高中生物 4.2《种群数量的变化》学案（2） 新人教版必修3.doc

第2节 种群数量的变化一、建构种群增长模型的方法1、数学模型：数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。2、实 例：（以细菌为例）研究方法研究实例提出问题观察研究对象，提出问题细菌每20min分裂一次模型假设提出合理的假设在资源和空间无限的环境中，细菌的种群增长不会受密度影响。建立模型根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达Nn=2n N 代表细菌数量，n表示第几代。修正检验通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正。观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检验或修正。数学模型二、种群数量的变化1、种群数量变化的原因种群中个体有出生、死亡、迁入和迁出等变化，出生和迁入导致种群数量增加，死亡和迁出导致种群数量减小，因此种群数量有增长、波动、稳定和下降等变化过程。2、影响种群数量变化的因素种群的数量是由出生率和死亡率、迁入和迁出决定的，种群的数量变化是出生和死亡、迁入和迁出相互作用的综合结果，所有能影响种群的出生率、死亡率和迁入、迁出的因素，都会影响种群数量的变化。种群特征的影响（同一种群内部影响）：年龄组成是决定和预测种群将来发展趋势的最主要因素。种群的性别比例改变或性别比例失调，将导致生殖上的混乱，从而引起种群数量变化。如：用性引诱剂诱杀害虫的雄性个体而改变性别比例，使出生率降低。种间关系的影响：互利共生、竞争、捕食等不同物种个体之间的关系可使研究的种群数量增加或减少。无机环境对种群数量的影响：环境中的一些非生物因素，如水分、温度、食物等因素在特殊情况下能影响种群的出生率和死亡率，进而引起种群数量的变化。3、研究种群数量变化的意义：在野生生物资源的合理利用和保护、害虫的防治等方面有重要意义。种群数量大于1/2K时，可猎取某野生生物资源。三、比较“J”型曲线和“S”型曲线项目“J”型曲线“S”型曲线含义指在食物(养料)和空间条件充裕，气候适宜、没有敌害等理想条件下，不受资源和空间的限制，种群的数量往往会连续增长。它反映了种群增长的潜力。指种群在一个有限的环境中增长时，当种群数量达到环境条件所允许的最大值（环境容纳量，K值）时，种群数量将停止增长，有时会在最大容纳量上下保持相对稳定。一般情况下，种群数量为1/2K时，增长速率达最大值。前提条件环境资源无限环境资源有限保持不变随种群密度上升而下降种群增长率保持稳定随种群密度上升而下降种群增长速率随种群密度上升而上升随种群密度上升而上升，到一定密度再下降K值（环境容纳量）无K值种群数量在K值上下波动曲线指数式增长不受资源和空间的限制，种群的数量往往会连续增长。以某种动物为例，假定种群的数量为N0，表示该种群数量是前一年种群数量的倍数，该种群每年的增长率都保持不变，那么：一年后该种群的数量应为：N1N0 二年后该种群的数量为：N2N1N02t年后该种群的数量应为：NtN0t据此方程绘出的曲线为“J”型。种群的指数式增长模式在理论上是存在的，但在自然生态系统中几乎是不可能存在的，因为资源、空间和食物不可能是无限的，即使在实验条件下也无法做到。环境容纳量（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，又称K值。四、几组概念的辨析1：表示相邻两年（生物的两代）种群数量的倍数。在公式NtN0t中，N0表示起始数量，表示相邻两年（生物的两代）种群数量的倍数，t表示年数或生物的繁殖代数。N1N0；增长率（N1N0）N0100%（1）100%。2增长率：增长率是指单位时间种群增长数量，增长率出生率死亡率出生数死亡数）/（单位时间单位数量）。在“J”型曲线增长的种群中，增长率保持不变；而在“S”型增长曲线中增长率越来越小。3增长速率：增长速率是指单位时间内种群数量变化率，增长速率（出生数死亡数）/单位时间。种群增长速率就是曲线上通过每一点的切线斜率，不论是“J”型曲线还是“S”型曲线上的斜率总是变化着的。在“J”型曲线增长的种群中，增长速率是逐渐增大。在“S”型曲线增长的种群中，“增长速率”是该曲线上“某点”的切线的斜率，斜率越大，增长速率就越大，且斜率最大时在“ 1/2K”。之后增长变慢，增长速率是逐渐减小。在“S”曲线到达K值时，增长速率就为0。4在“J”型增长曲线中，每年的增长率不变（如图A）；由于“J”型增长曲线的斜率是在不断变化的，逐渐增大，直至无穷，所以其增长速率也就不断增大（如图B）。5在“S”型增长曲线中，每年的增长率由最初的最大值，在环境阻力（空间压力、食物不足等）的作用下，导致出生率下降、死亡率上升，种群数量到达最大值（K值），其增长率不断下降至0，故在“K”时，其增长率为0（如图C）；而增长速率会有先升后降的变化过程，呈现钟罩形变化曲线，即在“S”型曲线中，开始时斜率为0，斜率逐渐增大，增长速率也就越大，且斜率在 1/2K时最大，即在“ 1/2K”时增长速率最大，过后，斜率下降，在K值时降至为0，故在“K”时，其增长速率为0（如图D）。五、疑问与解答1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 1/2K水平，这是因为在这个水平上（）A种群数量相对稳定 B种群增长量最大 C种群数量最大 D环境条件所允许的种群数量【解答】B根据种群增长的“S”型曲线，当被捕鱼群的种群数量保持在 1/2K值水平的时候，从曲线上看正好相当于“J”型曲线，种群增长量最大，或者说种群的个体数量增长最快。不是C项所说的“种群数量最大”，更不是D项所说的“环境条件所允许的种群数量最大”。当然也远远没有达到A项所说的“种群数量相对稳定”的水平。答案：B。2、下列有关种群增长的“S”型曲线的叙述，错误的是（）A通常自然界中的种群增长曲线最终呈“S”型B达到K值时种群增长率为零C种群增长受自身密度的影响D种群的增长速率逐步降低【解答】DA项中由于空间和资源的限制，因此自然界中的种群增长曲线通常呈“S”型；对于“S”型曲线来说，种群在 1/2K时增长速率最大，然后种群的增长率随种群密度的上升而下降，当达到环境所允许的最大值（环境容纳量，K值）时，增长率降为0，所以B项的说法正确；种群数量的增加除受环境因素影响外，随着种群密度的增加，种内斗争也会加剧，影响种群数量的增长，因此C项说法也是正确的；种群数量的增长速率是先逐渐升高，当种群数量大于 1/2K时，种群增长速率开始降低。六、解读种群增长的“S”型曲线当种群在一个有限的环境中增长时，随着种群密度的上升，个体间对有限空间、食物和其他生活条件的种内斗争必将加剧，以该种群为食的捕食者的数量也会增加，这就会使这个种群的出生率下降，死亡率增高，从而使种群数量的增长率下降，当种群数量达到环境所允许的最大容量（环境容纳量，K值）时，种群数量将停止增长，即此时的增长率为 0，有时会在最大值上下保持相对稳定。当种群数量增长到 1/2K 值时，曲线有一拐点 P，在 P 点种群的增长速率最快，可提供的资源也最多，而又不影响资源的再生。当大于 1/2K 值时，种群增长的速率将开始下降。因此，在对野生动植物资源的合理开发和利用方面，当种群数量大于1/2K值时就可以猎取一定数量的该生物资源，而且获得的量最大，当过渡猎取导致种群数量小于 1/2K 值时，种群的增长速率将会减慢，获得的资源量也将减少，而且会影响资源的再生。所以在猎取资源时应注意保证剩余量在1/2K值以上，这样才会有利于资源的再生和可持续发展。七、种群数量的波动与下降1、波动的原因：气候因子、竞争、捕食、寄生、营养、疾病等。2、周期性波动：原因较复杂，捕食和食物是影响因素之一。一般捕食种群数量达到高峰和低峰的时间总比资源种群（猎物者）晚，这种差异是由资源种群对捕食者影响的时滞效应所致。w.w.w.k.s.5.u.c.o.m www.ks5u.com- 4 -用心 爱心 专心