种群数量的变化(定稿).ppt

1,第2节 种群数量的变化,一、建构种群增长模型的方法 二、种群增长的“J”型曲线 三、种群增长的“S”型曲线 四、种群数量的波动和下降 五、研究种群数量变化的意义,2,问题的提出,中国水利网：宁波、昆明、武汉等地，人躺在铺满凤眼莲的湖面上，可以不沉；上海去年3万吨的凤眼莲打捞量，今年已翻了3倍有余，上升至10万吨；凤眼莲所带来的水体富营养化，让越来越多的水中生物痛失“家园”。,3,问题的提出,国家地理：在几百年前，金丝猴在许多地区广泛分布，人口的增加和山林的破坏使金丝猴的分布区越来越小。现在，黔金丝猴的数量只有500600只，处于濒危状态，只在贵州省的梵净山区生存。滇金丝猴生活在云南西北部、西藏东南端及四川西部长江上端金沙江上游的高山中，数量不到2000只，也处境濒危。,4,假设你的家长承包了一个水库养鱼虾，如果一次投放的幼苗过多或延迟捕捞，由于环境的负载能力限制，都不能达到效益的最优化；相反，如果大量捕捞，使鱼虾数量大大减少，其种群往往要经过相当长的延滞期才能进入指数增长期，对生产极为不利。那什么时候是捕捞的最佳数量期？ 问题：如何合理利用和保护生物资源？ 问题：种群的数量变化有怎样的规律？,问题的提出,5,预习提纲,1.怎样构建种群数量增长的模型？ 2.种群数量是怎样变化的？,3.什么是环境容纳量？,4.影响种群数量变化的因素有哪些？,6,数学模型： 是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。 数学模型的表现形式可以为公式、图表等形式。,一、建构种群增长模型的方法,描述、解释和预测种群数量的变化，常常需要建立数学模型。,7,一、建构种群增长模型的方法,问题探讨,在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每20min就通过分裂繁殖一代。,8,一、建构种群增长模型的方法,2,4,8,16,32,64,128,256,512,1,2,3,4,5,6,7,8,9,1、填写下表：计算一个细菌在不同时间（单位为min）产生后代的数量。,2n代细菌数量Nn的计算公式是： Nn 372小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？,1n,解：n min xhmin,Nn1n ,9,一、建构种群增长模型的方法,4、以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，画出细菌的数量增长曲线。,曲线图与数学方程式比较，有哪些优缺点？,曲线图： 直观，但不够精确。 数学公式： 精确，但不够直观。,Nn 1n,10,一、建构种群增长模型的方法,5. 类型：,坐标式（曲线图、柱状图）,数据分析表格式,数学方程式,Nn=2n,方程式精确,曲线图直观,11,一、建构种群增长模型的方法,1、观察研究对象，提出问题,细菌每20分钟分裂一次， 问题：细菌数量怎样变化的？,2、提出合理的假设,在资源和空间无限多的环境中，细菌种群的增长不受种群密度增加的影响,3、根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达（建立数学模型）,列出表格，根据表格画曲线，推导公式,4、通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正,观察、统计细菌的数量，对自己所建立的模型进行检验或修正,6、建立数学模型一般包括以下步骤：,12,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,13,实例一：1859年，一位英国人来到澳大利亚定居，他带来了24只野兔。让他没有想到的是，一个世纪之后，这24只野兔的后代竟达到6亿只以上。漫山遍野的野兔与牛羊争食牧草，啃啮树皮，造成植被破坏，导致水土流失。后来，人们引入了黏液瘤病毒才使野兔的数量得到控制。,14,实例二：凤眼莲（水葫芦）原产于南美，仅以一种观赏性植物零散分布，1844年在美国的博览会上曾被喻为“美化世界的淡紫色花冠”。自此以后凤眼莲被作为观赏植物引种栽培，现已在亚、非、欧、北美洲等数十个国家造成危害。1901年作为花卉引入中国，30年代作为畜禽饲料引入中国内地各省，并作为观赏和净化水质的植物推广种植，后逃逸为野生。由于繁殖迅速，又几乎没有竞争对手和天敌 ，在我国南方江河湖泊中发展迅速，目前我国有这种凤眼莲184万吨，成为我国淡水水体中主要的外来入侵物种之一。,15,凤眼莲（水葫芦）,16,17,实例三：在20世纪30年代，人们将环颈雉引入美国的一个岛屿。在19371942年期间，这个种群数量的增长如下图所示。,如果以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线大致呈什么型？,18,二、种群增长的“J”型曲线,实例3：,自然界确有类似细菌 在理想条件下种群数 量增长的形式，如果 以时间为横坐标，种 群数量为纵坐标，曲 线则大致呈“ J ”型,美国某岛屿环颈雉 种群数量的增长,19,二、种群增长的“J”型曲线,产生条件：,理想状态食物充足，空间不限， 气候适宜，没有天敌等；,增长特点：,种群数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的倍。,量的计算：t年后种群的数量为,Nt=N0 t,（N0为起始数量， t为时间，Nt表示t年后该种群的数量，为一年前种群数量的倍数）,例子：实验室条件下、外来物种入侵、 迁移入新环境。,20,问题：,“J”型增长能一直持续下去吗？,存在环境阻力,自然界的资源和空间总是有限的；种内斗争就 会加剧；捕食者增加等。,当种群数量增加到一定阶段时，种群数量就会 稳定在一定的水平。,21,问题探讨,在一个培养基中，细菌的数量会一直按照这个公式增长吗？为什么？ 如何验证这个观点？,不会。原因是资源和空间是有限的。,生态学家高斯曾经做过这样一个实验：在0.5ml培养液中放入5个大草履虫，然后每隔24h统计一次大草履虫的数量。经过反复实验，得出了如图所示的结果。,22,三、种群增长的“S”型曲线,K=375,1.概念：在资源和空间有限时，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。,2.K值：在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量成为环境容纳量，又称K值。,如：大草履虫种群的增长曲线,23,种群增长速率不断低,种群数量K/2 K值时，,3.对种群增长的“S”型曲线的分析,种群数量达到K值时，,种群增长速率为零,但种群数量达到最大，且种内斗争最剧烈。,种群数量在 K/2值时，,种群增长速率最大,种群数量由0K/2值时，,种群增长速率增大,K/2,转折期，增长速率最快,K值：环境容纳量,加速期，个体数量增加，增长加速,潜伏期，个体数量较少增长缓慢,减速期，增长缓慢,饱和期，增长速率为零,24,三、种群增长的“S”型曲线,4.产生条件：,自然条件(现实状态)食物等资源和空间总是有限的，当种群密度增大时，种内斗争不断加剧，天敌数量不断增加，导致该种群的出生率降低，死亡率增高。,5.增长特点：,种群数量达到环境所允许的最大值（K值），将停止增长并在K值左右保持相对稳定。,存在环境阻力,种群密度越大 环境阻力越大,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,25,思考讨论：从环境容纳量（K值）的角度,（2）为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续获得最大捕鱼量，应使被捕鱼群的种群数量保持在什么水平?,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种群增长量最大 。,（3）对家鼠等有害动物的控制，从环境容纳量的角度看，应当采取什么措施？,从环境容纳量的角度思考，可以采取措施降低环境容纳量，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。,（1）对濒危动物如大熊猫应采取什么保护措施？,建立自然保护区，改善大熊猫的栖息环境，提高环境容纳量。,6.应用：,26,种群增长的“S”型曲线,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。,27,7.比较种群增长两种曲线的联系与区别,环境资源无限,环境资源有限,保持稳定,逐渐降低,无， 持续保持增长,有K值,环境阻力,K值：环境容纳量,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,28,用达尔文的观点分析“J”、“S”曲线,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； 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？,29,K/2,a,b,c,d,g,h,f,e,种群数量变化曲线与种群增长速率曲线的关系,图乙的fg段相当于图甲的ac段。 图乙的g点相当于图甲的c点。 图乙的gh段相当于图甲的cd段。 图乙的h点相当于图甲的de段。,甲,乙,种群增长曲线的生产生活中的应用： 有害动物的防治，应通过降低其环境容纳量（K值） 受保护动物的拯救和恢复，应通过改善其栖息环境，提高K值。 生产上的捕获期应确定在种群数量为K/2时最好；而杀虫效果最好的时期在潜伏期。,30,例：我国自13931990年以来人口统计数据如下： 以上人口增长曲线符合哪种类型？ 按照此曲线发展下去将会出现什么状况，鉴于我国人口的现状应当采取什么措施？,31,人口/亿,我国1000-1990年的人口数量变化,课后延伸与拓展：看图分析,32,四、种群数量的波动和下降,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。,33,1、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（环境因素）,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。,种群数量变化的类型：,增长，稳定，波动、下降等,34,藏羚羊在哭泣,35,乱伐森林,36,被伐的森林和野牛,37,五、研究种群数量变化的意义,1、为野生生物资源的合理利用及保护提供理论指导 。 （合理利用和保护野生生物资源） 既要使生物资源的产量达到最大，又不危害生物资源的可持续发展，砍伐、捕捞、狩猎后，保证种群的增长速率为最大值。 2、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。 3、通过研究种群数量变动规律，为有害生物的预测及防治提供科学依据。 （为防治有害生物提供科学依据） 降低环境的负荷量（K值）。如鼠害防治可通过严密封存粮食、清除生活垃圾、保护老鼠的天敌等措施来降低K值。 4、为引进外来物种提供理性的思考。 必须考虑所引入的外来物种是否会构成对原来物种的危害，即是否会构成生物入侵。 5、有利于对濒危动物种群的拯救和恢复。 （拯救和恢复濒危动物种群）,38,1在研究下列几个种群的增长模型时，最可能与数学模型相符合的是 ( ) A麋鹿种群 B大熊猫种群 C玉米种群 D青蛙种群,答案： C,种群的增长最符合数学模型的情形， 就是种群中的个体在上下代之间不重叠的情况。,39,2在下列图中，表示种群在无环境阻力状况下增长的是,B,40,3(2009广东高考)太平洋一个小岛上的某野兔种群的 数量变化如下表：B 该种群变化率最大的时期为 ( ) A19251930年 B19301935年 C19401945年 D19451950年,41,4下图中能够正确表示种群“S”型 增长曲线的增长率的是 ( ),答案：D,42,5.（2002高考）在一个玻璃容器内，装入一定量的符合小球藻生活的管养液，接种少量的小球藻，每隔一段时间测定小球藻的个体数量，绘制成曲线，如右图所示。下列四图中能正确表示小球藻种群数量增长率随时间变化趋势的曲线是（ ）,C,43,6（2004江苏）某海滩黄泥螺种群现存量约3000吨，正常状况下，每年该种群最多可增加300吨，为充足利用黄泥螺资源，又不影响可持续发展，理论上每年最多捕捞黄泥螺的量为（） A、3000吨 B、1650吨 C、1500吨 D、不超过300吨,D,44,7、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竞争增加（ ）,ACD段（增长速度慢） BDE段（速度加快） CEF段（变化速率加快） DFG段（速度逐渐变慢）,D,45,8( 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,B,46,9右图为鱼塘中鱼的数量增长曲线，为 了使鱼塘的总产量达到最大值，应该 做到适时捕捞。下列做法中正确的是 ( ) A超过T4时捕捞，使剩余量保持在K B超过T3时捕捞，使剩余量保持在3K/4 C超过T2时捕捞，使剩余量保持在K/2 D超过T4时捕捞，使剩余量保持在K/4,答案： C,47,解析：一般将动植物种群的数量控制在环境容纳量的一半，即K/2值时，此时种群数量增长速度最快，可提供的资源数量