《种群与群落j》PPT课件.ppt

第八章 生物与环境,第二节 种群和群落,一、 种群的特征,？,B D,具有一定形态、生理特性及一定自然区域能互相交配的生物类群。例如：冬小麦、水稻、鲤鱼、狼等。 物种是生物学上的基本分类单位，是自然选择的产物。,物种的概念,(一)概念： 在一定的空间和时间内的同种生物个体的总和,(二)要点： 、一定的空间：这个空间内的同种生物与外界的个体隔离。 、一种生物的全部个体，个体之间相互联系。,肯尼亚的斑马种群,种群特征种群有的但个体没有的特征。,种群密度,出生率和死亡率,迁入和迁出率,年龄组成和性别比例,种群密度,种群在单位面积或单位体积中的个体数量。,种群密度的调查方法： （1）样方法 含义：在被调查种群的分布范围内，随机选取若干个样方，通过计数每个样方内的个体数，求得每个样方的种群密度，以所有样方种群密度的平均值作为该种群的 种群密度估计值 举例：选取1m2山地，计算马尾松为20棵，则该样方的马尾松密度为20120（棵m2） 使用范围：多用于植物,在统计样方中个体数量时，遇到的问题之一是边缘效应，即如何处理样方边缘上的个体。一般而言，样方顶边、左边及左角处的个体统计在内，其他边缘 不作统计。,探究,用样方法调查草地中某种双子叶某物的种群密度,P61,讨论1、为什么要强调随机取样？,为了确保所选择的样方具有代表性，不受主观因素的影响，使通过样方统计的结果（估算值）能更接近真实的情况。,讨论2、样方的多少会影响调查结果吗？,样方的数量太少，其统计结果的误差可能就较大；一般而言，样方越多，其统计结果越接近真实情况。但是，样方数量太多，整体取样花费的时间、精力就越多。从统计学上看，一定数量的样方即可以保证统计结果的真实性。,讨论3、比较各小组对同一种群的种群密度的调查结果，就发现的问题进行讨论。,不同小组对同一种群的种群密度调查结果可能是不一样的。种群密度的调查结果应当允许在一定范围内波动，例如5%以内。如果超出了此范围，在其他条件相同的情况下，造成不一样的原因应当首先归结为采取不同的样方法所致。所以，要针对实际情况，讨论取样方法是否存在问题。,（2）标志重捕法 含义： 在被调查种群的活动范围内，捕获一部份个体 ，做上标记后再放回原来的环境，经过一段时间后进行重捕，根据重捕到的动物中标记个体数占总数的比例，来估计种群密度。,计算公式： 举例：先捕获39只鼠并标记，一段时间后，再重捕34只，其中一标记的为15只，那么根据公式，该地段原有总鼠数为： 39 X 341588只 使用范围： 动物,设某种群的总数为N ，第一次捕获标记的个体为M， 第二次重捕的个体数为n，其中已标记的为m，则:,可得,N=,m（重捕中标志数）,M(总标志数）,n（重捕个体数）,N:M=n:m,例1、某同学在牛首山调查珍稀蝶类中华虎凤蝶幼虫的种群密度，得出5个样方（样方面积为1hm2）的种群数量分别为4、6、8、8、9只。那么，该同学给怎样计算该种蝶幼虫的种群密度（单位：只/hm2）？,例2、在调查一块方圆2hm2的农田中田鼠的数量时，放置100个捕鼠笼，一夜间捕获了42只，将捕获的田鼠经标记后在原地释放。数日后，在同一地点再放置同样数量的捕鼠笼，捕获了38只，其中有上次标记的个体12只。则该农田中田鼠的种群数量大概有多少只？,N（46889）57只hm2,N（4238）12133只,出生率和死亡率是种群数量及密度改变的直接表 现。物种的内部和外界因素影响都以改变出生率和死 亡率来体现。,出生率和死亡率,(1)概念,通常以a表示。,出生率：种群中单位数量个体在单位时间内出生 的新个体数。,死亡率：种群中单位数量个体在单位时间内死亡 的个体数。,(2)与种群密度的关系,增加,降低,单位：,1998年人口出生率和死亡率,计划生育是我国的基本国策,要控制人口过度增长， 必须降低出生率,迁入和迁出率,某种群单位时间内迁入或迁出的个体占该种 群个体总数的比率，分别称为迁入或迁出率,种群中各年龄期个体所占比例。,幼年(尚无生殖能力) 成年(有生殖能力) 老年(丧失生殖能力),年龄组成和性别比例,年龄组成,年龄的三个阶段：,年龄组成一般分三种类型：,增长型：幼年个体多，老年个体少。,特点：是幼年个体大量成长为成年产生后代，老年个体死亡的少，出生的比死亡的多,老年,成年,幼年,种群密度越来越大,老年,成年,幼年,在一定时期内出生的新个体数接近衰老死亡的个体数。,种群中个体数目保持相对稳定。,稳定型：特点是各年龄期的个体数比例适中。,老年,成年,幼年,新出生的个体不能补偿衰老死亡的个体数。,衰退型：特点是老年个体较多，幼年个体偏少。,种群密度越来越小。,性别比例,种群中雄性个体和雌性个体所占的比例。,不合理的性别比例会导致出生率下降进而引起种群密度下降。,200年,全国妇联主席顾秀莲在中国性别平等与妇女发展状况白皮书发布会上指出,我国男女(0至4岁)性别比例接近120:100,远超国际认同的可以容忍的最高警戒线107。 张翼认为,人口出生性别比失衡会带来很多社会问题。,（一般分三种类型） (1)雌雄相当型： 特点是雌性和雄性个体数目大体相等。 这种类型多见于高等动物。,(2)雌多雄少型： 特点：雌性个体显著多于雄性个体。 常见：人工控制的种群、象海豹等,象海豹群体,特点：雄性个体明显多于雌性个体。 较为罕见：家白蚁等营社会性生活的动物。 蜜蜂若只考察有生殖能力的个体，也可看做雌少雄多 型。,（3）雌少雄多型：,性别比例的应用： 利用人工合成的性引诱剂诱杀某种害虫的雄性个体，破坏害虫种群正常的性别比例，从而达到杀虫效果。,性别比例的意义： 影响种群密度的变动。,小结:,1. 下列环境中的生物,构成一个种群的是（ ） A. 一个池塘中的所有鱼 B.一块农田里的所有东亚飞蝗 C. 一片森林中的鸟 D. 一条河中的草履虫,巩固练习,B,2、预测一个国家或地区的人口数量未来动态的信息主要来自于（ ） A现有人口数量和密度 B目前的年龄组成 C男女之间的性别比例 D出生率、死亡率和迁移率,B,3某种群中年轻的个体非常多，年老的个体很少，这样的种群密度会（ ） A越来越大 B相对稳定 C越来越小 D绝对不变,A,4下面关于种群的叙述不正确的是（ ） A种群中的个体之间可相互交配繁殖 B一个种群由许多同种个体组成 C种群的个体数量是经常变动的 D种群内的个体间常因空间和食物发生竞争 ,D,二、 种群数量的变化,种群的数量是怎样变化的？ 什么是环境容纳量？ 影响种群数量变化的因素有哪些？,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。,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。,问题探讨：,2n代细菌数量的计算公式是： 372小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？,Nn2n,解：n 60 min 72 h20 min216 Nn2n 2 216,4.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。,自然界确有类似细菌在理想状态下种群数量增长的形式，如果以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线则大致呈“J”型。,1859年，一个英格兰的农民带着24只野兔，登陆澳大利亚并定居下来，但谁也没想到，一个世纪之后，这个澳洲“客人”的数量呈指数增长，达到6亿只之巨。,实例一,理想条件下的种群增长模型,种群迁入一个新环境后，常常在一定时期内出现“J”型增长。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19371942年期间，这个环颈雉种群的增长大致符合“J”型曲线（右图）。,实例二,理想条件下的种群增长模型,世界人口的指数增长曲线,实例三,理想条件下的种群增长模型,实例四,理想条件下的种群增长模型,产生条件：,理想状态食物充足，空间充裕，环境适宜，没有敌害等；,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，为年均增长率）,种群增长的型曲线,计算：,某一地区2001年人口普查时有10万人，2002年比2001年增长1。请预测，按照此生长速度，2006年该地区的人口将有多少？,Nt10（1+1）2006-2001,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？,问题探讨 3 ：,不会. 原因：自然界的资源和空间是有限的。,思考,在自然界中，理想化的情况并不存在。 种群增长的“J”型曲线应该从哪些方面进行修正呢？,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,种群密度越大环境阻力越大,大草履虫数量增长过程如何？ 其种群达到基本稳定的数量值称为什么？,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,种群增长的“S”型曲线,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,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“”型曲线,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。,环境容纳量: 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称为环境容纳量，又称K值。,同一种群的K值不是固定不变的，会受到环境的影响。, NK2，此时种群增长速度最快，可提供的资源数量也最多 ，而又不影响资源的再生。,资源有限条件下的种群增长,为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续地获得最大捕鱼量，应使被捕鱼群的种群数量保持在什么水平?为什么？,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K2水平。这是因为在这个水平上种群增长量最大 。,提示：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。,同一种群的K值不是固定不变的，会受到环境的影响。,思考,怎样做才是最有效的灭鼠措施？,思考,怎样做才是保护大熊猫的根本措施？,建立自然保护区，改善大熊猫的栖息环境，提高环境容纳量。,K值是环境最大容纳量。环境阻力代表自然选择的作用。农、林、牧业生产就是在这个范围内谋求产量的提高,其潜力有一定限制。,总结,两种曲线的比较,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。,种群数量的波动和下降,影响种群数量变化的因素,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,三、研究种群数量变化的意义,1合理利用和保护野生生物资源,2为防治有害生物提供科学依据,鱼类的捕捞,蝗虫的防治,苍鹭的保护,云豹的保护,野猪的保护,救护被困的鲸鱼,全力防蝗减灾,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,3.（广东广西河南2002）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（ ）,D,4.池塘养鱼时，为保护池塘生态系统和长期保持较高的产鱼量，应采取的最佳方案是（ ） A大量增加饵料的投入量 B大量增加鱼苗的投入量 C及时、适量的捕捞成鱼 D限制捕鱼,C,5、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,6、自然界中生物种群增长常表现为“S”型增长曲线。下列有关种群“S”型增长的正确说法是（ ） A.“S”型增长曲线表示了种群数量和食物的关系 B.种群增长率在各阶段是不相同的 C.“S”型增长曲线表示了种群数量与时间无关 D.种群增长不受种群密度制约,B,7.右图所示为在理想状态下和自然环境中某生物的种群数量变化曲线。下列对阴影部分的解释正确的是（ ）,环境中影响种群增长的阻力 环境中允许种群增长的最大值 其数量表示种群内迁出的个体数 其数量表示通过生存斗争被淘汰的个体数 A. B. C. D. ,C,8. 某鼠种群被高速公路分隔成A、B两个种群，A区因建化工厂而环境剧变，污水横流，B区地势较高无变化，经数十年后，种群A的进化速率很可能（ ） A比B慢 B比B快 C与B相同 D开始比B慢，后来比B快,B,D,巩固练习,C,巩固练习,B,巩固练习,如图为某种群在不同生态系统中的增长曲线，请仔细分析图中曲线后回答问题。,(1)如果种群处于一个理想的环境中，没有资源和空间的限制，种群数量增长的曲线是 ？ (2)如果将种群置于有限的自然环境中，种群数量增长曲线是 ？ (3)a与b之间的阴影属于自然界中的_。,a,b,环境阻力,同一时间内聚集在一定区域中各种生物种群的集合，叫做群落。,例：一个池塘中的鱼类是一个种群，还是一个群落，或都不是？,包括这个区域内所有有生命的物质,四、群落 的 概念,1.垂直结构的概念：是指群落在空间上的垂直分层现象。它是群落中各植物间及植物与环境间相互关系的一种特殊形式。,五、群落的空间结构,（一）群落的空间结构垂直结构,2.分层现象,乔木层、灌木层、草木层以及地被物层 ；,草本植物群落的垂直结构，也具有分层；,根系、根茎等在地下也是按深度分层分布的,群落的分层现象，是自然选择的结果，是植物与环境相互矛盾统一的反映。,乔木层,灌木层,草木层,地被物层,森林中鸟类分层现象示意图,麻雀总是成群地在森林的上层的活动，吃高大乔木的种子。,煤山雀、黄腰柳莺、和橙红鹤等鸟类总是森林的中层营巢。,血雉和棕尾雉则是典型的森林底层鸟类，吃地面上的苔鲜和昆虫。,（）群落的垂直结构出现分层现象的意义是什么？,（1）引起植物分层分布的主要原因是：,光照强度,（）引起动物分层分布的主要原因是：,食物、栖息场所等,使生物群落在单位面积上能容纳更多的生物种类和数量，提高了群落利用环境资源（如阳光、空间、营养物质等）的能力。,思考讨论,不同种群在水平方向上的分区现象,水平结构,（二）群落的空间结构水平结构,1.水平结构的特点：植物群落水平结构的主要特征就是它的镶嵌性。 2.导致镶嵌性出现的原因：植物个体在水平方向上的分布不均匀造成的，从而形成了许多小群落。 3.分布不均匀的原因：地形、土壤湿度和盐碱度、光照强度、生物自身生长特点、人和动物的影响等。,垂直结构与水平结构的区分,垂直结构的分层现象是由于生物本身的高度或活动空间的高度造成的；水平结构的分段是由于环境的光、热、水及地形等条件对生物的选择造成的。,垂直结构和水平结构都是指不同种生物的分布差异。同种生物的不同不能构成垂直结构或水平结构。（也不因同种生物的一致而影响垂直或水平结构的存在。）,例1、受水制约，芦苇、泽泻等水生植物只能长在浅水或水边；红树、柳树等只能长在水源附近；松、杉、柏树等能长在比较干