第44講 種群數(shù)量的變化及其影響因素
1.嘗試建立數(shù)學(xué)模型解釋種群的變動(dòng)。2.探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化。3.舉例說明非生物因素和不同物種間的相互作用都會(huì)影響生物的種群特征。
考點(diǎn)一　種群數(shù)量的變化及其應(yīng)用
考點(diǎn)二　培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化
主要考點(diǎn) 必備知識(shí)
考點(diǎn)三　影響種群數(shù)量變化的因素
種群數(shù)量的變化及其應(yīng)用
1.種群數(shù)量變化的研究方法
(1)數(shù)學(xué)模型：描述一個(gè)系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式，可為公式、坐標(biāo)圖等。
計(jì)算一個(gè)細(xì)菌產(chǎn)生的后代在不同時(shí)間的數(shù)量
n代細(xì)菌數(shù)量Nn的計(jì)算公式是：
數(shù)學(xué)方程式：精確，但不夠直觀。曲線圖：直觀，但不夠精確。
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，提出問題
提出合理的假設(shè)
根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對(duì)事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)，即建立數(shù)學(xué)模型
通過進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)或觀察等，對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正
2.種群的“J”形增長
(1)概念：自然界有類似細(xì)菌在理想條件下種群增長的形式，如果以時(shí)間為橫坐標(biāo)，種群數(shù)量為縱坐標(biāo)，畫出曲線來，曲線則大致呈“J”形，這種類型的種群增長稱為“J”形增長。
*注意：該曲線的起點(diǎn)不是原點(diǎn)。
(2)模型假設(shè)：理想狀態(tài)——食物和空間條件充裕，氣候適宜，沒有天敵和其他競(jìng)爭物種等條件下。如果種群的起始數(shù)量不是1個(gè)，而是N0；如果每經(jīng)過一個(gè)繁殖期后子代種群數(shù)量是原來λ倍；如果每繁殖一代的時(shí)間是確定的用t代替；用n代表繁殖代數(shù)。那么計(jì)算種群數(shù)量的公式是？
（N0為起始數(shù)量， t為時(shí)間，Nt表示t年后該種群的數(shù)量，λ為該種群數(shù)量前一年種群數(shù)量的倍數(shù)。）
思考： 當(dāng)λ=1時(shí)，種群數(shù)量如何變化？ 當(dāng)λ＞1時(shí)，種群數(shù)量如何變化？ 當(dāng)λ＜1時(shí)，種群數(shù)量如何變化？ 當(dāng)λ＞1時(shí)，種群一定呈“J”形增長嗎？
種群數(shù)量不變（相對(duì)穩(wěn)定）
不一定；只有λ＞1且為定值時(shí)，種群增長才為“J”形增長；
1-4年，種群數(shù)量__________4-5年，種群數(shù)量__________5-9年，種群數(shù)量__________9-10年，種群數(shù)量_______10-11年，種群數(shù)量_____________11-13年，種群數(shù)量_____________________前9年，種群數(shù)量第_______年最高9-13年，種群數(shù)量第______年最低
11-12年下降，12-13年增長
據(jù)圖說出種群數(shù)量如何變化
例題：溫州某地烏鴉連續(xù)10年的種群數(shù)量變化情況如圖所示(λ表示該種群數(shù)量是一年前種群數(shù)量的倍數(shù))，下列分析正確的是( )
A．第6年以前烏鴉種群數(shù)量呈“S” 型曲線增長 B．第5年和第7年的烏鶇種群數(shù)量相同 C．第3年的烏鴉種群增長速率最大 D．第3年的烏鴉種群數(shù)量最大
3.種群增長的“S”型曲線
　　生態(tài)學(xué)家高斯（,1910-1986）曾經(jīng)做過單獨(dú)培養(yǎng)大草履蟲的實(shí)驗(yàn)：在0.5ml培養(yǎng)液中放入5個(gè)大草履蟲，然后每隔24h統(tǒng)計(jì)一次大草履蟲的數(shù)量。經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，得出了如圖所示的結(jié)果?！　?br/> 一定環(huán)境條件所能維持的種群最大數(shù)量稱為環(huán)境容納量，又稱K值。
(1)概念：種群經(jīng)過一定時(shí)間的增長后，數(shù)量趨于穩(wěn)定，增長曲線呈“S”形。這種種群增長曲線稱為“S”型曲線。
(2)模型假設(shè)：資源和空間有限，天敵的制約等（即存在環(huán)境阻力）
出生率和死亡率相等時(shí)，種群保持相對(duì)穩(wěn)定
“J”型曲線用達(dá)爾文的觀點(diǎn)分析表明生物具有過度繁殖的特性。圖中陰影部分表示： 用達(dá)爾文的觀點(diǎn)分析指：通過生存斗爭被淘汰的個(gè)體數(shù)量，也即代表自然選擇的作用。
食物不足、空間有限、種內(nèi)斗爭、天敵捕食、氣候不適、寄生蟲、傳染病等
圖 中陰影部分表示什么？
種群增長的“J”型曲線
種群增長的“S”型曲線
種群增長速率＝（現(xiàn)有個(gè)體數(shù)－原有個(gè)體數(shù)）／增長時(shí)間 ；種群增長率＝（現(xiàn)有個(gè)體數(shù)－原有個(gè)體數(shù)）／原有個(gè)體數(shù)＝ 出生率－死亡率
ab段：bc段：cd段：de段：
種群基數(shù)小，需要適應(yīng)新環(huán)境，增長較緩慢；
資源和空間豐富，出生率升高，種群數(shù)量增長迅速；
資源和空間有限，種群密度增大，種內(nèi)競(jìng)爭加劇，出生率降低，死亡率升高，種群增長減緩；
出生率約等于死亡率，種群增長速率幾乎為0，種群數(shù)量達(dá)到K值，且維持相對(duì)穩(wěn)定。
不是一成不變的：K值會(huì)隨著環(huán)境的改變而發(fā)生變化，當(dāng)環(huán)境遭到破壞時(shí)，K值會(huì)下降；當(dāng)環(huán)境條件狀況改善時(shí)，K值會(huì)上升。
（2）在環(huán)境條件沒有變化的情況下，種群數(shù)量到達(dá)K值后就不再變化了嗎？
（1）同一種群的K值是固定不變的嗎？
不是；在K值上下波動(dòng)，動(dòng)態(tài)平衡。
（3）K值是不是種群數(shù)量的最大值？
不是；K值是種群在一定環(huán)境條件下所能維持（允許達(dá)到）的種群最大數(shù)量
(5)K值和K/2值的應(yīng)用
建立自然保護(hù)區(qū)，改善大熊貓的棲息環(huán)境，提高環(huán)境容納量。
增大環(huán)境阻力降低環(huán)境容納量：打掃衛(wèi)生、硬化地面、將食物儲(chǔ)存在安全處、養(yǎng)殖或釋放天敵。
防止老鼠種群數(shù)量達(dá)到K/2處
（2）當(dāng)種群長期處于不利條件下，種群數(shù)量會(huì)出現(xiàn)持續(xù)性的或急劇的下降。如遭遇人類亂捕濫殺和棲息地破壞；種群的延續(xù)需要有一定的個(gè)體數(shù)量為基礎(chǔ)；(3)當(dāng)一個(gè)種群的數(shù)量過少，種群可能會(huì)由于近親繁殖等原因而衰退、消亡。
對(duì)于那些已經(jīng)低于種群延續(xù)所需要的最小種群數(shù)量的物種，需要采取有效的措施進(jìn)行保護(hù)。
（1）處于波動(dòng)狀態(tài)的種群，在某些特定條件下可能出現(xiàn)種群爆發(fā)。如蝗災(zāi)、鼠災(zāi)、赤潮等就是種群數(shù)量爆發(fā)增長的結(jié)果。
考向　“J”形增長和“S”形增長曲線1.觀察下圖，分析下列相關(guān)敘述中，錯(cuò)誤的是( )A.種群呈現(xiàn)“J”形增長的前提條件是環(huán)境、資源　非常優(yōu)越，生存空間無限B.呈現(xiàn)“S”形增長的種群，隨著時(shí)間的推移，種　群增長所受的環(huán)境阻力不斷加大C.種群增長的“J”形曲線有K值，只是K值較大，圖中沒有表示出來D.在自然界中，種群的增長曲線一般是“S”形曲線
解析：在食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒有天敵和其他競(jìng)爭物種等理想條件下種群無限增長，呈現(xiàn)“J”形曲線，A正確；自然狀態(tài)下的種群隨著時(shí)間的推移，增長所受的環(huán)境阻力不斷加大，種群數(shù)量不能無限增長，呈現(xiàn)“S”形曲線，B正確；“J”形曲線中種群能無限增長，沒有K值，“S”形曲線存在環(huán)境容納量，即K值，C錯(cuò)誤；在自然界中，由于資源和空間是有限的，種群的增長一般呈現(xiàn)“S”形曲線，D正確。
考向 　種群數(shù)量的變化及應(yīng)用1.生物有兩種繁殖策略模式：速度策略(r－策略)和環(huán)境容納量策略(K－策略)。采取r－策略的生物通常是一些小型生物如果蠅、鼠等，適應(yīng)食物或溫度這些波動(dòng)因素。下列說法不正確的是（ ）A.r－策略的生物能在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生較多的后代，以便在特定的環(huán)境中占據(jù)　優(yōu)勢(shì)B.r－策略的種群常受到非生物因素的控制，其種群數(shù)量通常不能維持在K　值附近C.只要將沙漠蝗蟲的數(shù)量控制在K/2之內(nèi)，就能有效地控制近期危害非洲的　蝗災(zāi)D.虎屬于K－策略的生物，其有效保護(hù)措施是改善它們的棲息環(huán)境以提高K值
解析：對(duì)于有害生物低于K/2時(shí)控制最有效，蝗蟲屬于r－策略的生物，能在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生較多的后代，種群數(shù)量控制在K/2之內(nèi)不一定就能有效控制蝗蟲，C錯(cuò)誤；對(duì)于K－策略的生物，應(yīng)保護(hù)其棲息環(huán)境，包括提供充足的食物和空間資源，控制其天敵的數(shù)量，提高他們的K值，D正確。
考向　影響種群數(shù)量變化的因素1.下列關(guān)于非生物因素和生物因素對(duì)種群數(shù)量變化的影響的敘述，不正確的是( )A.林冠層的郁閉度越大，地面得到的陽光越多B.非生物因素對(duì)種群數(shù)量變化的影響往往是綜合性的C.地震等自然災(zāi)害對(duì)種群的作用強(qiáng)度與該種群的密度無關(guān)，屬于非密度　制約因素D.影響種群數(shù)量的因素有很多，如氣候、食物、天敵、傳染病等
解析：林冠層的郁閉度越大，地面得到的陽光越少，A錯(cuò)誤。
1.環(huán)境容納量是指種群的最大數(shù)量(　　)2.不同種生物種群的K值各不相同，但同種生物種群的K值固定不變(　　)3.種群“J”形增長曲線中的增長率和增長速率均恒定不變(　　)4.種群數(shù)量的變化就是種群數(shù)量的增長和波動(dòng)(　　)5.為有效防治蝗災(zāi)，應(yīng)在種群數(shù)量為K/2時(shí)及時(shí)控制種群密度(　　)6.在“S”形增長曲線中，當(dāng)種群數(shù)量超過K/2后，種群增長速率減慢，其對(duì)應(yīng)的年齡結(jié)構(gòu)為衰退型(　　)
1.(選擇性必修2 P8)種群增長的“J”形曲線：自然界有類似細(xì)菌在理想條件下種群增長的形式，如果以_____________________________________ 表示，曲線則大致呈“J”形。2.(選擇性必修2 P9)種群增長的“S”形曲線：種群　　　　　　　　　后，　　　　　　的增長曲線，稱為“S”形曲線。3.(選擇性必修2 P9)環(huán)境容納量：___________________________________　　　　　　　　　　　　　。
時(shí)間為橫坐標(biāo)，種群數(shù)量為縱坐標(biāo)畫出曲
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，又稱K值
4.(選擇性必修2 P9)在理想條件下，種群數(shù)量會(huì)實(shí)現(xiàn)快速增長，其數(shù)學(xué)模型為Nt＝N0λt，呈“J”形曲線。然而在自然界中，由于_______________ ，種群數(shù)量不可能無限增長。有些種群的數(shù)量 后能保持相對(duì)穩(wěn)定，使種群增長曲線呈“S”形。5.(選擇性必修2 P9)“J”形增長曲線的形成條件：____________________ 等。6.(選擇性必修2 P9)“S”形增長曲線的成因：___________________________________________________________________________________________。
氣候適宜、沒有天敵和其他競(jìng)爭物種
資源和空間條件有限，隨
種群密度增大，種內(nèi)競(jìng)爭加劇，從而使出生率降低、死亡率升高，直至平衡
7.教材中的隱性知識(shí)　源于選擇性必修2 P9“正文”(1)種群的增長率＝ ，對(duì)于“J”形曲線，增長率　　(填“增大”“減小”或“不變”)。(2)①λ>1時(shí)，種群密度　??；②λ＝1時(shí)，種群密度　　　?。虎郐?

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