1.2種群數(shù)量的變化講義-高二上學期生物人教版選擇性必修2

1.2種群數(shù)量的變化1．數(shù)學模型概念：用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學形式。類型：公式：能準確反映種群數(shù)量的變化，不直觀。曲線圖：直觀反映種群數(shù)量變化趨勢，不夠準確。表格等。步驟：觀察研究對象，提出問題?！岢龊侠淼募僭O?！鶕?jù)實驗數(shù)據(jù)，用適當?shù)臄?shù)學形式對事物性質(zhì)進行表達，即建立數(shù)學模型?！ㄟ^進一步實驗或觀察對模型進行檢驗或修正例：細菌20分鐘分裂一次，怎樣計算n代后的數(shù)量。→在資源和生存空間無限制條件下，細菌種群的增長不會受種群密度影響?！鶱t=N02n→觀察統(tǒng)計細菌數(shù)量，對自己所建立的模型進行檢驗和修正。2．種群的“J”形增長①模型假設：在食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒有天敵和其他種間競爭物種等條件下，種群數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長，第二年的數(shù)量是第一年的λ倍。（是比值，不是差值，一個相除，一個相減。）②建立模型：t年后種群數(shù)量為Nt＝N0λt。（N0是初始數(shù)量）注意：1）理想條件：實驗室條件或動物遷入適宜其生活的新環(huán)境后，一段時間內(nèi)種群的數(shù)量變化或外來入侵物種的種群數(shù)量變化等。種群數(shù)量持續(xù)增長，沒有上限。起點不為0.種群的增長率和增長速率：增長率：單位時間內(nèi)凈增加個體數(shù)占原有個體數(shù)的比例?，F(xiàn)數(shù)原數(shù)/原數(shù)=N0λt+1－N0λt/N0λt=λ－1增長速率：單位時間內(nèi)新增加個體數(shù)?，F(xiàn)數(shù)原數(shù)/時間=N0λt+1－N0λt/tλ的應用：1~5年：λ>1，且為恒定值，呈J型增長。5~10年：λ>1，（雖然在減小，但是一直大于1），種群數(shù)量增加，到第10年數(shù)量最多。10~15年：λ<1，種群數(shù)量加速減小。15～20年：λ<1，種群數(shù)量降速減小。第20年，種群數(shù)量最少。20～30年：種群數(shù)量不變。3．種群的“S”形增長人物：高斯，大草履蟲（多核單細胞原生動物）原因：一定資源和空間下，當種群密度增大時，種內(nèi)競爭不斷加劇，種群的出生率降低，死亡率升高。當死亡率和出生率相等時，種群增長停止，穩(wěn)定在一定水平(K值)。起點不為0.注意：1）適用范圍：食物空間等資源有限，存在天敵，有其他競爭者等及非生物因素制約?！h(huán)境阻力。增長率和增長速率①種群數(shù)量達到K/2時，增長速率最大，出生率與死亡率差值最大。種群數(shù)量達到環(huán)境容納量(即K值)后，增長率、增長速率都為0，出生率≈死亡率，此時種內(nèi)競爭最激烈。K之前種群為增長型，K時為穩(wěn)定型。②環(huán)境容納量：一定的環(huán)境條件所能維持的種群最大數(shù)量，又稱K值。（環(huán)境條件不受破壞的情況下）注意：K值不是固定不變的，受環(huán)境等多因素的影響，環(huán)境遭到破壞K值下降（如大熊貓的食物、棲息地、、破壞，數(shù)量減少），所以建立自然保護區(qū)，改善環(huán)境，減小環(huán)境阻力，增大K值。對于鼠等有害動物：增大環(huán)境阻力，降低環(huán)境容納量，如糧食放在安全的地方，斷絕食物來源，硬化地面，養(yǎng)殖或釋放天敵。K值不是種群數(shù)量最大值，最大值是某一時間點出現(xiàn)。最大值最大值通過負反饋調(diào)節(jié)。3）實踐應用①提高環(huán)境容納量，保護瀕危物種。②降低環(huán)境容納量，防治有害生物。③生物資源捕撈后剩余K/2左右，有利于持續(xù)獲得較大捕撈量。④有害動物，不讓其到達K/2.4）找出K值t2時為K值，t1時為K/2。橫坐標為被捕食者數(shù)量，縱坐標捕食者數(shù)量。K值為中間。5）J與S的關系環(huán)境阻力面積越大，自然選擇中由于生存斗爭淘汰個體數(shù)越多，環(huán)境阻力越大。S型曲線開始類似與J形，但不是J形增長曲線。4．種群數(shù)量的波動1）在自然界，有的種群能夠在一段時期內(nèi)維持數(shù)量的相對穩(wěn)定，如一些大型哺乳動物。2）大多數(shù)生物，種群數(shù)量總是在波動中，在某些特定條件下可能出現(xiàn)種群爆發(fā)，如蝗災、鼠災、赤潮。波動：周期性波動：少數(shù)生物，兩個峰值之間相隔時間相等。非周期波動：大多數(shù)種群數(shù)量因氣候等原因發(fā)生的變化，如東亞飛蝗?；葹模合葷澈蠛担涷瞥善?。大水之后，必鬧蝗災。從環(huán)境角度看，主要是由干旱引起的。造成這一現(xiàn)象的主要原因是干旱的環(huán)境對蝗蟲的繁殖、生長發(fā)育和存活有許多益處。因為蝗蟲將卵產(chǎn)在土壤中。土壤比較堅實，含水量在10%～20%時最適合它們產(chǎn)卵。干旱使蝗蟲大量繁殖，迅速生長，釀成災害的緣由有兩方面。一方面，在干旱年份，由于水位下降，土壤變得比較堅實，含水量降低，且地面植被稀疏，蝗蟲產(chǎn)卵數(shù)大為增加，多的時候可達每平方米土中產(chǎn)卵4000～5000個卵塊，每個卵塊中有50～80粒卵，即每平方米有20萬～40萬粒卵。在干旱年份，河、湖水面縮小，低洼地裸露，也為蝗蟲提供了更多適合產(chǎn)卵的場所。另一方面，干旱環(huán)境生長的植物含水量較低，蝗蟲以此為食，生長的較快，而且生殖力較高。[2]同時，干旱引起爆發(fā)性遷徙，由干旱地方成群遷至低洼易澇地方洪澇災害可能導致蝗災的原因主要有以下幾點：

1.洪澇災害會影響蝗蟲的產(chǎn)卵?；认x喜歡在土質(zhì)比較堅實、微有堿性、地勢向陽、植被稀疏（覆蓋度在2550%之間）和土壤含水量為1020%的環(huán)境中產(chǎn)卵。而洪澇災害會導致土壤松軟，含水量增加，這可能對蝗蟲的產(chǎn)卵產(chǎn)生不利影響。

2.洪水可能導致蝗蟲種群數(shù)量的增加。由于雨量充沛，植物生長茂盛，這可能吸引更多的蝗蟲前來覓食和繁殖。

3.洪澇災害可能導致蝗蟲的遷移。由于地勢低洼的地方容易發(fā)生洪澇災害，蝗蟲可能會從這些地方遷移到其他地方，從而導致蝗災的擴散。

4.洪澇災害可能導致蝗蟲的存活率降低。由于洪水沖刷和浸泡，蝗蟲的卵和幼蟲可能會被破壞，從而導致蝗蟲存活率的降低。

綜上所述，洪澇災害可能導致蝗災的發(fā)生或加劇。然而，這只是一個概括性的解釋，具體的情況可能因地區(qū)和環(huán)境條件的不同而有所差異。3）人類活動對種群數(shù)量變化的影響，如亂捕濫殺，棲息地破壞→種群數(shù)量持續(xù)性或急劇下降。當一個種群的數(shù)量過少，種群可能會由于近親繁殖衰退、消亡，所以一個種群的延續(xù)需要有一定個體數(shù)量為基礎。種群數(shù)量變化形式：穩(wěn)定、增長、下降、波動。5.培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化檢測方法：抽樣檢測法酵母菌：兼性厭氧菌，單細胞，生長周期短，繁殖快。實驗過程：酵母菌培養(yǎng)：液體培養(yǎng)基（注意滅菌）→每天定點取樣（取樣前，輕輕振蕩試管，使酵母菌分布均勻。若不振蕩，上層培養(yǎng)液酵母菌少下層多？）→觀察計數(shù)→連續(xù)7天→繪圖分析。血細胞計數(shù)板：使用方法：①先蓋后滴：先將蓋玻片放在血細胞計數(shù)板計數(shù)室上，吸取培養(yǎng)液滴在蓋玻片邊緣，讓培養(yǎng)液自行滲入，多余液體濾紙吸去。若先滴后蓋，蓋玻片由于已加入液滴的表面張力而不能嚴密的蓋到計數(shù)室表面，計數(shù)室液體多，計數(shù)結果偏大。另一方面，計數(shù)室內(nèi)若有氣泡，計數(shù)室體積減小，計數(shù)結果偏小。②待酵母菌全部沉降到計數(shù)室底部，在計數(shù)。否則看不清酵母菌而看清血細胞計數(shù)板格線，或看清格線，看不清酵母菌。結構及計數(shù)：(1)血細胞計數(shù)板由一塊厚玻璃片特制而成，其中央有兩個計數(shù)室。每個計數(shù)室劃分為9個大方格(如上圖A所示)，每個大方格的面積為1mm2，加蓋玻片后的深度為0.1mm。因此，每個大方格的容積為0.1mm3。計數(shù)室的規(guī)格有兩種，一種為25×16型，一種為16×25型。(2)計算公式(以25×16型為例)：①在計數(shù)時，先統(tǒng)計(圖B所示)5個中方格中的總菌數(shù)，求得每個中方格的平均值再乘以25，就得出一個大方格的總菌數(shù)，然后再換算成1mL菌液中的總菌數(shù)。②設5個中方格中總菌數(shù)為A，菌液稀釋倍數(shù)為B，則0.1mm3菌液中的總菌數(shù)為(A/5)×25×B。已知1mL＝1cm3＝1000mm3,1mL菌液的總菌數(shù)＝(A/5)×25×10000×B＝50000A·B。例：求稀釋5倍后每毫升均數(shù)？0.1mm3/25×6×5=1ml×103/xx=7.5×106實驗結果：分析：開始時培養(yǎng)液的營養(yǎng)充足，空間充裕，條件適宜，酵母菌大量繁殖，種群數(shù)量快速增長；隨著營養(yǎng)消耗，pH變化，生存條件逐漸惡化，酵母菌死亡率大于出生率，種群數(shù)量下降。注意事項：1）本實驗不需要設置對照實驗，因不同時間取樣已形成對照；需要做重復實驗，目的是盡量減少誤差，需對每個樣品計數(shù)三次，取其平均值。2）如果一個小方格內(nèi)酵母菌過多，難以數(shù)清，應當稀