種群數(shù)量的變化-

為了保護(hù)魚類資源不受破壞，并能持續(xù)地獲得最大捕魚量，應(yīng)使被捕魚群的種群數(shù)量保持在什么水平?為什么？4.2種群數(shù)量的變化怎樣建構(gòu)種群數(shù)量增長的模型？種群的數(shù)量是怎樣變化的？什么是環(huán)境容納量？影響種群數(shù)量變化的因素有哪些？在食物(養(yǎng)料)和空間條件充裕、氣候適宜、沒有敵害等理想條件下，種群的數(shù)量變化是怎樣的呢？思考大腸桿菌的分裂生殖(二分裂)問題探討在營養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，某種細(xì)菌每20min就通過分裂繁殖一代在營養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，某1個細(xì)菌每20分鐘分裂繁殖一代。討論：1、72小時后，由一個細(xì)菌分裂產(chǎn)生的細(xì)菌數(shù)量是多少？2、n代細(xì)菌數(shù)量的計算公式？Nn＝1×２n解：n＝60minx72h／20min＝216

Nn＝2216一、建構(gòu)種群增長模型種群的研究核心就是種群的數(shù)量變動為了直觀、簡便地研究種群的數(shù)量變動的規(guī)律，數(shù)學(xué)模型建構(gòu)是常用的方法之一。建構(gòu)種群增長模型的方法用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式數(shù)學(xué)方程式法坐標(biāo)曲線法是聯(lián)系實際問題與數(shù)學(xué)的橋梁，具有解釋、判斷、預(yù)測等重要功能觀察研究對象，提出問題提出合理的假設(shè)通過進(jìn)一步的實驗或觀察等，對模型進(jìn)行檢驗或修正根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)種群數(shù)量以什么樣的規(guī)律在增長?如:細(xì)胞每20min分裂一次建立數(shù)學(xué)模型一般包括以下步驟：在食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒有敵害等條件下，細(xì)菌種群的增長不會受種群密度增加的影響。觀察、統(tǒng)計細(xì)菌的數(shù)量，對自己所建立的模型進(jìn)行檢驗或修正列出表格，根據(jù)表格畫曲線，推導(dǎo)公式。

Nn＝２n

N代表細(xì)菌數(shù)量，n表示第幾代一、建構(gòu)種群增長模型的方法時間（min)20406080100120140160180分裂次數(shù)數(shù)量（個）248163264128256512123456789

3、填寫下表：計算一個細(xì)菌在不同時間（單位為min）產(chǎn)生后代的數(shù)量4.以時間為橫坐標(biāo)，細(xì)菌數(shù)量為縱坐標(biāo)，畫出細(xì)菌的數(shù)量增長曲線。20406080100120140160時間/分鐘細(xì)菌數(shù)量/個曲線圖：直觀，但不夠精確數(shù)學(xué)公式：精確，但不夠直觀曲線圖與數(shù)學(xué)方程式比較，有哪些優(yōu)缺點？食物充足空間充裕環(huán)境適宜沒有天敵資源無限指數(shù)生長實例一：1859年，一位英國人來到澳大利亞定居，他帶來了24只野兔。讓他沒有想到的是，一個世紀(jì)之后，這24只野兔的后代竟達(dá)到6億只以上。漫山遍野的野兔與牛羊爭食牧草，啃嚙樹皮，造成植被破壞，導(dǎo)致水土流失。后來，人們引入了黏液瘤病毒才使野兔的數(shù)量得到控制。種群遷入一個新環(huán)境后，常常在一定時期內(nèi)出現(xiàn)“J”型增長。例如，在20世紀(jì)30年代時，人們將環(huán)頸雉引入到美國的一個島嶼，在1937～1942年期間，這個環(huán)頸雉種群的增長大致符合“J”型曲線（右圖）。

實例二理想條件下的種群增長模型二．種群增長的“Ｊ”型曲線自然界確有類似的細(xì)菌，在理想條件下種群數(shù)量的增長會如圖中J型曲線增長。其理想條件是什么？氣候適宜食物充足空間充裕外無天敵人口增長也會如此嗎？世界人口的指數(shù)增長曲線實例三理想條件下的種群增長模型實例四理想條件下的種群增長模型J型增長的數(shù)學(xué)模型★模型中各參數(shù)的意義：N0為某種動物種群的起始數(shù)量，t為時間，Nt表示t年后該種群的數(shù)量，λ表示該種群數(shù)量是一年前種群數(shù)量的倍數(shù)?！锬Ｐ图僭O(shè)：在食物和空間條件充裕、氣候適宜、敵害等條件下，種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長，第二年的數(shù)量是第一年的λ倍?！锝⒛Ｐ停簍年后種群數(shù)量為：

Nt=N0

λt二、種群增長的“J”型曲線①產(chǎn)生條件：

理想狀態(tài)——食物充足，空間不限，環(huán)境適宜，沒有天敵等；②增長特點：

種群數(shù)量以固定的增長率（λ-1）連續(xù)增長。③量的計算：t年后種群的數(shù)量為Nt=N0λt

（N0為起始數(shù)量，t為時間，Nt表示t年后該種群的數(shù)量，）

④適用情形：

實驗室條件下、當(dāng)一個種群剛遷入到一個新的適宜環(huán)境時的最初一段時間⑤種群數(shù)量變化圖像：⑥種群增長率變化圖像：計算：某一地區(qū)2001年人口普查時有10萬人，2002年比2001年增長1％。請預(yù)測，按照此生長速度，2006年該地區(qū)的人口將有多少？Nt＝10×（1+1％）2006-2001問題探討3在一個培養(yǎng)基中，細(xì)菌的數(shù)量會一直按照這個公式增長嗎？如何驗證你的觀點？

細(xì)菌的數(shù)量不會一直按照這個公式增長，因為培養(yǎng)基中的營養(yǎng)成分和空間有限，當(dāng)細(xì)菌數(shù)量達(dá)到一定量時，細(xì)菌種群出現(xiàn)生存斗爭?？捎脤嶒炗嫈?shù)法驗證。在大自然中食物有限空間有限種內(nèi)斗爭種間競爭天敵捕食環(huán)境阻力種群密度越大環(huán)境阻力越大、“J”型增長能一直持續(xù)下去嗎？

問題：“J”型增長能一直持續(xù)下去嗎？存在環(huán)境阻力———自然界的資源和空間總是有限的；種內(nèi)競爭就會加劇；捕食者增加。當(dāng)種群數(shù)量增加到一定階段時，種群數(shù)量就會穩(wěn)定在一定的水平。思考：在自然界中，種群增長的“J”型曲線應(yīng)該從哪些方面進(jìn)行修正呢？

高斯（1934）把5個大草履蟲置于0.5mL的培養(yǎng)液中，每隔24小時統(tǒng)計一次數(shù)據(jù)，經(jīng)過反復(fù)實驗，結(jié)果如下：高斯對大草履蟲種群研究的實驗請繪制大草履蟲的種群增長曲線大草履蟲數(shù)量增長過程如何？其種群達(dá)到基本穩(wěn)定的數(shù)量值稱為什么？大草履蟲種群的增長三種群增長的“S”型曲線在資源有限條件下的情況下，種群經(jīng)過一定時間的增長后，數(shù)量趨于穩(wěn)定的增長曲線，稱為“S”型曲線K/2·轉(zhuǎn)折期，增長速率最快K值：環(huán)境容納量加速期，個體數(shù)量增加，增長加速調(diào)整期，個體數(shù)量較少增長緩慢減速期，增長緩慢穩(wěn)定期，增長速率為零環(huán)境容納量:在環(huán)境條件不受破壞的情況下，一定空間中所能維持的種群最大數(shù)量稱為環(huán)境容納量，又稱K值。1.同一種群的K值不是固定不變的，會受到環(huán)境的影響。2.N≈K／2，此時種群增長速度最快，可提供的資源數(shù)量也最多，而又不影響資源的再生。①產(chǎn)生條件：存在環(huán)境阻力：

自然條件（現(xiàn)實狀態(tài)）——食物等資源和空間總是有限的，種內(nèi)競爭不斷加劇，捕食者數(shù)量不斷增加。導(dǎo)致該種群的出生率降低，死亡率增高．當(dāng)出生率與死亡率相等時，種群的增長就會停止，有時會穩(wěn)定在一定的水平．種群增長的“Ｓ”型曲線②增長特點：

種群數(shù)量達(dá)到環(huán)境所允許的最大值（K值）后，將停止增長并在K值左右保持相對穩(wěn)定。29③種群數(shù)量變化曲線與種群增長速率曲線的關(guān)系⑴圖乙的fg段相當(dāng)于圖甲的ac段⑵圖乙的g點相當(dāng)于圖甲的c點⑶圖乙的gh段相當(dāng)于圖甲的cd段⑷圖乙的h點相當(dāng)于圖甲的de段K/2abcdghfe甲乙種群增長的“Ｓ”型曲線0—K/2時逐漸增大K/2—K時逐漸減小在K/2時達(dá)到最大在K時增長速率為0增長速率變化：種群數(shù)量變化：在K值時達(dá)到最大t0t1t2種群數(shù)量“S”型增長曲線（種群數(shù)量）K/2K種群數(shù)量增長速率時間D:出生率＝死亡率，即種群數(shù)量處于K值。B:出生率與死亡率之差最大，即種群數(shù)量處于K/2值。種群增長的“Ｓ”型曲線④在生產(chǎn)中的應(yīng)用K/2種群增長曲線的生產(chǎn)生活中的應(yīng)用：①有害動物的防治，應(yīng)通過降低其環(huán)境容納量②受保護(hù)動物的拯救和恢復(fù)，應(yīng)通過改善其棲息環(huán)境，提高K值。③生產(chǎn)上的捕獲期應(yīng)確定在種群數(shù)量略比K/2多時最好；而殺蟲效果最好的時期在潛伏期（

K/2以下）。K/2的應(yīng)用①資源開發(fā)與利用：種群數(shù)量達(dá)環(huán)境容納量的一半時種群增長速率最大，再生能力最強——把握K/2值處黃金開發(fā)點，維持被開發(fā)資源的種群數(shù)量在K/2值處，可實現(xiàn)“既有較大收獲量又可保持種群高速增長”，從而不影響種群再生，符合可持續(xù)發(fā)展的原則。K/2為了保護(hù)魚類資源不受破壞，并能持續(xù)地獲得最大捕魚量，應(yīng)使被捕魚群的種群數(shù)量保持在什么水平?為什么？為了保護(hù)魚類資源不受破壞，并能持續(xù)地獲得最大捕魚量，根據(jù)種群增長的S型曲線，應(yīng)使被捕魚群的種群數(shù)量保持在K／2水平。這是因為在這個水平上種群增長量最大。②有害生物防治：務(wù)必及時控制種群數(shù)量，嚴(yán)防達(dá)K/2值處(若達(dá)K/2值處，可導(dǎo)致該有害生物成災(zāi)，如蝗蟲的防控)K/2的應(yīng)用K/2提示：從環(huán)境容納量的角度思考，可以采取措施降低有害動物種群的環(huán)境容納量，如將食物儲藏在安全處，斷絕或減少它們的食物來源；室內(nèi)采取硬化地面等措施，減少它們挖造巢穴的場所；養(yǎng)殖或釋放它們的天敵等同一種群的K值不是固定不變的，會受到環(huán)境的影響思考怎樣做才是最有效的滅鼠措施？思考怎樣做才是保護(hù)大熊貓的根本措施？建立自然保護(hù)區(qū)，改善大熊貓的棲息環(huán)境，提高環(huán)境容納量。K值是環(huán)境最大容納量。環(huán)境阻力代表自然選擇的作用。農(nóng)、林、牧業(yè)生產(chǎn)就是在這個范圍內(nèi)謀求產(chǎn)量的提高,其潛力有一定限制?？偨Y(jié)比較種群增長兩種曲線的聯(lián)系與區(qū)別J型曲線S型曲線前提條件種群增長率有無K值曲線環(huán)境資源無限環(huán)境資源有限保持穩(wěn)定先升后降無，持續(xù)保持增長有K值環(huán)境阻力K值：環(huán)境容納量食物不足空間有限種內(nèi)斗爭天敵捕食氣候不適寄生蟲傳染病等種群在沒有環(huán)境阻力的條件下呈現(xiàn)“J”型增長，實際上是“S”型增長的最初階段，“J”型增長是一定時間內(nèi)的增長方式，最終是以”S”型增長結(jié)束，這是生態(tài)因素和物種本身相互影響的結(jié)果時間種群數(shù)量J型曲線S型曲線K值比較種群增長兩種曲線的聯(lián)系與區(qū)別40用達(dá)爾文的觀點分析“J”、“S”曲線時間種群數(shù)量J型曲線S型曲線K值1、“J”型曲線用達(dá)爾文的觀點分析表明生物具有過度繁殖的特性。2、圖中陰影部分表示：環(huán)境阻力，種群密度越大環(huán)境阻力越大3、用達(dá)爾文的觀點分析指：通過生存斗爭被淘汰的個體數(shù)量，也即代表自然選擇的作用。“J”型曲線表明生物具有什么特性？圖中陰影部分表示什么？大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動之中的，

東亞飛蝗種群數(shù)量的波動種群數(shù)量的波動和下降（1）影響種群數(shù)量變化的因素：A.內(nèi)部/直接因素：出生（死亡）率、遷入（出）率、年齡組成、性別比例。B.自然/間接因素：空間、氣候、食物、天敵、傳染病、自然災(zāi)害等。C.人為/重要因素：對野生生物的亂捕濫獵、對種群數(shù)量的人工控制等。（2）種群數(shù)量變化的類型：增長，穩(wěn)定，波動、下降等。（3）影響結(jié)果：大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動之中，在不利條件之下，還會急劇下降，甚至滅亡。四、種群數(shù)量的波動和下降種群的數(shù)量是由出生率和死亡率、遷入率和遷出率決定的，因此，凡是影響上述種群特征的因素，都會引起種群數(shù)量的變化環(huán)境因素種群的出生率、死亡率、遷出和遷入率種群數(shù)量的變化氣候、食物、天敵、傳染病等增或減增長、波動、穩(wěn)定、下降等影響種群數(shù)量變化的因素1、為野生生物資源的合理利用及保護(hù)提供理論指導(dǎo)。既要使生物資源的產(chǎn)量達(dá)到最大，又不危害生物資源的可持續(xù)發(fā)展，砍伐、捕撈、狩獵后，保證種群的增長速率為最大值。2、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)。3、通過研究種群數(shù)量變動規(guī)律，為有害生物的預(yù)測及防治提供科學(xué)依據(jù)。降低環(huán)境的負(fù)荷量（K值）。如鼠害防治可通過嚴(yán)密封存糧食、清除生活垃圾、保護(hù)老鼠的天敵等措施來降低K值。4、為引進(jìn)外來物種提供理性的思考。必須考慮所引入的外來物種是否會構(gòu)成對原來物種的危害，即是否會構(gòu)成生物入侵。五、研究種群數(shù)量變化的意義蒼鷺的保護(hù)野豬的保護(hù)救護(hù)被困的鯨魚全力防蝗減災(zāi)云豹的保護(hù)1．實驗原理(1)用液體培養(yǎng)基培養(yǎng)酵母菌，種群的增長受培養(yǎng)液的成分、空間、pH、溫度等因素的影響。(2)在理想的無限環(huán)境中，酵母菌種群的增長呈“J”型曲線；在有限的環(huán)境下，酵母菌種群的增長呈“S”型曲線。探究“培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化”1．顯微鏡計數(shù)時，對于壓在小方格界線上的酵母菌，應(yīng)遵循“數(shù)上線不數(shù)下線，數(shù)左線不數(shù)右線”的原則計數(shù)。2．從試管中吸出培養(yǎng)液進(jìn)行計數(shù)前，需將試管輕輕振蕩幾次，目的是使培養(yǎng)液中的酵母菌均勻分布，減小誤差。C2．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制使種內(nèi)斗爭增加（）

A．CD段（增長速度慢）

B．DE段（速度加快）

C．EF段（變化速率加快）

D．FG段（速度逐漸變慢）D3.（廣東廣西河南2002）在一個玻璃容器內(nèi)，裝入一定量的符合小球藻生活的管養(yǎng)液，接種少量的小球藻，每隔一段時間測定小球藻的個體數(shù)量，繪制成曲線，如右圖所示。下列四圖中能正確表示小球藻種群數(shù)量增長率隨時間變化趨勢的曲線是（）D4.池塘養(yǎng)魚時，為保護(hù)池塘生態(tài)系統(tǒng)和長期保持較高的產(chǎn)魚量，應(yīng)采取的最佳方案是（）

A．大量增加餌料的投入量B．大量增加魚苗的投入量

C．及時、適量的捕撈成魚D．限制捕魚C5、種群的指數(shù)增長（J型）是有條件的，條件之一是（）A．在該環(huán)境中只有一個種群B．該種群對環(huán)境的適應(yīng)比其他種群優(yōu)越得多C．環(huán)境資源是無限的D．環(huán)境資源是有限的C1.用牛奶瓶培養(yǎng)黑腹果蠅，觀察成蟲數(shù)量的變化，結(jié)果如下表：時間(天)15913172125293337成蟲數(shù)(只)6102871131207270302327341根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析，下列結(jié)論正確的是(

)A．第13～25天，成蟲數(shù)量增長快的主要原因是個體生長加快B．第17～29天，成蟲增長率上升、死亡率下降C．第21～37天，成蟲增長率的下降與種群密度的改變有關(guān)D．第1～37天，成蟲數(shù)量呈“J”型增長C2.下圖表示出生率、死亡率和種群密度的關(guān)系，據(jù)此分析得出的正確表述是(

)A．在K/2時控制有害動物最有效B．圖示規(guī)律可作為控制人口增長的依據(jù)C．該圖可用于實踐中估算種群最大凈補充量D．在K/2時捕撈魚類最易得到最大日捕獲量C3.某研究所對一條河流生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行了幾年的跟蹤調(diào)查，發(fā)現(xiàn)某種魚進(jìn)入此生態(tài)系統(tǒng)后的種群數(shù)量增長率隨時間的變化呈現(xiàn)如下圖所示曲線。則在t1時該種群的年齡組成類型、能反映該種群數(shù)量變化的曲線分別是(

)A．衰退型和①B．