種群數(shù)量的變化

第二節(jié)種群數(shù)量的變化

在營養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，某1個(gè)細(xì)菌每20分鐘分裂繁殖一代討論：①n代細(xì)菌數(shù)量的計(jì)算公式？②72小時(shí)后由一個(gè)細(xì)菌分裂產(chǎn)生的細(xì)菌數(shù)量是多少？③在一個(gè)培養(yǎng)基中，細(xì)菌的數(shù)量會一直按照這個(gè)公式增長嗎？問題探討Nn＝２n解：n＝60minx72h／20min＝216

Nn＝２n＝2216248163264128256512將數(shù)學(xué)公式（N=2n)變?yōu)榍€圖時(shí)間分鐘20406080100120140160180細(xì)菌數(shù)量曲線圖與數(shù)學(xué)方程式比較，優(yōu)缺點(diǎn)？直觀，但不夠精確。一．構(gòu)建種群增長模型的方法數(shù)學(xué)模型：用來描述一個(gè)系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式．建立數(shù)學(xué)模型一般包括以下步驟：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(shí)驗(yàn)或觀察等，對模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正根據(jù)實(shí)驗(yàn)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)細(xì)胞每20min分裂一次資源空間無限多，細(xì)菌種群的增長不受種群密度增加的影響Nn＝２n觀察、統(tǒng)計(jì)細(xì)菌數(shù)量，對自己所建立的模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正在食物(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)量往往會連續(xù)增長起始數(shù)量為No，每年的增長率都保持不變，第二年的種群數(shù)量是第一年的λ倍，那么，一年后該種群的數(shù)量應(yīng)為：N1=N0λ二年后該種群的數(shù)量應(yīng)為：N2=N1λ

=N0λ2例如計(jì)算一個(gè)細(xì)菌產(chǎn)生的后代在不同時(shí)間的數(shù)量，完成表格理想條件下種群數(shù)量變化一年后：N1=N0

二年后：N1=N0

2Nt=N0

ttNtt年后：……t年后該種群的數(shù)量應(yīng)為Nt=N0λt時(shí)間20406080100120140160180細(xì)菌數(shù)量248163264128256512細(xì)菌的數(shù)量／個(gè)理想條件下細(xì)菌數(shù)量增長的推測，自然界中有此類型嗎？某海島上環(huán)頸雉種群數(shù)量的變化實(shí)例1：澳大利亞本來并沒有兔子。1859年，24只歐洲野兔從英國被帶到了澳大利亞。這些野兔發(fā)現(xiàn)自己來到了天堂。因?yàn)檫@里有茂盛的牧草，卻沒有鷹等天敵。這里的土壤疏松，打洞做窩非常方便。于是，兔子開始了幾乎不受任何限制的大量繁殖。不到100年，兔子的數(shù)量達(dá)到6億只以上，遍布整個(gè)大陸。二、種群增長的“J”型曲線:

實(shí)例2、20世紀(jì)30年代,人們將環(huán)頸雉引入美國的一個(gè)島嶼,討論1：出現(xiàn)這種增長的原因有哪些？“J”型增長的數(shù)學(xué)模型

1、產(chǎn)生條件：

理想狀態(tài)——食物充足，空間不限，氣候適宜，沒有敵害等；（N0為起始數(shù)量，t為時(shí)間，Nt表示t年后該種群的數(shù)量，λ為年均增長率．）

2、種群“J”型增長的數(shù)學(xué)模型公式：Nt=N0

λt

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λ倍。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)出生率與出生率相等時(shí)，種群的增長就會停止，有時(shí)會穩(wěn)定在一定的水平．“J”型增長能一直持續(xù)下去嗎？三、種群增長的“S”型曲線生態(tài)學(xué)家曾經(jīng)做過這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)：在0．5mL培養(yǎng)液中放入5個(gè)大草履蟲，然后每隔24h統(tǒng)計(jì)一次大草履蟲的數(shù)量。經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)．得出了如圖所示的結(jié)果。從圖可以看出:大草履蟲在這個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件下的最大種群數(shù)量是375個(gè)，這就是該實(shí)驗(yàn)種群的K值。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。

AK值：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。三、種群增長的“S”型曲線種群的個(gè)體數(shù)量種群的個(gè)體數(shù)量時(shí)間時(shí)間時(shí)間假若在理想的環(huán)境中生活，即環(huán)境資源很充足不受任何限制。指數(shù)增長邏輯斯蒂增長在自然的環(huán)境中環(huán)境資源是有限的。種群不可能無線增長。種群的數(shù)量增長曲線總結(jié)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(gè)范圍內(nèi)謀求產(chǎn)量的提高,其潛力有一定限制。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?yàn)樵谶@個(gè)水平上種群增長率最大。家鼠的繁殖力很強(qiáng)，種群數(shù)量每天可增加1.47%。

①理論上，在某一區(qū)域，10只家鼠在100天后的數(shù)量將會達(dá)到多少？

②你考慮應(yīng)當(dāng)采取什么措施來控制家鼠的數(shù)量才是最有效的？10×（1+1.47%）100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，等等。同一種群的K值會受到環(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。四、種群數(shù)量的變化種群的數(shù)量是經(jīng)常變化的。種群數(shù)量的變化包括增長、波動(dòng)、穩(wěn)定和下降等1、野生生物資源合理利用和保護(hù)—魚類的捕撈2、害蟲的防治—蝗蟲的防治影響種群數(shù)量變化的因素有哪些呢？研究種群數(shù)量變化有何意義？直接因素：出生率、死亡率、遷入、遷出間接因素：食物、氣候、傳染病、天敵重要因素：人類的活動(dòng)培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化實(shí)驗(yàn)探究:人口/億我國1000-1990年的人口數(shù)量變化

課后延伸與拓展：看圖分析

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)量的增長曲線是_____，用達(dá)爾文進(jìn)化理論分析圖中的陰影部分表_____________________________。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)境中的增長曲線，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[例]生態(tài)學(xué)家高斯的實(shí)驗(yàn)：

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

AK值：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。三、種群增長的“S”型曲線1、同一種群的K值是固定不變的嗎？2、對大熊貓應(yīng)采取什么保護(hù)措施？3、對家鼠等有害動(dòng)物的控制，應(yīng)采取什么措施？從環(huán)境容納量的角度看，能得到什么啟發(fā)？4、種群數(shù)量達(dá)到K值時(shí)，都能在K值維持穩(wěn)定嗎？

思考討論影響種群數(shù)量變化的因素：氣候、食物、被捕食、傳染病、人類活動(dòng)等大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動(dòng)之中的，在不利條件之下，還會急劇下降，甚至滅亡四、種群數(shù)量的波動(dòng)和下降（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，為害蟲的預(yù)測及防治提供科學(xué)依據(jù)。五．研究種群數(shù)量變化有何意義？蒼鷺的保護(hù)云豹的保護(hù)野豬的保護(hù)救護(hù)被困的鯨魚全力防蝗減災(zāi)如果種群處在一個(gè)理想的環(huán)境中，沒有資源和空間的限制，種群內(nèi)個(gè)體的增長曲線是

，用達(dá)爾文進(jìn)化的觀點(diǎn)分析，這是由于生物具有

的特征如果將該種群置于有限的環(huán)境中，種群的數(shù)量增長曲線是

，用達(dá)爾文進(jìn)化觀點(diǎn)分析，圖中陰影部分表示

。影響種群密度的因素有

。時(shí)間種群數(shù)量ABA過度繁殖B通過生存斗爭被淘汰的個(gè)體數(shù)量出生率、死亡率、遷入、遷出、性別比、年齡組成、氣候、食物、天敵、人類活動(dòng)等在一個(gè)相對封閉的小型牧場內(nèi)，遷入一小群綿羊，8年后發(fā)展到500只左右，這個(gè)羊群數(shù)量會A、維持在一個(gè)水平上B、不斷下降C、緩慢上升D、迅速上升A下列因素能引起種群密度增大的有—————。

A、種群中幼年個(gè)體增多

B、種群性