【必修】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)量的變化永州四中蔣爭(zhēng)宇種群：溫故而知新在一定的空間和時(shí)間內(nèi)的同種生物個(gè)體的總和。下列敘述中屬于種群的是：

1．一個(gè)池塘中的全部魚

2．一片草地上的全部蒲公英

3．世界上的全部鳥

4．一個(gè)島上的全部綿羊練習(xí)√√種群研究的核心問題是種群數(shù)量的變化。思考種群最基本的數(shù)量特征是:在一般情況下，要逐一計(jì)數(shù)某個(gè)種群的個(gè)體總數(shù)是困難的。我們應(yīng)該怎樣研究種群數(shù)量？種群密度如何調(diào)查一片草地中蒲公英的種群密度？樣方法——常用于植物種群密度的抽樣調(diào)查。如何調(diào)查一個(gè)島上綿羊的種群密度？標(biāo)志重捕法——常用于動(dòng)物種群密度的抽樣調(diào)查。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？思考草履蟲的分裂生殖通過n次分裂增殖后，n代細(xì)菌數(shù)量是多少？怎樣計(jì)算？種群的研究核心就是種群的數(shù)量變動(dòng)。為了直觀、簡(jiǎn)便地研究種群的數(shù)量變動(dòng)的規(guī)律，數(shù)學(xué)建模是常用的方法之一。建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法1、數(shù)學(xué)模型：是用來描述一個(gè)系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式。表現(xiàn)形式包括數(shù)學(xué)方程式和曲線圖2、數(shù)學(xué)建模的一般過程★提出問題★作出假設(shè)★建立模型★模型的檢驗(yàn)與評(píng)價(jià)建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法研究實(shí)例研究方法細(xì)菌每20min分裂一次觀察研究對(duì)象，提出問題在資源和空間無限多的環(huán)境中，細(xì)菌種群的增長(zhǎng)不會(huì)受種群密度增加的影響提出合理的假設(shè)Nn=2n，

N代表細(xì)菌數(shù)量，n表示第幾代根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對(duì)事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)觀察、統(tǒng)計(jì)細(xì)菌數(shù)量，對(duì)自己所建立的模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正通過進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)或觀察等，對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正草履蟲的分裂生殖通過n次分裂增殖后，n代細(xì)菌數(shù)量是多少？怎樣計(jì)算？在營(yíng)養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，某種細(xì)菌每20min就通過分裂增殖一次。討論：1、n代細(xì)菌數(shù)量的計(jì)算公式是什么？2、72H后，由一個(gè)細(xì)菌分裂產(chǎn)生的細(xì)菌數(shù)量是多少？Nn=N02n時(shí)間（min）20406080100120140160180細(xì)菌數(shù)量討論：3、請(qǐng)你計(jì)算一個(gè)細(xì)菌產(chǎn)生的后代在不同時(shí)間的數(shù)量，完成表格！4、以時(shí)間為橫坐標(biāo)，細(xì)菌數(shù)量為縱坐標(biāo)，畫出細(xì)菌的種群增長(zhǎng)曲線食物充足空間充裕環(huán)境適宜沒有天敵的理想條件種群的Ｊ型增長(zhǎng)模型理想條件下的種群增長(zhǎng)模型★模型中各參數(shù)的意義：N0為某種動(dòng)物種群的起始數(shù)量，t為時(shí)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、無敵害等條件下，種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長(zhǎng)，第二年的數(shù)量是第一年的λ倍。★建立模型：t年后種群數(shù)量為：

Nt=N0λt若某種群有成鼠a只（計(jì)算時(shí)作為親代），每只雌鼠一生產(chǎn)仔16只，各代雌雄比為1：1。子代幼鼠均發(fā)育成成鼠，所有個(gè)體的繁殖力均相等，則理論上計(jì)算，第n代產(chǎn)生的子代數(shù)為

只。a×8n1859年，一個(gè)英格蘭的農(nóng)民帶著24只野兔，登陸澳大利亞并定居下來，但誰(shuí)也沒想到，一個(gè)世紀(jì)之后，這個(gè)澳洲“客人”的數(shù)量呈指數(shù)增長(zhǎng)，達(dá)到6億只之巨。實(shí)例一理想條件下的種群增長(zhǎng)模型種群遷入一個(gè)新環(huán)境后，常常在一定時(shí)期內(nèi)出現(xiàn)“J”型增長(zhǎng)。例如，在20世紀(jì)30年代時(shí)，人們將環(huán)頸雉引入到美國(guó)的一個(gè)島嶼，在1937～1942年期間，這個(gè)環(huán)頸雉種群的增長(zhǎng)大致符合“J”型曲線（右圖）。

實(shí)例二理想條件下的種群增長(zhǎng)模型世界人口的指數(shù)增長(zhǎng)曲線實(shí)例三理想條件下的種群增長(zhǎng)模型思考理想化的情況在自然界中并不存在。那么，到底有哪些因素會(huì)影響到種群數(shù)量的變化呢？種群Ｊ型增長(zhǎng)模型的幾種情況總結(jié)理想條件；遷入一個(gè)新環(huán)境后的一定時(shí)期內(nèi)；實(shí)驗(yàn)室條件下。決定種群個(gè)體數(shù)目變動(dòng)的關(guān)系圖總之……在大自然中食物有限空間有限種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)種間競(jìng)爭(zhēng)天敵捕食環(huán)境阻力種群密度越大環(huán)境阻力越大，種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)加劇。寄生.傳染病等在自然界中，理想化的情況并不存在。種群增長(zhǎng)的“J”型曲線應(yīng)該從哪些方面進(jìn)行修正呢？高斯（Gause，1934）把5個(gè)大草履蟲置于0.5mL的培養(yǎng)液中，每隔24小時(shí)統(tǒng)計(jì)一次數(shù)據(jù)，經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下：高斯對(duì)大草履蟲種群研究的實(shí)驗(yàn)請(qǐng)你繪制大草履蟲的種群增長(zhǎng)曲線！大草履蟲種群的增長(zhǎng)①產(chǎn)生條件：存在環(huán)境阻力：

自然條件（現(xiàn)實(shí)狀態(tài)）——食物等資源和空間總是有限的，種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)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(shí)，種群的增長(zhǎng)就會(huì)停止，有時(shí)會(huì)穩(wěn)定在一定的水平．種群增長(zhǎng)的“Ｓ”型曲線適應(yīng)期

在環(huán)境條件不受破壞的情況下，一定空間中能所能維持的種群最大數(shù)量稱為環(huán)境容納量，又稱Ｋ值．種群增長(zhǎng)的“S”型曲線A

種群經(jīng)過一定時(shí)間的增長(zhǎng)后，數(shù)量趨于穩(wěn)定的增長(zhǎng)曲線，稱為“S”型曲線．

“S”型曲線中,種群的增長(zhǎng)率如何變化?討論②增長(zhǎng)特點(diǎn)：

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(zhǎng)并在K值左右保持相對(duì)穩(wěn)定。

★同一種群的K值不是固定不變的，會(huì)受到環(huán)境的影響?！?/p>

N≈K/2，種群有最大持續(xù)產(chǎn)量，種群增長(zhǎng)量最大

。

生產(chǎn)上最佳捕獲期.最佳砍伐期,

使捕獲后的種群數(shù)量保持在K/2時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)期最好。種群增速率最大，不影響資源再生。

但殺蟲最好在潛伏期。大約在1800年，人們把綿羊引入澳大利亞塔斯馬尼亞島以后的種群增長(zhǎng)曲線。增長(zhǎng)初期顯出“S”型曲線。1850年后在170萬頭上下作不規(guī)律的波動(dòng)。資源有限條件下的種群增長(zhǎng)實(shí)例一兩種增長(zhǎng)曲線比較環(huán)境阻力代表的個(gè)體數(shù)就是生存斗爭(zhēng)中被淘汰的個(gè)體數(shù)。兩種增長(zhǎng)曲線比較如下“Ｓ”型曲線“J”型曲線前題條件環(huán)境資源有限環(huán)境資源無限種群增長(zhǎng)率隨種群密度的上升而改變保持穩(wěn)定有無K值有K值無K值,持續(xù)增長(zhǎng)

⑴如果種群處在一個(gè)理想的環(huán)境中，沒有自然和空間的限制，種群內(nèi)個(gè)體數(shù)量的增長(zhǎng)曲線是____,用達(dá)爾文的進(jìn)化理論解釋，這是由于生物具有__________特性。⑵如果將該種群置入有限制的自然環(huán)境中，種群內(nèi)個(gè)體數(shù)量的增長(zhǎng)曲線是_____，用達(dá)爾文進(jìn)化理論分析圖中的陰影部分表示___________________________________________。⑶影響種群密度的主要因素是種群的_______、_______、___________和_____________。

例：下圖為某種群在不同生態(tài)環(huán)境中的增長(zhǎng)曲線，清仔細(xì)分析圖中去先后回答下列問題：ab個(gè)體數(shù)

時(shí)間ab在生存斗爭(zhēng)過程中淘汰的個(gè)體過度繁殖死亡率出生率性別比例年齡組成為了保護(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(zhǎng)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?yàn)樵谶@個(gè)水平上種群增長(zhǎng)量最大。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(dòng)物種群的環(huán)境容納量，如將食物儲(chǔ)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(chǎng)所；養(yǎng)殖或釋放它們的天敵，等等。同一種群的K值不是固定不變的，會(huì)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。

大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動(dòng)之中的，在不利條件之下，還會(huì)急劇下降，甚至滅亡。四、種群數(shù)量的波動(dòng)和下降東亞飛蝗種群數(shù)量的波動(dòng)

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(huì)引起種群數(shù)量的變化。環(huán)境因素種群的出生率、死亡率、遷出和遷入種群數(shù)量的變化氣候、食物、天敵、傳染病等增或減增長(zhǎng)、波動(dòng)、穩(wěn)定、下降等影響種群數(shù)量變化的因素（1）有利于野生生物資源的合理利用及保護(hù)。（2）為人工養(yǎng)殖及種植業(yè)中合理控制種群數(shù)量、適時(shí)捕撈、采伐等提供理論指導(dǎo)。

（3）通過研究種群數(shù)量變動(dòng)規(guī)律，為有害動(dòng)物的防治提供科學(xué)依據(jù)。五．研究種群數(shù)量變化有何意義？（4）有利于對(duì)瀕危動(dòng)物種群的拯救和恢復(fù)。1．在下列圖中，表示種群在無環(huán)境阻力狀況下增長(zhǎng)的是B2．下圖表示接種到一定容積培養(yǎng)液中的酵母菌生長(zhǎng)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(zhēng)最劇烈（）A．CD段（增長(zhǎng)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、自然界中生物種群增長(zhǎng)常表現(xiàn)為“S”型增長(zhǎng)曲線。下列有關(guān)種群“S”型增長(zhǎng)的正確說法是（）

A.“S”型增長(zhǎng)曲線表示了種群數(shù)量和食物的關(guān)系

B.種群增長(zhǎng)率在各階段是不相同的

C.“S”型增長(zhǎng)曲線表示了種群數(shù)量與時(shí)間無關(guān)

D.種群增長(zhǎng)不受種群密度制約B4．（山東）右圖曲線a、b表示兩類生物種群密度與存活率之間的關(guān)系。下列分析錯(cuò)誤的是

A．曲線a代表的種群個(gè)體一般體型較大，營(yíng)養(yǎng)級(jí)較高

B．依據(jù)曲線b,人工養(yǎng)蜂時(shí)種群密度中等最好

C．對(duì)大型動(dòng)物遷地保護(hù)，遷移的種群密度不宜過大

D．種群密度為d時(shí)，曲線b代表的種群個(gè)體間競(jìng)爭(zhēng)最劇烈D5.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：根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析，下列結(jié)果正確的是A.第13-25天，成蟲數(shù)量增長(zhǎng)快的主要原因是個(gè)體生長(zhǎng)加快。B.第17-29天，成蟲增長(zhǎng)率上升，死亡率下降C.第21-37天，成蟲增長(zhǎng)率的下降與種群密度的改變有關(guān)D.第1-37天，成蟲數(shù)量成“J”型增長(zhǎng)時(shí)間（天）15913172125293337成蟲數(shù)（只）6102871131207270302327341C6．（江蘇）某小組進(jìn)行“探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化”實(shí)驗(yàn)時(shí)，同樣實(shí)驗(yàn)條件下分別在4個(gè)試管中進(jìn)行培養(yǎng)(見下表)，均獲得了“s”型增長(zhǎng)曲線。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果判斷，下列說法錯(cuò)誤的是A．4個(gè)試管內(nèi)的種群初始階段都經(jīng)歷了“J”型增長(zhǎng)B．4個(gè)試管內(nèi)的種群同時(shí)達(dá)到K值

C．試管Ⅲ內(nèi)種群的K值與試管Ⅱ不同

D．試管Ⅳ內(nèi)的種群數(shù)量先于試管Ⅱ開始下降

試管號(hào)IⅡⅢⅣ

培養(yǎng)液體積(mL)105105

起始酵母菌數(shù)(103個(gè))105510B7．（廣東A卷）有關(guān)“探究培養(yǎng)液中酵母菌數(shù)量動(dòng)態(tài)變化”的實(shí)驗(yàn)，正確的敘述是A．改變培養(yǎng)液的pH值不影響K值（環(huán)境容納量）大小B．用樣方法調(diào)查玻璃容器中酵母菌數(shù)量的變化C．取適量培養(yǎng)液滴于普通載玻片后對(duì)酵母菌準(zhǔn)確計(jì)數(shù)D．營(yíng)養(yǎng)條件并非影響酵母菌種群數(shù)量變化的唯一因素D存活曲線：表示一個(gè)種群在一定時(shí)期內(nèi)存活量的指標(biāo)，也是衡量種群增長(zhǎng)的基本參數(shù)。ⅠⅡⅢ型：凹形，幼年期死亡率很高。如，藤壺。Ⅰ型：凸形，表示在接近生理壽命前只有少數(shù)個(gè)體死亡。例如，大型獸類和人的存活曲線。Ⅱ型：對(duì)角線，各年齡死亡率相等。存活曲線以環(huán)境條件和對(duì)有限資源的競(jìng)爭(zhēng)為轉(zhuǎn)移Ⅲ例8。右圖為三種蜂的生存曲線。葉蜂產(chǎn)卵于葉；泥蜂貯存其他昆蟲的幼蟲為子代的食物；蜜蜂的幼蟲由工蜂直接喂養(yǎng)。這三種蜂的生存曲線依次是（）A甲、乙、丙B乙、丙、甲C乙、甲、丙D甲、丙、乙

A

2．圖中種群在理想環(huán)境中呈“J”型曲線增長(zhǎng)(如圖中甲)；在有環(huán)境阻力條件下呈“S”型曲線增長(zhǎng)(如圖中乙)，下列有關(guān)種群增長(zhǎng)曲線的敘述中正確的是(

)

A．環(huán)境阻力對(duì)種群增長(zhǎng)的影響出現(xiàn)在d點(diǎn)之后

B．若此圖表示蝗蟲種群增長(zhǎng)曲線，則蟲害的防治應(yīng)從c點(diǎn)開始

C．一個(gè)物種引入新的地區(qū)后，開始時(shí)一定呈“J”型曲線增長(zhǎng)

D．若此圖表示草履蟲種群增長(zhǎng)曲線，當(dāng)種群數(shù)量達(dá)到e點(diǎn)后，增長(zhǎng)率為0D9.（2010山東高考理綜）右圖表示出生率、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(shí)控制有害動(dòng)物最有效

B．圖示規(guī)律可作為控制人口增長(zhǎng)的依據(jù)

C．該圖可用于實(shí)踐中估算種群最大凈補(bǔ)充量

D．在K/2時(shí)捕撈魚類最易得到最大日捕獲量【答案】C1．問題討論：酵母菌的結(jié)構(gòu)、代謝的特點(diǎn)？2．提出什么問題?作出什么樣的假設(shè)?設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證假設(shè),最后得出結(jié)論?六.探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化血球計(jì)數(shù)板是由一塊比普通載玻片厚的特制玻片制成的.玻片中有四條下凹的槽,構(gòu)成三個(gè)平臺(tái).中間的平臺(tái)較寬,其中間又被一短橫槽隔為兩半,每半邊上面,刻有一個(gè)方格網(wǎng).方格網(wǎng)上刻有9個(gè)大方格,其中只有中間的一個(gè)大方格為計(jì)數(shù)室,供微生物計(jì)數(shù)用.這一大方格的長(zhǎng)和寬各為1mm,深度為0.1mm,其體積為0.1mm3.

計(jì)數(shù)室通常有兩種規(guī)格.一種是大方格內(nèi)分為16中格,每一中格又分為25小格;另一種是大方格內(nèi)分為25中格,每一中格又分為16小格.但是不管計(jì)數(shù)室是哪一種構(gòu)造;它們都有一個(gè)共同的特點(diǎn),即每一大方格都是由16×25=25×16=400個(gè)小方格組成,見圖.

2.培養(yǎng)液中酵母菌的計(jì)數(shù)方法抽樣檢測(cè)法：先將蓋玻片放在計(jì)數(shù)室上，再用吸管吸取培養(yǎng)液，滴于蓋玻片邊緣，讓培養(yǎng)液自行滲入，多余培養(yǎng)液用吸水紙吸去，靜置片刻，待酵母菌細(xì)胞全都沉降到計(jì)數(shù)室底部再放在顯微鏡下計(jì)數(shù)。檢測(cè)次數(shù)123---10123123123123123一個(gè)小方格酵母菌數(shù)每個(gè)小方格內(nèi)酵母菌平均數(shù)10ml酵母菌總數(shù)檢測(cè)次數(shù)123---10123123123123123一個(gè)小方格酵母菌數(shù)每個(gè)小方格內(nèi)酵母菌平均數(shù)10ml酵母菌總數(shù)怎樣記錄結(jié)果？記錄表格如何設(shè)計(jì)？次數(shù)12345678時(shí)間/d01234567酵母菌數(shù)（106.mL-1）A.28℃馬鈴薯培養(yǎng)液0.85.25.64.8