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第2节 种群数量的变化
1.细菌是真核生物还是原核生物？
2．细菌的繁殖的方式是什么？
3．细菌繁殖了n代后的数量是多少？
细菌增长的数学模型研究
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。
2
4
8
16
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8
9
如图：一个细菌在不同时间（单位为min）产生后代的数量。
在营养和生存空间没有限制的情况下，某1个细菌每20分钟分裂繁殖一代讨论：
①n代细菌数量的计算公式？
②72小时后由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？
③在一个培养基中，细菌的数量会一直按照这个公式增长吗？
问题探讨
Nn＝２n
解：n＝ 60min x72h／20min＝216
Nn＝２n ＝2216
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
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
一、建构种群增长模型的方法
1.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。
二、种群增长的“J”型曲线
资源无限
指数生长
曲线图与数学方程式比较，优缺点？
直观的反映种群数量的增长趋势，但不够精确。
食物充足
空间充裕
环境适宜
没有天敌
条件假设
模型假设：在食物和空间条件充裕、气候适宜、无敌害等条件下，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XXXXX倍。
建立模型：t年后种群数量为：
Nt = N0 XXXXXt
模型中各参数的意义：
N0为某种动物种群的起始数量，t为时间， Nt表示t年后该种群的数量，XXXXX表示该种群数量是一年前种群数量的倍数。
2. “J”型增长的数学模型
①产生条件：
理想状态——食物充足，空间不限，气候适宜，没有敌害等；
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XXXXX倍（增长率不变，增长速率变大）；无最大值．
③量的计算：t年后种群的数量为
Nt=N0 XXXXXt
（N0为起始数量， t为时间，Nt表示t年后该种群的数量，XXXXX为年均增长率．）
二、种群增长的“J”型曲线
增长率＝现有个体数－原有个体数
原有个体数
100%
增长速率＝现有个体数－原有个体数
增长时间
100%
实例1：澳大利亚本来并利没有兔子。 1859年，24只欧洲野兔从英国被带到了澳大亚。这些野兔发现自己来到了天堂。因为这里有茂盛的牧草，却没有鹰等天敌。这里的土壤疏松，打洞做窝非常方便。于是，兔子开始了几乎不受任何限制的大量繁殖。不到100年，兔子的数量达到6 亿只以上，遍布整个大陆。
二、种群增长的“J”型曲线:
实例2：凤眼莲
实例四
实例3：
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1937～1942年期间，这个环颈雉种群的增长大致符合“J”型曲线（右图）。
实例四
存在环境阻力———
自然条件（现实状态）——食物等资源和空间总是有限的，种内竞争不断加剧，捕食者数量不断增加。导致该种群的出生率降低，死亡率增高．
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？
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实验
请你绘制大草履虫的种群增长曲线！
其种群达到基本稳定的数量值称为什么？
种群数量达到环境所允许的最大值（K值）后，将停止增长并在K值左右保持相对稳定。
三、种群增长的“S”型曲线
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。（注： K值会随环境条件的变化而变化）
①产生条件：存在环境阻力：
当出生率与死亡率相等时，种群的增长就会停止，
有时会稳定在一定的水平．
种群增长的“Ｓ”型曲线
②增长特点：
种群数量达到环境所允许的最大值（K值）后，将停止增长并在K值左右保持相对稳定。
自然条件（现实状态）——食物等资源和空间总是有限的，种内斗争不断加剧，捕食者数量不断增加。导致该种群的出生率降低，死亡率增高．
种群数量达到K值时，
种群—
增长停止
种群数量在 K/2值时，
种群—
增长最快
种群数量 小于K/2值时
种群—
增长逐渐加快
种群数量 大于K/2值时
种群—
增长逐渐减慢
问题探讨
★同一种群的K值不是固定不变的，会受到环境的影响。
★ N=K/2，种群有最大持续产量，种群增长量最大 。
种群增长的“J”型曲线
种群增长的“S”型曲线
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，种群的数量往往会连续快速增长.
在食物（养料）和空间等有限的条件下，种群数量呈现S型增长趋势.
种群增长的“J”型曲线
种群增长的“S”型曲线
N0:该种群的起始 数量
XXXXX:种群数量是一 年前的倍数
K值：环境容纳量
k/2处：种群增长 速度最快
种群增长的“J”型曲线
种群增长的“S”型曲线
种群增长的 “J”型曲线
种群增长的 “S”型曲线
重要提示
在“J”型曲线中增长率是不变的。增长率=（第二代个体数-第一代个体数）/第一代个体数，增长速率=增加的个体数/单位时间，显然“J”型曲线的增长速率是不断增大的），而在“S”型曲线中的增长率随着种群密度的增大不断减小。种群增长速率由小变大，到曲线中点（K/2）最大，以后又逐渐缩小。所以种群数量处在K/2时种群适合捕获，而对种群数量变化影响很小。
种群数量的变化
A
B
A是种群增长的理论曲线（ “J”型曲线，指数增长，Nt=N0XXXXXt）
B是种群实际增长曲线（“S”型曲线）
时间
种群数量
图中阴影部分表示环境阻力淘汰个体数，也就是通过生存斗争被淘汰的个体数量。
K（环境所允许的最大值）
总结
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。
同一种群的K值不是固定不变的，会受到环境的影响。
0
100
200
300
400
1
2
3
4
5
6
7
时间/天
酵母数
环境阻力
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
K值:环境容纳量
思考
怎样做才是保护大熊猫的根本措施？
保护大熊猫的措施？
提高繁殖率,
建立自然保护区，给大熊猫更宽广的 生活空间，保护环境，改善她们的栖 息环境，帮助减少其环 境阻力从而提高环境容 纳量，是保护大熊猫的 根本措施。
1.减少数量：机械捕杀、药物捕杀
2.增大环境阻力降低环境容纳量： 养殖或释放天敌、打扫卫生、 硬化地面、将食物储存在安全处
3.降低繁殖率等
对家鼠等有害动物的控制，应当采取什么措施？
33
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
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
（1）有利于野生生物资源的合理利用及保护。
（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，为害虫的预测及防治提供科学依据。
五．研究种群数量变化有何意义？
（4）有利于对濒危动物种群的拯救和恢复。
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？
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 。
种群数量的恢复需较长时间。
如果外界的环境发生剧烈变化，种群还有可能绝灭.
1.如果长期过度捕捞:
2.捕捞量的确定:
捕捞量≤K/2值。在这个水平上种群增长量最大，这样既有利于种群的可持续发展，又可获得较大收益。
如果种群处在一个理想的环境中，没有资源和空间的限制，种群内个体的增长曲线是 ，用达尔文进化的观点分析，这是由于生物具有
的特征。如果将该种群置于有限的环境中，种群的数量增长曲线是 ，用达尔文进化观点分析，图中阴影部分表示 。
影响种群密度的因素
有
。
A
过度繁殖
B
通过生存斗争被淘汰的个体数量
出生率、死亡率、迁入、迁出、性别比、年龄组成、气候、食物、天敌、人类活动等
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[全文已结束，注意以上仅为全文的文字预览，不包含图片和表格以及排版]
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