第四章 第二节 种群数量的变化

(共31张PPT)
1、怎样建构种群数量增长的模型？
2、种群的数量是怎样变化的？
3、什么是环境容纳量？
4、影响种群数量变化的因素有哪些？
本节聚焦
假设在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每20分钟就通过分裂繁殖一代。
能否将数学公式（N=2n)变为曲线图？
时间分钟 20 40 60 80 100 120 140 160 180
细菌数量
2 4 8 16 32 64 128 256 512
曲线图与数学方程式比较，优缺点？
直观，
但不够精确。
讨论：还有哪些生物学问题可以用数学语言来表示？
500
为了直观、简便地研究种群的数量变动的规律，数学模型建构是常用的方法之一。
一、建构种群增长模型的方法
在营养和生存空间没有限制的情况下，某1个细菌每20分钟分裂繁殖一代。讨论：
①n代细菌数量的计算公式？
②72小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？
③在一个培养基中，细菌的数量会一直按照这个公式增长吗？如何验证你的观点？
Nn＝２n
解：n＝ 60min x72h／20min＝216
　　Nn＝２n ＝2216
观察研究对象，提出问题
提出合理的假设
通过进一步的实验或观察等，对模型进行检验或修正
根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达
细胞每20min分裂一次
资源空间无限多，细菌种群的增长不受种群密度增加的影响
Nn＝２n
观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检验或修正
数学模型
用来描述一个系统或它的性质的数学形式．建立数学模型一般包括以下步骤：
类型：
⑴数据分析表格式
时 间 20 40 60 80 100 120 140 160 180
细菌数量
⑵数学方程式
Nn=2n
⑶坐标式（曲线图、柱状图）
3. 类型：
⑶坐标式（曲线图、柱状图）
⑴数据分析表格式
⑵数学方程式
Nn=2n
方程式——精确
曲线图——直观
细菌的数量／个
理想条件下细菌数量增长的推测：自然界中有此类型吗？
二、种群增长的“J”型曲线
实例1：澳大利亚本来并没有兔子。 1859年，24只欧洲野兔从英国被带到了澳大利亚。这些野兔发现自己来到了天堂。因为这里有茂盛的牧草，却没有鹰等天敌。这里的土壤疏松，打洞做窝非常方便。于是，兔子开始了几乎不受任何限制的大量繁殖。不到100年，兔子的数量达到6 亿只以上，遍布整个大陆。
凤眼莲（水葫芦）
凤眼莲原产于南美，1901年作为花卉引入中国.由于繁殖迅速，又几乎没有竞争对手和天敌，我国目前有184万吨.它对其生活的水面采取了野蛮的封锁策略，挡住阳光，导致水下植物得不到足够光照而死亡 。
实例3:
20世纪30年代,人们将环颈雉引入美国的一个岛屿
“J”型增长的数学模型
1、模型假设：
理想状态——食物充足，空间不限，气候适宜，没有敌害等；
（N0为起始数量， t为时间，Nt表示t年后该种群的数量，λ表示该种群数量是一年前种群数量的倍数．）
2、种群 “J”型增长的数学模型公式：
Nt=N0 λt
种群的数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的λ倍。
食物充足
空间充裕
环境适宜
没有敌害
资源无限
指数生长
理想条件下的种群增长模型
种群增长的Ｊ型曲线
思考
理想化的情况在自然界中并不存在。
那么，有哪些因素会影响到种群数量的变化呢？
在大自然中
食物有限
空间有限
种内斗争
种间竞争
天敌捕食……
环境阻力
思考
在自然界中，种群增长的“J”型曲线应该从哪些方面进行修正呢？
大草履虫数量增长过程如何？
高斯（Gause，1934）把5个大草履虫置于0.5mL的培养液中，每隔24小时统计一次数据，经过反复实验，结果如下：
高斯对大草履虫种群研究的实验
三、“s”型曲线的数学模型
（1）问题探讨：
①“S”型曲线：种群经过一定时间的增长后，数量 曲线。
②该实验中在第 天时增长率最快。
③环境容纳量（又称 ）：在环境条件 的情况下，一定空间中所能维持的种群的最大的数量称为环境容纳量。
趋于稳定
2、3
K值
不受到破坏
k/2
例( 05全国卷I） 为了保护鱼类资源不受破坏，并能持
续地获得最大捕鱼量，根据种群增长的S型曲线，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
A. 种群数量相对稳定
B. 种群增长量最大
C. 种群数量最大
D. 环境条件所允许的种群数量最大
K
时间
K/2
种群数量
0
100
200
300
400
1
2
3
4
5
6
7
时间/天
酵母数
环境阻力
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
K值:环境容纳量
问题：
种群数量达到K值时，都能在K值维持稳定吗？
环境条件的改变，K值也随之发生改变，即改
善环境条件可使K值增大，如环境条件受到破
坏，则K值将会减小。
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
气候、食物、被捕食、传染病等
增或减
增长、波动、稳定、下降等
影响种群数量变化的因素
东亚飞蝗种群数量的波动
大多数种群的数量总是在波动之中的
四、种群数量的波动和下降
（2）有利于野生生物资源的合理利用及保护。
（4）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。
（1）为害虫的预测及防治提供科学依据。
五、研究种群数量变化有何实践意义？
与社会的联系
（3）拯救和恢复濒危动物种群
云豹的保护
苍鹭的保护
野猪的保护
救护被困的鲸鱼
全力防蝗减灾
本课小结
第四章 第二节 种群数量的变化
一、建构种群增长模型的方法---数学模型
建立数学模型的一般步骤
二、种群增长的“J”型曲线
1、“J”型曲线形成的条件
2、“J”型增长的数学模型
三、种群增长的“S”型曲线
1、“S”型曲线形成的条件
2、K值
3、“J”型曲线与“S”型曲线的比较
四、种群数量的波动和下降
人口增长、人类活动对自然界种群数量变化的影响
研究种群数量变化的意义
讨论如果种群处在一个理想的环境中，没有资源和空
间的限制，种群内个体的增长曲线是 ，用达尔文
进化的观点分析，这是由于生物具有__________ 的
特征.
如果将该种群置于有限的环境中，种群的数量
增长曲线是 ，用达尔文进化观点分析，图中阴影
部分表示 。
影响种群密度的
因素有 。
时间
种群数量
A
B
A
过度繁殖
B
通过生存斗争被淘汰的个体数量
出生率、死亡率、迁入、迁出、性别比例、年龄组成、气候、食物、天敌、人类活动等
图4—14是某一资源动物种群迁入一个适宜环境后增长曲线图，请回答：
(1)图中表示种群数量最大的点是___________。
(2)图中表示种群增长速度最快的点是___________。
(3)该种群的增长速度由缓慢逐渐加快是在迁入___________年后开始的，环境阻力明显增大是在迁入后___________年开始的。
(4)既要获得最大的捕获量，又要使该动物资源的更新能力不受破坏，应该使该动物中群体的数量保持在图中哪一点所代表的水平上 ___________。
d
2
4
b
b
A
1、在一个相对封闭的小型牧场内，迁入一小群绵羊，
8年后发展到500只左右，这个羊群数量会 ( )
A、维持在一个水平上 B、不断下降
C、缓慢上升 D、迅速上升
2、下列因素能引起种群密度增大的有 ( )。 A、种群中幼年个体增多.　　
B、种群性别比例改变.　　 C、环境中温度条件适宜.　　
D、种群中幼年个体减少. E、环境中天敌增多.　　　
F、寄生生物减少.
ＡＣF
巩固联系