种群的数量变化

4.2 种群的数量变化,本节聚焦,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,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。,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、n代细菌数量的计算公式：2、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：,Nnn,目标一、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。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。,精确,直观,方法步骤：,观察研究对象，提出问题,二、种群增长的“J”型曲线,在自然界中，种群的数量变化情况是怎样的呢？,澳大利亚最惨重的生物入侵事件兔灾,“人兔之战”,澳洲大陆上原本没有兔子，1859年，名为托马斯奥斯汀的英格兰农场主携带了24只欧洲兔子来到了澳大利亚,对于欧洲兔子而言澳洲就是天堂：没有鹰、狐狸和狼等天敌，气候宜人，遍地是可口的青草，土壤疏松，打洞做窝也非常方便,兔子拥有“超强”繁殖能力，仅用了四十多年的时间就占领了整个澳洲大陆，1929年更是创纪录的达到了100亿只,植被丧失再生能力，几十种原生动物灭绝，遍地是洞使机械农业无法开展,猎杀、布网、堵洞，投毒，引入天敌，筑篱笆，终失败,引入寄生于美洲兔，依靠蚊子传播的病毒粘液瘤病毒，病毒对于其他生物均无害，但对欧洲兔子来说是致命的。,实例二：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？,实例三：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。,“J”型曲线 自然界确有类似的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，种群数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线大致呈“”型,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：,持续增长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 = N0t,注解：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：实验室条件下、外来物种入侵、外来物种入 侵早期阶段。,在自然界中,食物有限,空间有限,种内斗争,种间竞争,天敌捕食,如何验证这个观点？,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。,三、种群增长的“S”型曲线,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。,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。,对种群增长的“S”型曲线的分析,潜伏期，个体数量较少增长缓慢,加速期，个体数量增加，增长加速,饱和期，增长速率为零,减速期，增长缓慢,K值,种群增长速率不断低,种群数量K/2 K值时,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,种群增长的“S”型曲线,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。,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,讨论：从环境容纳量（K值）的角度思考：,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？,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。,家鼠的繁殖力很强，种群数量每天可增加1.47%，对家鼠等有害动物的控制，应采取什么措施？,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。,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。,用达尔文的观点分析“J”、“S”曲线,1、达尔文的观点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？,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，,东亚飞蝗种群数量的波动,在不利条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡,影响种群数量变化的因素,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,种群数量的变化,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,研究种群数量变化有何意义？,（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。,（4）有利于对濒危动物种群的拯救和恢复。,1在下列图中，表示种群在无环境阻力状况下增长的是( ),B,课堂练习,2、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,3、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,4、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KB超过T3时捕捞，使剩余量保持在3K/4C超过T2时捕