我們手上沾染細(xì)菌，因其繁殖速率快而要經(jīng)常洗手。假設(shè)在營(yíng)養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，每20 min就通過(guò)分裂繁殖一代。
能計(jì)算出第n代細(xì)菌的數(shù)量嗎？
構(gòu)建種群增長(zhǎng)模型的方法
細(xì)菌每20min分裂一次，怎樣計(jì)算細(xì)菌繁殖n代后的數(shù)量？
在資源和生存空間沒有限制的條件下，細(xì)菌種群的增長(zhǎng)不會(huì)受種群密度增加的影響
Nn=2n或繪制曲線圖N代表細(xì)菌數(shù)量，n表示第幾代
觀察、統(tǒng)計(jì)細(xì)菌數(shù)量，對(duì)自己所建立的模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正
觀察研究對(duì)象，提出問(wèn)題
用數(shù)學(xué)形式建立數(shù)學(xué)模型
數(shù)學(xué)公式精確不直觀曲線圖能直觀地反映變化趨勢(shì)不精確
第n 代細(xì)菌數(shù)量的計(jì)算公式：
自然界中種群數(shù)量增長(zhǎng)情況怎么樣呢？
一位來(lái)到澳大利亞定居的英國(guó)人在他的農(nóng)場(chǎng)中放生了24只野兔，一個(gè)世紀(jì)之后，這24只野兔的后代竟超過(guò)6億只。
20世紀(jì)30年代，人們將環(huán)頸雉引入某地一個(gè)島嶼，這個(gè)種群增長(zhǎng)如圖所示。
模型假設(shè)：在食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒有天敵和其他競(jìng)爭(zhēng)物種等理想條件下。
數(shù)學(xué)模型：Nt=N0λt（指數(shù)函數(shù)）
N0表示種群的起始數(shù)量，t為時(shí)間， Nt表示t年后種群的數(shù)量， λ表示種群數(shù)量是前一年種群數(shù)量的倍數(shù)
增長(zhǎng)率 =（現(xiàn)有個(gè)體數(shù)-原有個(gè)體數(shù)）/種群原有個(gè)體數(shù)。
注:“J”型增長(zhǎng)曲線的特點(diǎn)之一是增長(zhǎng)率恒定不變，為λ-1
增長(zhǎng)速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)增加的個(gè)體數(shù)量。
注:“J”型增長(zhǎng)曲線的特點(diǎn)之二是增長(zhǎng)速率也呈指數(shù)增長(zhǎng)曲線，實(shí)質(zhì)就是“J”型曲線的斜率。
如果遇到資源、空間等方面的限制，種群還會(huì)呈“J”形增長(zhǎng)嗎？
生態(tài)學(xué)家高斯的實(shí)驗(yàn)：在0.5 mL培養(yǎng)液中放入5個(gè)大草履蟲，每隔24h統(tǒng)計(jì)一次大草履蟲的數(shù)量。經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖所示。
模型假設(shè)：資源和空間總是有限的自然環(huán)境。
K值：一定的環(huán)境條件所能維持的種群最大數(shù)量稱為環(huán)境容納量。
ab段：種群基數(shù)小，需要適應(yīng)新環(huán)境，增長(zhǎng)較緩慢；
bc段：資源和空間豐富，出生率升高，種群數(shù)量增長(zhǎng)迅速；
c點(diǎn)：種群數(shù)量為K/2，種群增長(zhǎng)速率達(dá)到最大；
cd段：資源和空間有限，種群密度增大，種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)加劇，出生率降低，死亡率升高，種群增長(zhǎng)減緩；
de段：出生率約等于死亡率，種群數(shù)量達(dá)到K值，且維持相對(duì)穩(wěn)定。
同一種群的K值是否固定不變呢？
K值會(huì)隨著環(huán)境的改變而發(fā)生變化, 當(dāng)環(huán)境遭受破壞時(shí)，K值變化是下降；當(dāng)環(huán)境條件狀況改善時(shí),K值會(huì)上升。
環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，種群數(shù)量會(huì)在K值附近上下波動(dòng)，當(dāng)種群數(shù)量偏離K值的時(shí)候，會(huì)通過(guò)負(fù)反饋調(diào)節(jié)使種群數(shù)量回到K值。
K值不是種群數(shù)量的最大值
K值與K/2值在實(shí)踐中的應(yīng)用:
對(duì)野生生物資源和瀕危物種的保護(hù):
對(duì)生物資源的合理利用:
建立自然保護(hù)區(qū)：提高環(huán)境容納量
漁業(yè)捕撈應(yīng)在K/2以后，捕撈后魚的種群數(shù)量維持在K/2
降低環(huán)境容納量;在K/2前捕殺
因環(huán)境阻力而淘汰的個(gè)體
理論上“S”形增長(zhǎng)初始階段就受到資源空間的限制作用。但在大多數(shù)實(shí)例中，我們認(rèn)為開始階段并沒有受到限制。
東亞飛蝗種群數(shù)量的波動(dòng)
少數(shù)生物種群能夠在一段時(shí)間內(nèi)維持?jǐn)?shù)量的相對(duì)穩(wěn)定，但自然界中大多數(shù)生物種群數(shù)量總是在波動(dòng)中，在特定條件下可能出現(xiàn)種群爆發(fā)，長(zhǎng)久處于不利條件下，種群數(shù)量會(huì)出現(xiàn)持續(xù)性的或急劇的下降；當(dāng)一個(gè)種群數(shù)量過(guò)少時(shí)，種群可能會(huì)由于近親繁殖等原因而衰退、消亡。
探究?實(shí)踐：培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化
1mm3=10-3mL 0.1mm3=10-4mL
先蓋蓋玻片，再將培養(yǎng)液滴加于蓋玻片邊緣，讓培養(yǎng)液自行滲入。
規(guī)格一：25（中方格）×16型
規(guī)格二：16（中方格）×25型
1mL樣品中酵母菌數(shù)計(jì)算公式：
A．調(diào)查狼的種群數(shù)量可采用逐個(gè)計(jì)數(shù)法B．第1~5年該動(dòng)物種群數(shù)量呈“J”形增長(zhǎng)C．第5年后種群數(shù)量開始下降，第15年數(shù)量最少D．若環(huán)境條件改善，則第20年后的“λ”值可能大于1
1.20世紀(jì)90年代，野生狼群重現(xiàn)可可西里自然保護(hù)區(qū)，研究人員連續(xù)20年對(duì)其數(shù)量進(jìn)行跟蹤調(diào)查，結(jié)果如圖。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)
2.對(duì)一個(gè)生物種群來(lái)說(shuō)，環(huán)境容納量取決于環(huán)境條件。據(jù)此判斷下列表述正確的是( )A．對(duì)甲乙兩地的蝮蛇種群來(lái)說(shuō)，環(huán)境容納量是相同的B．對(duì)生活在凍原的旅鼠來(lái)說(shuō)，不同年份的環(huán)境容納量是不同的C．當(dāng)種群數(shù)量接近環(huán)境容納量時(shí)，死亡率會(huì)升高，出生率不變D．對(duì)生活在同一個(gè)湖泊中的鰱魚和鯉魚來(lái)說(shuō)，環(huán)境容納量是相同的
3.科學(xué)家研究某區(qū)域田鼠的種群數(shù)量變化，得到該種群在數(shù)年內(nèi)的出生率和死亡率的比值曲線如圖所示。在不考感遷入、遷出的情況下，下列說(shuō)法正確的是( )
A．a(chǎn)、b兩點(diǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)的種群自然增長(zhǎng)率相等B．田鼠種群數(shù)量在b～c時(shí)期經(jīng)歷了先上升后下降C．該田鼠種群增長(zhǎng)為“S”型增長(zhǎng)，c點(diǎn)時(shí)種群密度最小D．從圖中可知0～d時(shí)期田鼠種群數(shù)量出現(xiàn)了周期性波動(dòng)
4.在“探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量動(dòng)態(tài)變化”實(shí)驗(yàn)中，觀察到血細(xì)胞計(jì)數(shù)板(圖1，規(guī)格為1mm×1mm×0.1mm)計(jì)數(shù)室的某一個(gè)方格中酵母菌如圖2分布。下列有關(guān)敘述正確的是( )
A．本實(shí)驗(yàn)過(guò)程不需要設(shè)置對(duì)照組B．該方格中酵母菌的數(shù)量應(yīng)計(jì)為9個(gè)C．實(shí)驗(yàn)中被龍膽紫溶液染成紫色的為酵母菌的活細(xì)胞D．制片時(shí)，先用吸管滴加樣液，再將蓋玻片放在計(jì)數(shù)室上
5．如圖表示不同環(huán)境中某一種群增長(zhǎng)的曲線。下列有關(guān)敘述正確有幾項(xiàng)（　?。偌浊€是該種群在理想環(huán)境中的增長(zhǎng)曲線，沒有K值②乙曲線中的K值是該種群的最大數(shù)量③如果不考慮遷入和遷出等其他因素，在K值時(shí)，出生率等于死亡率④K值是環(huán)境的最大容納量，不隨環(huán)境的變化而變化⑤種群中出現(xiàn)環(huán)境阻力是在d點(diǎn)之后⑥呈現(xiàn)“S”形增長(zhǎng)的種群，隨著時(shí)間的推移，種群增長(zhǎng)所受的環(huán)境阻力先增大后減小A．一項(xiàng) B．二項(xiàng) C．三項(xiàng) D．四項(xiàng)
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第2節(jié) 群落的主要類型

版本： 人教版 (2019)

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