種群數(shù)量的變化-

為了保護(hù)魚(yú)類(lèi)資源不受破壞，并能持續(xù)地獲得最大捕魚(yú)量，應(yīng)使被捕魚(yú)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(zhǎng)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(méi)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(wèn)題探討在營(yíng)養(yǎng)和生存空間沒(méi)有限制的情況下，某種細(xì)菌每20min就通過(guò)分裂繁殖一代在營(yíng)養(yǎng)和生存空間沒(méi)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：1、72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？2、n代細(xì)菌數(shù)量的計(jì)算公式？Nn＝1×２n解：n＝60minx72h／20min＝216

Nn＝2216一、建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型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)模型建構(gòu)是常用的方法之一。建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法用來(lái)描述一個(gè)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(xiàn)法是聯(lián)系實(shí)際問(wèn)題與數(shù)學(xué)的橋梁，具有解釋、判斷、預(yù)測(cè)等重要功能觀察研究對(duì)象，提出問(wèn)題提出合理的假設(shè)通過(guò)進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)或觀察等，對(duì)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(duì)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(zhǎng)?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(méi)有敵害等條件下，細(xì)菌種群的增長(zhǎng)不會(huì)受種群密度增加的影響。觀察、統(tǒng)計(jì)細(xì)菌的數(shù)量，對(duì)自己所建立的模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正列出表格，根據(jù)表格畫(huà)曲線(xiàn)，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(zhǎng)模型的方法時(shí)間（min)20406080100120140160180分裂次數(shù)數(shù)量（個(gè)）248163264128256512123456789

3、填寫(xiě)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4.以時(shí)間為橫坐標(biāo)，細(xì)菌數(shù)量為縱坐標(biāo)，畫(huà)出細(xì)菌的數(shù)量增長(zhǎng)曲線(xiàn)。20406080100120140160時(shí)間/分鐘細(xì)菌數(shù)量/個(gè)曲線(xiàn)圖：直觀，但不夠精確數(shù)學(xué)公式：精確，但不夠直觀曲線(xiàn)圖與數(shù)學(xué)方程式比較，有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？食物充足空間充裕環(huán)境適宜沒(méi)有天敵資源無(wú)限指數(shù)生長(zhǎng)實(shí)例一：1859年，一位英國(guó)人來(lái)到澳大利亞定居，他帶來(lái)了24只野兔。讓他沒(méi)有想到的是，一個(gè)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(zhēng)食牧草，啃嚙樹(shù)皮，造成植被破壞，導(dǎo)致水土流失。后來(lái)，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(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(xiàn)（右圖）。

實(shí)例二理想條件下的種群增長(zhǎng)模型二．種群增長(zhǎng)的“Ｊ”型曲線(xiàn)自然界確有類(lèi)似的細(xì)菌，在理想條件下種群數(shù)量的增長(zhǎng)會(huì)如圖中J型曲線(xiàn)增長(zhǎng)。其理想條件是什么？氣候適宜食物充足空間充裕外無(wú)天敵人口增長(zhǎng)也會(huì)如此嗎？世界人口的指數(shù)增長(zhǎng)曲線(xiàn)實(shí)例三理想條件下的種群增長(zhǎng)模型實(shí)例四理想條件下的種群增長(zhǎng)模型J型增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)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、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?！锝⒛Ｐ停簍年后種群數(shù)量為：

Nt=N0

λt二、種群增長(zhǎng)的“J”型曲線(xiàn)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(méi)有天敵等；②增長(zhǎng)特點(diǎn)：

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

（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，）

④適用情形：

實(shí)驗(yàn)室條件下、當(dāng)一個(gè)種群剛遷入到一個(gè)新的適宜環(huán)境時(shí)的最初一段時(shí)間⑤種群數(shù)量變化圖像：⑥種群增長(zhǎng)率變化圖像：計(jì)算：某一地區(qū)2001年人口普查時(shí)有10萬(wàn)人，2002年比2001年增長(zhǎng)1％。請(qǐng)預(yù)測(cè)，按照此生長(zhǎng)速度，2006年該地區(qū)的人口將有多少？Nt＝10×（1+1％）2006-2001問(wèn)題探討3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(zhǎng)嗎？如何驗(yàn)證你的觀點(diǎn)？

細(xì)菌的數(shù)量不會(huì)一直按照這個(gè)公式增長(zhǎng)，因?yàn)榕囵B(yǎng)基中的營(yíng)養(yǎng)成分和空間有限，當(dāng)細(xì)菌數(shù)量達(dá)到一定量時(shí)，細(xì)菌種群出現(xiàn)生存斗爭(zhēng)?？捎脤?shí)驗(yàn)計(jì)數(shù)法驗(yàn)證。在大自然中食物有限空間有限種內(nèi)斗爭(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、“J”型增長(zhǎng)能一直持續(xù)下去嗎？

問(wèn)題：“J”型增長(zhǎng)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(jìng)爭(zhēng)就會(huì)加?。徊妒痴咴黾?。當(dāng)種群數(shù)量增加到一定階段時(shí)，種群數(shù)量就會(huì)穩(wěn)定在一定的水平。思考：在自然界中，種群增長(zhǎng)的“J”型曲線(xiàn)應(yīng)該從哪些方面進(jìn)行修正呢？

高斯（1934）把5個(gè)大草履蟲(chóng)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(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下：高斯對(duì)大草履蟲(chóng)種群研究的實(shí)驗(yàn)請(qǐng)繪制大草履蟲(chóng)的種群增長(zhǎng)曲線(xiàn)大草履蟲(chóng)數(shù)量增長(zhǎng)過(guò)程如何？其種群達(dá)到基本穩(wěn)定的數(shù)量值稱(chēng)為什么？大草履蟲(chóng)種群的增長(zhǎng)三種群增長(zhǎng)的“S”型曲線(xiàn)在資源有限條件下的情況下，種群經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的增長(zhǎng)后，數(shù)量趨于穩(wěn)定的增長(zhǎng)曲線(xiàn)，稱(chēng)為“S”型曲線(xiàn)K/2·轉(zhuǎn)折期，增長(zhǎng)速率最快K值：環(huán)境容納量加速期，個(gè)體數(shù)量增加，增長(zhǎng)加速調(diào)整期，個(gè)體數(shù)量較少增長(zhǎng)緩慢減速期，增長(zhǎng)緩慢穩(wěn)定期，增長(zhǎng)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(chēng)為環(huán)境容納量，又稱(chēng)K值。1.同一種群的K值不是固定不變的，會(huì)受到環(huán)境的影響。2.N≈K／2，此時(shí)種群增長(zhǎng)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(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(xiàn)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。29③種群數(shù)量變化曲線(xiàn)與種群增長(zhǎng)速率曲線(xiàn)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(diǎn)相當(dāng)于圖甲的c點(diǎn)⑶圖乙的gh段相當(dāng)于圖甲的cd段⑷圖乙的h點(diǎn)相當(dāng)于圖甲的de段K/2abcdghfe甲乙種群增長(zhǎng)的“Ｓ”型曲線(xiàn)0—K/2時(shí)逐漸增大K/2—K時(shí)逐漸減小在K/2時(shí)達(dá)到最大在K時(shí)增長(zhǎng)速率為0增長(zhǎng)速率變化：種群數(shù)量變化：在K值時(shí)達(dá)到最大t0t1t2種群數(shù)量“S”型增長(zhǎng)曲線(xiàn)（種群數(shù)量）K/2K種群數(shù)量增長(zhǎng)速率時(shí)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(zhǎng)的“Ｓ”型曲線(xiàn)④在生產(chǎn)中的應(yīng)用K/2種群增長(zhǎng)曲線(xiàn)的生產(chǎn)生活中的應(yīng)用：①有害動(dòng)物的防治，應(yīng)通過(guò)降低其環(huán)境容納量②受保護(hù)動(dòng)物的拯救和恢復(fù)，應(yīng)通過(guò)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(shí)最好；而殺蟲(chóng)效果最好的時(shí)期在潛伏期（

K/2以下）。K/2的應(yīng)用①資源開(kāi)發(fā)與利用：種群數(shù)量達(dá)環(huán)境容納量的一半時(shí)種群增長(zhǎng)速率最大，再生能力最強(qiáng)——把握K/2值處黃金開(kāi)發(fā)點(diǎn)，維持被開(kāi)發(fā)資源的種群數(shù)量在K/2值處，可實(shí)現(xiàn)“既有較大收獲量又可保持種群高速增長(zhǎng)”，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(yú)類(lèi)資源不受破壞，并能持續(xù)地獲得最大捕魚(yú)量，應(yīng)使被捕魚(yú)群的種群數(shù)量保持在什么水平?為什么？為了保護(hù)魚(yú)類(lèi)資源不受破壞，并能持續(xù)地獲得最大捕魚(yú)量，根據(jù)種群增長(zhǎng)的S型曲線(xiàn)，應(yīng)使被捕魚(yú)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。②有害生物防治：務(wù)必及時(shí)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(chóng)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(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(lái)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。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?？偨Y(jié)比較種群增長(zhǎng)兩種曲線(xiàn)的聯(lián)系與區(qū)別J型曲線(xiàn)S型曲線(xiàn)前提條件種群增長(zhǎng)率有無(wú)K值曲線(xiàn)環(huán)境資源無(wú)限環(huán)境資源有限保持穩(wěn)定先升后降無(wú)，持續(xù)保持增長(zhǎng)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(zhēng)天敵捕食氣候不適寄生蟲(chóng)傳染病等種群在沒(méi)有環(huán)境阻力的條件下呈現(xiàn)“J”型增長(zhǎng)，實(shí)際上是“S”型增長(zhǎng)的最初階段，“J”型增長(zhǎng)是一定時(shí)間內(nèi)的增長(zhǎng)方式，最終是以”S”型增長(zhǎng)結(jié)束，這是生態(tài)因素和物種本身相互影響的結(jié)果時(shí)間種群數(shù)量J型曲線(xiàn)S型曲線(xiàn)K值比較種群增長(zhǎng)兩種曲線(xiàn)的聯(lián)系與區(qū)別40用達(dá)爾文的觀點(diǎn)分析“J”、“S”曲線(xiàn)時(shí)間種群數(shù)量J型曲線(xiàn)S型曲線(xiàn)K值1、“J”型曲線(xiàn)用達(dá)爾文的觀點(diǎn)分析表明生物具有過(guò)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(diǎn)分析指：通過(guò)生存斗爭(zhēng)被淘汰的個(gè)體數(shù)量，也即代表自然選擇的作用?！癑”型曲線(xiàn)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(dòng)之中的，

東亞飛蝗種群數(shù)量的波動(dòng)種群數(shù)量的波動(dòng)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(duì)野生生物的亂捕濫獵、對(duì)種群數(shù)量的人工控制等。（2）種群數(shù)量變化的類(lèi)型：增長(zhǎng)，穩(wěn)定，波動(dòng)、下降等。（3）影響結(jié)果：大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動(dòng)之中，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、遷出和遷入率種群數(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、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(zhǎng)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(shí)捕撈、采伐等提供理論指導(dǎo)。3、通過(guò)研究種群數(shù)量變動(dòng)規(guī)律，為有害生物的預(yù)測(cè)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(guò)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(lái)降低K值。4、為引進(jìn)外來(lái)物種提供理性的思考。必須考慮所引入的外來(lái)物種是否會(huì)構(gòu)成對(duì)原來(lái)物種的危害，即是否會(huì)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(yú)全力防蝗減災(zāi)云豹的保護(hù)1．實(shí)驗(yàn)原理(1)用液體培養(yǎng)基培養(yǎng)酵母菌，種群的增長(zhǎng)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(wú)限環(huán)境中，酵母菌種群的增長(zhǎng)呈“J”型曲線(xiàn)；在有限的環(huán)境下，酵母菌種群的增長(zhǎng)呈“S”型曲線(xiàn)。探究“培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化”1．顯微鏡計(jì)數(shù)時(shí)，對(duì)于壓在小方格界線(xiàn)上的酵母菌，應(yīng)遵循“數(shù)上線(xiàn)不數(shù)下線(xiàn)，數(shù)左線(xiàn)不數(shù)右線(xiàn)”的原則計(jì)數(shù)。2．從試管中吸出培養(yǎng)液進(jìn)行計(jì)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(zhǎng)曲線(xiàn)圖，曲線(xiàn)中哪段表示由于有限空間資源的限制使種內(nèi)斗爭(zhēng)增加（）

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.（廣東廣西河南2002）在一個(gè)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(shí)間測(cè)定小球藻的個(gè)體數(shù)量，繪制成曲線(xiàn)，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(zhǎng)率隨時(shí)間變化趨勢(shì)的曲線(xiàn)是（）D4.池塘養(yǎng)魚(yú)時(shí)，為保護(hù)池塘生態(tài)系統(tǒng)和長(zhǎng)期保持較高的產(chǎn)魚(yú)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(yú)苗的投入量

C．及時(shí)、適量的捕撈成魚(yú)D．限制捕魚(yú)C5、種群的指數(shù)增長(zhǎng)（J型）是有條件的，條件之一是（）A．在該環(huán)境中只有一個(gè)種群B．該種群對(duì)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(wú)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(chóng)數(shù)量的變化，結(jié)果如下表：時(shí)間(天)15913172125293337成蟲(chóng)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(chóng)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(chóng)增長(zhǎng)率上升、死亡率下降C．第21～37天，成蟲(chóng)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(chóng)數(shù)量呈“J”型增長(zhǎng)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(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(yú)類(lèi)最易得到最大日捕獲量C3.某研究所對(duì)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(yú)進(jìn)入此生態(tài)系統(tǒng)后的種群數(shù)量增長(zhǎng)率隨時(shí)間的變化呈現(xiàn)如下圖所示曲線(xiàn)。則在t1時(shí)該種群的年齡組成類(lèi)型、能反映該種群數(shù)量變化的曲線(xiàn)分別是(

)A．衰退型和①B．