种群数量的变化

(共46张PPT)
问题探讨:菌落——细菌种群
1.细菌是真核生物还是原核生物？
2．细菌的繁殖的方式是什么？
正在分裂的细菌
细菌的繁殖速度很快，如果在营养和生存空间没有限制的情况下，每20min就通过分裂繁殖一代，在短时间内，细菌的种群数量就能达到一个天文数字
时间（min）
细胞数
0
20
40
60
80
100
20
21
22
23
24
25
分裂
细菌繁殖产生的后代数量
思考:
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。
①细菌的生殖方式是怎样的
②72小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？
③n代细菌数量的计算公式？
Nn＝２n
解：n＝ 60min x72h／20min＝216
　　Nn＝２n ＝2216
无性生殖(分裂生殖)
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：
一、建构种群增长模型的方法
将数学公式（Nn＝2n）变为曲线图
曲线图与数学方程式比较，优缺点？
直观，
但不够精确。
时间 20 40 60 80 100 120 140 160 180
细菌数量
2
4
8
16
32
64
128
256
512
计算一个细菌产生的后代在不同时间的数量:
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？
例如： 澳大利亚兔灾
兔子并不是澳大利亚土生的。1859年，有一个农民从英格兰带来了24只野兔。他完全没有料到，他的这一举动将要引起一次农业灾害。
野兔的繁殖非常快，一只雌兔一年以产25只兔仔。
在澳大利亚，兔子几乎没有什么天敌，所以经过十几年它们已成为一个大问题。它们吃庄稼，毁坏新播下的种子，啃嫩树皮和芽，并且打地洞损坏田地和河堤。篱笆也不能阻止它们侵和农民的田地。
美丽的环颈雉
某岛屿环颈雉种群数量的增长
例如，在20世纪30年代时，人们将环颈雉引入到美国的一个岛屿，在1937～1942年期间，这个种群的数量增长如图。
图中实线为实际增长曲线，虚线为理想条件下的增长曲线。
如果以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线大致呈“Ｊ”型．
自然界中确实存在类似于细菌在理想条件下种群数量增长的形式。
“ J ”型增长的数学模型
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为年均增长率。）
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。
二、种群增长的“J”型曲线
1、模型假设
2、建立模型
t年后的种群数量为：Nt=No λt
1、产生条件：
①理想状态——食物充足，空间充裕，环境适宜，没有敌害等；
种群增长的Ｊ型曲线小结
②实验室条件下
③当一个种群刚迁入到一个新的适宜环境时
2、量的计算：t年后种群的数量为
Nt=N0 λt
N0为起始数量， t为时间，
Nt表示t年后该种群的数量，λ为年均增长率
3、图像：
增长特点：
种群数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的λ倍．
存在环境阻力
　　自然条件（现实状态）——食物等资源和空间总是有限的，种内竞争不断加剧，捕食者数量不断增加。导致该种群的出生率降低，死亡率增高．
　 当出生率与死亡率相等时，种群的增长就会停止，有时会稳定在一定的水平．
[例] 生态学家高斯的实验
种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定的增长曲线，称为“S”型曲线．
大草履虫种群的增长曲线
P67
为什么大草履虫第二天、第三天增长较快，而第五天以后数量基本稳定？高斯实验条件与前面细菌培养条件有何区别？
种群数量达到环境所允许的最大值（K值）后，将停止增长并在K值左右保持相对稳定。
A
三、种群增长的“S”型曲线
S型增长曲线
环境容纳量
K/2
增长缓慢（开始为了适应环境）
增长加速
增长缓慢（环境阻力大）
增长速率最快
重要提示
在“S”型曲线中的增长率随着种群密度的增大不断减小,到曲线中点（K/2）最大，以后又逐渐缩小。所以种群数量处在K/2时种群适合捕获，而对变化影响很小。种群数量最大出现在k值时。
种群增长的 “S”型曲线
两种曲线关系
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
种群密度越大环境阻力越大
气候不适，传染病等
例如：大熊猫栖息地遭破坏后，由于食物的减少和活动范围的缩小，其K值就变小
1、同一种群的K值是固定不变的吗？
2、对大熊猫应采取什么保护措施？
3、对家鼠等有害动物的控制，应采取什么措施？
从环境容纳量的角度看，能得到什么启发？
4、种群数量达到K值时，都能在K值维持
稳定吗？
对家鼠等有害动物的控制，可以采取器械捕杀、药物捕杀等措施。从环境容纳量的角度思考，可以采取措施降低有害动物种群的环境容纳量，如将食物储藏在安全处，断绝或减少它们的食物来源；室内采取硬化地面等措施，减少它们挖造巢穴的场所；养殖或释放它们的天敌，等等。
大多数种群的数量总是在波动之中的，在不利条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡。
四、种群数量的波动和下降
东亚飞蝗种群数量的波动
1、野生生物资源合理利用和保护—鱼类 的捕捞
2、害虫的防治—蝗虫的防治
影响种群数量变化的因素有哪些呢？
研究种群数量变化有何意义？
直接因素：出生率、死亡率、迁入、迁出
间接因素：食物、气候、传染病、天敌
重要因素：人类的活动
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。
研究种群数量变化的意义
1、野生生物资源的合理利用和保护
（1）如图是某种鱼类的增长曲线图，图中表示种群增长速度最快的一点是____。
b
（2）既要获得最大的捕捞量，又要使鱼类资源的更新能力不受到破坏，从理论上分析，应该使种群的数量保持在图中哪一点代表的水平上？
b
2、害虫的防治:
b点之前
基础题：1. 在食物充足、空间广阔、气候适宜、没有天敌等优越条件下，种群可能会呈“J”型增长。
例如，澳大利亚昆虫学家曾对果园中蓟马种群进行过长达14年的研究，发现在环境条件较好的年份，种群数量增长迅速，表现出季节性的“J”型增长。在有限的环境中，如果种群的初始密度很低，种群数量可能会出现迅速增长。随着种群密度的增加，种内竞争就会加剧，因此，种群数量增加到一定程度就会停止增长，这就是“S”型增长。
例如，栅列藻、小球藻等低等植物的种群增长，常常具有“S”型增长的特点。
2.提示：
（1）以年份为横坐标，种群数量为纵坐标，根据表中数字画曲线。
（2）食物充足，没有天敌，气候适宜等。
（3）作为食物的植物被大量吃掉，导致食物匮乏；自然灾害等。
拓展题
这是涉及最大持续产量的问题。关于最大持续产量，可以查阅生态学专著。还可以请教有经验的人或访问相关网站，了解单位面积水面应放养的鱼的数量。
1、产生条件：
①理想状态——食物充足，空间充裕，环境适宜，没有敌害等；
种群增长的Ｊ型曲线小结
②实验室条件下
③当一个种群刚迁入到一个新的适宜环境时
2、量的计算：t年后种群的数量为
Nt=N0 λt
N0为起始数量， t为时间，
Nt表示t年后该种群的数量，λ为年均增长率
3、图像：
增长特点：
种群数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的λ倍．
4、其他图像：
（1）种群数量
无K值
（2）种群增长速率
逐渐增大
（3）种群增长率
保持不变
①产生条件：存在环境阻力：
　　自然条件（现实状态）——食物等资源和空间总是有限的，种内竞争不断加剧，捕食者数量不断增加。导致该种群的出生率降低，死亡率增高．
　当出生率与死亡率相等时，种群的增长就会停止，
有时会稳定在一定的水平．
种群增长的“Ｓ”型曲线小结
②增长特点：
　　种群数量达到环境所允许的最大值（K值）后，将停止增长并在K值左右保持相对稳定。
种群增长的“Ｓ”型曲线
③种群数量增长速率：
t0
t1
t2
N=K/2，最大，t1
N=K，为零
0 K/2，逐渐增大,t0 —t1
K/2 K，逐渐减小,t1—t2
K/2
*
比较种群增长两种曲线的联系与区别
J型曲线 S型曲线
条件
种群增长率
有无K值
曲线
环境资源无限
环境资源有限
保持稳定
先升后降
无，
持续保持增长
有K值
环境阻力
K值：环境容纳量
生存斗争被淘汰的个体
种群在没有环境阻力的条件下呈现“J”型增长，实际上
是“S”型增长的最初阶段，“J”型增长是一定时间内的
增长方式，最终是以”S”型增长结束，这是生态因素
和物种本身相互影响的结果。
时间
种群数量
J型曲线
S型曲线
K值
比较种群增长两种曲线的联系与区别
*
用达尔文的观点分析“J”、“S”曲线
时间
种群数量
J型曲线
S型曲线
K值
1、“J”型曲线用达尔文的观点分析表明生物具有过度繁殖的特性。
2、图中阴影部分表示：环境阻力；
3、用达尔文的观点分析指：通过生存斗争被淘汰的个体数量，也即代表自然选择的作用。
“J”型曲线表明生物具有什么特性？图中阴影部分表示什么？
1．在下列图中，表示种群在无环境阻力状况下增长的是
B
2、种群的指数增长（J型）是有条件的，条件之一是
A．在该环境中只有一个种群
B．该种群对环境的适应比其他种群优越得多
C．环境资源是无限的
D．环境资源是有限的
C
3、在什么条件下种群数量才会呈指数增长（　　）
A、当只有食物受到限制时
B、在适宜的环境中食物开始出现不足，但不至于
影响到该物种在这里生存
C、只是没有捕食者
D、只有在实验室内的实验条件下
D
4.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
A
5、当种群数量达到K值时，可能出现的现象是（　　）
A、生态因素对该种群的影响没有作用
B、种群的增长率保持相对稳定
C、食物将不再是限制种群发展的因素
D、出生率再也不会超过死亡率
B
6.“食人鱼”是一种肉食鱼，一旦进入自然生态水域，就会造成严重的生态灾难。假如该物种进入湖泊生态系统，以下哪种曲线能准确表达其种群数量变化的特点
Ａ B C D
A
7.．下图表示接种到一定容积培养液中的酵母菌生长曲线图，曲线中哪段表示由于有限空间资源的限制使种内斗争增加
A．CD段（增长速度慢） B．DE段（速度加快）
C．EF段（变化速率加快） D．FG段（速度逐渐变慢）
D
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
。
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、年龄组成、气候、食物、天敌、人类活动等
时间
种群数量
A
B