种群数量的变化(生物必修三第4章第二节)

知识 乐学生物 第14期 2018-03-25 创建 播放:51

介绍: 首先我们要讲的是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。数学模型是指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,柱状图等形式。坐标曲线的特点是能更直观地反映出种群数量的增长趋势但是不够精确,计算公式则与之相反。建立数学模型的一般步骤大家了解...

介绍: 首先我们要讲的是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。数学模型是指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,柱状图等形式。坐标曲线的特点是能更直观地反映出种群数量的增长趋势但是不够精确,计算公式则与之相反。建立数学模型的一般步骤大家了解一下就行了,依次是提出问题,作出假设,构建模型,检验或修正。下面是本期的重点,种群增长的j型和s型曲线。自然界却有类似细菌在理想条件下种群数量增长的形式,如果以时间为横坐标,种群数量为纵坐标画出曲线来表示,曲线则大致是j。j型曲线的计算公式为Nt=N0λt。其中N0表示该种群的起始数量,t为时间(单位就看是什么生物了动物一般以年计,微生物以分钟/小时等单位记),Nt表示在t时间后的该种群的数量,λ表示该种群数量是一年前种群数量的倍数。比如N2=N1λ= N0λ^2。根据公式我们可以知道决定j型曲线的因素是种群的起始数量和λ的大小。当λ>1时,种群为增长型;当λ=1时种群为稳定性;当0<λ<1时,种群为衰退型;当λ=0时,那就恐怖了,该种群没有繁殖且下一代灭亡。形成j型曲线的条件是在理想状态下没有环境阻力,比如食物和空间条件充裕,气候适宜,没有敌害等。它的特点是种群数量连续增长。J型曲线一般出现在新物种迁入的开始阶段,生物入侵的初期,以及实验条件下。我们要明确的是j型曲线是不能持续下去的,因为存在环境阻力。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。这也就是我们下面要介绍的s型曲线了。种群经过一定时间的增长后,数量趋于稳定的增长曲线,称为“S”型曲线。S型曲线的成因是资源和空间有限,随着种群密度增大,种内竞争加剧,天敌增加,导致了出生率下降,死亡率上升,使出生率等于死亡率,这时种群数量基本稳定。种群经过一定时间的增长后,数量趋于稳定的增长曲线在环境条件不受破坏的情况下,一定空间中能维持的种群最大数量称为环境容纳量,也就是K值。当种群数量到达K值时,该种群的总数再在K值处上下波动,但不会有太大增长。S型曲线可以分为5个时期:1调整期,个体数量较少,增长缓慢,2加速期,个体数量增加,增长加速(消灭害虫的最佳时机),3转折期,增长速率最快。这时候种群数量到达K/2,4减速期,增长速率缓慢,5稳定期,增长速率为零,这时种群数量达到K值。K/2值的特点是1可持续发展,2种群再生能力最强,3种群增长速率最大。通过S型曲线我们可以知道,在捕鱼时,我们应把鱼的数量控制在K/2值处;在保护野生动物时,我们应该提升它们的环境容纳量;在有害动物的防治上,我们应该降低它们的环境容纳量,在K/2值之前进行有效除害。下面我要讲的是J型曲线和S型曲线的比较。当J型曲线与S型曲线重合在一起来看时,会产生一部分的阴影面积,这些按照自然选择学说,就是在生存斗争中被淘汰的个体数,也就是环境阻力。环境阻力包括食物不足,空间有限,种内斗争,种间竞争,天敌捕食,气候不适,寄生虫,传染病等,随着种群密度的增加,种群面对的环境阻力也就越大。最后我们讲的是种群数量的波动和下降。影响种群数量变化的因素包括直接因素:出生率和死亡率,迁入率和迁出率;以及间接因素:种群的年龄组成和性别比例,生物因素,非生物因素和人为因素。种群数量变化的类型有增长,稳定,波动,下降等。下面是一个探究实验大家了解一下。这个实验是为了探究培养液中酵母菌种群数量的变化。实验原理有3个:1酵母菌可以用液体培养基来培养;2培养液中酵母菌种群数量的增长情况与培养液中的成分,空间,PH,温度等因素有关;3在理想的环境中,酵母菌种群的增长呈J型曲线;在有限的环境下,酵母菌种群的增长呈S型曲线。实验步骤为准备,接种,培养,计数,绘制曲线。注意事项有:显微镜计数时,对于压在小方格界线上的酵母菌,应只计数相邻两边及其顶角的酵母菌,这里的计数方法就和样方法一样,计上不计下,计左不计右;从试管中吸出培养液进行计数前,需将试管轻轻震荡几次,目的是使培养液中的酵母菌均匀分布,减小误差;每天计数酵母菌数量的时间要固定;溶液要进行定量稀释。

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