1、1,种群研究的核心问题是种群数量的变化。,种群密度是种群最基本的数量特征。,知识回顾,2,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,种群的出生率、死亡率、迁出和迁入,种群数量的变化,影响种群数量变化的因素,3,增长、波动、稳定和下降,问题：种群数量的变化有哪几种形式？,4,中国水利网宁波、昆明、武汉等地，人躺在铺满水葫芦的湖面上，可以不沉；水葫芦所带来的水体富营养化，让越来越多的水中生物痛失“家园”。,5,国家地理在几百年前，金丝猴在许多地区广泛分布，人口的增加和山林的破坏使金丝猴的分布区越来越小。现在，黔金丝猴的
2、数量只有500600只，处于濒危状态，只在贵州省的梵净山区生存。滇金丝猴生活在云南西北部、西藏东南端及四川西部长江上端金沙江上游的高山中，数量不到2000只，也处境濒危。,6,假设你承包了一个水库养鱼虾，一次投放的幼苗才能达到效益的最优化；什么时候是捕捞的最佳数量期？ 问题：如何合理利用和保护生物资源？ 问题：种群的数量变化有怎样的规律？,问题的提出,第二节 种群数量的变化,2、种群的数量是怎样变化的？,3、如何利用种群数量的变化规律为生产实际所用？,4、影响种群数量变化的因素有哪些？,1、怎样建构种群数量增长的模型？,8,数学模型： 是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。 数学模型的表现形
3、式可以为公式、图表等形式。,一、建构种群增长模型的方法,描述、解释和预测种群数量的变化，常常需要建立数学模型。,问题探讨,在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每20分钟就通过分裂繁殖一代。,0 20 40 60 80 100,20 21 22 23 24 25,分裂,细菌繁殖产生的后代数量,11,一、建构种群增长模型的方法,2,4,8,16,32,64,128,256,512,1,2,3,4,5,6,7,8,9,1、填写下表：计算一个细菌在不同时间（单位为min）产生后代的数量。,2n代细菌数量Nn的计算公式是：Nn 372小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？,1n,解：n mi
4、n xhmin,Nn1n ,12,一、建构种群增长模型的方法,4、以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，画出细菌的数量增长曲线。,曲线图与数学方程式比较，有哪些优缺点？,曲线图： 直观，但不够精确。 数学公式： 精确，但不够直观。,Nn 1n,13,一、建构种群增长模型的方法,5. 类型：,坐标式（曲线图、柱状图）,数据分析表格式,数学方程式,Nn=2n,方程式精确,曲线图直观,14,一、建构种群增长模型的方法,1、观察研究对象，提出问题,细菌每20分钟分裂一次， 问题：细菌数量怎样变化的？,2、提出合理的假设,在资源和空间无限多的环境中，细菌种群的增长不受种群密度增加的影响,3、根据实验数据，用
5、适当的数学形式对事物的性质进行表达（建立数学模型）,列出表格，根据表格画曲线，推导公式,4、通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正,观察、统计细菌的数量，对自己所建立的模型进行检验或修正,6、建立数学模型一般包括以下步骤：,一、数学模型的概念：用来描述一个系统或它的性质的数学形式。 二、数学模型的表现形式：三、数学模型的建构方法：提出问题作出假设用数学形式对事物的性质进行表达进行检验或修正,15,小结:数学模型,坐标式（曲线图、柱状图）,数据分析表格式,数学方程式,精确,直观,16,细菌的数量个,这是理想条件下细菌数量增长的推测：,自然界中有此类型吗？,17,1859年，一个英格兰的农民
6、带着24只野兔，登陆澳大利亚并定居下来，但谁也没想到，一个世纪之后，这个澳洲“客人”的数量呈指数增长，达到6亿只之巨。,实例一,理想条件下的种群增长模型,18,实例二：凤眼莲原产于南美，仅以一种观赏性植物零散分布，1844年在美国的博览会上曾被喻为“美化世界的淡紫色花冠”。自此以后凤眼莲被作为观赏植物引种栽培，现已在亚、非、欧、北美洲等数十个国家造成危害。1901年作为花卉引入中国，30年代作为畜禽饲料引入中国内地各省，并作为观赏和净化水质的植物推广种植，后逃逸为野生。由于繁殖迅速，又几乎没有竞争对手和天敌 ，在我国南方江河湖泊中发展迅速，目前我国有这种凤眼莲184万吨，成为我国淡水水体中主要
7、的外来入侵物种之一。,实例二,19,例如，在20世纪30年代时，人们将环颈雉引入到美国的一个岛屿，在19371942年期间，这个环颈雉种群的增长大致如右图。,实例二,理想条件下的种群增长模型,图中实线为实际增长曲线，虚线为理想条件下的增长曲线。,种群迁入一个新环境后，常常在一定时期内出现“J”型增长。,实例四,如果以时间为横坐标，种群数 量为纵坐标画出曲线来表示，曲线大致呈什么型？,自然界确有类似细菌在理想条件下种 群数量增长的形式,食物充足,空间充裕,环境适宜,没有敌害,资源无限 指数生长,种群增长的型曲线,理想条件,22,二、种群增长的“J”型曲线,1、产生条件：,理想状态食物充足，空间不
8、限，气候适宜，没有天敌等；,2、增长特点：,种群数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的倍。,3、数学模型：t年后种群的数量为:,Nt=N0 t,（N0为起始数量， t为时间，Nt表示t年后该种群的数量，为年均增长率）,4、实际例子：实验室条件下、外来物种入侵、迁移入新环境。,23,5、分析图像：,增长速率 =（现有个体数原有个体数）增长时间,增长率=出生率死亡率,（曲线斜率）,跟 踪 练 习,某一地区2001年人口普查时有10万人，2002年比2001年增长1。请预测，按照此生长速度，2006年该地区的人口将有多少？,Nt10（1+1）2006-2001,达尔文估计，一对象，如果保证食物和
9、其他条件，在没有其他生物或天敌危害的情况下，740750年后就可以繁殖成具有19000000个个体的巨大种群，但是这一现象并没有在自然界中发生。,“J”型增长能一直持续下去吗？,在大自然中,食物有限,空间有限,种内斗争,种间竞争,天敌捕食,环境阻力,种群密度越大环境阻力越大,J”型增长能一直持续下去吗？,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,有实例证明吗？,27,问题探讨2,1、在特定培养基中，细菌的数量会一直按照“J”型曲线增长吗？为什么？,不会。原因是资源和空间是有限的。,2、如何证明这个观点？,例 生态学家高斯的实验,P67,29,思考： 1、曲线形状象什么
10、？其种群达到基本稳定的数量值称为什么？,“S”型曲线,2、大草履虫数量增长过程如何？,三、种群增长的“S”型曲线,K值,30,种群增长速率不断降低,种群数量K/2 K值时，,三、种群增长的“S”型曲线,种群数量达到K值时，,种群增长速率为零,但种群数量达到最大，且种内斗争最剧烈。,种群数量在 K/2值时，,种群增长速率最大,种群数量由0K/2值时，,种群增长速率逐渐增大,K值：在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量称为环境容纳量。,K/2,转折期，增长速率最快,K值：环境容纳量,加速期，个体数量增加，增长加速,潜伏期，个体数量较少增长缓慢,减速期，增长缓慢,饱和期，增长速
11、率为零,种群速率的变化：,K/2,转折期，增长速率最快,K值：环境容纳量,加速期，个体数量增加，增长加速,调整期，个体数量较少增长缓慢,减速期，增长缓慢,稳定期，增长速率为零,环境容纳量: 在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量称为环境容纳量，又称K值。,1.同一种群的K值不是固定不变的，会受到环境的影响。,2.NK2，此时种群增长速度最快，可提供的资源数量也最多 ，而又不影响资源的再生。,数量增长最快的是_段，其原因是：,分别分析B点和D点时的出生率和 死亡率情况：,一开始AB段数量增长慢的原因是：,B点：出生率_死亡率； D点：出生率_死亡率,环境条件较适宜，但种群个
12、体基数小,BC,因为食物和空间有限，种内、种间斗争加剧，代谢废物积累。,CD段增长速度变慢的可能原因是：,=,因为食物和空间充足，气候适宜,图像 理解：,在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量称为环境容纳量。,（1）种群数量达到_后停止增长，有时在_左右波动。 （2）种群数量增长的变化规律：先_后_，在_时，种群的增长速度最快。,K值,增,减,K/2,t0 t1 t2,种群数量为K/2,种群数量增长率,K值：,最大,34,三、种群增长的“S”型曲线,1、产生条件：,自然条件(现实状态)食物等资源和空间总是有限的，当种群密度增大时，种内斗争不断加剧，天敌数量不断增加，导致该
13、种群的出生率降低，死亡率增高。,2、增长特点：,种群数量达到环境所允许的最大值（K值）， 将停止增长并在K值左右保持相对稳定。,存在环境阻力,种群密度越大 环境阻力越大,35,3、“S”型曲线分析：,图乙的fg段相当于图甲的 。 图乙的g点相当于图甲的 。 图乙的gh段相当于图甲的 。 图乙的h点相当于图甲的 。,t1,t1,t2,0K/2时逐渐增大 K/2 K时逐渐减小 在 K/2时达到最大 在K时增长速率为0,增长速率变化：,种群数量变化：,在K值时达到最大,t2,0,时间,甲,乙,丙,ac段,c点,cd段,de段,增长率变化：,逐渐减小,例如：大熊猫栖息地遭破坏后，由于食物的减少和活动范
14、围的缩小，其K值就变小。,1、同一种群的K值是固定不变的吗？,问题探讨3,不是，受环境的影响而变化。,2、从环境容纳量的角度看，怎样做才是保护大熊猫的根本措施？,建立自然保护区，改善大熊猫的栖息环境，提高环境容纳量。,37,问题探讨3,3、为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续获得最大捕鱼量，应使被捕鱼群的种群数量保持在什么水平?,根据种群增长的S型曲线，应使被捕鱼群的种群数量保持在K/2水平。这是因为在这个水平上种群增长量最大 。,老鼠,4、对家鼠等有害动物的控制，从环境容纳量的角度看，应当采取什么措施？,问题探讨3,老鼠,机械捕杀,施用激素,药物捕杀,施用避孕药,养殖或释放天敌,打扫卫生,硬化
15、地面,将食物储存在安全处,老鼠,机械捕杀,施用激素,药物捕杀,施用避孕药,养殖或释放天敌,将食物储存在安全处,减少数量,打扫卫生,硬化地面,老鼠,机械捕杀,施用激素,药物捕杀,施用避孕药,养殖或释放天敌,将食物储存在安全处,降低 繁殖率,减少数量,打扫卫生,硬化地面,老鼠,机械捕杀,施用激素,药物捕杀,施用避孕药,养殖或释放天敌,将食物储存在安全处,降低 繁殖率,减少数量,增大环境阻力 降低环境容纳量,打扫卫生,硬化地面,43,问题探讨3,4、对家鼠等有害动物的控制，从环境容纳量的角度看，应当采取什么措施？,从环境容纳量的角度思考，可以采取措施降低环境容纳量，如将食物储藏在安全处，断绝或减少它
16、们的食物来源；室内采取硬化地面等措施，减少它们挖造巢穴的场所；养殖或释放它们的天敌等等。,4、“S”型增长曲线在生产中的应用：,资源开发与利用：保持或捕鱼期在K/2时； 濒危动物的拯救和恢复：通过改善其栖息环境，提高K值； 有害动物的防治：通过降低其环境容纳量， 将种群数量控制在K/2以下。,K/2,45,比较种群增长两种曲线的联系与区别,环境资源无限,环境资源有限,保持稳定,逐渐下降,无， 持续保持增长,有K值,环境阻力,K值：环境容纳量,食物不足 空间有限 种内斗争 天敌捕食 气候不适 寄生虫 传染病等,指数增长,先升再减,种群在没有环境阻力的条件下呈现“J”型增长，实际上是“S”型增长的
17、最初阶段，“J”型增长是一定时间内的增长方式，最终是以”S”型增长结束，这是生态因素 和物种本身相互影响的结果,比较种群增长两种曲线的联系与区别,47,用达尔文的观点分析“J”、“S”曲线,1、“J”型曲线用达尔文的观点分析表明生物具有过度繁殖的特性。 2、图中阴影部分表示：环境阻力；用达尔文的观点分析指：通过生存斗争被淘汰的个体数量，也即代表自然选择的作用。,“J”型曲线表明生物具有什么特性？图中阴影部分表示什么？,比较种群增长两种曲线的联系与区别,我国东亚飞蝗种群数量的波动,1930年1980年世界范围内鲸鱼种群数量变化,种群数量的变化,种群数量,时间,理想,有限,自然,气候、食物、天敌、
18、传染病、人为因素等,K,种群数量的变化,种群数量变化的类型：,增长，稳定，波动、下降等。,大多数种群的数量总是在波动之中的：,东亚飞蝗种群数量的波动,四、种群数量的波动和下降,（1）影响种群数量变化的因素：A.内部/直接因素：出生（死亡）率、迁入（出）率、年龄组成、性别比例。B.自然/间接因素：空间、气候、食物、天敌、传染病、自然灾害等。C.人为/重要因素：对野生生物的乱捕滥猎、对种群数量的人工控制等。 （2）种群数量变化的类型： （3）影响结果：,增长，稳定，波动、下降等。,大多数种群的数量总是在波动之中，在不利条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡。,52,藏羚羊在哭泣,53,乱伐森林,54,被
19、伐的森林和野牛,苍鹭的保护,野猪的保护,救护被困的鲸鱼,全力防蝗减灾,云豹的保护,56,五、研究种群数量变化的意义,1、为野生生物资源的合理利用及保护提供理论指导 。（合理利用和保护野生生物资源）既要使生物资源的产量达到最大，又不危害生物资源的可持续发展，砍伐、捕捞、狩猎后，保证种群的增长速率为最大值。 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，为有害生物的预测及防治提供科学依据。 （为防治有害生物提供科学依据）降低环境的负荷量（K值）。如鼠害防治可通过严密封存粮食、清除生活垃圾、保护老鼠的天敌等措施来降低K值。 4、为引进外来物种
20、提供理性的思考。必须考虑所引入的外来物种是否会构成对原来物种的危害，即是否会构成生物入侵。 5、有利于对濒危动物种群的拯救和恢复。（拯救和恢复濒危动物种群）,合作探究：培养液中酵母菌种群数量的变化,1实验原理： （1）酵母菌是_，在有氧条件下能产生较多的_，在无氧条件下产生_和_。 （2）在理想的无限环境中，没有天敌和其他灾害，酵母菌种群呈_增长，自然界中资源和空间总是有限的，酵母菌种群呈_型增长。 （3）计算酵母菌数量可用_的方法。,兼性厌氧微生物,CO2和H2O,CO2 酒精,“J”型,“S”型,抽样检测,2实验步骤： （1）提出问题：（2）作出假设：,培养液中的酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的？,在理想的无限环境中，酵母菌种群呈“J”型增长，自然界中资源和空间总是有限的，酵母菌种群呈“S”型增长。,（3）设计实验：思考如何对酵母菌进行计数？（参考课本P68） （4）进行实验： 将10mL无菌马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中。 将酵母菌接种入试管中的培养液。 将试管放在25条件下培养。 每天取样计数酵母菌数量。 （5）分析结果（画出曲线）， 得出结论（6）表达和交流 （7）进一步探究,酵母菌的数量是呈先增长后稳定，最后衰退的趋势发展,
