上課：4.2 種群數(shù)量的變化.ppt

1、第2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，某種細(xì)菌每20分鐘就通過分裂繁殖一代。,2,4,8,16,32,64,128,256,512,1,2,3,4,5,6,7,8,9,1.填寫下表：計(jì)算一個(gè)細(xì)菌在不同時(shí)間（單位為min）產(chǎn)生后代的數(shù)量。,問題探討：,一、構(gòu)建種群增長模型的方法,2n代細(xì)菌數(shù)量的計(jì)算公式是： 372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？,Nn2n,解：n 60 min 72 h20 min216 Nn2n 2 216,4.以時(shí)間為橫坐標(biāo)，細(xì)菌數(shù)量為縱坐標(biāo)，畫出細(xì)菌的數(shù)量增長曲線。,數(shù)學(xué)模型,概念： 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： 數(shù)學(xué)公

2、式法 坐標(biāo)曲線法,Nn2n,數(shù)學(xué)模型：建立數(shù)學(xué)模型一般包括以下步驟：,觀察研究對(duì)象，提出問題,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,Nn2n,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,二、種群增長的“J”型曲線,自然界的確有類似細(xì)菌在理想狀態(tài)下種群數(shù)量增長的形式，如果以時(shí)間為橫坐標(biāo)，種群數(shù)量為縱坐標(biāo)畫出曲線來表示，曲線則大致呈“J”型。,實(shí)例1：澳大利亞野兔,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。

3、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。,思考：,澳大利亞野兔能指數(shù)增長的特殊原因是什么呢？ 。,沒有天敵。,充足的食物。,廣闊的生活空間。,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)島嶼在19371942年期間，這個(gè)環(huán)頸雉種群的增長大致符合“J”型曲線（下圖）。,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。,實(shí)例3：鳳眼蓮（水葫蘆）,鳳眼蓮原產(chǎn)于南美，1901年作為花卉引入中國。由于繁殖迅速，又幾乎沒有競(jìng)爭對(duì)手和天敵，我國目前有184萬噸。它對(duì)其生活的水面采取了野蠻的封鎖策略，擋住陽光，導(dǎo)致水下植物得不到足夠光

4、照而死亡 。,（1）產(chǎn)生條件：,理想狀態(tài)下；食物充足，空間充裕，環(huán)境適宜，沒有敵害等；實(shí)驗(yàn)室條件下；無環(huán)境阻力；外來物種入侵早期階段。,種群增長的型曲線,（2）量的計(jì)算表達(dá)式：t年后種群的數(shù)量為 ：,Nt=N0 t,（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，為年均增長率。）,思考： 1、種群的增長速率怎么變化？ 2、假若 1種群密度怎么變化，為-種群。 若1種群密度怎么變化， 為-種群。 若 =1種群密度怎么變化， 為-種群。,（3）增長特點(diǎn)：,種群數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長，第二年是第一年的倍。種群的增長率不變。,在一個(gè)培養(yǎng)基中，細(xì)菌的數(shù)量會(huì)一直按照這個(gè)公式增長嗎？為什么？,問

5、題探討 ：,不會(huì)。 原因：自然界的資源和空間是有限的。,在大自然中,食物有限,空間有限,種內(nèi)斗爭,種間競(jìng)爭,天敵捕食,環(huán)境阻力,種群密度越大環(huán)境阻力越大,大草履蟲數(shù)量增長過程如何？,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),三、種群增長的“S”型曲線,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。,（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

6、相等時(shí)，種群的增長就會(huì)停止，有時(shí)會(huì)穩(wěn)定在一定的水平。,（2）增長特點(diǎn)：,種群數(shù)量達(dá)到環(huán)境所允許的最大值（K值）后，將停止增長并在K值左右保持相對(duì)穩(wěn)定。,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。,資源有限條件下的種群增長,K/2,（3）曲線解讀：,討論：1、種群的增長率、增長速率怎么變化？,t1,t2,2、同一種群的K值是固定不變的嗎，會(huì)受到環(huán)境的影響？, NK2，此時(shí)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。,K值變動(dòng)的示意圖,同一種群的K值不是固定不變的，會(huì)受到環(huán)境的影響。在環(huán)境未遭破壞的情況下，種群數(shù)量會(huì)在

7、K值附近上下波動(dòng)，當(dāng)種群偏離K值時(shí)，會(huì)通過負(fù)反饋調(diào)節(jié)機(jī)制使種群回到一定范圍內(nèi)。,在環(huán)境遭到破壞的情況下，K值會(huì)下降，當(dāng)生物生存環(huán)境改善后，K值會(huì)上升。,1、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？,課堂討論,種群數(shù)量的恢復(fù)需較長時(shí)間。 如果外界的環(huán)境發(fā)生劇烈變化，種群還有可能絕滅。,（1）如果長期過度捕撈:,（2）捕撈量的確定:,K/2,捕撈量K/2值。 這樣既有利于種群的可持續(xù)發(fā)展，又可獲得較大收益。,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K2水平。這是因?yàn)樵谶@個(gè)水平上

8、種群增長量最大 。,2、家鼠繁殖力極強(qiáng)，善于打洞，偷吃糧食，傳播疾病危害極大，應(yīng)該采取哪些措施控制家鼠數(shù)量？,有害生物的控制,老鼠,機(jī)械捕殺,施用激素,藥物捕殺,施用避孕藥,養(yǎng)殖或釋放天敵,將食物儲(chǔ)存在安全處,降低 繁殖率,減少數(shù)量,增大環(huán)境阻力 降低環(huán)境容納量,打掃衛(wèi)生,硬化地面,（1）減少數(shù)量：機(jī)械捕殺、藥物捕殺。,（2）增大環(huán)境阻力降低環(huán)境容納量：養(yǎng)殖或釋放天敵、打掃衛(wèi)生、硬化地面、將食物儲(chǔ)存在安全處。,（3）降低繁殖率等。,3、大熊貓食性單一、繁殖率低、生活在海拔較高的山嶺里，活動(dòng)范圍需求廣。試分析大熊貓數(shù)量日益減少的原因?你能提出保護(hù)大熊貓措施嗎？,大熊貓數(shù)量日益減少的原因？,自身繁

9、殖率低 食性單一 氣候變遷 棲息地的喪失等,保護(hù)大熊貓的措施？,提高繁殖率, 建立自然保護(hù)區(qū)，給大熊貓更寬廣的 生活空間，保護(hù)環(huán)境，改善她們的棲息環(huán)境，幫助減少其環(huán)境阻力從而提高環(huán)境容納量，是保護(hù)大熊貓的根本措施。,K/2,種群增長的“J”型曲線,種群增長的“S”型曲線,環(huán)境阻力,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。,兩種曲線的比較,種群在沒有環(huán)境阻力的條件下呈現(xiàn)“J”型增長，實(shí)際上 是“S”型增長的最初階段，“J”型增長是一定時(shí)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。,在“J”型曲線中增長率是不變的。 增長率=（第二代個(gè)體數(shù)-第一代個(gè)體數(shù)）/第一代個(gè)體數(shù)， 而在“S”型曲線中的種群增長速率由小變大，到曲線中點(diǎn)（K/2）最大，以后又逐漸縮小。所以種群數(shù)量處在K/2時(shí)種群適合捕獲，而對(duì)種群數(shù)量變化影響很小。,種群增長的 “J”型曲線,種群增長的 “S”型曲線,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？,影響種群數(shù)量變化的因素,直接因素：出生率、死亡率、遷入率、遷出率,間接因素：食物、氣候、傳染病、天敵,人為因素：人類的活動(dòng),四、種群數(shù)量的波動(dòng)和下降,（2