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1、为了保护鱼类资源不受破坏,并能持续地获得最大捕鱼量,应使被捕鱼群的种群数量保持在什么水平?为什么?,第4章 种群和群落,4.1 种群的特征,4.2 种群数量的变化,4.3 群落的结构,4.4 群落的演替,种群:,温故而知新,在一定的空间和时间内的同种生物个体的总和。,下列叙述中属于种群的是:1一个池塘中的全部鱼 2一片草地上的全部蒲公英 3世界上的全部鸟 4一个岛上的全部绵羊,练习,种群研究的核心问题是种群数量的变化。,思考,种群密度是种群最基本的数量特征。,在一般情况下,要逐一计数某个种群的个体总数是困难的。 我们应该怎样研究种群数量?,如何调查一片草地中蒲公英的种群密度?,样方法,常用于植
2、物种群密度的抽样调查。,取样调查法之一,如何调查一个岛上绵羊的种群密度?,标志重捕法,常用于动物种群密度的抽样调查。,取样调查法之二,在食物(养料)和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等理想条件下,种群的数量变化是怎样的呢?,思考,草履虫的分裂生殖,1、数学模型:是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。,2、数学建模的一般过程,提出问题,作出假设,建立模型,模型的检验与评价,建构种群增长模型的方法,研究实例,研究方法,细菌每20min分裂一次,观察研究对象,提出问题,在资源和空间无限多的环境中,细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响,提出合理的假设,Nn=2n , N代表细菌数量,n表示第几代,
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,观察、统计细菌数量,对自己所建立的模型进行检验或修正,通过进一步实验或观察等,对模型进行检验或修正,在 营养和生存空间没有限制的情况下,某种细菌每20min就通过分裂增殖一次。,讨论: 1、n代细菌数量的计算公式是什么? 2、72H后,由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少?,讨论: 3、请你计算一个细菌产生的后代在不同时间的数量,完成表格!,4、以时间为横坐标,细菌数量为纵坐标,画出细菌的种群增长曲线,食物充足,空间充裕,环境适宜,没有天敌,资源无限 指数生长,理想条件下的种群增长模型,模型中各参数的意义: N0为某种动物种群的起始数量,t为时
4、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。,模型假设:在食物和空间条件充裕、气候适宜、敌害等条件下,种群的数量每年以一定的倍数增长,第二年的数量是第一年的倍。,建立模型:t年后种群数量为:Nt = N0 t,1859年,一个英格兰的农民带着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,种群迁入一个新环境后,常常在一定时期内出现“J”型增长。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符合“J”型
5、曲线(右图)。,实例二,理想条件下的种群增长模型,世界人口的指数增长曲线,实例三,理想条件下的种群增长模型,实例四,理想条件下的种群增长模型,思考,理想化的情况在自然界中并不存在。 那么,到底有哪些因素会影响到种群数量的变化呢?,决定种群个体数目变动的关系图,总之,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,思考,在自然界中,理想化的情况并不存在。 种群增长的“J”型曲线应该从哪些方面进行修正呢?,高斯(Gause,1934)把5个大草履虫置于0.5mL的培养液中,每隔24小时统计一次数据,经过反复实验,结果如下:,高斯对大草履虫种群研究的
6、实验,请你绘制大草履虫的种群增长曲线!,大草履虫种群的增长,食物有限,空间有限,种内斗争,种间竞争,天敌捕食,资源有限 阻滞生长,资源有限条件下的种群增长,大约在1800年,人们把绵羊引入澳大利亚塔斯马尼亚岛以后的种群增长曲线。增长初期显出“S”,型曲线。1850年后在170万头上下作不规律的波动。,资源有限条件下的种群增长,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。,同一种群的K值不是固定不变的,会受到环境的影响。, NK/2,种群有最大持续产量,种群增长量最大 。,资源有限条件下的种群增长,为了保护鱼类资源不受破坏,并能持续地获得最
7、大捕鱼量,应使被捕鱼群的种群数量保持在什么水平?为什么?,为了保护鱼类资源不受破坏,并能持续地获得最大捕鱼量,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 。,思考,怎样做才是最有效的灭鼠措施?,提示:从环境容纳量的角度思考,可以采取措施降低有害动物种群的环境容纳量,如将食物储藏在安全处,断绝或减少它们的食物来源;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。,同一种群的K值不是固定不变的,会受到环境的影响。,思考,怎样做才是最有效的灭鼠措施?,思考,怎样做才是保护大熊猫的根本措施?,思考,怎样做才是保护大熊猫
8、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。,保护家园,你我有责,种群的研究核心就是种群的数量变动。,为了直观、简便地研究种群的数量变动的规律,数学建模是常用的方法之一。,建构种群增长模型的方法,1、数学模型:是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。,2、数学建模的一般过程,提出问题,作出假设,建立模型,模型的检验与评价,建构种群增长模型的方法,研究实例,研究方法,细菌每20min分裂一次,观察研究对象,提出问题,在资源和空间无限多的环境中,细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响,提出合理的假设,Nn=2n , N代表细菌数量,n表示第几代,根据实验数据,用适当的数学形
9、式对事物的性质进行表达,观察、统计细菌数量,对自己所建立的模型进行检验或修正,通过进一步实验或观察等,对模型进行检验或修正,K值是环境最大容纳量。环境阻力代表自然选择的作用。农、林、牧业生产就是在这个范围内谋求产量的提高,其潜力有一定限制。,总结,1在下列图中,表示种群在无环境阻力状况下增长的是,B,2下图表示接种到一定容积培养液中的酵母菌生长曲线图,曲线中哪段表示由于有限空间资源的限制使种内竞争增加( ),ACD段(增长速度慢) BDE段(速度加快) CEF段(变化速率加快) DFG段(速度逐渐变慢),D,3、种群的指数增长(J型)是有条件的,条件之一是( ) A在该环境中只有一个种群 B该
10、种群对环境的适应比其他种群优越得多 C环境资源是无限的 D环境资源是有限的,C,4、自然界中生物种群增长常表现为“S”型增长曲线。下列有关种群“S”型增长的正确说法是() A.“S”型增长曲线表示了种群数量和食物的关系 B.种群增长率在各阶段是不相同的 C.“S”型增长曲线表示了种群数量与时间无关 D.种群增长不受种群密度制约,B,K值是环境最大容纳量。环境阻力代表自然选择的作用。农、林、牧业生产就是在这个范围内谋求产量的提高,其潜力有一定限制。,复习,绵羊引入澳大利亚塔斯马尼亚岛,种群数量/千头,年份,思考,请描述绵羊种群的数量随时间所发生的变化。,该种群的环境最大容纳量K值是多少?,绵羊引
11、入澳大利亚塔斯马尼亚岛,种群数量/千头,年份,4.影响种群数量变化的因素,直接因素:出生率、死亡率、迁入、迁出,间接因素:食物、气候、传染病、天敌,重要因素:人类的活动,五、研究种群数量变化的意义,1合理利用和保护野生生物资源,2为防治有害生物提供科学依据,鱼类的捕捞,蝗虫的防治,苍鹭的保护,云豹的保护,野猪的保护,救护被困的鲸鱼,全力防蝗减灾,练习P69 基础题 1.提示:在食物充足、空间广阔、气候适宜、没有天敌等优越条件下,种群可能会呈“J”型增长。例如,澳大利亚昆虫学家曾对果园中蓟马种群进行过长达14年的研究,发现在环境条件较好的年份,种群数量增长迅速,表现出季节性的“J”型增长。在有限的环境中,如果种群的初始密度很低,种群数量可能会出现迅速增长。随着种群密度的增加,种内竞争就会加剧,因此,种群数量增加到一定程度就会停止增长,这就是“S”型增长。例如,栅列藻、小球藻等低等植物的种群增长,常常具有“S”型增长的特点。,2.提示:(1)以年份为横坐标,种群数量为纵坐标,根据表中数字画曲线。 (2)食物充足,没有天敌,气候适宜等。 (3)作为食物的植物被大量吃掉,导致食物匮乏;自然灾害等。 拓展题 提示:这是涉及最大持续产量的问题。关于最大持续产量,可以查阅生态学专著。还可以请教有经验的人或访问相关网站,了解单位面积水面应放养的鱼的数量。,