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1、第2节 种群数量的变化,一、建构种群增长模型的方法 二、种群增长的“J”型曲线 三、种群增长的“S”型曲线 四、种群数量的波动和下降 五、研究种群数量变化的意义,2,数学模型： 是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。 数学模型的表现形式可以为方程、曲线图等形式。,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。,3,一、建构种群增长模型的方法,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20min就通过分裂繁殖一代。,4,一、建构种群增长模型的方法,1n代细菌数量Nn的计算公式是： Nn 272小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？,1n,解
2、：n min xhmin,Nn1n ,5,一、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，用适当的数学形式对事物的性质进行表达,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,建立数学模型一般包括以下步骤：,Nn1n,6,一、建构种群增长模型的方法,曲线图与方程式比，有哪些优缺点？,曲线图：直观，但不够精确 方程：精确，但不够直观,2,4,8,16,32,64,128,25
3、6,512,1,2,3,4,5,6,7,8,9,填写下表：计算一个细菌在不同时间（单位为min）产生后代数,7,二、种群增长的“J”型曲线,1.产生条件：,2.建立模型,Nt=N0 t,N0为种群的起始数量 t为时间 Nt表示t年后该种群的数量 表示该种群数量是一年前种群数量的倍数,方程模型,等于1时,种群数量基本不变, 1时,种群数量减少, 1时,种群数量增加,食物和空间条件充裕 理想状态 气候适宜 没有天敌,8,二、种群增长的“J”型曲线,1.产生条件：,食物充足，空间不限 理想状态 气候适宜 没有天敌,2.建立模型,曲线图模型,9,二、种群增长的“J”型曲线,2,4,8,16,32,64
4、,128,256,512,1,2,4,16,8,32,作图：利用下列表格画出种群增长速率曲线图,64,128,256,增长速率v (个/20min),种群的增长速率不断增大,想一想：一定时间内，理想条件下细菌数量增长的推测：自然界中有此类型吗？,10,实例一：1859年，一位英国人来到澳大利亚定居，他带来了24只野兔。让他没有想到的是，一个世纪之后，这24只野兔的后代竟达到6亿只以上。漫山遍野的野兔与牛羊争食牧草，啃啮树皮，造成植被破坏，导致水土流失。后来，人们引入了黏液瘤病毒才使野兔的数量得到控制。,3.例子：外来种群入侵迁移入新环境,11,实例二：在20世纪30年代，人们将环颈雉引入美国的
5、一个岛屿。在19371942年期间，这个种群数量的增长如下图所示。,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？,12,实例三：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的外来入侵物种
6、之一。,13,实例四,14,问题探讨,“J”型曲线能一直持续下去吗？ 如何验证这个观点？,不会。原因是资源和空间是有限的；种群密度大，种内斗争，出等于死。即存在环境阻力,生态学家高斯曾经做过这样一个实验：在0.5ml培养液中放入5个大草履虫，然后每隔24h统计一次大草履虫的数量。经过反复实验，得出了如图所示的结果。,15,三、种群增长的“S”型曲线,种群数量为K：,种群增长速率为零,种 群数量最大，种内斗 争最剧烈。,种群数量为K/2：,种群增长速率最大,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,增长速率最快,K值：环境容纳量,增长期：个体数量
7、增加，增长加速,适应期：个体数量较少，增长缓慢,稳定期：增长减慢,增长速率为零,a,b,c,16,1. 乙图0g相当甲图b点之前，种群数量增长速率逐渐增加。,c,g,h,f,乙,（K/2）,K,K/2,a,b,c,甲,种 群 数 量 增 长 速 率,时间,0,g,（K/2）,h,（K）,乙,2. g 点相当甲中K/2，种群数量增长速率最大。,3. 乙图g-h相当甲图b-c，种群数量增长速率逐渐减少。,4. h 点相当甲中K，种群数量增长速率为0。,17,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
8、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？,18,思考讨论,1、同一种群的K值是固定不变的吗？,2、对保护大熊猫应采取什么措施才会事半功倍？,环境条件改变，K值也随之发生改变，即改善环境条件可使K值增大；如环境条件受到破坏，则K值将会减小。,建立自然保护区，改善大熊猫栖息环境，提高K值。,19,思考讨论,4、为保护鱼类资源不受破坏，并持续获得最大捕鱼量，被捕鱼群种群数量保持在什么水平?,3、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？,增大环境阻力，降低环境容纳量（如封储粮食，清除生活垃圾
9、，养殖它们天敌）；严防达到K/2。,种群数量达到K/2时，种群增长速率最大，再生能力最强； 对养殖的生物进行捕捞(捕获)时，捕捞后的种群数量要维 持在K/2处，以保证持续获取高产量。,20,思考讨论,K值的应用 a.野生生物资源保护：保护野生生物生活环境，减小环境阻力，增大K值。 b.有害生物的防治：增大环境阻力(如为防鼠害而封储粮食、清除生活垃圾、保护鼠的天敌等)，降低K值。,K/2的应用 a.资源开发与利用：种群数量达到K/2时，种群增长速率最大，再生能力最强；对养殖的生物进行捕捞(捕获)时，捕捞后的种群数量要维持在K/2处，以保证持续获取高产量。 b.有害生物防治：务必及时控制种群数量，
10、严防达到K/2处，甚至在a点以前就应采取相应措施。,21,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,四 种群数量的波动和下降,自然因素：食物、气候、空间、传染病、天敌等,人为因素：人类的活动,人为控制（家禽，畜牧）,捕杀野生动物,滥砍乱阀,环境破坏影响生物生存,22,假设你父亲承包了一个水库养鱼虾，如果一次投放的幼苗过多或延迟捕捞，由于环境的负载能力限制，都不能达到效益的最优化；相反，如果大量捕捞，使鱼虾数量大大减少，其种群往往要经过相当长的延滞期才能进入指数增长期，对生产极为不利。那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,23,问题的提出,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。,24,问题的提出,中国水利网：宁波、昆明、武汉等地，人躺在铺满凤眼莲的湖面上，可以不沉；上海去年3万吨的凤眼莲打捞量，今年已翻了3倍有余，上升至10万吨；凤眼莲所带来的水体富营养化，让越来越多的水中生物痛失“家园”。,
