生物群落的基本单位种群PPT课件.ppt

回顾 生命系统的结构层次 细胞 组织 器官 系统 个体 种群 群落 生态系统 生物圈 1 由形态相似 功能相同的一群细胞和细胞间质组合起来 称为组织 人体的组织分为上皮组织 结缔组织 神经组织和肌肉组织四种 植物 保护组织 输导组织 营养组织 机械组织 分生组织 组织是构成器官的基本成分 组织排序结合起来 组成具有一定形态并完成一定生理功能的结构 称为器官 例如胃 肠等 植物的器官有根 茎 叶 花 果实 种子 许多器官联系起来 成为能完成一系列连续性生理机能体系 称为系统 如由口腔 咽 食管 胃 小肠 大肠 肛门以及肝 胆 胰等一系列器官联系起来 共同完成食物的消化和吸收 组成了消化系统 此外 还有运动 呼吸 泌尿 生殖 循环 神经和内分泌8个系统 2 第一节生物群落的基本单位 种群 第三章生物群落的演替 3 列举种群的特征说出种群数量增长的规律说明制约种群数量变动的因素 学习目标 4 一 种群的特征 一 种群的概念 在一定时间内占据一定空间的同种生物的所有个体称为种群 例 多选 下列各项属于种群的有 一片农田中的全部水稻 一片森林中的全部蕨类 一口池塘中全部鲫鱼D 一片森林中的全部蛇 生物必修3 5 对于某池塘中的鱼 捕捞多少 才会既不会使资源枯竭 又使资源得到充分利用 6 牧民在承包的草场上该放养多少头羊 经济效益才最好 7 怎样控制害虫数量 以防止虫灾发生 8 要搞清楚这些问题 我们必须搞清楚种群数量变化的规律和种群的特征 那么种群有哪些特征呢 9 二 种群特征 个体特征 寿命 性别和年龄等 种群密度出生率和死亡率迁入率和迁出率年龄结构性别比例 1 数量特征 2 空间特征等 种群特征 生物必修3 10 1 含义 种群在单位面积或单位体积中的个体数就是种群密度 种群最基本的数量特征 1 种群密度 11 问题探讨 怎样估算这块草地中蒲公英的数量 12 2 调查种群密度的方法 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 步骤 取样计数求平均值 使用范围 多用于植物 活动范围小的动物 13 五点取样法 14 等距取样法 15 记数方法 蒲公英 其他植物 方框内 相邻两边上 计上不计下 计左不计右 16 100m2的草地 17 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1m2 的种群数量分别为4 6 8 8 9只 那么 该同学怎样计算该种蝶幼虫的种群密度 单位 只 hm2 N 4 6 8 8 9 5 7只 m2 70000只 hm2 注意 1hm2 10000m2 18 例 在调查某种植物的密度时 共选取了k个样方 每个样方的个体数分别为n1 n2 n3 nk株 每个样方的面积均为s平方米 则该种群的密度为多少 n1 n2 n3 nk ks 生物必修3 19 2 标记重捕法 20 第1次抓捕 标记M只 第2次抓捕n只 其中被标记的m只 把标记的M只放回 N只 21 计算方法 假定在调查区域中动物的总数为N 第一次捕获M个个体进行标记 然后放回原来的自然环境 经过一段时间后进行重捕 重捕的个体数为n 其中已标记的个体数为m 根据总数N中标记比例与重捕取样中标记比例相等的原则 即N M n m可得调查区域种群数量 22 种群密度的调查方法 分布范围小 个体较大的种群 分布范围大 个体较小的种群 估算 取样调查 估算方法 不运动或活动范围小的生物 活动能力强 活动范围大的动物 样方法 标记重捕法 23 例 调查某草原田鼠数量时 在设置1公顷的调查区内 放置100个捕鼠笼 一夜间捕获鼠32头 将捕获的鼠经标记后在原地释放 数日后 在同一地方再放置同样数量的捕鼠笼 这次共捕获30头 其中有上次标记过的个体10头 请回答下列问题 1 该地区田鼠种群个体总数为 2 事实上田鼠在被捕捉过一次后更难捕捉 上述计算所得的平均种群密度与实际种群密度相比可能会偏 96 高 生物必修3 24 前提 标记个体与未标记个体在重捕时被捕获的概率相等 标记技术 标记物和标记方法不能影响被标记动物的正常活动 也不能导致其发生疾病 感染等 标记符号必须能维持一段时间 但又不能过分醒目 注意 生物必修3 25 概念 出生率 指种群中单位数量的个体在单位时间内新产生的个体数目 例如 年 我国平均每 万人中出生 个孩子 我国该年人口出生率是 死亡率 指种群中单位数量的个体在单位时间内死亡的个体数目 例如 在黄山猴谷 一猴群有 只 一年后有 只死亡 猴的死亡率为 2 出生率和死亡率 26 类型出生率 死亡率种群密度增加出生率 死亡率种群密度相对稳定出生率 死亡率种群密度降低出生率和死亡率是影响种群密度的根本原因 27 1 总人口 1 321 290 000人 1 总人口1 147 995 898人 中国人口 2007年 印度人口 2007年 2 人口密度 面积 959 70万Km2 2 人口密度 面积 328 76万Km2 138人 Km2 333人 Km2 3 出生率 12 10 4 死亡率 6 93 5 人口增长率 0 517 3 出生率 22 22 4 死亡率 6 4 5 人口增长率 1 578 出生率和死亡率决定了种群密度的变化 28 1 总人口 1 321 290 000人 1 总人口1 147 995 898人 中国人口 2007年 印度人口 2007年 2 人口密度 面积 959 70万Km2 2 人口密度 面积 328 76万Km2 138人 Km2 333人 Km2 3 出生率 12 10 4 死亡率 6 93 5 人口增长率 0 517 3 出生率 22 22 4 死亡率 6 4 5 人口增长率 1 578 联合国人口司05年公布了 世界人口展望 的报告 报告预测在2025年 印度将取代中国成为世界上第一人口大国 结合资料1分析 专家预测今后20年人口变化的依据是什么 出生率和死亡率是决定种群大小和密度的重要因素 29 1998年人口出生率和死亡率 单位 出生率 死亡率 种群密度增长 30 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 31 3 迁入率和迁出率 32 概念 在单位时间内迁入 或迁出 的个体数目占该种群个体总数的比率 类型迁入率 迁出率种群密度增加迁入率 迁出率种群密度相对稳定迁入率 迁出率种群密度降低 意义 迁入率和迁出率在研究城市人口变化中具有重要意义迁入率和迁出率也决定了种群密度的大小 33 年龄组成 概念 种群中各年龄期的个体所占比例 4 年龄组成和性别比例 年龄的三个阶段 幼年成年老年 34 类型 增长型稳定型衰退型 生物必修3 35 增长型 幼年个体 老年个体 较多 较少 在一段时间内越来越大 大于 出生率 死亡率 种群的密度会 生物必修3 36 稳定型 各年龄段的个体数目 比例相当 大致相等 一段时间内保持相对的稳定 出生率和死亡率 种群的密度会在 生物必修3 37 衰退型 幼年个体 中老年个体 死亡率 出生率 种群的密度会 较多 较少 越来越小 大于 生物必修3 38 种群的年龄结构大致可分为下图A B C三种类型 据图回答 老年中年幼年 ABC 1 我国在50 60年代出现生育高峰 因此造成70年代初期人口的年龄组成为图所示类型 2 在渔业生产中 要严格控制鱼网孔眼大小以保护幼鱼 这将会使鱼的年龄结构成为图所示类型 3 农业生产上应用性引诱剂来干扰害虫交尾的措施 有可能使该种害虫的年龄组成为图所示类型 A C A 39 5 性别比例 概念 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 40 类型 一般分三种类型 a 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 41 b 雌多雄少型 特点是雌性个体显著多于雄性个体 这种类型常见于人工控制的种群及蜜蜂 海豹等 蜂群中几百只雄蜂 一只蜂王和几十万只工蜂都是雌蜂 42 c 雌少雄多型 特点是雄性个体明显多于雌性个体 这种类型较为罕见 如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 43 性别比例的应用 控制虫害利用人工合成的性引诱剂诱杀害虫的雄性个体 破坏了害虫种群正常的性别相比例 就会使很多雌性个体不能完成交配 从而使害虫的种群密度明显降低 性别比例的意义 影响种群密度的变动 44 2004年 中国性别平等与妇女发展状况 白皮书指出 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 人口出生性别比失衡会带来很多社会问题 我国男女比例失调婴儿性别比接近120 100 45 种群数量变化是种群研究的核心问题 种群密度是种群的重要特征 出生率和死亡率 年龄组成 性别比例以及迁人和迁出等都可以影响种群的数量变化 出生率和死亡率 迁入和迁出是决定种群数量变化的主要因素年龄组成是预测种群数量变化的主要依据 46 种群数量特征之间的关系 种群密度 出生率 死亡率迁入率 迁出率 种群数量 年龄组成 性别比例 生物必修3 47 2 种群的空间特征 组成种群的个体 在其生活空间中的位置状态或布局 叫种群的空间特征 均匀型 随机型 集群型 48 二 种群数量的增长规律 方法 建立数学模型 生物必修3 49 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 种群的数量变化是怎样的呢 思考 50 大肠杆菌的分裂生殖 二分裂 51 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 52 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 1 72小时后 由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少 2 n代细菌数量的计算公式 Nn 1 n 解 n 60minx72h 20min 216Nn 2216 一 建构种群增长模型 53 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 3 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 54 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 直观 但不够精确数学公式 精确 但不够直观 曲线图与数学方程式比较 有哪些优缺点 56 食物充足 空间充裕 环境适宜 没有天敌 资源无限指数生长 57 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 58 实例二20世纪30年代 人们将环颈雉引入美国华盛顿州的一个海岛 1937 1942年间数量增长 59 实例三 凤眼莲 60 讨论1 出现这种增长的原因有哪些 61 二 种群增长的 型曲线 自然界确有类似的细菌 在理想条件下种群数量的增长会如图中J型曲线增长 其理想条件是什么 气候适宜食物充足空间充裕外无天敌 人口增长也会如此吗 62 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 63 实例四 理想条件下的种群增长模型 64 J型增长的数学模型 模型中各参数的意义 N0为某种动物种群的起始数量 t为时间 Nt表示t年后该种群的数量 表示该种群数量是一年前种群数量的倍数 模型假设 在食物和空间条件充裕 气候适宜 敌害等条件下 种群的数量每年以一定的倍数增长 第二年的数量是第一年的 倍 建立模型 t年后种群数量为 Nt N0 t 65 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 环境适宜 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 1为年均增长率 适用情形 实验室条件下 当一个种群刚迁入到一个新的适宜环境时的最初一段时间 66 种群数量变化图像 种群增长率变化图像 67 例1 实验室培养一种细菌 给予充足的营养物质等条件 该细菌每20分钟繁殖一代 则一昼夜后一个该细菌将发展成个体数为 个的细菌种群 例2 若某种群有成鼠a头 计算时作为亲代 每头雌鼠一生产鼠16头 各代雌雄性别比例均为1 1 子代幼鼠均发育为成鼠 所有个体的繁殖能力均相等 则从理论上计算 第n代产生的子代数为 头 A a 16nB a 16n 1C a 8nD a 8n 1 C 272 生物必修3 68 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 Nt 10 1 1 2006 2001 69 问题探讨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 细菌的数量不会一直按照这个公式增长 因为培养基中的营养成分和空间有限 当细菌数量达到一定量时 细菌种群出现生存斗争 可用实验计数法验证 70 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 J 型增长能一直持续下去吗 71 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 种内竞争就会加剧 捕食者增加 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 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 72 高斯 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 请绘制大草履虫的种群增长曲线 73 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 大草履虫种群的增长 74 三种群增长的 S 型曲线 在资源有限条件下的情况下 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 75 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 调整期 个体数量较少增长缓慢 减速期 增长缓慢 稳定期 增长速率为零 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 1 同一种群的K值不是固定不变的 会受到环境的影响 2 N K 2 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 76 77 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 种群增长的 型曲线 0 K 2时逐渐增大K 2 K时逐渐减小在K 2时达到最大在K时增长速率为0 增长速率变化 种群数量变化 在K值时达到最大 t0 t1 t2 77 种群数量 S 型增长曲线 种群数量 K 2 K 种群数量增长率 时间 D 出生率 死亡率 即种群数量处于K值 B 出生率与死亡率之差最大 即种群数量处于K 2值 78 例2 某湖泊最多容纳鲫鱼种群量约3000吨 经取样调查 该湖泊中现有鲫鱼2000吨 为使该湖泊中鲫鱼有最大增长速度 现在应捕捞多少吨鲫鱼为宜 A 500吨B 1000吨C 1500吨D 不能捕捞 A 例1 右图表示某种群数量随时间变化的曲线 从图中可以看出该种群的K值为 该种群在 点处增长速度最快 种群的个体数量 时间 100 50 25 0 75 d a b c c 100 生物必修3 79 种群增长的 型曲线 在生产中的应用 K 2 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 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略比K 2多时最好 而杀虫效果最好的时期在潜伏期 K 2以下 80 K 2的应用 资源开发与利用 种群数量达环境容纳量的一半时种群增长速率最大 再生能力最强 把握K 2值处黄金开发点 维持被开发资源的种群数量在K 2值处 可实现 既有较大收获量又可保持种群高速增长 从而不影响种群再生 符合可持续发展的原则 K 2 81 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K 2水平 这是因为在这个水平上种群增长量最大 82 有害生物防治 务必及时控制种群数量 严防达K 2值处 若达K 2值处 可导致该有害生物成灾 如蝗虫的防控 K 2的应用 K 2 83 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 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 84 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 85 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 86 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 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 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 87 比较种群增长两种曲线的联系与区别 88 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 比较种群增长两种曲线的联系与区别 89 90 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 种群密度越大环境阻力越大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 90 大多数种群的数量总是在波动之中的 东亚飞蝗种群数量的波动 种群数量的波动和下降 1 影响种群数量变化的因素 A 内部 直接因素 出生 死亡 率 迁入 出 率 年龄组成 性别比例 B 自然 间接因素 空间 气候 食物 天敌 传染病 自然灾害等 C 人为 重要因素 对野生生物的乱捕滥猎 对种群数量的人工控制等 2 种群数量变化的类型 增长 稳定 波动 下降等 3 影响结果 大多数种群的数量总是在波动之中 在不利条件之下 还会急剧下降 甚至灭亡 91 在FaroeIslands上 捕鲸现场成了血的海洋 92 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 93 三 影响种群数量的因素 气候 食物 天敌 传染病等 动物栖息地环境的破坏 生物资源的过度开发和利用 环境污染 2 人为因素 1 自然因素 生物必修3 94 生存资源的供给能力 生存资源丰富的地方种群密度高 周期性变化 环境条件的周期性变化引起种群密度周期性变化 如候鸟飞来时密度较高 飞走后密度为零 蚊子密度夏天高 冬天低 外来干扰 如农田中洒农药后害虫因大量死亡而密度很快下降 天敌数量的变化 如猫增多导致鼠密度下降 青蛙增多导致害虫减少 偶然因素 如流行病 水灾 旱灾 95 探究酵母菌种群大小的动态变化 课题研究 研究目的 推荐器材 通过建立反映种群动态变化的数学模型 分别说明种群个体数量的增长规律以及种群外部环境因素和种群内部因素对种群对种群个体数量的制约 生物必修3 96 研究过程 提出问题 作出假设 设计实验 酵母菌种群大小怎么变化 酵母菌种群大小按 S 型曲线变化 实施实验 生物必修3 97 实验原理 1 酵母菌可以用液体培养基来培养 培养液中的酵母菌种群的增长情况与培养液中的成分 空间 PH 温度等因素有关 我们可以根据培养液中的酵母菌数量和时间为坐标轴做曲线 从而掌握酵母菌种群数量的变化情况 2 利用血球计数板在显微镜下直接计数是一种常用的细胞计数法 这种方法可以直接测定样品中全部的细胞数目 所以一般用于单细胞微生物数量的测定 由于血球计数板上的计数室盖上盖玻片后的容积是一定的 所以可根据在显微镜下观察到的细胞数目来计算单位体积的细胞的总数 98 难点突破 血细胞计数板的原理和使用 计数室 1mm 99 大方格 中 100 计数室的刻度一般是一个大方格分成25个中方格 而每个中方格又分成16个小方格 共16 25 400小方格 一个大方格边长为1mm