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本节聚焦
1、怎样建构种群数量增长的模型? 2、种群的数量是怎样变化的? 3、什么是环境容纳量? 4、影响种群数量变化的因素有哪些?

时间(min) 0

细胞数
20

分裂
20
40 60 80 21

22
23 24 25
<

br />100

细菌繁殖产生的后代数量

一、建构种群增长模型的方法
在营养和生存空间没有限制的情况下,某 1个细菌每20分钟分裂繁殖一代。讨论:
①n代细菌数量的计算公式? Nn=2n ②72小时后,由一个细菌分裂产生的细菌数 量是多少? 解:n= 60min x72h/20min=216 ③细菌数量不会永远按这个公式 增长。可以用实验计数法来验证。 Nn=2n =2216 ③在一个培养基中,细菌的数量会一直按照这 个公式增长吗?如何验证你的观点?

将数学公式(Nn=2n)变为曲线图
时间 20 40 60 80 100 120 140 160 180 分钟

细菌 2 数量

4

8

16 32

64 128 256 512

曲线图与数学方程 式比较,优缺点? 直观, 但不够精确。

数学模型
观察研究对象, 提出问题

用来描述一个系统或它的性质的数 学形式.建立数学模型一般包括以 下步骤:

细胞每20min分裂一次
资源空间无限多,细 菌种群的增长不受种 群密度增加的影响 Nn=2n

提出合理的假设
根据实验数据,用适 当的数学形式对事物 的性质进行表达 通过进一步的实验 或观察等,对模型 进行检验或修正

观察、统计细菌数量, 对自己所建立的模型 进行检验或修正

细菌的数量/个

某海岛上环颈雉 种群数量的变化

理想条件下细菌数量增 长的推测,自然界中有 此类型吗?

二、种群增长的“J”型曲线
自然界确有类 似的细菌在理想条 件下种群数量增长 的形式,如果以时 间为横坐标,种群 数量为纵坐标画出 曲线来表示,曲线 大致呈“J”型.

“ J ”型增长的数学模型
1、产生条件: 理想状态——食物充足,空间不限,气候 适宜,没有敌害等; 种群的数量每年以一定的倍数增长,第二 年是第一年的λ倍。 2、种群 “ J ”型增长的数学模型公式:

Nt=N0 λ

t

( N0为起始数量, t为时间,Nt表示t 年后该种群的数量,λ为年均增长率。)

例:我国自1393-1990年以来人口 统计数据如下:
年份 1393 1578 1764 1849 1928 1982 1990

亿

0.6

0.6

2.0

4.1

4.7

10.3 11.6

以上人口增长曲线符合哪种类型?
按照此曲线发展下去将会出现什么 状况,鉴于我国人口的现状应当采取什 么措施?

存在环境阻力———
自然条件(现实状态)——食物等资源 和空间总是有限的,种内竞争不断加剧,捕 食者数量不断增加。导致该种群的出生率降 低,死亡率增高. 当出生率与出生率相等时,种群的增长 就会停止,有时会稳定在一定的水平.

[例] 生态学家高斯的实验

P67

种群经过一定 时间的增长后, 数量趋于稳定的 增长曲线,称为 “S”型曲线.
大草履虫种群的增长曲线

三、种群增长的“S”型曲线
种群数量达到环境所允许的最大值(K值)后, 将停止增长并在K值左右保持相对稳定。

A

种群数量达到K值时, 种群— 增长停止
种群数量在 K/2值时, 种群— 增长最快 种群数量 小于K/2值时 种群— 增长逐渐加快 种群数量 大于K/2值时 种群— 增长逐渐减慢

A

1、同一种群的K值是固定不变的吗? 对家鼠等有害动物的控制,可以采取器械
捕杀、药物捕杀等措施。从环境容纳量的角度 2、对大熊猫应采取什么保护措施? 思考,可以采取措施降低有害动物种群的环境 3、对家鼠等有害动物的控制,应采取什 容纳量,如将食物储藏在安全处,断绝或减少 它们的食物来源;室内采取硬化地面等措施, 么措施?从环境容纳量的角度看,能 减少它们挖造巢穴的场所;养殖或释放它们的 得到什么启发? 天敌,等等。

4、种群数量达到K值时,都能在K值维持 稳定吗?

四、种群数量的波动和下降
大多数种群的数量总是在波动之中的,在 不利条件之下,还会急剧下降,甚至灭亡。
东亚飞蝗种群数量的波动

影响种群数量变化的因素
种群的数量是由出生率和死亡率、迁入 率和迁出率决定的,因此,凡是影响上述种 群特征的因素,都会引起种群数量的变化。
环境因素

气候、食物、被捕食、传染病等
增或减

种群的出生率、死亡率、迁出和迁入
种群数量的变化

增长、波动、稳定、下降等

五.研究种群数量变化有何意义?
(1)有利于野生生物资源的合理利用及保护。
(2)为人工养殖及种植业中合理控制种群 数量、适时捕捞、采伐等提供理论指导。 (3)通过研究种群数量变动规律,为害虫的 预测及防治提供科学依据。 (4)有利于对濒危动物种群的拯救和恢复。

苍鹭的保护

云豹的保护

野猪的保护

救护被困的鲸鱼

全力防蝗减灾

如果种群处在一个理想的环境中,没有资源和 空间的限制,种群内个体的增长曲线是 A , 用达尔文进化的观点分析,这是由于生物具有
过度繁殖 的特征。如果将该种群置于 有限的环境中,种群的数量增长曲线是 B , 用达尔文进化观点分析,图中阴影部分表 示 通过生存斗争被淘汰的个体数量 。 影响种群密度的因素
出生率、死亡率、迁入、 有 迁出、性别比、年龄组 成、气候、食物、天敌、 。 人类活动等 种 群 数 量

A

B
时间

在一个相对封闭的小型牧场内,迁入一小 群绵羊,8年后发展到500只左右,这个羊 群数量会 A A、维持在一个水平上 B、不断下降 C、缓慢上升 D、迅速上升

下列因素能引起种群密度增大的有





F



A、种群中幼年个体增多 B、种群性别比例改变 C、环境中温度条件适宜 D、种群中幼年个体减少 E、环境中天敌增多 F、寄生生物减少

“食人鱼”是一种肉食鱼,一旦进入自然生态 水域,就会造成严重的生态灾难。假如该物 种进入湖泊生态系统,以下哪种曲线能准确 表达其种群数量变化的特点 A



B

C

D

基础题:1. 在食物充足、空间广阔、气候 适宜、没有天敌等优越条件下,种群可能会呈 “J”型增长。 例如,澳大利亚昆虫学家曾对果园中蓟马 种群进行过长达14年的研究,发现在环境条件 较好的年份,种群数量增长迅速,表现出季节 性的“J”型增长。在有限的环境中,如果种群 的初始密度很低,种群数量可能会出现迅速增 长。随着种群密度的增加,种内竞争就会加剧, 因此,种群数量增加到一定程度就会停止增长, 这就是“S”型增长。 例如,栅列藻、小球藻等低等植物的种群 增长,常常具有“S”型增长的特点。

2.提示: (1)以年份为横坐标,种群数量为纵坐 标,根据表中数字画曲线。 (2)食物充足,没有天敌,气候适宜等。 (3)作为食物的植物被大量吃掉,导致 食物匮乏;自然灾害等。 拓展题 这是涉及最大持续产量的问题。关于最大 持续产量,可以查阅生态学专著。还可以请教 有经验的人或访问相关网站,了解单位面积水 面应放养的鱼的数量。


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