4.2种群数量的变化

四、种群数量的波动和下降
大多数种群的数量总是在波动之中的，在 不利条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡。
东亚飞蝗种群数量的波动
影响种群数量变化的因素
直接因素：出生率、死亡率、迁入、迁出 间接因素：食物、气候、传染病、天敌 重要因素：人类的活动
研究种群数量变化的意义
1．合理利用和保护野生生物资源
鱼类的捕捞
图中实线为实际增长曲 线，虚线为理想条件下 的增长曲线。
某岛屿环颈雉种群数量的增长
实例三
自然界中确实存在类似于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 大致呈“Ｊ” 型．
“J”型增长的数学模型
1、模型假设：
理想状态——食物充足，空间不限，气候适宜， 没有敌害等； 种群的数量每年以一定的倍数增长，第二年是 第一年的λ倍。 2、建立模型：
计算一个细菌产生的后代在不同时间的数量: 时间
20 40 60 80 100 120 140 160 180
细菌 数量
2
4
8
16
32
64
128 256
512
将数学公式（Nn＝2n）变为曲线图
曲线图与数学方程式比较，有哪些优缺点？ Nn＝1×２n
数学公式： 精确，但不够直观 曲线图： 直观，但不够精确
种群的研究核心就是种群的数量变化。 为了直观、简便地研究种群的数量变化规律， 建立数学模型是常用的方法之一。
一、建构种群增长模型的方法
研究实例 细菌每20分钟 分裂一次
在资源和空间无限的环 境中，细菌种群的增长 不受影响的情况下
Nn = 2n
观察、统计细菌数量， 对自己建立的模型进行 检验或修正
K值：环境容纳量
曲线
环境阻力
生存群处在一个理想的环境中，没有资源和 空间的限制，种群内个体的增长曲线是 A ， 用达尔文进化的观点分析，这是由于生物具有
过度繁殖 的特征。如果将该种群置于 有限的环境中，种群的数量增长曲线是 B ， 用达尔文进化观点分析，图中阴影部分表 示 通过生存斗争被淘汰的个体数量 。 影响种群密度的因素
研究实例 细菌每20分钟 分裂一次
在资源和空间无限的环 境中，细菌种群的增长 不受影响的情况下
研究方法
Nn = 2n
观察、统计细菌数量， 对自己建立的模型进行 检验或修正
研究实例 细菌每20分钟 分裂一次
在资源和空间无限的环 境中，细菌种群的增长 不受影响的情况下
研究方法 观察研究对象 提出问题
Nn = 2n
观察、统计细菌数量， 对自己建立的模型进行 检验或修正
研究实例 细菌每20分钟 分裂一次
在资源和空间无限的环 境中，细菌种群的增长 不受影响的情况下
研究方法 观察研究对象 提出问题 提出合理的假设
Nn = 2n
观察、统计细菌数量， 对自己建立的模型进行 检验或修正
研究实例 细菌每20分钟 分裂一次
①有害动物的防治，应通过降低其环境 容纳量（K值） 善其栖息环境，提高K值。
⑶图乙的gh段相当于图甲的cd段。 ②受保护动物的拯救和恢复，应通过改 ⑷图乙的h点相当于图甲的de段。
③生产上的捕获期应确定在种群数量为K /2时最好；而杀虫效果最好的时期在潜 伏期。
种群数量达到K值时，都能
在K值维持稳定吗？
研究方法 观察研究对象 提出问题 提出合理的假设
根据实验数据，用适 当的数学形式对事物的 性质进行表达 通过进一步实验或 观察等对模型进行 检验或修正
Nn = 2n
观察、统计细菌数量， 对自己建立的模型进行 检验或修正
细菌的数量／个
理想条件下细菌数量增长的推测
自然界中有此类型吗？
二、种群增长的“J”型曲线
4.2种群数量的变化
在 营养和 生存空间没 有限制的情 况下，某种 细菌每 20min就通 过分裂增殖 一次。
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分裂繁殖一代。 Nn = 2n 1.n代细菌数量的计算公式是____________。
2.72h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是 N = 2216 ______________。
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。
美丽的环颈雉
实例二：在20世纪30 年代时，人们将环颈 雉引入到美国的一个 岛屿，在1937～1942 年期间，这个种群的 数量增长如图。
Nt=N0 λ
t
（N0为起始数量， t为时间，Nt表示t年后该种群的数 量，λ表示该种群数量是一年前种群数量的倍数．）
存在环境阻力
达尔文估计，一对象，如 果保证食物和其他条件， 在没有其他生物或天敌危 害的情况下，740～750年 后就可以繁殖成具有 19000000个个体的巨大种 群，但是这一现象并没有 在自然界中发生
B
三、种群增长的“S”型曲线 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．
高斯对大草履虫种群研究的实验
高斯（Gause，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：
2．为防治有害生物提供科学依据
蝗虫的防治
种群数量
种群增长的“J”型曲线
种群增长的“S”型曲线
（在理想状态下的种群增长） （在有限环境下的种群增长）
比较种群增长两种曲线的联系与区别
条件 种群增长率 有无K值 J型曲线 环境资源无限 保持稳定 无， 持续保持增长 S型曲线 环境资源有限 先升后降 有K值
饱和期，增 长速率为零 K值：环境容纳量 种群数量由0→K/2值时，
种群增长率为零,但种群数量 潜伏期，个体数量较少增长缓慢 达到最大，且种内斗争最剧烈。
种群数量变化曲线与种群增长率曲线的关系
d e
g
K/2
c b 甲 f 乙 h
a
⑴图乙的fg段相当于图甲的ac段。 种群增长曲线的生产生活中的应用： ⑵图乙的g点相当于图甲的c点。
在资源和空间无限的环 境中，细菌种群的增长 不受影响的情况下
研究方法 观察研究对象 提出问题 提出合理的假设
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
观察、统计细菌数量， 对自己建立的模型进行 检验或修正
研究实例 细菌每20分钟 分裂一次
在资源和空间无限的环 境中，细菌种群的增长 不受影响的情况下
出生率、死亡率、迁入、 有 迁出、性别比、年龄组 成、气候、食物、天敌、 。 人类活动等 种 群 数 量
A B
时间
1．在下列图中，表示种群在无环 境阻力状况下增长的是
B
2．下图表示接种到一定容积培养液中的酵母菌生 长曲线图，曲线中哪段表示由于有限空间资源的限 制使种内竞争增加（ ）
D
A．CD段（增长速度慢） B．DE段（速度加快） C．EF段（变化速率加快） D．FG段（速度逐渐变慢）
大草履虫数量增长过程如何？ 其种群达到基本稳定的数量值称为什么？
三、种群增长的“S”型曲线 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。
K=375
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。
三、种群增长的“S”型曲线
种群增长率增大 减速期，增长缓慢 种群数量在 K/2值时， 种群增长率最大 转折期，增 K/2 长速率最快 种群数量K/2 →K值时， 种群增长率不断降低 种群数量达到K值时， 加速期，个体数量增加，增长加速
3、种群的指数增长（J型）是有条件 的，条件之一是（ ）
A．在该环境中只有一个种群 B．该种群对环境的适应比其他种群优越得多 C．环境资源是无限的 D．环境资源是有限的
C
4、自然界中生物种群增长常表现为“S” 型增长曲线。下列有关种群“S”型增长 的正确说法是（）
A.“S”型增长曲线表示了种群数量和食物的关系 B.种群增长率在各阶段是不相同的 C.“S”型增长曲线表示了种群数量与时间无关 D.种群增长不受种群密度制约