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：計算一個細菌在不同時間（單位為min）產(chǎn)生后代的數(shù)量。,問題探討：,一、構建種群增長模型的方法,2n代細菌數(shù)量的計算公式是： 372小時后，由一個細菌分裂產(chǎn)生的細菌數(shù)量是多少？,Nn2n,解：n 60 min 72 h20 min216 Nn2n 2 216,4.以時間為橫坐標，細菌數(shù)量為縱坐標，畫出細菌的數(shù)量增長曲線。,數(shù)學模型,概念： 用來描述一個系統(tǒng)或它的性質的數(shù)學形式 表現(xiàn)形式： 數(shù)學公

2、式法 坐標曲線法,Nn2n,數(shù)學模型：建立數(shù)學模型一般包括以下步驟：,觀察研究對象，提出問題,細胞每20min分裂一次,資源空間無限多，細菌種群的增長不受種群密度增加的影響,Nn2n,觀察、統(tǒng)計細菌數(shù)量，對自己所建立的模型進行檢驗或修正,二、種群增長的“J”型曲線,自然界的確有類似細菌在理想狀態(tài)下種群數(shù)量增長的形式，如果以時間為橫坐標，種群數(shù)量為縱坐標畫出曲線來表示，曲線則大致呈“J”型。,實例1：澳大利亞野兔,實例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。因為這里有茂盛的牧草，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)量達到6 億只以上，遍布整個大陸。,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。,實例2：20世紀30年代,人們將環(huán)頸雉引入美國的一個島嶼在19371942年期間，這個環(huán)頸雉種群的增長大致符合“J”型曲線（下圖）。,種群遷入一個新環(huán)境后，常常在一定時期內出現(xiàn)“J”型增長。,實例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，又幾乎沒有競爭對手和天敵，我國目前有184萬噸。它對其生活的水面采取了野蠻的封鎖策略，擋住陽光，導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；實驗室條件下；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）量的計算表達式：t年后種群的數(shù)量為 ：,Nt=N0 t,（N0為起始數(shù)量， t為時間，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：,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。,在一個培養(yǎng)基中，細菌的數(shù)量會一直按照這個公式增長嗎？為什么？,問

5、題探討 ：,不會。 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,種內斗爭,種間競爭,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個大草履蟲置于0.5mL的培養(yǎng)液中，每隔24小時統(tǒng)計一次數(shù)據(jù)，經(jīng)過反復實驗，結果如下：,高斯對大草履蟲種群研究的實驗,三、種群增長的“S”型曲線,種群經(jīng)過一定時間的增長后，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)實狀態(tài)）食物等資源和空間總是有限的，種內競爭不斷加劇，捕食者數(shù)量不斷增加。導致該種群的出生率降低，死亡率增高。,當出生率與死亡率

6、相等時，種群的增長就會停止，有時會穩(wěn)定在一定的水平。,（2）增長特點：,種群數(shù)量達到環(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。,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，會受到環(huán)境的影響？, NK2，此時種群增長速度最快，可提供的資源數(shù)量也最多 ，而又不影響資源的再生。,K值變動的示意圖,同一種群的K值不是固定不變的，會受到環(huán)境的影響。在環(huán)境未遭破壞的情況下，種群數(shù)量會在

7、K值附近上下波動，當種群偏離K值時，會通過負反饋調節(jié)機制使種群回到一定范圍內。,在環(huán)境遭到破壞的情況下，K值會下降，當生物生存環(huán)境改善后，K值會上升。,1、為了保護魚類資源不受破壞，并能持續(xù)地獲得最大捕魚量，應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)量的恢復需較長時間。 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，應使被捕魚群的種群數(shù)量保持在K2水平。這是因為在這個水平上

8、種群增長量最大 。,2、家鼠繁殖力極強，善于打洞，偷吃糧食，傳播疾病危害極大，應該采取哪些措施控制家鼠數(shù)量？,有害生物的控制,老鼠,機械捕殺,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,保護大熊貓的措施？,提高繁殖率, 建立自然保護區(qū)，給大熊貓更寬廣的 生活空間，保護環(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)就是在這個范圍內謀求產(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，實際上 是“S”型增長的最初階段，“J”型增長是一定時間內的 增長方式，最終是以”S”型增長結束，這是生態(tài)因素 和物種本身相互影響的結果。,在“J”型曲線中增長率是不變的。 增長率=（第二代個體數(shù)-第一代個體數(shù)）/第一代個體數(shù)， 而在“S”型曲線中的種群增長速率由小變大，到曲線中點（K/2）最大，以后又逐漸縮小。所以種群數(shù)量處在K/2時種群適合捕獲，而對種群數(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)量達到K值時，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,四、種群數(shù)量的波動和下降,（2