种群与群落-超详细分析.ppt

第九单元 生物与环境 1 1 涵盖范围 本单元包括必修3的第四 五 六章内容 从宏观方面研究生物与环境的关系 主要包括种群的特征和数量变化 群落的结构和演替 生态系统的结构 功能 稳定性及生态环境的保护 单元教学分析 2 2 考情分析 1 考查力度 此单元在高考中是高考三大考点遗传 代谢和调节之后最重要的考查内容 2 考查内容 J 型和 S 型种群增长曲线的理解与应用 生态系统的结构中组成成分及营养结构 物质循环的实例 碳循环图解与能量流动的过程图解 生态缸的制作及生态环境方面的热点问题 3 3 考查题型 选择题 中的特定知识点加上种群的特征 种间关系和群落演替 曲线题考查 中 J 型和 S 型曲线图解题考查 热点材料题考查 实验题考查 非选择题 4 3 复习指导 1 复习线索 以种群的特征为主线 理解种群的概念 数量变化 种间及种内关系 以生态系统的概念为核心 综合复习生态系统的结构和功能 从而理解生态系统的稳定性 2 复习方法 比较法并结合曲线复习 J 型和 S 型种群数量变化 图解法复习生态系统的四种成分 食物链 网 物质循环和能量流动 关注生态环境方面的热点问题 并学会运用本单元的知识进行分析 5 第31课时 种群的特征和数量的变化 6 一 种群 一 概念 在一定的空间和时间内的同种生物个体的总和 7 种群密度 出生率和死亡率 迁入 率和迁出率 二 种群的特征 种群密度 指在单位面积或单位体积中的个体数 小范围内的水生生物可用单位体积内的数量表示 大范围及陆生生物一般用单位面积内的数量来表示 9 2 影响种群密度的因素主要有1 物种的个体大小 个体大的物种密度低 生存资源的供给能力 生存资源丰富的地方种群密度高 2 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 3 外来干扰 如农田中喷洒农药后害虫因大量死亡而密度很快下降 4 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 5 偶然因素 如流行病 水灾 旱灾 3 种群密度的调查方法 分布范围小 个体大的种群 逐个计数 如黑光灯 多数情况下估算方法 1 植物种群密度的取样调查常用样方法 在被调查种群的生存环境内 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 2 样方的选取 在种群分布均匀的地点随机取样 等距取样法或五点取样法 样方的大小 草本1平米 灌木16平米 乔木100平米 样方的数量 不能太少 计算时应去掉特别悬殊的数据 并求样方种群密度的平均值 10 3 计数 样方法 内部和上边 左边及两边夹角上的例如 某同学采用样方法对一种植物进行计数 下图是其中一个样方中该植物的分布情况 注 图中黑点表示该种植物 对该样方中该种植物进行计数时 应记录的数目是 8株 11 注意 适合用样方法进行种群密度调查的并不是只有植物 活动能力弱 活动范围小的动物也可用样方法 如动物的虫卵 活动能力弱的蚯蚓 蝗虫的幼虫 跳蝻及蚜虫等都可采用该方法 细菌 显微记数法 每单位面积上平均有50个细菌 放在显微镜下观察 在液体中培养4h后稀释10倍 与以前相同的条件下再在显微镜下观察 这次观察到每单位面积上平均有80个细菌 则细菌细胞分裂的平均时间为 小时 1 昆虫 去除取样法 对于某些隔离带的稳定种群 可以通过连续捕捉一定次数 根据捕获量的减小来估计种群大小 由于每次捕获后不放回 理论上种群数量应当越来越小 因此 我们把每次捕获数加到前面所捕获的总数上 得到捕获积累数 以推算种群数量 以捕获积累数为X轴 每次捕获数为Y轴 根据数据描点作直线向右延伸与X轴的交点即为种群估计数 假如在某块田地里 120平方米 连续捕虫8次 得到下表数据 依数据可得出该昆虫种群平均密度大约是 只 平方米 如果你捕获到的昆虫数并不是递减的 请分析发生这种情况的可能原因 3 可能有外来昆虫的迁入 解析 利用所得数据在坐标系中作直线 直线向右延伸跟X轴相交得到种群估计数为360 该昆虫种群平均密度为3只 m2 15 年龄组成 种群中各年龄期个体所占比例 年龄组成一般分三种类型 16 甲幼年个体多 老年个体少 出生率 死亡率 种群数量增加 属增长型 而图乙相反 应为衰退型 性别比例 种群中雄性个体和雌性个体所占的比例 性别比例也一般分三种类型 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 象海豹等群体动物 3 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 17 4 出生率和死亡率 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 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 18 5 迁入率和迁出率 单位时间内迁入或迁出的个体占该种群个体总数的比率 不同类型生物的存活率 I型 接近于生理寿命时死亡率升高 如人等大型哺乳动物 II型 种群各年龄期死亡率基本相似 如鸟类 啮齿动物 III型 幼体死亡率很高 如 鱼类 两栖类等 19 6 内在联系 20 注意 种群密度是种群最基本的数量特征 出生率和死亡率以及迁入率和迁出率是决定种群大小和种群密度的直接因素 年龄组成和性别比例不直接决定种群密度 但是能够用来预测和影响种群密度的变化趋势 除图中影响因素外 气候 天敌 传染病等都影响种群密度的改变 7 种群的空间分布 类型 1 随机分布型 个体分布不受其他个体分布的影响 2 集群分布型 如蚂蚁成窝 鱼类集队成群 有些植物种子成熟后 直接落在植株周围 就形成了集中布 3 均匀分布型 如荒漠中的植株 由于彼此抑制 株距十分相近 正在营巢的鸟 由于有地盘割据的习性 巢的距离十分均匀 21 二 种群数量的变化1 种群增长的 J 型曲线 模型假设 在 条件充裕 气候适宜 没有 等条件下 种群的数量每年以 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 曲线 呈 型 无 值 增长率保持不变 食物和空间 一定的倍数 Nt N0 t K J 敌 害 22 若出现以下五种情况即可判断为 J 型曲线 理想条件下 实验室条件下 食物和空间条件充裕 气候适宜和没有敌害等几个条件同时满足 外来物种入侵早期阶段 无环境阻力状况 公式 Nt N0 t N0为该种群的起始数量 t为时间 表示该种群数量是一年前种群数量的倍数 若 1 种群密度增大 为增长型种群 若 1 种群密度减小 为衰退型种群 若 1 数量不变 为稳定型种群 曲线1 曲线2 解读 a 横坐标 时间 纵坐标 个体数 b 前提条件 环境资源无限 理想条件 c 特点 无K值 持续增加 d 影响因素 N0 即起始数量 值 解读 a 横坐标 时间 纵坐标 种群增长率 b 特点 保持相对稳定 23 曲线及解读 2 种群增长的 S 型曲线 成因 自然界的资源和空间总是 当种群密度增大时 种内斗争 以该种群为食的动物的数量也会 使该 有限的 加剧 增加 24 种群的出生率 死亡率 当死亡率增加到与出生率 时 种群的增长就会停止 降低 上升 相等 含义 种群经过一定时间的增长后 数量 的增长曲线 趋于稳定 K值 又称 在环境条件不受破坏的情况下 一定空间中所能维持的 增长速率 先增大后减小 在 时达到最大 实践应用 砍伐森林 养殖捕捞的适宜时间为 时 环境容纳量 种群最大数量 K 2 K 2 曲线及解读 曲线1 曲线2 解读 a 横坐标 时间 纵坐标 个体数 b 前提条件 环境资源有限 c 特点 有最大值K值 K 2时斜率最大 增长速率最大 解读 a 横坐标 时间 纵坐标 种群增长速率 b 特点 先增大后减小 最后变为0 即K值时 t1对应K 2值 t2对 应K值 25 曲线3 K值含义 即环境容纳量 是指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 种群数量达到最大值 K值 以后保持稳定 解读 a 横坐标 种群数量 纵坐标 出生率或死亡率 b 特点 出生率 死亡率 增长率 在B点时差值最大 为K 2值 D点时 0 为K值 26 2 种群增长的 S 型曲线 达到K值不再增加的原因 资源和空间有限 当种群密度增大时 种内斗争加剧 天敌数量增加 导致出生率下降 死亡率上升 最终达到平衡 4 K值变动 5 K值 K 2应用 大多数种群是非周期性波动 阴影部分代表环境阻力 也可表示达尔文自然选择学说中被淘汰的部分 29 6 种群增长曲线的比较 正确区分 型曲线和 型曲线的增长率和增长速率 30 型曲线和 型曲线的增长率和增长速率 概念增长速率是指种群在单位时间内净增加的个体数 增长率是指种群在单位时间内净增加的个体数占个体总数的比率 定义式增长速率 现有个体数 原有个体数 增长时间增长率 现有个体数 原有个体数 原有个体数 出生率 死亡率一对 型曲线的分析 模型假设在食物和空间条件充裕 气候适宜 没有敌害等条件下 种群的数量每年以一定的倍数增长 第二年是第一年的 倍 对模型假设的分析从模型假设不难得出 现有个体数 原有个体数 结合增长率的概念和定义式不难看出 此时增长率等于 1 不变 增长率 1 也就不变 再看增长速率 由于一段时间内种群内个体基数不断增大 故这段时间内净增加的个体数 不断增多 除以时间以后即为增长速率 可以看出增长速率是不断增大的 横轴表示时间 纵轴表示种群数量 在坐标系中画出曲线 那么曲线的斜率就应该是种群增长速率而不是增长率 结论 型曲线增长率保持不变 如图A 增长速率一直增大 曲线的斜率表示增长速率 如图B 31 二对 型曲线的分析 模型假设自然界的资源和空间总是有限的 当种群密度增大时 种内斗争就会加剧 以该种群为食的动物的数量也会增加 这就会使种群的出生率降低 死亡率增高 当死亡率增加到与出生率相等时 种群的增长就会停止 有时会稳定在一定的水平 对模型假设的分析在有限的资源和空间中 随着种群数量的增加 种群增长的阻力也会随之增大 由此导致种群的出生率降低 死亡率增加 二者之间的差值即增长率是不断减小 当种群的出生率和死亡率相等时 增长率为零 此时种群数量达到最大值停止增加 在 型曲线的前半部分 由于增长率下降的幅度小于死亡率增加的幅度 所以种群的增长速率不断增大 在种群数量为 时 增长率的下降幅度等于死亡率的增加幅度 增长速率达到最大值 而到了后半部分 增长率的下降幅度超过了死亡率的增加幅度 所以种群的增长速率下降 至种群数量为 时 增长率等于死亡率 增长速率和增长率均为零 种群数量达到最大 停止增长 从另一个角度来看 坐标系中横轴仍表示时间 纵轴仍表示种群数量 那么曲线的斜率的含义就应该是不变的 即为种群增长速率 结论 型曲线的增长率与种群数量成反比 不断减小 如图C 增长速率先增大后减小 如图D 排雷 S 型曲线的开始部分并非 J 型曲线 J 型曲线自始至终都保持指数式增长 其增长率不变而增长速率持续增大 32 探究 培养液中酵母菌种群数量的变化 1 实验原理 用液体培养基培养酵母菌 种群的增长受培养液的成分 空间 pH 温度等因素的影响 在理想的环境中 酵母菌种群呈 J 型增长 自然界中资源和空间总是有限的 酵母菌种群呈 S 型增长 注 封闭种群多了一个衰亡期 计算酵母菌数量可用抽样检测的方法 显微计数 2 实验过程 将500mL质量分数为5 的葡萄糖溶液注入锥形瓶中 将0 1g活性干酵母投入锥形瓶的培养液中混合均匀 并置于适宜的条件下培养 每天定时取样计数酵母菌数量 采用抽样检测方法测定1mL培养液中酵母菌个体的平均数 分析结果 得出结论 将所得数值用曲线图表示出来 分析实验结果 得出酵母菌种群数量的变化规律 尝试绘出酵母菌种群数量的变化曲线 34 营养和空间等是有限的 当种群密度增大时 种内竞争就会加剧 死亡率增高 该实验时间上形 成前后自身对照 为了提高实验的准确性 需要 要点总结 将酵母菌液稀释 探究酵母菌种群数量变化统计表 如 探究 不同温度条件下 或不同营养条件下 或通入O2 CO2的情况下 酵母菌种群数量增长的情况 课题合理就行 消灭培养液中的杂菌 防止杂菌与酵母菌竞争 影响酵母菌生长 6 使酵母菌在培养液中均匀分布 稀释酵母菌培养液 C 计数和记录结果 培养液中酵母菌的数量先增多 后稳定 再减少 营养物质大 量消耗 有害代谢产物积累 pH的变化 7 血球计数板是一块特制的厚型载玻片 载玻片上有4条槽而构成3个平台 中间的平台较宽 其中间又被一短横槽分隔成两半 每个半边上面各有一个计数区 计数区被分成9个大方格 中间的大方格为计数室 有400个小方格 体积为0 1或0 4mm3 计数室的划分有两种情况 血细胞计数板 血细胞计数板计数 16 25 400 25 16 400 每个计数室边长为1mm 或2mm 厚度0 1mm 包括400个小格 39 40 2 在 探究培养液中酵母菌种群数量的变化 实验中 某同学用显微镜观察计数 统计发现血球计数板的小方格 2mm 2mm 内酵母菌数量的平均值为13个 假设盖玻片下的培养液厚度为0