4-2种群数量的变化.ppt

第四章种群和群落 第2节种群数量的变化 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 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 2 n代细菌数量Nn的计算公式是 Nn3 72小时后 由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少 1 n 解 n minx h min Nn 1 n 4 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 细菌数量不会永远按这个公式增长 可以用实验计数法来验证 一 建构种群增长模型的方法 1 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 4 数学模型建构的步骤 2 数学模型的表现形式 数学方程式 曲线图 3 建构数学模型的意义 描述 解释和预测种群数量的变化 数学模型的建构步骤 研究实例 研究方法 细菌每20min分裂一次 在资源和空间无限多的环境中 细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响 Nn 2nN代表细菌数量 n表示第几代 观察 统计细菌数量 对自己所建立的模型进行检验或修正 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 2 4 8 16 32 64 128 256 512 增长速率v 个 20min 即 末数 初数 单位时间 4 2 2 4 8 16 32 64 128 256 增长速率越来越快 增长速度越来越快 增长速度v 个 20min 即 末数 初数 单位时间 2 4 8 16 32 64 128 256 512 4 2 2 4 8 16 32 64 128 256 增长率r 个 20min 个 即 末数 初数 初数 100 增长率稳定 4 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 0 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 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 二 种群增长的 J 型曲线 实例二 凤眼莲原产于南美 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 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 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1937 1942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 澳大利亚野兔能指数增长的特殊原因是什么呢 没有天敌 充足的食物 广阔的生活空间 气候适宜 思考1 来自 生物 必修本 第二册 2000年世界人口增长曲线 我国1000 1990年人口数量变化 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 为年均增长率 例子 实验室条件下 外来物种入侵 迁移入新环境 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 高斯实验 生态学家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 得出了如上图所示的结果 从上图可以看出 大草履虫在这个实验环境条件下的最大种群数量是375个 这就是该实验种群的K值 思考 1 曲线形状象什么 其种群达到基本稳定的数量值称为什么 S 型曲线 2 大草履虫数量增长过程如何 三 种群增长的 S 型曲线 K值 K值 种群增长逐渐减慢 种群数量大于K 2值时 K值 种群数量达到K值时 种群增长停止 种群数量在K 2值时 种群增长最快 种群数量小于K 2值时 种群增长逐渐加快 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称为环境容纳量 K 2 1 问题探讨 S 型曲线 种群经过一定时间的增长后 数量曲线 该实验中在第天时增长速率最快 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 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 2 种群的 S 型增长到K值后不再继续增加的原因 内因是 外因是 种群的出生率和死亡率 迁入和迁出率相等 自然界的资源和空间是有限的 种群增长的 J 型曲线 种群增长的 S 型曲线 在食物 养料 和空间条件充裕 气候适宜 没有敌害等理想条件下 种群的数量往往会连续快速增长 在食物 养料 和空间等有限的条件下 种群数量呈现S型增长趋势 K 2 种群增长的 J 型曲线 种群增长的 S 型曲线 N0 该种群的起始数量 种群数量是一年前的倍数 K值 环境容纳量 k 2处 种群增长速度最快 种群增长的 J 型曲线 种群增长的 S 型曲线 种群增长的 J 型曲线 种群增长的 S 型曲线 1 切线斜率 在现实的生态系统中 种群数量除增长外 还有没有其他变化 在现实的生态系统中 种群数量除增长外 还有没有其他变化 在现实的生态系统中 种群数量除增长外 还有没有其他变化 在现实的生态系统中 种群数量除增长外 还有没有其他变化 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 种群数量达到K值后 都能在K值保持稳定吗 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 东亚飞蝗种群数量的波动 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 环境因素 种群的出生率 死亡率 迁出和迁入率 种群数量的变化 影响种群数量变化的因素 家鼠繁殖力极强 善于打洞 偷吃粮食 传播疾病危害极大 应该采取哪些措施控制家鼠数量 有害生物的控制 老鼠 机械捕杀 施用激素 药物捕杀 施用避孕药 养殖或释放天敌 将食物储存在安全处 降低繁殖率 减少数量 增大环境阻力降低环境容纳量 打扫卫生 硬化地面 时间 种群数量 1 减少数量 机械捕杀药物捕杀 时间 种群数量 1 减少数量 机械捕杀药物捕杀 J型 环境阻力 时间 种群数量 K值 2 增大环境阻力降低环境容纳量 K值 J型 环境阻力 时间 种群数量 2 增大环境阻力降低环境容纳量 1 减少数量 机械捕杀 药物捕杀 哪种措施较能从实质上解决问题 2 增大环境阻力降低环境容纳量 养殖或释放天敌 打扫卫生 硬化地面 将食物储存在安全处 3 降低繁殖率等 课堂讨论 A 大熊猫食性单一 繁殖率低 生活在海拔较高的山岭里 活动范围需求广 试分析大熊猫数量日益减少的原因 你能提出保护大熊猫措施吗 大熊猫数量日益减少的原因 自身繁殖率低食性单一气候变迁栖息地的丧失等 保护大熊猫的措施 提高繁殖率 建立自然保护区 给大熊猫更宽广的生活空间 保护环境 改善她们的栖息环境 帮助减少其环境阻力从而提高环境容纳量 是保护大熊猫的根本措施 C 在渔业捕捞问题上 人们总是希望捕到更多的鱼 如果捕捞量长期过高 种群的数量会发生什么样的变化呢 我们应该怎样来确定合适的捕捞量才能即不危机鱼类种群的持续发展 又能获得较高的鱼产量 课堂讨论 种群数量的恢复需较长时间 如果外界的环境发生剧烈变化 种群还有可能绝灭 1 如果长期过度捕捞 2 捕捞量的确定 K 2 在S型曲线中 种群数量达到K 2时 种群增长速率最大 资源再生能力最强 保证捕捞或利用后 种群数量不得低于K 2 这样既可获得最大利用量 获得较大收益 又可有利于种群的可持续发展 保持种群高速增长 1 有利于野生生物资源的合理利用及保护 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意义 4 有利于对濒危动物种群的拯救和恢复 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 培养液中酵母菌种群数量的变化 问题 培养液中酵母菌种群的数量随时间如何变化 假设 探究 实验步骤 1 配制马铃薯培养液 分装到7只试管 消毒灭菌2 分别接种酵母菌 恒温培养3 每隔24小时取样统计酵母菌数量 连续7天4 记录数据并绘制曲线 培养液中酵母菌种群的数量先连续增加 后来逐渐下降 有关问题 怎样对酵母菌计数 若一个小方格中酵母菌过多 难以数清 该怎么办 对于压在小方格界线上的酵母菌该如何处理 该如何设计记录表格 从试管中吸出培养液前为什么需震荡试管 是否需要重复实验 先将培养液稀释 然后再取样计数 需要 提高准确率 只记相邻两条边及夹角处个体 使酵母菌分布均匀 取样准确 酵母菌出芽生殖 酵母菌的新陈代谢类型 兼性厌氧型 无氧呼吸 有氧呼吸 实验步骤 1 取培养液10毫升加入到试管中 先通过显微镜观察 估算出10毫升培养液中酵母菌的初始数量 N 注意 从试管中吸取培养液进行计数之前 先将试管振荡几次 这样求得的培养液中的酵母菌数量误差 2 每天定时观察记录数值 对于观察时压在小方格界限上的酵母菌应取记数 3 以为横坐标 酵母菌的数量为纵坐标 绘制结果分析 酵母菌在培养液中开始呈增长 经过一定时间的增长后 数量趋于稳定 呈增长 最小 平均值 时间 种群增长曲线 J 型 S 型 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 随堂练习 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 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 F 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 BCD A 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