過建立自然保護區(qū)值變小，通過建立自然保護區(qū)等措施提高環(huán)境容納量，是保護這些生物的根本措施。等措施提高環(huán)境容納量，是保護這些生物的根本措施。(2)在在“S”型曲線中，種群數(shù)量達到環(huán)境容納量的一半型曲線中，種群數(shù)量達到環(huán)境容納量的一半(K/2)時，種群增長速率最大，資源再生能力最強。因時，種群增長速率最大，資源再生能力最強。因此，在野生生物資源合理開發(fā)利用方面，要保證捕撈

14、或此，在野生生物資源合理開發(fā)利用方面，要保證捕撈或利用在達到利用在達到K/2以上進行，且之后，生物種群數(shù)量不得以上進行，且之后，生物種群數(shù)量不得低于低于K/2，這樣既可獲得最大利用量，又可保持種群的，這樣既可獲得最大利用量，又可保持種群的高速增長。高速增長。圖圖4 41414是某一資源動物種群遷入一個適宜環(huán)境后增長曲線圖，請是某一資源動物種群遷入一個適宜環(huán)境后增長曲線圖，請回答：回答：(1)(1)圖中表示種群數(shù)量最大的點是圖中表示種群數(shù)量最大的點是_。(2)(2)圖中表示種群增長速度最快的點是圖中表示種群增長速度最快的點是_。(3)(3)該種群的增長速度由緩慢逐漸加快是在遷入該種群的增長速度由

15、緩慢逐漸加快是在遷入_年后開年后開始的，環(huán)境阻力明顯增大是在遷入后始的，環(huán)境阻力明顯增大是在遷入后_年開始的。年開始的。(4)(4)既要獲得最大的捕獲量，又要使該動物資源的更新能力不受破既要獲得最大的捕獲量，又要使該動物資源的更新能力不受破壞，應(yīng)該使該動物中群體的數(shù)量保持在圖中哪一點所代表的水平上壞，應(yīng)該使該動物中群體的數(shù)量保持在圖中哪一點所代表的水平上? ? _。d24bb2.種群數(shù)量的波動和下降種群數(shù)量的變化包括增長、波動、穩(wěn)定和下降、消亡等思考：種群數(shù)量達到“K”值時，都能在“K”維持穩(wěn)定嗎？影響種群數(shù)量變化的因素直接因素：出生率、死亡率、遷入率、遷出率間接因素：食物、氣候、傳染病、天敵

16、重要因素：人類的活動人為控制（家禽，畜牧）捕殺野生動物濫砍亂伐環(huán)境破壞影響生物生存“食人魚食人魚”是一種肉食魚，一旦進入自然生態(tài)水是一種肉食魚，一旦進入自然生態(tài)水域，就會造成嚴重的生態(tài)災(zāi)難。假如該物種進入域，就會造成嚴重的生態(tài)災(zāi)難。假如該物種進入湖泊生態(tài)系統(tǒng)，以下哪種曲線能準確表達其種群湖泊生態(tài)系統(tǒng)，以下哪種曲線能準確表達其種群數(shù)量變化的特點數(shù)量變化的特點 B C D B C D A3、下圖根據(jù)實驗室中人工飼養(yǎng)果蠅的數(shù)據(jù)統(tǒng)計繪制而成的曲線圖。人工飼養(yǎng)是在一定大小的培養(yǎng)瓶中，喂以一定量的酵母菌的條件下進行的。請回答下列問題： (1)在實驗室條件下用草履蟲、酵母菌所作的實驗與上述結(jié)果相似，表明種群

17、在一定空間、一定資源條件下的增長類型，一般都是_。(2)曲線的縱坐標_(“能”或“不能”)反映種群密度的大小。在一定環(huán)境中種群增長曲線的漸近線，生態(tài)學上稱為環(huán)境容納量，其含義是_。一個種群的環(huán)境容納量_(“能夠”或“不能夠”）隨著環(huán)境的變化而改變。(3)試根據(jù)容納量的概念對珍稀動物的保護、草原的合理放牧分別提出你的建議。答案：(1) “S”型增長 (2）能 能在這一環(huán)境中所能承載的這一種群的最大數(shù)量（密度），即這一環(huán)境所能養(yǎng)活的種群的最大數(shù)量 。(3）對珍稀動物的保護最根本的措施是保護它的生存環(huán)境，使該種動物的環(huán)境容納量有所提高，這個種群的數(shù)量自然會增長。草原的放牧量應(yīng)該控制在接近環(huán)境容納量為

18、宜，如果過多放牧會影響牛羊的生長以及草原的恢復(fù)。如果破壞了環(huán)境，還會造成環(huán)境容納量的降低。 2實驗原理(1)在含糖的液體培養(yǎng)基(培養(yǎng)液)中酵母菌繁殖很快，迅速形成一個封閉容器內(nèi)的酵母菌種群，通過細胞計數(shù)可以測定封閉容器內(nèi)的酵母菌種群隨時間而發(fā)生的數(shù)量變化。(2)養(yǎng)分、空間、溫度和有毒排泄物等是影響種群數(shù)量持續(xù)增長的限制因素。酵母菌在一定體積培養(yǎng)液中的增長如下圖所示：探究培養(yǎng)液中酵母菌數(shù)量的動態(tài)變化 可用抽樣檢測的方法顯微計數(shù)法。一定體積培養(yǎng)液中微生物種群數(shù)量變化規(guī)律不同于開一定體積培養(yǎng)液中微生物種群數(shù)量變化規(guī)律不同于開放環(huán)境中的兩曲線模型，它屬于封閉環(huán)境中種群的數(shù)放環(huán)境中的兩曲線模型，它屬于封

19、閉環(huán)境中種群的數(shù)量變化，因后期無外源物質(zhì)和能源的補充，其數(shù)量變量變化，因后期無外源物質(zhì)和能源的補充，其數(shù)量變化比化比“S”型曲線多了一個衰亡期。如下圖：型曲線多了一個衰亡期。如下圖：2實驗過程(1)將500mL質(zhì)量分數(shù)為5%的葡萄糖溶液注入錐形瓶中。(2)將0.1g活性干酵母投入錐形瓶的培養(yǎng)液中混合均勻，并置于適宜的條件下培養(yǎng)。(3)每天定時取樣計數(shù)酵母菌數(shù)量，采用抽樣檢測方法測定1 mL培養(yǎng)液中酵母菌個體的平均數(shù)。(4)分析結(jié)果、得出結(jié)論：將所得數(shù)值用曲線圖表示出來，分析實驗結(jié)果，得出酵母菌種群數(shù)量的變化規(guī)律。嘗試繪出酵母菌種群數(shù)量的變化曲線。液體培養(yǎng)基酵母菌計數(shù)方法：抽樣檢測法。 先將蓋玻

20、片放在計數(shù)室上，用吸管吸取培養(yǎng)液，滴于蓋玻片邊緣，讓培養(yǎng)液自行滲入。多余培養(yǎng)液用濾紙吸去。稍待片刻，待細菌細胞全部沉降到計數(shù)室底部，將計數(shù)板放在載物臺的中央，計數(shù)一個小方格內(nèi)的酵母菌數(shù)量，再以此為根據(jù)，估算試管中的酵母菌總數(shù)。增長曲線的總趨勢：4.實驗結(jié)果與分析： 開始時培養(yǎng)液的營養(yǎng)充足，空間充裕，條件適宜，因此酵母菌大量繁殖，種群數(shù)量劇增，隨著酵母菌數(shù)量的不斷增多，營養(yǎng)消耗，pH變化等，使生存條件惡化，酵母菌死亡率高于出生率，種群數(shù)量下降。先增加再降低。原因：影響酵母菌種群數(shù)量的因素：可能有養(yǎng)料、溫度、pH空間及有害代謝廢物等。4注意事項(1)顯微鏡計數(shù)時，對于壓線的酵母菌，應(yīng)只計固定的相鄰

21、兩個邊及其頂角的酵母菌。(2)從試管中吸出培養(yǎng)液進行計數(shù)前，需將試管輕輕振蕩數(shù)次，目的是使培養(yǎng)液中的酵母菌均勻分布，減少誤差。(3)每天計算酵母菌數(shù)量的時間要固定。(4)溶液要進行定量稀釋。(5)本實驗沒有另設(shè)置對照實驗，原因是該實驗時間上形成前后自身對照。為提高實驗數(shù)據(jù)的準確性，實驗時應(yīng)進行重復(fù)實驗（多次計數(shù)）。分類取樣調(diào)查種群密度的計算公式植物種群密度樣方法所有樣方內(nèi)種群密度和/樣方數(shù)動物種群密度標志重捕法個體總數(shù) N 再次捕獲個體數(shù) n初次捕獲標志數(shù) M 重捕的標志個體數(shù) m微生物種群密度顯微計數(shù)法(計數(shù)板計數(shù))1mL 菌液的總菌數(shù)(A/5)2510 000B(A 為 5 個中方格總菌數(shù)

22、，B 為稀釋倍數(shù)，25 為中方格數(shù))或：1mL 菌液的總菌數(shù)(A/5)40010 000B(A 為 5個小方格總菌數(shù)，B 為稀釋倍數(shù)，400 為小方格數(shù))4.植物、動物、微生物取樣調(diào)查方法簡單比較【例題3】酵母菌的計數(shù)通常用血球計數(shù)板進行，血球計數(shù)板每個大方格容積為0.1mm3 ，由400個小方格組成?，F(xiàn)對某一樣液進行檢測，如果一個小方格內(nèi)酵母菌過多，難以計數(shù)，應(yīng)先 后再計數(shù)。若多次重復(fù)計數(shù)后，算得每個小方格中平均有5個酵母菌，則10mL該培養(yǎng)液中酵母菌總數(shù)有 個。 2108稀釋有關(guān)有關(guān)“探究培養(yǎng)液中酵母菌數(shù)量動態(tài)變化探究培養(yǎng)液中酵母菌數(shù)量動態(tài)變化”的實驗，正的實驗，正確的敘述是確的敘述是()A改變培養(yǎng)液的改變培養(yǎng)液的pH值不影響值不影響K值值(環(huán)境容納量環(huán)境容納量)大小大小B用樣方法調(diào)查玻璃容器中酵母菌數(shù)量的變化用樣方法調(diào)查玻璃容器中酵母菌數(shù)量的變化C取適量培養(yǎng)液滴于普通載玻片后對酵母菌準確計數(shù)取適量培養(yǎng)液滴于普通載玻片后對酵母菌準確計數(shù)D營