種群的數(shù)量變化及其增長曲線分析

關(guān)于種群的數(shù)量變化及其增長曲線分析1、用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學形式---數(shù)學模型一、建構(gòu)種群增長模型的方法----數(shù)學模型物理模型數(shù)學模型概念模型模型DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型真核生物三維結(jié)構(gòu)模型等孟德爾遺傳定律種群增長模型等人體細胞與外界環(huán)境的物質(zhì)交換模型血糖調(diào)節(jié)的模型等第2頁,共32頁，2024年2月25日，星期天細菌的分裂生殖第3頁,共32頁，2024年2月25日，星期天數(shù)學模型：用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學形式．建立數(shù)學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?shù)臄?shù)學形式對事物的性質(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Nn＝２n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第4頁,共32頁，2024年2月25日，星期天將數(shù)學公式（Nn＝2n）變?yōu)榍€圖時間分鐘20406080100120140160180細菌數(shù)量

曲線圖與數(shù)學方程式比較，優(yōu)缺點？直觀，但不夠精確。248163264128256512第5頁,共32頁，2024年2月25日，星期天種群數(shù)量時間種群增長的“J”型曲線二、種群數(shù)量的變化滿足條件理想狀態(tài)：食物____，空間______，氣候____，沒有____等特點種群數(shù)量持續(xù)增長充足足夠大適宜天敵第6頁,共32頁，2024年2月25日，星期天在環(huán)境條件________的情況下，一定空間中所能維持的種群_____數(shù)量。種群增長的“S”型曲線現(xiàn)實狀態(tài)——食物等資源和空間總是_____的，種內(nèi)斗爭不斷_____，捕食者數(shù)量不斷_____。K值環(huán)境容納量有限加劇增加不受破壞最大大草履蟲種群的增長0t/d種群數(shù)量/個K=375第7頁,共32頁，2024年2月25日，星期天在種群“S”型增長曲線的數(shù)學模型中，K值不是固定不變的，下列條件會使種群K值增加的是（）A．地面進行硬化后的家鼠B．干旱環(huán)境中的東亞飛蝗C．引入北極狐的旅鼠D．干旱環(huán)境中的大熊貓解答：應該是選B。K值的增加要看環(huán)境條件在干旱環(huán)境中有利于飛蝗大量繁殖，而其他的都不利于生物的生長K值會減少。B第8頁,共32頁，2024年2月25日，星期天*二、“S”型曲線的分析1.“S”型曲線關(guān)鍵點(區(qū)段)的分析第9頁,共32頁，2024年2月25日，星期天增長率：增長率是指單位時間內(nèi)種群數(shù)量變化率，即種群在單位時間內(nèi)凈增加的個體數(shù)占個體總數(shù)的比率。增長率＝（現(xiàn)有個體數(shù)－原有個體數(shù)）／原有個體數(shù)

＝出生率—死亡率

＝（出生數(shù)－死亡數(shù)）/（單位時間×單位數(shù)量）。增長速率：增長速率是指單位時間種群增長數(shù)量。

增長速率＝（現(xiàn)有個體數(shù)－原有個體數(shù)）／增長時間=（出生數(shù)－死亡數(shù)）/單位時間種群增長速率就是曲線上通過每一點的切線斜率。種群增長率與增長速率區(qū)別：

第10頁,共32頁，2024年2月25日，星期天一對Ｊ型曲線的分析１．模型假設(shè)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λ倍。２．對模型假設(shè)的分析從模型假設(shè)不難得出λ=現(xiàn)有個體數(shù)／原有個體數(shù)。結(jié)合增長率的概念和定義式不難看出，此時增長率等于（λ-1），λ不變，增長率（λ-1）也就不變。再看增長速率，由于一段時間內(nèi)種群內(nèi)個體基數(shù)不斷增大，故這段時間內(nèi)凈增加的個體數(shù)（Ｎｔλ－Ｎｔ）不斷增多，除以時間以后即為增長速率，可以看出增長速率是不斷增大的。橫軸表示時間，縱軸表示種群數(shù)量，在坐標系中畫出曲線，那么曲線的斜率就應該是種群增長速率而不是增長率。第11頁,共32頁，2024年2月25日，星期天３．結(jié)論Ｊ型曲線增長率保持不變；增長速率一直增大。曲線的斜率表示增長速率?！癑“型曲線的“增長率和增長速率和時間的關(guān)系曲線”“Ｊ”型曲線增長率和增長速率第12頁,共32頁，2024年2月25日，星期天二對Ｓ型曲線的分析１．模型假設(shè)自然界的資源和空間總是有限的，當種群密度增大時，種內(nèi)斗爭就會加劇，以該種群為食的動物的數(shù)量也會增加，這就會使種群的出生率降低，死亡率增高。當死亡率增加到與出生率相等時，種群的增長就會停止，有時會穩(wěn)定在一定的水平。２．對模型假設(shè)的分析在有限的資源和空間中，隨著種群數(shù)量的增加，種群增長的阻力也會隨之增大，由此導致種群的出生率降低、死亡率增加，二者之間的差值即增長率是不斷減小；當種群的出生率和死亡率相等時，增長率為零，此時種群數(shù)量達到最大值停止增加。坐標系中橫軸仍表示時間，縱軸仍表示種群數(shù)量，那么曲線的斜率即為種群增長速率。第13頁,共32頁，2024年2月25日，星期天３．結(jié)論Ｓ型曲線的增長率與種群數(shù)量成反比，不斷減?。辉鲩L速率先增大后減小。曲線的斜率表示增長速率?！癝“型曲線的“增長率和增長速率和時間的關(guān)系曲線”注：t1時，種群數(shù)量為K/2；t2時為K?！癝”型曲線增長率和增長速率第14頁,共32頁，2024年2月25日，星期天第15頁,共32頁，2024年2月25日，星期天下列有關(guān)種群增長的S型曲線的敘述，錯誤的是（）A.通常自然界中的種群增長曲線最終呈S型B.達到k值時種群增長率為零C.種群增長受自身密度的影響D.種群的增長速度逐步降低D第16頁,共32頁，2024年2月25日，星期天右圖是小球藻的數(shù)量隨時間的變化曲線，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C第17頁,共32頁，2024年2月25日，星期天圖示為某種小型淡水魚遷入新的湖泊后種群增長速率隨時間變化的曲線，根據(jù)該曲線可以得出(

)A．t3時該種小型淡水魚的年齡結(jié)構(gòu)為衰退型B．t4時該種小型淡水魚在新環(huán)境中逐漸消失C．該種小型淡水魚在新的環(huán)境中呈“J”型增長D．該種魚在新湖泊中的環(huán)境容納量約為t2時該種魚數(shù)量的兩倍【解析】

此曲線的縱坐標為“種群增長速率”，其種群為“S”型增長，t2時刻對應的種群數(shù)量為K/2，故C錯誤。t3時刻年齡結(jié)構(gòu)應為增長型，A錯誤。t4時刻種群數(shù)量達到K值，并非在新環(huán)境中逐漸消失，B錯誤。【答案】

D第18頁,共32頁，2024年2月25日，星期天

⑴如果種群處在一個理想的環(huán)境中，沒有自然和空間的限制，種群內(nèi)個體數(shù)量的增長曲線是____,用達爾文的進化理論解釋，這是由于生物具有__________特性。⑵如果將該種群置入有限制的自然環(huán)境中，種群內(nèi)個體數(shù)量的增長曲線是_____，用達爾文進化理論分析圖中的陰影部分表示___________________________________________。⑶影響種群密度的主要因素是種群的______________、

___________、___________和_____________。

例：下圖為某種群在不同生態(tài)環(huán)境中的增長曲線，請仔細分析圖中去先后回答下列問題：ab過度繁殖死亡率出生率遷出率遷入率ab個體數(shù)

時間圖中陰影部分表示環(huán)境阻力，也就是通過生存斗爭被淘汰的個體數(shù)量。第19頁,共32頁，2024年2月25日，星期天*二、“S”型曲線的分析3.密閉條件下的“S”型曲線封閉環(huán)境中，無物質(zhì)和能量的補充，最終導致K值下降。第20頁,共32頁，2024年2月25日，星期天*【例2】下面三種曲線是同一生物在同樣條件下的培養(yǎng)結(jié)果。以下分析錯誤的是(

)。A．圖1、2、3都可以表示該種群在有限環(huán)境條件下的增長規(guī)律B．圖1中A點和圖3中E點的增長速率與圖2中的C點對應C．圖1中B點和圖3中F點的增長速率與圖2中的D點對應D．圖1、2、3中的B、C、F點都可以表示種群達到了環(huán)境容納量點擊

通過分析曲線可知，三個曲線圖中的種群個體數(shù)量最終都達到一個最大值，所以它們都屬于“S”型增長，圖1、2、3中表示種群達到了環(huán)境容納量的點分別是B、D、F點。答案：D解析三者表示同種數(shù)量變化規(guī)律二、“S”型曲線的分析第21頁,共32頁，2024年2月25日，星期天*二、“S”型曲線的分析2.“S”型曲線的K值及其變動示意圖①同一種生物的K值不是固定不變的，會受到環(huán)境的影響。在環(huán)境不遭受破壞的情況下，K值會在平均值附近上下波動；當種群數(shù)量偏離平均值的時候，會通過負反饋機制使種群密度回到一定范圍內(nèi)。②環(huán)境遭受破壞，K值會下降；生物生存的環(huán)境改善，K值會上升。第22頁,共32頁，2024年2月25日，星期天東亞飛蝗種群數(shù)量的變化曲線

種群數(shù)量的波動第23頁,共32頁，2024年2月25日，星期天*(2012·重慶理綜，4)圖為某地東亞飛蝗種群數(shù)量變化示意圖，下列敘述錯誤的是(

)。A．為有效防治蝗災，應在A點之前及時控制種群密度B．A～B段，該種群的增長率與種群密度之間呈正相關(guān)C．利用性引誘劑誘殺雄蟲改變性別比例可防止C點出現(xiàn)D．控制種群數(shù)量在D～E水平，有利于維持該地生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性解析答案訓練2分析圖中曲線可發(fā)現(xiàn)，由起點到B點為“S”型曲線，A～B段中，該種群的增長率在逐漸下降，而種群密度在逐漸增加，二者呈負相關(guān)。答案：B二、“S”型曲線的分析第24頁,共32頁，2024年2月25日，星期天在自然界中，影響種群數(shù)量變化的因素主要有哪些？氣候、食物、天敵、傳染病、人類活動等.除此之外，影響種群數(shù)量變化的內(nèi)部因素主要有哪些？出生率、死亡率、遷入率、遷出率、年齡組成、性別比例等三、影響種群數(shù)量變化的因素第25頁,共32頁，2024年2月25日，星期天（1）有利于野生生物資源的合理利用及保護。（2）為人工養(yǎng)殖及種植業(yè)中合理控制種群數(shù)量、適時捕撈、采伐等提供理論指導。

（3）通過研究種群數(shù)量變動規(guī)律，為害蟲的預測及防治提供科學依據(jù)。四、研究種群數(shù)量變化有何意義？（4）有利于對瀕危動物種群的拯救和恢復。第26頁,共32頁，2024年2月25日，星期天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A．CD段（增長速度慢） B．DE段（速度加快）C．EF段（變化速率加快） D．FG段（速度逐漸變慢）D第27頁,共32頁，2024年2月25日，星期天圖4—14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：(1)圖中表示種群數(shù)量最大的點是___________。(2)圖中表示種群增長速度最快的點是___________。(3)該種群的增長速度由緩慢逐漸加快是在遷入___________年后開始的，環(huán)境阻力明顯增大是在遷入后___________年開始的。(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壞，應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?___________。d24bb第28頁,共32頁，2024年2月25日，星期天下圖表示在良好的生長環(huán)境下，“小球藻分裂繁殖中的細胞數(shù)量”“雞產(chǎn)蛋數(shù)量（每天產(chǎn)一枚）”和“竹子自然生長的高度”這三種現(xiàn)象與時間的關(guān)系，他們依次（

）A．乙、甲、丁B．甲、丙、乙

C．丙、甲、乙D．丁、乙、丙C第29頁,共32頁，2024年2月25日，