種群數(shù)量的變化

第二節(jié)種群數(shù)量的變化

在營養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，某1個細(xì)菌每20分鐘分裂繁殖一代討論：①n代細(xì)菌數(shù)量的計算公式？②72小時后由一個細(xì)菌分裂產(chǎn)生的細(xì)菌數(shù)量是多少？③在一個培養(yǎng)基中，細(xì)菌的數(shù)量會一直按照這個公式增長嗎？問題探討Nn＝２n解：n＝60minx72h／20min＝216

Nn＝２n＝2216248163264128256512將數(shù)學(xué)公式（N=2n)變?yōu)榍€圖時間分鐘20406080100120140160180細(xì)菌數(shù)量曲線圖與數(shù)學(xué)方程式比較，優(yōu)缺點？直觀，但不夠精確。一．構(gòu)建種群增長模型的方法數(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(jìn)一步的實驗或觀察等，對模型進(jìn)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(jìn)行表達(dá)細(xì)胞每20min分裂一次資源空間無限多，細(xì)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(xì)菌數(shù)量，對自己所建立的模型進(jìn)行檢驗或修正在食物(養(yǎng)料)和空間條件充裕、氣候適宜、沒有敵害等理想條件下，種群的數(shù)量往往會連續(xù)增長起始數(shù)量為No，每年的增長率都保持不變，第二年的種群數(shù)量是第一年的λ倍，那么，一年后該種群的數(shù)量應(yīng)為：N1=N0λ二年后該種群的數(shù)量應(yīng)為：N2=N1λ

=N0λ2例如計算一個細(xì)菌產(chǎn)生的后代在不同時間的數(shù)量，完成表格理想條件下種群數(shù)量變化一年后：N1=N0

二年后：N1=N0

2Nt=N0

ttNtt年后：……t年后該種群的數(shù)量應(yīng)為Nt=N0λt時間20406080100120140160180細(xì)菌數(shù)量248163264128256512細(xì)菌的數(shù)量／個理想條件下細(xì)菌數(shù)量增長的推測，自然界中有此類型嗎？某海島上環(huán)頸雉種群數(shù)量的變化實例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(dá)到6億只以上，遍布整個大陸。二、種群增長的“J”型曲線:

實例2、20世紀(jì)30年代,人們將環(huán)頸雉引入美國的一個島嶼,討論1：出現(xiàn)這種增長的原因有哪些？“J”型增長的數(shù)學(xué)模型

1、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；（N0為起始數(shù)量，t為時間，Nt表示t年后該種群的數(shù)量，λ為年均增長率．）

2、種群“J”型增長的數(shù)學(xué)模型公式：Nt=N0

λt

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。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．當(dāng)出生率與出生率相等時，種群的增長就會停止，有時會穩(wěn)定在一定的水平．“J”型增長能一直持續(xù)下去嗎？三、種群增長的“S”型曲線生態(tài)學(xué)家曾經(jīng)做過這樣一個實驗：在0．5mL培養(yǎng)液中放入5個大草履蟲，然后每隔24h統(tǒng)計一次大草履蟲的數(shù)量。經(jīng)過反復(fù)實驗．得出了如圖所示的結(jié)果。從圖可以看出:大草履蟲在這個實驗環(huán)境條件下的最大種群數(shù)量是375個，這就是該實驗種群的K值。種群數(shù)量達(dá)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。

AK值：在環(huán)境條件不受破壞的情況下，一定空間中所能維持的種群最大數(shù)量稱為環(huán)境容納量。三、種群增長的“S”型曲線種群的個體數(shù)量種群的個體數(shù)量時間時間時間假若在理想的環(huán)境中生活，即環(huán)境資源很充足不受任何限制。指數(shù)增長邏輯斯蒂增長在自然的環(huán)境中環(huán)境資源是有限的。種群不可能無線增長。種群的數(shù)量增長曲線總結(jié)K值是環(huán)境最大容納量，環(huán)境阻力代表自然選擇的作用。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。為了保護(hù)魚類資源不受破壞，并能持續(xù)地獲得最大捕魚量，應(yīng)使被捕魚群的種群數(shù)量保持在什么水平?為什么？為了保護(hù)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K/2水平。這是因為在這個水平上種群增長率最大。家鼠的繁殖力很強，種群數(shù)量每天可增加1.47%。

①理論上，在某一區(qū)域，10只家鼠在100天后的數(shù)量將會達(dá)到多少？

②你考慮應(yīng)當(dāng)采取什么措施來控制家鼠的數(shù)量才是最有效的？10×（1+1.47%）100提示：從環(huán)境容納量的角度思考，可以采取措施降低有害動物種群的環(huán)境容納量，如將食物儲藏在安全處，斷絕或減少它們的食物來源；室內(nèi)采取硬化地面等措施，減少它們挖造巢穴的場所；養(yǎng)殖或釋放它們的天敵，等等。同一種群的K值會受到環(huán)境的影響。思考怎樣做才是最有效的滅鼠措施？

思考怎樣做才是保護(hù)大熊貓的根本措施？建立自然保護(hù)區(qū)，改善大熊貓的棲息環(huán)境，提高環(huán)境容納量。四、種群數(shù)量的變化種群的數(shù)量是經(jīng)常變化的。種群數(shù)量的變化包括增長、波動、穩(wěn)定和下降等1、野生生物資源合理利用和保護(hù)—魚類的捕撈2、害蟲的防治—蝗蟲的防治影響種群數(shù)量變化的因素有哪些呢？研究種群數(shù)量變化有何意義？直接因素：出生率、死亡率、遷入、遷出間接因素：食物、氣候、傳染病、天敵重要因素：人類的活動培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化實驗探究:人口/億我國1000-1990年的人口數(shù)量變化

課后延伸與拓展：看圖分析

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(dá)爾文的進(jìn)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(dá)爾文進(jìn)化理論分析圖中的陰影部分表_____________________________。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，仔細(xì)分析圖中去先后回答下列問題：ab個體數(shù)

時間ab在生存斗爭過程中淘汰的個體過度繁殖死亡率出生率性別比例年齡組成[例]生態(tài)學(xué)家高斯的實驗：

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．種群數(shù)量達(dá)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。

AK值：在環(huán)境條件不受破壞的情況下，一定空間中所能維持的種群最大數(shù)量稱為環(huán)境容納量。三、種群增長的“S”型曲線1、同一種群的K值是固定不變的嗎？2、對大熊貓應(yīng)采取什么保護(hù)措施？3、對家鼠等有害動物的控制，應(yīng)采取什么措施？從環(huán)境容納量的角度看，能得到什么啟發(fā)？4、種群數(shù)量達(dá)到K值時，都能在K值維持穩(wěn)定嗎？

思考討論影響種群數(shù)量變化的因素：氣候、食物、被捕食、傳染病、人類活動等大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動之中的，在不利條件之下，還會急劇下降，甚至滅亡四、種群數(shù)量的波動和下降（1）有利于野生生物資源的合理利用及保護(hù)。（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(dǎo)。

（3）通過研究種群數(shù)量變動規(guī)律，為害蟲的預(yù)測及防治提供科學(xué)依據(jù)。五．研究種群數(shù)量變化有何意義？蒼鷺的保護(hù)云豹的保護(hù)野豬的保護(hù)救護(hù)被困的鯨魚全力防蝗減災(zāi)如果種群處在一個理想的環(huán)境中，沒有資源和空間的限制，種群內(nèi)個體的增長曲線是

，用達(dá)爾文進(jìn)化的觀點分析，這是由于生物具有

的特征如果將該種群置于有限的環(huán)境中，種群的數(shù)量增長曲線是

，用達(dá)爾文進(jìn)化觀點分析，圖中陰影部分表示

。影響種群密度的因素有

。時間種群數(shù)量ABA過度繁殖B通過生存斗爭被淘汰的個體數(shù)量出生率、死亡率、遷入、遷出、性別比、年齡組成、氣候、食物、天敵、人類活動等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A下列因素能引起種群密度增大的有—————。

A、種群中幼年個體增多

B、種群性