4.2种群数量的变化.ppt

1、第2节 种群数量的变化,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,2,一、建构种群增长模型的方法,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。,3,一、建构种群增长模型的方法,2,4,8,16,32,64,128,256,512,1,2,3,4,5,6,7,8,9,1、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。,2n代细菌数量Nn的计算公式是： Nn 372小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？,1n,解：n min xhmin,N

2、n1n ,4,一、建构种群增长模型的方法,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。,5,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。,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。,6,一、建构种群增长模型的方法,1、观察研究对象，提出问题,细菌每20分钟分裂一次， 问题：细菌数量怎样变化的？,2、提出合理的假设,在资源和空间无限多的环境中，细菌种群的增长不受种群密度增加的影响,3、根

3、据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达,列出表格，根据表格画曲线，推导公式,4、通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正,观察、统计细菌的数量，对自己所建立的模型进行检验或修正,建立数学模型一般包括以下步骤：,7,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。,8,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”

4、。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。,9,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？,10,二、种群增长的“J”型曲线,1、产生条件：,理想状

5、态食物和空间充裕，气候适宜， 没有敌害等；,2、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。,3、量的计算：t年后种群的数量为,Nt=N0t,（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）,4、例如：实验室条件下、外来物种入侵 5、增长率 、增长速率的分析,11,增长率：增长率是指单位时间内种群数量变化率，即种群在单位时间内净增加的个体数占个体总数的比率。 增长率（现有个体数原有个体数）原有个体数出生率死亡率。,增长速率：增长速率是指单位时间种群增长数量。 增长速率（现有个体数原有个体数）增长时间=（出生数死亡数）/单位时间。种群增长速率就是曲线上通

6、过每一点的切线斜率，不论是“J”型曲线还是“S”型曲线上的斜率总是变化着的。,12,J型曲线,J型曲线特点：种群数量持续增长，增长率不变。 增长速率逐渐增大。,2n,13,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。,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。,14,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,1

7、5,三、种群增长的“S”型曲线,1、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。,2、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,16,增长率和增长速率 型曲线的增长率不断减小； 增长速率先增大后减小。曲线的斜率表示增长速率。,17,种群增长速率不断降低,种群数量K/2 K值时，,三、种群增长的“S”型曲线,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/

8、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,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,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 速,潜伏期，个体数量较少增长缓慢,减速期，增长缓慢,饱和期，增长速率为零,18,讨论： 1、从环境容纳量（K值）的角度思考：对濒危动物如大熊猫应采取什么保护措施？,2、根据S曲线中的K值与K/2值，对家鼠等有害动物的控制，应当采取什么措施？鱼类捕捞有何指导意义？,建立自然保护区，改善大熊猫的栖息环境，提高环境容纳量。,4、种群增长的“S”型曲线的意义,19,思考

9、讨论,（1）、为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续获得最大捕鱼量，应使被捕鱼群的种群数量保持在什么水平?,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。,（2）、对家鼠等有害动物的控制，从环境容纳量的角度看，应当采取什么措施？,从环境容纳量的角度思考，可以采取措施降低环境容纳量，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。,灭鼠后，防止鼠的种群数量在K/2附近，这样鼠的种群数量会迅速增加，无法达到灭鼠效果,捕捞后，使鱼的种群数量维持在K/2，此时增长率最大，鱼的种

10、群数量会迅速回升,降低K值，改变环境条件，使之不适合鼠生存,保护K值，保证鱼生存的环境条件，尽量提升K值,21,K/2,a,b,c,d,g,h,f,e,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。,甲,乙,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（K值） 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为K/2时最好；而杀虫效果最好的时期在潜伏期。,22,比较种群增长两种曲线的联系与区别,环境资源无

11、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,23,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？,24,四、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。,25,四、种群数量的波动和下降,种群的数量是由出生率

12、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,26,五、研究种群数量变化的意义,1、为野生生物资源的合理利用及保护提供理论指导 。 既要使生物资源的产量达到最大，又不危害生物资源的可持续发展，砍伐、捕捞、狩猎后，保证种群的增长速率为最大值。 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，为有害生物的预测及防治提供科学依据。 降低环境的负荷量（K值）。如鼠害防治可通过严密封存粮食、清除生活垃圾、保护老鼠的天敌

13、等措施来降低K值。 4、为引进外来物种提供理性的思考。 必须考虑所引入的外来物种是否会构成对原来物种的危害，即是否会构成生物入侵。,27,培养液中酵母菌种群数量的变化,探究：,28,探究过程,1提出问题： 2作出假设： 3设计实验： 4进行实验： 5分析结果和 表达交流： 6得出结论：,培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的？,酵母菌在开始一段时间呈“J”型增长，随着时间的推移，由于资源和空间有限，呈“S”型增长。,连续培养5天，每天用显微镜和血球计数板计数出酵母菌种群密度,各小组汇报实验结果，结合前4天的结果，画出酵母种群增长的曲线图并进行分析。,酵母菌在开始一段时间呈“J”型增长，但随

14、着时间的推移，由于资源和空间有限，将呈“S”型增长，并最终将全部死亡。,29,3设计实验：,将10mL无菌马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中； 将酵母菌接种入试管中的培养液中混合均匀； 将试管在28条件下连续培养5d； 每天取样计数酵母菌数量； 分析结果，得出结论。,是否设置对照组和多组重复实验？,为什么要连续培养？,如何取样计数？记录表怎样设计？计数时有哪些注意事项？,30,计数室,计数室（中间大方格）的长和宽各为1mm，深度为0.1mm，其体积为_mm3 ，合_mL。,1mm,0.1,110-4,血球计数板:一种专门计数较大单细胞微生物的仪器,31,计数室,计数室分为25中格（双线边）,每一中格又分为