第2節(jié)：種群特征、數(shù)量變化

1、第一節(jié)種群的特征1、種群密度2、出生率死亡率和遷入率遷出率3、年齡組成4、性別比例本節(jié)聚焦1第一節(jié) 種群的特征稀樹草原種群有而其中的個體不具有的特征：、種群密度（種群的最基本特征）、出生率和死亡率、遷入率和遷出率、年齡組成和性別比例、種群密度種群密度種群的個體數(shù)量空間大?。娣e或體積）種群密度很高種群密度一般種群密度較高種群在單位面積或單位體積中的個體數(shù)量。一般用單位面積內(nèi)的數(shù)量來表示。影響種群密度的因素主要有物種的個體大小個體大的物種密度低。生存資源供給的能力生存資源豐富的地方種群密度高。周期性變化環(huán)境條件的周期性變化引起種群密度周期性變化。如候鳥飛來時密度較高，飛走后密度為零。蚊子密度夏天

2、高，冬天低外來干擾如農(nóng)田中灑農(nóng)藥后害蟲因大量死亡而密度很快下降天敵數(shù)量的變化如貓增多導(dǎo)致鼠密度下降；青蛙增多導(dǎo)致害蟲減少偶然因素如流行病、水災(zāi)、旱災(zāi)調(diào)查種群密度的方法1.樣方法：行動緩慢的小型動物和植物的種群密度調(diào)查。樣方大小一般以1m2正方形為宜。 如五點取樣法、等距取樣法 取樣原則：1、隨機取樣 2、樣本數(shù)量足夠大 3、取樣過程沒有主觀偏見 計數(shù)原則：注意邊緣效應(yīng)：樣方頂邊、左 邊及左角處個體統(tǒng)計在內(nèi)。2.標(biāo)志重捕法：行動快速的大型動物。3.取樣器取樣法：行動快速的小型動物。2、出生率和死亡率出生率和死亡率是種群數(shù)量及密度改變的直接表現(xiàn)。物種的內(nèi)部和外界因素影響都以改變出生率和死亡率來體現(xiàn)

3、。出生率：種群中單位時間內(nèi)新出生的個體數(shù)目占該種群個體總數(shù)的比率。死亡率：種群中單位時間內(nèi)死亡的個體數(shù)目占該種群個體總數(shù)的比率。3、遷入率和遷出率對于一個種群來說單位時間內(nèi)遷入或遷出的個體，占該種群個體總數(shù)的比率，分別稱為遷入率或遷出率。4、年齡組成和性別比例種群中各年齡期個體所占比例。一般分為幼年(尚無生殖能力)、成年(有生殖能力)和老年(喪失生殖能力)三個階段。 年齡組成一般分為增長型、穩(wěn)定型和衰退型三種類型：年齡組成增長型年齡組成老年成年幼年增長型特點是幼年個體大量成長為成年產(chǎn)生后代，老年個體死亡的少，出生的比死亡的多，種群密度呈逐漸增大的趨勢。穩(wěn)定型特點是各年齡期的個體數(shù)比例適中。在一

4、定時期內(nèi)出生的新個體數(shù)接近衰老死亡的個體數(shù)。種群密度保持相對穩(wěn)定。穩(wěn)定型年齡組成老年成年幼年衰退型：特點是老年期個體數(shù)目較多而幼年期的個體數(shù)目偏少。新出生的個體不能補償衰老死亡的個體數(shù)。種群密度越來越小。衰退型年齡組成老年成年幼年種群中雄性個體和雌性個體所占的比例。一般分雌雄相當(dāng)、雌多雄少和雌少雄多三種類型：雌雄相當(dāng)型特點是雌雄性個體數(shù)目大體相等。這種類型多見于高等動物。性別比例雌多雄少型特點是雌性個體顯著多于雄性個體。這種類型常見于人工控制的種群及海豹等群體動物。海豹營群體生活。成年雄海豹通過打斗，失敗的個體被逐出種群。群體中只有雌豹、幼豹和一只成年雄海豹。雌少雄多型雄性個體明顯多于雌性。這

5、種類型較為罕見。如家白蟻等營社會性生活的動物。蜜蜂若只考察有生殖能力的雄蜂和蜂王，也可看做雌少雄多型。種群數(shù)量（種群密度）年齡組成性別比例遷入率遷出率出生率死亡率預(yù)測決定決定影響種群的空間特征概述 隨機分布指的是每一個個體在種群分布領(lǐng)域中各個點出現(xiàn)的機會是相等的，并且某一個體的存在不影響其他個體的分布。 均勻分布特征是，種群的個體是等距分布，或個體間保持一定的均勻的間距均勻分布。形成的原因主要是由于種群內(nèi)個體之間的競爭。例如，森林中植物為競爭陽光（樹冠）和土壤中營養(yǎng)（根際），沙漠中植物為競爭水分都能導(dǎo)致均勻分布。蟲害或種內(nèi)競爭發(fā)生時也可造成種群個體的均勻分布。集群分布的特征是，種群個體的分布很

6、不均勻，常成群、成簇、成塊或成斑塊地密集分布，各群的大小、群間的距離、群內(nèi)個體的密度等都不相等，但各群大都是隨機分布。其形成原因是：環(huán)境資源分布不均勻，豐富與貧乏鑲嵌；植物傳播種子的方式使其以母株為擴散中心；動物的社會行為使其結(jié)合成群。集群分布是最廣泛存在的一種分布格局，在大多數(shù)自然情況下，種群個體常是成群分布，如放牧中的羊群，培養(yǎng)基上微生物菌落的分布，另外，人類的分布也符合這一特性。第二節(jié)種群數(shù)量的變化1、怎樣建構(gòu)種群數(shù)量增長的模型？2、種群的數(shù)量是怎樣變化的？3、什么是環(huán)境容納量？4、影響種群數(shù)量變化的因素有哪些？本節(jié)聚焦20增長波動穩(wěn)定下降21細菌的分裂生殖分裂過程你知道2小時后有多少細

7、菌嗎？用什么辦法描述細菌數(shù)量變化？22一、建構(gòu)種群增長模型的方法 在營養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，某1個細菌每20分鐘分裂繁殖一代討論：n代細菌數(shù)量的計算公式？72小時后由一個細菌分裂產(chǎn)生的細菌數(shù)量是多少？問題探討Nnn解：n 60min x72h20min216Nnn 2216時間分鐘20406080100120140160180分裂次數(shù)細菌數(shù)量 數(shù)量1224384165326647128825695122221232425262728292320406080100120140160180分鐘細菌種群增長曲線細菌數(shù)量/個24曲線圖與數(shù)學(xué)方程式相比,較直觀，但不夠精確。分鐘細菌種群增長曲線細

8、菌個數(shù)橫坐標(biāo)是自變量，縱坐標(biāo)是因變量，注意標(biāo)明單位。25數(shù)學(xué)模型：用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué) 形式建立數(shù)學(xué)模型一般包括以下步驟：觀察研究對象，提出問題提出合理的假設(shè)通過進一步的實驗或觀察等，對模型進行檢驗或修正根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對事物的性質(zhì)進行表達細胞每20min分裂一次資源空間無限多，細菌種群的增長不受種群密度增加的影響Nnn觀察、統(tǒng)計細菌數(shù)量，對自己所建立的模型進行檢驗或修正26細菌的數(shù)量個 理想條件下細菌數(shù)量增長的推測：自然界中有此類型嗎？二、種群增長的“J”型曲線27實例1：澳大利亞本來并沒有兔子。 1859年，24只歐洲野兔從英國被帶到了澳大利亞。這些野兔發(fā)現(xiàn)自己來

9、到了天堂。因為這里有茂盛的牧草，卻沒有鷹等天敵。這里的土壤疏松，打洞做窩非常方便。于是，兔子開始了幾乎不受任何限制的大量繁殖。不到100年，兔子的數(shù)量達到6 億只以上，遍布整個大陸。28實例2、20世紀30年代,人們將環(huán)頸雉引入美國的一個島嶼29鳳眼蓮（水葫蘆）鳳眼蓮原產(chǎn)于南美，1901年作為花卉引入中國.由于繁殖迅速，又幾乎沒有競爭對手和天敵，我國目前有184萬噸.它對其生活的水面采取了野蠻的封鎖策略，擋住陽光，導(dǎo)致水下植物得不到足夠光照而死亡 。30自然界確有類似細菌在理想條件下種群數(shù)量增長的形式,如果以時間為橫坐標(biāo),種群數(shù)量為縱坐標(biāo)畫出曲線來表示,曲線大致呈“J”型311、模型假設(shè)：種群

10、 “”型增長的數(shù)學(xué)模型理想條件下在食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒有敵害等條件下，種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長，第二年是第一年的倍;種群每年增長率（ -1）都保持不變。型曲線增長率曲線時間種群數(shù)量322、建立模型： 模型中參數(shù)的意義：種群起始數(shù)量為N0，t為時間，Nt表示t年后該種群的數(shù)量. 表示該種群的數(shù)量是一年前種群數(shù)量的倍數(shù)。種群 “”型增長的數(shù)學(xué)模型t年后種群數(shù)量為：Nt=N0t33計 算：某一地區(qū)2001年人口普查時有10萬人，2002年比2001年增長1。請預(yù)測，按照此生長速度，2006年該地區(qū)的人口將有多少？Nt10（1+1）2006-200134前面實例細菌食物和生存空間充足

11、條件下，20分鐘分裂一次，那么，第8代有多少細菌？ 分析：第8代即是N7，細菌起始數(shù)量為1個，即N0=1，每次分裂是前一次的2倍，即=2。 N7=N07=127=128個35與社會的聯(lián)系:我國自13931990年以來人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)如下：以上人口增長曲線符合哪種類型？年份1393157817641849192819821990億0.60.62.04.14.710.311.636思考理想化的情況在自然界中并不存在。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37例生態(tài)學(xué)家高斯的實驗：大草履蟲種群的增長曲線三、種群增長的“S”型曲線K值：在環(huán)境條件不受破壞的情下，一定空間中所能維持的種群

12、最大數(shù)量稱為環(huán)境容量此時出生率死亡率種群經(jīng)過一定時間的增長后，數(shù)量趨于穩(wěn)定的增長曲線，稱為“S”型曲線38產(chǎn)生條件：存在環(huán)境阻力自然條件（現(xiàn)實狀態(tài)）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。導(dǎo)致該種群的出生率降低，死亡率增高種群增長的“S”型曲線39增長特點：種群增長率在不斷變化，達到環(huán)境所允許的最大值（K值）后，將停止增長并在K值左右保持相對穩(wěn)定。種群增長的“S”型曲線K/240種群數(shù)量達到K值時，種群增長停止種群數(shù)量在 K/2值時，種群增長最快種群數(shù)量小于K/2值時種群增長逐漸加快種群數(shù)量大于K/2值時種群增長逐漸減慢A41 為了保護魚類資源不受破壞，并能持續(xù)地獲得

13、最大捕魚量，應(yīng)使被捕魚群的種群數(shù)量保持在什么水平?為什么？ 42為了保護魚類資源不受破壞，并能持續(xù)地獲得最大捕魚量，根據(jù)種群增長的S型曲線，應(yīng)使被捕魚群的種群數(shù)量保持在K2水平。這是因為在這個水平上種群增長率最大 。43 “J”型曲線 “S”型曲線形成條件適用范圍增長率變化K 值理想條件下資源無限自然條件下資源有限實驗室和種群遷入新的環(huán)境中最初的一段時間內(nèi)的增長一般自然種群的增長不變變化無有K/244陰影部分代表因環(huán)境阻力而被淘汰的個體；陰影的大小代表環(huán)境阻力的大小?？偨Y(jié)45種群數(shù)量的變化：增長，穩(wěn)定，波動，下降“J”型曲線和“S”型曲線都只研究種群數(shù)量 的 規(guī)律。前者反映的種群增長率是一定的

14、；而后者反映的種群增長率是變化的， 認為“S”型曲線的開始部分是“J”型曲線。二種增長方式的差異，主要在于 的作用。增長不能環(huán)境阻力46四、種群數(shù)量的波動和下降在自然界影響種群數(shù)量變化的因素有很多，如氣候、食物、天敵、傳染病等。因此大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動中，在不利條件下，種群數(shù)量還會不斷下降甚至消亡47東亞飛蝗種群數(shù)量的波動大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動之中的 種群數(shù)量的波動和下降48在不利條件之下，還會急劇下降，甚至滅亡在Faroe Islands上， 捕鯨現(xiàn)場成了血的海洋49探究:培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化50酵母菌51單細胞真核生物屬于兼性厭氧型微生物，有氧時產(chǎn)生二氧化碳和水；無氧時產(chǎn)

15、生二氧化碳和酒精。用液體培養(yǎng)基培養(yǎng)酵母菌，種群的增長受培養(yǎng)基的成分，空氣，溫度，酸堿度等因素的影響。在理想的環(huán)境中，酵母菌種群的增長呈“J”型曲線；在有限的環(huán)境下，酵母菌的種群呈“S”型曲線。酵母菌:52第 1 天53第 4 天第 6 天54第 7 天死亡55活菌數(shù)56試管編號培養(yǎng)液/mL無菌水/mL酵母菌母液/mL溫度（）A100.128B100.15C100.1285758 對于壓在小方格界線上的酵母菌應(yīng)取相鄰兩邊及頂角計數(shù)。 591在下列圖中，表示種群在無環(huán)境阻力狀況下增長的是（）B課堂練習(xí)60“食人魚”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。假如該物種進入湖泊生態(tài)系

16、統(tǒng)，以下哪種曲線能準(zhǔn)確表達其種群數(shù)量變化的特點 B C D A61在一個相對封閉的小型牧場內(nèi)，遷入一小群綿羊，8年后發(fā)展到500只左右，這個羊群數(shù)量會 ( ) A、維持在一個水平上 B、不斷下降C、緩慢上升 D、迅速上升A624一個新的物種進入某地后，其種群數(shù)量變化，哪一項是不正確的（ ） A先呈“S”形增長，后呈“J”形增長 B先呈“J”形增長，后呈“S”形增長 C種群數(shù)量達到K值以后會保持穩(wěn)定 DK值是環(huán)境條件允許的種群增長的最大值A(chǔ)63建構(gòu)種群增長數(shù)學(xué)模型的方法包括以下步驟：1.提出合理的假設(shè)2.對模型進行檢驗或修正3.用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對事物的性質(zhì)進行表達4.觀察研究對象，提出問題A.1

17、234 B.2314C.4132 D.4123C64 下圖表示接種到一定容積培養(yǎng)液中的酵母菌生長曲線圖，曲線中哪段表示由于有限空間資源的限制使種內(nèi)斗爭增加（ ） ACD段（增長速度慢） BDE段（速度加快） CEF段（變化速率加快） DFG段（速度逐漸變慢）D65下列對陰影部分的解釋正確的是（ ）環(huán)境中影響種群增長的阻力環(huán)境中允許種群增長的最大值其數(shù)量表示種群內(nèi)遷出的個體數(shù)其數(shù)量表示通過生存斗爭被淘汰的個體數(shù) A. B. C. D. C66qT1T2T0種群增長率某種魚遷入一生態(tài)系統(tǒng)后，種群數(shù)量增長率隨時間變化的曲線，下列敘述正確的是（ ）A.在T0-T2時，種群數(shù)量呈“J”型增長B.若在T2

18、時種群的數(shù)量為N，則在T1時種群的數(shù)量為N/2；C.捕獲該魚的最佳時期為T2時D.在TI-T2時，該魚種群數(shù)量呈下降趨勢。B67葉蜂產(chǎn)卵于葉上；泥蜂儲存其他昆蟲的幼蟲為子代的食物；蜜蜂的幼蟲由工蜂直接喂養(yǎng)。這三種蜂的生存曲線依次是（ ）A.甲乙丙 B.乙丙甲C.乙甲丙 D.甲丙乙10050生存率（%)甲乙丙A卵 成蟲68(1)如果種群處于一個理想的環(huán)境中，沒有資源和空間的限制，種群數(shù)量增長的曲線是 ？(2)如果將種群置于有限的自然環(huán)境中，種群數(shù)量增長曲線是 ？(3)a與b之間的陰影屬于自然界中的_。ab環(huán)境阻力（4）影響種群密度的主要因素是種群的_、_、_和_。691種群數(shù)量的最大點在 ；2種

19、群數(shù)量增長最快的在 ；3該種群的增長率由緩慢到逐漸加快是在 年后開始的；環(huán)境阻力增長是在 年開始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到破壞，應(yīng)該使該動物種群數(shù)量保持在圖中 點所代表的水平上；因為在這個水平上（ ）A.種群數(shù)量相對穩(wěn)定 B.種群增長率最大C.種群數(shù)量最大 D.環(huán)境條件所允許的種群數(shù)量最大1 2 3 4 5 6 7 d cab10050db25bB70農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上常用人工合成的性引誘劑誘殺害蟲的雄性個體，使之不能與雌蟲個體交尾，致使害蟲的種群密度（ ）A.明顯下降 B.明顯上升 C.保持穩(wěn)定 D.越來越大A71在一塊草原上有8戶牧民，每戶牧民各養(yǎng)了一群羊，其中有6戶

20、養(yǎng)的是綿羊，有2戶養(yǎng)的是山羊，這塊草原上的8群羊是（ ） A.六個種群 B.一個種群 C.兩個種群 D.八個種群 C72預(yù)測一個國家或地區(qū)的人口數(shù)量未來動態(tài)的信息主要來自于（ ）A現(xiàn)有人口數(shù)量和密度B目前的年齡組成C男女之間的性別比例 D出生率、死亡率和遷移率B733.（廣東廣西河南2002）在一個玻璃容器內(nèi)，裝入一定量的符合小球藻生活的管養(yǎng)液，接種少量的小球藻，每隔一段時間測定小球藻的個體數(shù)量，繪制成曲線，如右圖所示。下列四圖中能正確表示小球藻種群數(shù)量增長率隨時間變化趨勢的曲線是（ ）D746、自然界中生物種群增長常表現(xiàn)為“S”型增長曲線。下列有關(guān)種群“S”型增長的正確說法是（ ）A.“S”型增長曲線表示了種群數(shù)量和食物的關(guān)系B.種群增長率在各階段是不相同的C.“S”型增長曲線表示了種群數(shù)量與時間無關(guān)D.種群增長不受種群密度制約B758. 某鼠種群被高速公路分隔成A、B兩個種群，A區(qū)因建化工廠而環(huán)境劇變，污水橫流，B區(qū)地勢較高無變化，經(jīng)數(shù)十年后，種群A的進化速率很可能（ ） A比B慢 B比B快 C與B相同 D開始比B慢，后來比B快B76 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 A.K值是環(huán)境條件所允許達到的種群數(shù)量最大值B.