種群的數(shù)量變化及其增長曲線分析

1、考點考點2 種群的數(shù)量變化種群的數(shù)量變化考綱要求：考綱要求：一、種群的數(shù)量變化規(guī)律一、種群的數(shù)量變化規(guī)律二、種群增長的二、種群增長的J型曲線、型曲線、S型曲線型曲線三、影響種群數(shù)量變化的因素三、影響種群數(shù)量變化的因素四、研究種群數(shù)量變化的意義四、研究種群數(shù)量變化的意義1 1、用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式、用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式-數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型一、建構(gòu)種群增長模型的方法一、建構(gòu)種群增長模型的方法-數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型物理模型物理模型數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型概念模型概念模型模型模型DNADNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型雙螺旋結(jié)構(gòu)模型 真核生物三維結(jié)構(gòu)模型等真核生物三維結(jié)構(gòu)模型等孟德爾遺傳定律孟德爾

2、遺傳定律 種群增長模型等種群增長模型等人體細胞與外界環(huán)境的物質(zhì)交換模型人體細胞與外界環(huán)境的物質(zhì)交換模型血糖調(diào)節(jié)的模型等血糖調(diào)節(jié)的模型等細菌的分裂生殖細菌的分裂生殖數(shù)學(xué)模型：數(shù)學(xué)模型：用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式形式 建立數(shù)學(xué)模型一般包括以下步驟：建立數(shù)學(xué)模型一般包括以下步驟：觀察研究對象，觀察研究對象，提出問題提出問題提出合理的假設(shè)提出合理的假設(shè)通過進一步的實驗或觀察等，通過進一步的實驗或觀察等，對模型進行檢驗或修正對模型進行檢驗或修正根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，用適根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對事物當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對事物的性質(zhì)進行表達的性質(zhì)進行表達細胞每細胞每20mi

3、n20min分裂一次分裂一次資源空間無限多，細菌種群資源空間無限多，細菌種群的增長不受種群密度增加的的增長不受種群密度增加的影響影響觀察、統(tǒng)計細菌數(shù)量，觀察、統(tǒng)計細菌數(shù)量，對自己所建立的模型對自己所建立的模型進行檢驗或修正進行檢驗或修正將數(shù)學(xué)公式（將數(shù)學(xué)公式（Nn2n）變?yōu)榍€圖）變?yōu)榍€圖時間時間分鐘分鐘20 40 60 80 100 120 140 160 180細菌細菌數(shù)量數(shù)量 曲線圖與數(shù)學(xué)方程曲線圖與數(shù)學(xué)方程式比較，優(yōu)缺點？式比較，優(yōu)缺點？直觀，直觀，但不夠精確。但不夠精確。2 4 8 16 32 64 128 256 512種群數(shù)量種群數(shù)量時間時間種群增長的種群增長的“J”型曲線型曲

4、線理想狀態(tài)：理想狀態(tài)：食物食物_，空間，空間_，氣候，氣候_，沒有沒有_等等種群數(shù)量種群數(shù)量持續(xù)增長持續(xù)增長充足充足足夠大足夠大適宜適宜天敵天敵在環(huán)境條件在環(huán)境條件_的情況下，的情況下，一定空間中所能維一定空間中所能維持的種群持的種群_數(shù)數(shù)量。量。種群增長的種群增長的“S”型曲線型曲線現(xiàn)實狀態(tài)現(xiàn)實狀態(tài)食物等資源和空間總是食物等資源和空間總是_的，的，種內(nèi)斗爭不斷種內(nèi)斗爭不斷_，捕食者數(shù)量不斷，捕食者數(shù)量不斷_。環(huán)境容納量環(huán)境容納量有限有限加劇加劇增加增加不受破壞不受破壞最大最大大草履蟲種群的增長大草履蟲種群的增長020040060002460t/d種群數(shù)量種群數(shù)量/ /個個K=375在種群“S

5、”型增長曲線的數(shù)學(xué)模型中，K值不是固定不變的，下列條件會使種群K值增加的是（ ）A地面進行硬化后的家鼠B干旱環(huán)境中的東亞飛蝗C引入北極狐的旅鼠D干旱環(huán)境中的大熊貓 解答：應(yīng)該是選B。K值的增加要看環(huán)境條件在干旱環(huán)境中有利于飛蝗大量繁殖，而其他的都不利于生物的生長K值會減少。B獲取詳細資料請瀏覽：http:/ 第9頁*二、二、“S”型曲線的分析型曲線的分析1.“S”型曲線關(guān)鍵點型曲線關(guān)鍵點(區(qū)段區(qū)段)的分析的分析增長率：增長率：增長率是指單位時間內(nèi)種群數(shù)量變化率單位時間內(nèi)種群數(shù)量變化率，即種群在單位時間內(nèi)凈增加的個體數(shù)占個體總數(shù)的比單位時間內(nèi)凈增加的個體數(shù)占個體總數(shù)的比率率。增長率（現(xiàn)有個體數(shù)原

6、有個體數(shù)）原有個體數(shù) 出生率死亡率 （出生數(shù)死亡數(shù)）/（單位時間單位數(shù)量）。增長速率：增長速率：增長速率是指單位時間種群增長數(shù)量單位時間種群增長數(shù)量。 增長速率（現(xiàn)有個體數(shù)原有個體數(shù)）增長時間 =（出生數(shù)死亡數(shù)）/單位時間種群增長速率就是曲線上通過每一點的切線斜率斜率。種群增長率與增長速率區(qū)別：種群增長率與增長速率區(qū)別：一對型曲線的分析模型假設(shè)在食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒有敵害等條件下，種群的數(shù)量每年以一定在食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒有敵害等條件下，種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長，第二年是第一年的的倍數(shù)增長，第二年是第一年的倍。倍。對模型假設(shè)的分析從模型假設(shè)不難得出=現(xiàn)有個體數(shù)原有

7、個體數(shù)。結(jié)合增長率的概念和定義式不難看出，此時增長率等于（-1），不變，增長率（增長率（-1）也就不變）也就不變。再看增長速率，由于一段時間內(nèi)種群內(nèi)個體基數(shù)不斷增大，故這段時間內(nèi)凈增加凈增加的個體數(shù)（的個體數(shù)（）不斷增多，除以時間以后即為增長速率，可以看出增）不斷增多，除以時間以后即為增長速率，可以看出增長速率是不斷增大的。長速率是不斷增大的。橫軸表示時間，縱軸表示種群數(shù)量，在坐標(biāo)系中畫出曲線，那么曲線的斜率就應(yīng)該是種群增長速率而不是增長率。結(jié)論型曲線增長率保持不變增長率保持不變；增長速率一直增大增長速率一直增大。曲線的斜率表示增長速率斜率表示增長速率?！癑 “型曲線的“增長率和增長速率和時間

8、的關(guān)系曲線”“”型曲線增長率和增長速率型曲線增長率和增長速率二對型曲線的分析模型假設(shè)自然界的資源和空間總是有限的，當(dāng)種群密度增大時，種內(nèi)斗爭就會加劇，以該自然界的資源和空間總是有限的，當(dāng)種群密度增大時，種內(nèi)斗爭就會加劇，以該種群為食的動物的數(shù)量也會增加，這就會使種群的出生率降低，死亡率增高。種群為食的動物的數(shù)量也會增加，這就會使種群的出生率降低，死亡率增高。當(dāng)死亡率增加到與出生率相等時，種群的增長就會停止，有時會穩(wěn)定在一定的水平。對模型假設(shè)的分析在有限的資源和空間中，隨著種群數(shù)量的增加，種群增長的阻力也會隨之增大種群增長的阻力也會隨之增大，由此導(dǎo)致種群的出生率降低、死亡率增加出生率降低、死亡率

9、增加，二者之間的差值即增長率是不斷減小差值即增長率是不斷減??；當(dāng)種群的出生率和死亡率相等出生率和死亡率相等時，增長率為零增長率為零，此時種群數(shù)量達到最大值停止增加種群數(shù)量達到最大值停止增加。坐標(biāo)系中橫軸仍表示時間，縱軸仍表示種群數(shù)量，那么曲線的斜率即為種群增長速率。結(jié)論型曲線的增長率與種群數(shù)量成反比，不斷減小增長率與種群數(shù)量成反比，不斷減??；增長速率先增大后減小增長速率先增大后減小。曲線的曲線的斜率表示增長速率。斜率表示增長速率?！癝“型曲線的“增長率和增長速率和時間的關(guān)系曲線”注：t1時，種群數(shù)量為K/2；t2時為K?！癝”型曲線增長率和增長速率型曲線增長率和增長速率下列有關(guān)種群增長的S型曲

10、線的敘述，錯誤的是 （ ） A.通常自然界中的種群增長曲線最終呈S型B.達到k值時種群增長率為零C.種群增長受自身密度的影響D.種群的增長速度逐步降低D右圖是小球藻的數(shù)量隨時間的右圖是小球藻的數(shù)量隨時間的變化曲線，下列四圖中能正確變化曲線，下列四圖中能正確表示小球藻種群數(shù)量表示小球藻種群數(shù)量增長率增長率隨隨時間變化趨勢的曲線是時間變化趨勢的曲線是C C圖示為某種小型淡水魚遷入新的湖泊后種群增長速率隨時間變化的曲圖示為某種小型淡水魚遷入新的湖泊后種群增長速率隨時間變化的曲線，根據(jù)該曲線可以得出線，根據(jù)該曲線可以得出()At3時該種小型淡水魚的年齡結(jié)構(gòu)為衰退型時該種小型淡水魚的年齡結(jié)構(gòu)為衰退型Bt

11、4時該種小型淡水魚在新環(huán)境中逐漸消失時該種小型淡水魚在新環(huán)境中逐漸消失C該種小型淡水魚在新的環(huán)境中呈該種小型淡水魚在新的環(huán)境中呈“J”型增長型增長D該種魚在新湖泊中的環(huán)境容納量約為該種魚在新湖泊中的環(huán)境容納量約為t2時該種魚數(shù)量的兩倍時該種魚數(shù)量的兩倍【解析解析】此曲線的縱坐標(biāo)為此曲線的縱坐標(biāo)為“種群增長速率種群增長速率”，其種群為，其種群為“S”型增型增長，長，t2時刻對應(yīng)的種群數(shù)量為時刻對應(yīng)的種群數(shù)量為K/2，故，故C錯誤。錯誤。t3時刻年齡結(jié)構(gòu)應(yīng)為時刻年齡結(jié)構(gòu)應(yīng)為增長型，增長型，A錯誤。錯誤。t4時刻種群數(shù)量達到時刻種群數(shù)量達到K值，并非在新環(huán)境中逐漸值，并非在新環(huán)境中逐漸消失，消失，B

12、錯誤。錯誤?！敬鸢复鸢浮緿 如果種群處在一個理想的環(huán)境中，如果種群處在一個理想的環(huán)境中，沒有自然和空間的限制，種群內(nèi)個沒有自然和空間的限制，種群內(nèi)個體數(shù)量的增長曲線是體數(shù)量的增長曲線是_,_,用達爾文用達爾文的進化理論解釋，這是由于生物具的進化理論解釋，這是由于生物具有有_特性。特性。 如果將該種群置入有限制的自然如果將該種群置入有限制的自然環(huán)境中，種群內(nèi)個體數(shù)量的增長曲環(huán)境中，種群內(nèi)個體數(shù)量的增長曲線是線是_，用達爾文進化理論分析圖中的陰影部分表示，用達爾文進化理論分析圖中的陰影部分表示_。影響種群密度的主要因素是種群的影響種群密度的主要因素是種群的_、_、_和和_。 例：下圖為某種群在不同

13、生態(tài)環(huán)境中的增長曲線，請例：下圖為某種群在不同生態(tài)環(huán)境中的增長曲線，請 仔細分析圖中去先后回答下列問題：仔細分析圖中去先后回答下列問題：a ab b過度繁殖過度繁殖死亡率死亡率出生率出生率遷出率遷出率遷入率遷入率ab個體數(shù) 時間圖中陰影部分表示環(huán)境阻力，也就是通過生存斗爭被淘汰的個體數(shù)圖中陰影部分表示環(huán)境阻力，也就是通過生存斗爭被淘汰的個體數(shù)量。量。獲取詳細資料請瀏覽：http:/ 第20頁*二、二、“S”型曲線的分析型曲線的分析3.密閉條件下的密閉條件下的“S”型曲線型曲線封閉環(huán)境中，無物質(zhì)和能量的補充，最終導(dǎo)致封閉環(huán)境中，無物質(zhì)和能量的補充，最終導(dǎo)致K值下值下降。降。獲取詳細資料請瀏覽：h

14、ttp:/ 第21頁*【例例2】 下面三種曲線是同一生物在同樣條件下的培養(yǎng)結(jié)果。以下分析錯誤的是()。A圖1、2、3都可以表示該種群在有限環(huán)境條件下的增長規(guī)律B圖1中A點和圖3中E點的增長速率與圖2中的C點對應(yīng)C圖1中B點和圖3中F點的增長速率與圖2中的D點對應(yīng)D圖1、2、3中的B、C、F點都可以表示種群達到了環(huán)境容納量點擊解析三者表示同三者表示同種數(shù)量變化種數(shù)量變化規(guī)律規(guī)律二、二、“S”型曲線的分析型曲線的分析獲取詳細資料請瀏覽：http:/ 第22頁*二、二、“S”型曲線的分析型曲線的分析2.“S”型曲線的型曲線的K值及其變動示意圖值及其變動示意圖同一種生物的同一種生物的K值不是固定不變的

15、，會受到環(huán)境的值不是固定不變的，會受到環(huán)境的影響。在環(huán)境不遭受破壞的情況下，影響。在環(huán)境不遭受破壞的情況下，K值會在平均值值會在平均值附近上下波動；當(dāng)種群數(shù)量偏離平均值的時候，會通附近上下波動；當(dāng)種群數(shù)量偏離平均值的時候，會通過負反饋機制使種群密度回到一定范圍內(nèi)。過負反饋機制使種群密度回到一定范圍內(nèi)。環(huán)境遭受破壞，環(huán)境遭受破壞，K值會下降；生物生存的環(huán)境改善，值會下降；生物生存的環(huán)境改善，K值會上升。值會上升。東亞飛蝗種群數(shù)量的變化曲線東亞飛蝗種群數(shù)量的變化曲線 種群數(shù)量的波動獲取詳細資料請瀏覽：http:/ 第24頁*(2012重慶理綜，4)圖為某地東亞飛蝗種群數(shù)量變化示意圖，下列敘述錯誤的

16、是()。A為有效防治蝗災(zāi)，應(yīng)在A點之前及時控制種群密度BAB段，該種群的增長率與種群密度之間呈正相關(guān)C利用性引誘劑誘殺雄蟲改變性別比例可防止C點出現(xiàn)D控制種群數(shù)量在DE水平，有利于維持該地生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性解析答案訓(xùn)練訓(xùn)練2分析圖中曲分析圖中曲線可發(fā)現(xiàn)，線可發(fā)現(xiàn)，由起點到由起點到B點為點為“S”型型曲線，曲線，AB段中，該種段中，該種群的增長率群的增長率在逐漸下降，在逐漸下降，而種群密度而種群密度在逐漸增加，在逐漸增加，二者呈負相二者呈負相關(guān)。關(guān)。答案：答案：B二、二、“S”型曲線的分析型曲線的分析在自然界中，影響種群數(shù)量變化的因素主要有哪些？在自然界中，影響種群數(shù)量變化的因素主要有哪些？

17、氣候、食物、天敵、傳染病、氣候、食物、天敵、傳染病、人類活動等人類活動等.除此之外，影響種群數(shù)量變化的內(nèi)部因素主要有哪些？除此之外，影響種群數(shù)量變化的內(nèi)部因素主要有哪些？出生率、死亡率、遷入率、遷出率、出生率、死亡率、遷入率、遷出率、年齡組成、性別比例等年齡組成、性別比例等三、影響種群數(shù)量變化的因素三、影響種群數(shù)量變化的因素（1 1）有利于野生生物資源的合理利用及保護。）有利于野生生物資源的合理利用及保護。 （2 2）為人工養(yǎng)殖及種植業(yè)中合理控制種群）為人工養(yǎng)殖及種植業(yè)中合理控制種群數(shù)量、適時捕撈、采伐等提供理論指導(dǎo)。數(shù)量、適時捕撈、采伐等提供理論指導(dǎo)。 （3 3）通過研究種群數(shù)量變動規(guī)律，為

18、害蟲的）通過研究種群數(shù)量變動規(guī)律，為害蟲的預(yù)測及防治提供科學(xué)依據(jù)。預(yù)測及防治提供科學(xué)依據(jù)。（4 4）有利于對瀕危動物種群的拯救和恢復(fù)。）有利于對瀕危動物種群的拯救和恢復(fù)。下圖表示接種到一定容積培養(yǎng)液中的酵母菌生長下圖表示接種到一定容積培養(yǎng)液中的酵母菌生長曲線圖，曲線中哪段表示由于有限空間資源的限曲線圖，曲線中哪段表示由于有限空間資源的限制使種內(nèi)斗爭增加制使種內(nèi)斗爭增加A ACDCD段（增長速度慢）段（增長速度慢）B BDEDE段（速度加快）段（速度加快）C CEFEF段（變化速率加快）段（變化速率加快）D DFGFG段（速度逐漸變慢）段（速度逐漸變慢）D圖圖4 41414是某一資源動物種群遷入

19、一個適宜環(huán)境后增長曲線圖，請是某一資源動物種群遷入一個適宜環(huán)境后增長曲線圖，請回答：回答：(1)(1)圖中表示種群數(shù)量最大的點是圖中表示種群數(shù)量最大的點是_。(2)(2)圖中表示種群增長速度最快的點是圖中表示種群增長速度最快的點是_。(3)(3)該種群的增長速度由緩慢逐漸加快是在遷入該種群的增長速度由緩慢逐漸加快是在遷入_年后開年后開始的，環(huán)境阻力明顯增大是在遷入后始的，環(huán)境阻力明顯增大是在遷入后_年開始的。年開始的。(4)(4)既要獲得最大的捕獲量，又要使該動物資源的更新能力不受破既要獲得最大的捕獲量，又要使該動物資源的更新能力不受破壞，應(yīng)該使該動物中群體的數(shù)量保持在圖中哪一點所代表的水平上

20、壞，應(yīng)該使該動物中群體的數(shù)量保持在圖中哪一點所代表的水平上? ? _。d24bb下圖表示在良好的生長環(huán)境下，下圖表示在良好的生長環(huán)境下，“小球藻分裂繁殖中的小球藻分裂繁殖中的細胞數(shù)量細胞數(shù)量” “雞產(chǎn)蛋數(shù)量（每天產(chǎn)一枚）雞產(chǎn)蛋數(shù)量（每天產(chǎn)一枚）”和和“竹子自竹子自然生長的高度然生長的高度”這三種現(xiàn)象與時間的關(guān)系，他們這三種現(xiàn)象與時間的關(guān)系，他們依次依次（ ） A A乙、甲、丁乙、甲、丁 B B甲、丙、乙甲、丙、乙 C C丙、甲、乙丙、甲、乙 D D丁、乙、丙丁、乙、丙C C下圖根據(jù)實驗室中人工飼養(yǎng)腹果蠅的數(shù)據(jù)統(tǒng)計繪制而成的曲線圖。人工飼養(yǎng)是在一定大小的培養(yǎng)瓶中，喂以一定量的酵母菌的條件下進行的。請回答下列問題： (1)在實驗室條件下用草履蟲、酵母菌所作的實驗與上述結(jié)果相似，表明種群在一定空間、一定資源條件下的增長類型，一般都是_。(2)曲線的縱坐標(biāo)_(“能”或“不能”)反映種群密度的大小。在一定環(huán)境中種群增長曲線的漸近線，生態(tài)學(xué)上稱為環(huán)境容納量，其含義是_。一個種群的環(huán)境容納量_(“能夠”或“不能夠”）隨著環(huán)境的變化而改變。(3)試根據(jù)容納量的概念對珍稀動物的保護、草原的合理放牧分