种群数量的变化精华版ppt课件.ppt
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1、第2节种群数量的变化,一、建构种群增长模型的方法二、种群增长的“J”型曲线三、种群增长的“S”型曲线四、种群数量的波动和下降五、研究种群数量变化的意义,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?,国家地理:在几百年前,金丝猴在许多地区广泛分布,人口的增加和山林的破坏使金丝猴的分布区越来越小。现在,黔金丝猴的数量只有500600只,处于濒危状态,只在贵州省的梵净山区生存。滇金丝猴生活在云南西北部、西藏东南端及四川西部长江上端金沙江上游的高山中,数量不到2000只,也处境濒危。,怎样建构种群数量增长的模型?种群的数量是怎样变化的?什么是环境容
2、纳量?影响种群数量变化的因素有哪些?,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,大肠杆菌的分裂生殖( ),二分裂,问题探讨,在营养和生存空间没有限制的情况下,某种细菌每20min就通过分裂繁殖一代,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:1、72小时后,由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少?2、n代细菌数量的计算公式?,Nn1n,解:n 60min x72h20min216Nn2216,一、建构种群增长模型,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,数学模型建构是常用的方法之
3、一。,建构种群增长模型的方法,用来描述一个系统或它的性质的数学形式 1、 数学方程式法 2、坐标曲线法,建立数学模型一般包括以下步骤:,一、建构种群增长模型的方法,2,4,8,16,32,64,128,256,512,1,2,3,4,5,6,7,8,9,3、填写下表:计算一个细菌在不同时间(单位为min)产生后代的数量,4.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。,曲线图:直观,但不够精确数学公式:精确,但不够直观,曲线图与数学方程式比较,有哪些优缺点?,食物充足,空间充裕,环境适宜,没有天敌,资源无限指数生长,实例一:1859年,一位英国人来到澳大利亚定居,他带来了24只野
4、兔。让他没有想到的是,一个世纪之后,这24只野兔的后代竟达到6亿只以上。漫山遍野的野兔与牛羊争食牧草,啃啮树皮,造成植被破坏,导致水土流失。后来,人们引入了黏液瘤病毒才使野兔的数量得到控制。,实例二:在20世纪30年代,人们将环颈雉引入美国的一个岛屿。在19371942年期间,这个种群数量的增长如下图所示。,如果以时间为横坐标,种群数量为纵坐标画出曲线来表示,曲线大致呈什么型?,二种群增长的“”型曲线,自然界确有类似的细菌,在理想条件下种群数量的增长会如图中J型曲线增长。其理想条件是什么?,气候适宜食物充足空间充裕外无天敌,人口增长也会如此吗?,世界人口的指数增长曲线,实例三,理想条件下的种群
5、增长模型,实例四,理想条件下的种群增长模型,J型增长的数学模型,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,种群增长率与种群增长速率,增长率:种群在单位时间内净增加的个体数占个体总数的比率 :(这一次总数-上一次总数)/上一次总数x100=增长率。 如某种群现有数量为a,一年后,该种群数为b,那么该种群在当年的增长率为(b-a)/ ax100%
6、。 即增长率=出生率 死亡率。,增长速率:指单位时间种群增长数量。 其计算公式为:(现有个体数原有个体数)增长时间 同样某种群现有数量为a,一年后,该种群数为b,其种群增长速率为(b-a)/1年。,故增长率不能等同于增长速率。,种群增长速率就是曲线上通过每一点的切线 斜率。,二、种群增长的“J”型曲线,产生条件:,理想状态食物充足,空间不限, 环境适宜,没有天敌等;,增长特点:,种群数量每年以一定的倍数增长,第二年是第一年的倍。,量的计算:t年后种群的数量为,Nt=N0t,(N0为起始数量, t为时间,Nt表示t年后该种群的数 量,-1为年均增长率),适用情形: 实验室条件下、当一个种群刚迁入
7、到一个新的适宜环境时的最初一段时间, 种群数量变化图像:, 种群增长率变化和增长速率变化图像:,计算:,某一地区2001年人口普查时有10万人,2002年比2001年增长1。请预测,按照此生长速度,2006年该地区的人口将有多少?,Nt10(1+1)2006-2001,在营养、资源较好的培养基上接种少量细菌,每隔一段时间测量细菌的个体数量,绘制成曲线,如右图所示。下列图中能正确表示细菌数量增长率随时间变化趋势的曲线是(),A,问题探讨 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?如何验证你的观点?,细菌的数量不会一直按照这个公式增长, 因为培养基中的营养成分和空间有限,当细菌数量达到
8、一定量时,细菌种群出现生存斗争。可用实验计数法验证。,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,、,问题:,“J”型增长能一直持续下去吗?,存在环境阻力,自然界的资源和空间总是有限的;种内斗争就会加剧;捕食者增加。,当种群数量增加到一定阶段时,种群数量就会稳定在一定的水平。,思考:在自然界中,种群增长的“J”型曲线应该从哪些方面进行修正呢?,高斯(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,请绘制大草履虫的种群增长曲线,大草履虫数量增长过程如何?其种群
9、达到基本稳定的数量值称为什么?,大草履虫种群的增长,三 种群增长的“S”型曲线,在资源有限条件下的情况下,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,产生条件: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“”型曲线,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。,种群增长速率不断低,种群数量K/2 K值时,,3.对种群增长的“S”型曲线的分析,种群数量达到K
10、值时,,种群增长速率为零,但种群数量达到最大,且种内斗争最剧烈。,种群数量在 K/2值时,,种群增长速率最大,种群数量由0K/2值时,,种群增长速率增大,K/2,转折期,增长速率最快,K值:环境容纳量,加速期,个体数量增加,增长加速,潜伏期,个体数量较少增长缓慢,减速期,增长缓慢,饱和期,增长速率为零,K/2,转折期,增长速率最快,K值:环境容纳量,加速期,个体数量增加,增长加速,调整期,个体数量较少增长缓慢,减速期,增长缓慢,稳定期,增长速率为零,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。,1.同一种群的K值不是固定不变的,会受到环境的
11、影响。,2.NK2,此时种群增长速度最快,可提供的资源数量也最多 ,而又不影响资源的再生。,K/2,S型曲线的种群数量、增长率、增长速率的曲线图,时间,增长率,35,种群数量变化曲线与种群增长su率曲线的关系,图乙的fg段相当于图甲的ac段图乙的g点相当于图甲的c点图乙的gh段相当于图甲的cd段图乙的h点相当于图甲的de段,种群增长的“”型曲线,0K/2时逐渐增大K/2 K时逐渐减小在 K/2时达到最大在K时增长速率为0,增长速率变化:,种群数量变化:,在K值时达到最大,t0,t1,t2,种群数量“S”型增长曲线,(种群数量),K/2,K,种群数量增长 速率,时间,D: 出生率死亡率,即种群数
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