资源简介

(共48张PPT)
第32讲　种群及其动态
内容要求 学业要求
1.列举种群具有种群密度、出生率和死亡率、迁入率和迁出率、年龄结构、性别比例等特征 2.尝试建立数学模型解释种群的数量变动 3.举例说明阳光、温度和水等非生物因素以及不同物种之间的相互作用都会影响生物的种群特征 4.实验:探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化 运用数学模型表现种群数量变化的规律,分析和解释影响这一变化规律的因素,并应用于相关实践活动中(生命观念、科学思维、社会责任)
在一定的空间范围内，同种生物的所有个体形成的集合
在相同时间聚集在一定地域中各种生物种群的集合
在一定空间内，由生物群落与它的非生物因素互相作用而形成的统一整体
地球上的全部生物及其非生物环境的综合，构成地球上最大的生态系统
生物圈
生态系统
群落
种群
P1
P22
P48
P48
种群密度是种群最基本的数量特征。
种群的其他数量特征
考点一
种群密度及其调查方法
考点二
培养液中酵母菌种群数量的变化
考点三
种群数量的变化及其应用
考点四
影响种群数量变化的因素
考点五
考点一
种群密度及其调查方法
1
种群密度
——种群最基本的数量特征
种群密度
种群的个体数量
空间大小（面积或体积）
（2）表达式：
种群在单位面积或单位体积中的个体数。
濒危动物保护、农田杂草状况调查、渔业上捕捞强度的确定、农林害虫的监测和预报等
陆生生物 水生生物
（1）含义：
（3）意义：
种群密度的调查方法
逐个计数法
估算法
适用范围
分布范围较小、个体较大的种群
黑光灯诱捕法
样方法
标记重捕法
适用范围
有趋光性的昆虫
适用范围
植物或昆虫卵及一些活动范围较小的动物（如蚜虫、跳蝻）
适用范围
活动能力强、活动范围大的动物
其他方法
航拍法、红外触发相机、粪便、声音等
2
种群密度的调查方法
②调查程序：P5

1)样方法
随机取样，样方大小适中，样方数量不宜太少。
③取样:
①概念: P2
计上不计下,计左不计右
在被调查种群的分布范围内，随机选取若干个样方，通过计数每个样方内的个体数，求得每个样方的种群密度，以所有样方种群密度的平均值作为该种群的种群密度估算值。
双子叶植物的种群密度
乔木一般为100 m2，灌木为16 m2，草本植物为1 m2
活动范围大，活动能力强的动物
在被调查种群的活动范围内，捕获一部份个体，做上标记（M）后再放回原来的环境，经过一段时间后进行重捕（n） ，根据重捕到的动物中标记个体数（m）占总数的比例，来估计种群密度。
估算种群密度偏大/偏小
适用对象
计算公式
方法
误差分析
标记重捕法
P3
种群数量(N)
首捕标记数(M)
重捕总数(n)
重捕中标记数(m)
=
N=
m（重捕中标记数）
╳M(总标记数）
n（重捕个体数）
【方法规律】“两看法”选择合适的种群密度调查方法
利用标记重捕法估算种群数量的误差分析
①标记物脱落，则估算值偏___；
②被标记个体的被捕机会降低，则估算值偏___；
③标记物导致被标记个体易于被天敌发现，则估算值偏___;
④在被标记个体稀少处捕获，则估算值偏___；
⑤被标记个体放回后还未充分融入该种群中就再次被捕获，则估算值偏___；
⑥在被标记个体密集处捕获，则估算值偏___；
⑦如果标记的个体因标记过于醒目，易被调查者发现，则估算值偏____；
大
大
大
大
重捕获的标记个体数(m)偏小
小
小
小
重捕获的标记个体数(m)偏大
N=
m（重捕中标记数）
╳M(总标记数）
n（重捕个体数）
各数量特征之间的关系
种群密度
种群的数量特征
最基本特征
出生率
死亡率
迁入率
迁出率
年龄结构
影响
性别比例
影响
预测变化趋势
间接影响
决定（直接影响）
①决定种群密度的直接因素:
出生率和死亡率、迁入率和迁出率
②决定种群密度的间接因素:
年龄结构和性别比例
种群的其他数量特征
考点二
3
出生率和死亡率
出生率:单位时间内新产生的个体数目占该种群个体总数的比率。
死亡率:单位时间内死亡的个体数目占该种群个体总数的比率。
出生率=
新生个体数
种群数量（初数）
【例】截至2015年，我国大陆总人数约为13.7亿，2015年出生1655万人，我国大陆人口在这一年的出生率约为_____‰。
12‰
12
比较：
出生率>死亡率
种群密度增加
增长型
出生率≈死亡率
种群密度稳定
稳定型
出生率<死亡率
种群密度减少
衰退型
出生率和死亡率直接决定种群密度的大小。
课Ｐ3　Ｐ227
4
迁入率和迁出率
★概念:
单位时间内迁入或迁出的个体占该种群个体总数的比值。
★意义:
决定种群数量和种群密度的直接因素。
★应用:
研究一座城市的人口变化，迁入率和迁出率是不可忽视的因素；
课Ｐ3　
5
年龄结构：
类型 增长型 稳定型 衰退型
年龄特征 幼年个体___， 老年个体___ 各年龄期个体数_______ 幼年个体___，
老年个体___
发展趋势 出生率___死亡率，种群密度_____ 出生率___死亡率，种群密度______ 出生率___死亡率，种群密度_____
图示
多
少
比例相当
少
多
＞
增大
≈
相对稳定
＜
减小
★研究意义:
预测未来种群数量的变化趋势。
种群中各年龄期的个体数目比例。
注意：年龄组成稳定 ≠ 种群数量稳定
课Ｐ4　Ｐ228
思考·讨论
讨论：
2.年龄结构为稳定型的种群，种群数量在近期一定能保持稳定吗 年龄结构为衰退型的种群呢？
不一定，因为出生率和死亡率不完全决定于年龄组成，还受到食物、天敌、气候等多种因素的影响。此外，种群数量还受迁入率和迁出率的影响。
年龄组成为衰退型的种群，种群数量一般会越来越小，但是也不排除由于食物充足、缺少天敌、迁入率提高等原因而使种群数量增长的情况。
可预测种群密度和数量的变化趋势。
意义：
但是这种趋势不一定能实现
6
性别比例：
★意义：直接影响出生率，而间接影响种群密度。
★类型:
雌雄相当型
雌多雄少型
雌少雄多型
★应用：利用人工合成的 （信息素）诱杀某种害虫的 个体，
改变了害虫种群 ，就会使很多雌性个体不能完成交配，
从而使该种害虫的种群密度明显降低。
性引诱剂
雄性
正常的性别比例
注意: 不是所有种群都有性别比例，如某些雌雄同株的植物
种群中雄性个体和雌性个体所占的比例。
★概念:
不合理的性别比例会导致出生率下降，进而引起种群密度下降。
课Ｐ4　
注意：正常的性别比例是指该种群正常状态下经过长期自然选择形成的的性别比例，并不一定是雌雄相当型。
1.种群密度是种群最基本的数量特征。
6.如果研究一座城市人口的变化,迁入率和迁出率更是不可忽视的因素。
5. 性别比例通过影响出生率间接影响种群密度。
3.年龄结构在一定程度上能预测种群数量变化趋势。
2.出生率和死亡率、迁入率和迁出率是决定种群密度变化的直接因素。
4.年龄结构是通过影响出生率和死亡率间接影响种群密度的。
7.调查种群密度时，为保证调查结果的准确性，差距大的样方内数值也应如实记录，不应舍弃。
[易错考点]
考点三
种群数量的变化及其应用
1
种群数量变化的研究方法
数学模型：
表现形式:
用来描述一个系统或它的性质的数学形式
数学方程式法
坐标曲线图法
建模步骤：
以P65问题探讨中细菌数量变化为例
观察研究对象，提出问题
细胞每20min分裂一次
提出合理的假设
资源空间无限多，细菌种群的增长不受种群密度增加的影响
根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达
数学方程式法： 坐标曲线法：
Nn＝２n
通过进一步的实验或观察等，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
建立数学模型
（理想条件）
（优缺点：更直观，不够精确）
（优缺点：更精确，不够直观）
2
种群数量的“J”形增长
（1）种群数量增长模型
（2）形成原因：
充裕、气候适宜、 敌害
（3）种群增长速率：
新增加的个体数与时间的比值
（4）种群增长率：
单位时间内净增加的个体数占原来个体数的比例。
保持不变，为λ-1
理想条件
食物和空间
没有
如：①一个种群刚迁入到一个新的适宜的环境中
②实验室条件下
增长特点：种群的增长率是一定的，种群数量没有上限。
Nt＝N0λt
N0：
t：
Nt：
λ：
种群起始数量
时间
t年后种群的数量（第t+1年）
该种群数量是一年前种群数量的倍数,不是增长率
（5）数学公式：
项目 种群数量变化 年龄结构
λ>1
λ＝1
λ<1
增加
增长型
相对稳定
稳定型
减少
衰退型
只有λ＞1且为定值时，种群增长才为“J”形增长。
【思考】当λ＞1时，种群一定呈“J”形增长吗？
2
种群数量的“J”形增长
拓展归纳
准确分析“λ”曲线
1.16-20年内的年龄组成为稳定性（ ）
2.8-16年调查的年龄组成可能是增长型（ ）
3.第4年到第10年间种群数量在下降，原因可能是食物的短缺和天敌数量增多（ ）
4.第8年时种群数量最少（ ）
5.如果持续第16年到第20年间趋势，后期种群数量将呈“J”型曲线增长（ ）
×
√
√
×
第10年
×
16-20年λ>1为定值,为“J”型增长
0-4年λ=1，年龄组成为稳定性
4-10年λ<1，年龄组成为衰退型
10-20年λ>1,年龄组成为增长型
增长型
8—10：衰退型 10—16：增长型
3
种群数量的“S”形增长
（1）种群数量增长模型
（2）形成原因：
有限、存在 ,
种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定。
食物、空间
天敌、种内斗争
环境阻力
（3）曲线特点：
①种群数量达到K/2值时，增长速率最大
②种群数量达到环境容纳量（即K值）后，将停止增长，并在K值左右保持相对稳定
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
环境阻力
在生存斗争中被淘汰的个体数量
（4）增长速率
①增长速率先增大后减小，最后为0。
②当种群数量为k/2时，增长速率达到最大。
实质就是“S”型曲线的斜率
3. 种群的“S”形增长
“S”形增长曲线图分析：
AB段：
种群基数小，需要适应新环境，增长较缓慢；适应期
资源和空间丰富，出生率升高，种群数量增长迅速；快速增长期
资源和空间有限，种群密度增大，种内竞争加剧，出生率降低，死亡率升高，种群增长减缓；缓慢增长期
出生率约等于死亡率，种群增长速率几乎为0，种群数量达到K值，且维持相对稳定。饱和期
种群数量为K/2，种群增长速率达到最大；
BC段：
C点：
DE段：
CD段：
K
种群数量
时间
0
B
C
D
E
t1
t2
A
K/2
（5）增长率
增长率受种群密度制约，密度越大，增长率越小。
随时间的推移，环境阻力越来越大，增长率越来越小直至为0
K
增长率≠增长速率:
增长速率＝
Nt－No(个)
T(年)
×100％
增长率＝
Nt－No
No
①“J”型曲线反映的种群增长率是一定的,而增长速率逐渐增加;
②“S”型曲线反映的种群增长率逐渐降低,而种群增长速率是先逐渐增大后逐渐减小的。
拓展归纳
准确分析“S”型曲线
（1）AB 段：出生率 死亡率，种群数量增加。
（2）B点（K/2）：出生率与死亡率差值 ，种群增长速率 。
（3）BC段：出生率仍 死亡率，但差值在减小，种群增长速率 。
（4）C点（K值）：出生率 死亡率，种群增长速率为 ，种群数量达到 ，趋于稳定。
A
B
C
大于
最大
最大
大于
下降
等于
0
最大（K 值）
种群“J”形和“S”形增长曲线之间的关系
两种增长曲线的主要差异是：环境阻力的不同
环境阻力(按自然选择学说，它就是在生存斗争中被淘汰的个体数量)。
“J”形曲线无 K值, 无种内斗争,
无天敌。
K 值 （是/不是）种群数量的最大值
请据图分析：该种群的K 值为 。
同一种群的K 值是固定不变的吗？
同一种群的K 值不是固定不变的，会受到环境因素的影响。
K2
生物自身的遗传特性和食物、栖息场所、天敌及其他生存条件均会影响动物的环境容纳量。
不是
K值是种群在一定环境条件下所能维持（允许达到）的种群最大数量，在环境条件没有变化的情况下，种群数量在K值上下波动，动态平衡。
热点归纳
聚焦K值
野生大熊猫种群数量锐减的关键原因是什么？
保护大熊猫的根本措施是什么？
建立自然保护区，改善栖息环境，从而提高环境容纳量。
野生大熊猫的栖息地遭到破坏，食物和活动范围缩小，K值降低。
场景1
K值与K/2值在实践中的应用:
机械捕杀
施用激素
药物捕杀
施用避孕药
养殖或
释放天敌
断绝或减少食物来源
增大
死亡率
降低环境
容纳量
打扫卫生
控制家鼠数量的思路和相应具体措施
降低
出生率
是防治有害生物
的根本措施。
场景2
K值与K/2值在实践中的应用:
在 捕杀。
K/2前
增大环境阻力
防止老鼠种群数量达到K/2处
K值与K/2值在实践中的应用:
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？
场景3
K
种群数量
时间
0
B
C
D
E
t1
t2
A
K/2
应使被捕鱼群的种群数量保持在K/2水平，因为在这个水平上种群增长速率最大
渔业捕捞应在 。
K/2以后
——“黄金开发点”
①对野生生物资源和濒危物种的保护:
建立自然保护区：
减小环境阻力，提高K值。
K/2
t0 t1 t2 时间
种群数量
K
a
b
c
d
e
②对野生生物资源的利用:（合理开发利用）
捕捞后鱼的种群数量维持在 。
K/2
K/2值处，种群增长速率最大，可实现，可持续发展。
③对有害生物防治:
在 捕杀，严防达到K/2值处。
增大环境阻力，降低K值;
K/2前
渔业捕捞应在种群数量在 进行，
K/2以上
【总结】K值与K/2值的应用:
聚焦K值
拓展
延伸
④K值的四种表示方法如下图所示，图中t1时所对应的种群数量为K/2，t2时所对应的种群数量为K值。
拓展： “λ”与“增长率”
增长率=(末数-初数)/初数×100%=[(N0λt+1-N0λt)/N0λt]×100%=(λ-1)×100%。
λ代表某时段结束时种群数量为初始数量的倍数,不是增长率。
种群“J”形增长的数学模型: Nt=N0λt
(1)辨析“λ”与“增长率”
①a段—
②b段—
③c段—
④d段—
⑤e段—
(2)曲线分析
尽管λ呈上升趋势,但仍小于1,故种群数量逐年下降
λ<1,种群数量逐年下降;
λ=1,种群数量维持相对稳定;
λ仍大于1,此段种群出生率大于死亡率,则种群数量一直增长
λ>1且恒定,种群数量呈“J”形增长;
拓展2：种群增长率和种群增长速率
(1)种群增长率
指单位数量的个体在单位时间内新增加的个体数,无单位。
计算公式
概念
增长率= ———————————х100%
一定时间内增长的数量
初始数量
(2)种群增长速率
指单位时间内新增加的个体数(即种群数量增长曲线的斜率),有单位,如:个/年。
计算公式
概念
增长速率= ——————————
一定时间内增长的数量
时间
“J”形曲线 “S”形曲线
条件
曲线
种群增长 率曲线
种群增长 速率曲线
有无K值
“S”形曲线和“J”形曲线增长率、增长速率
有K值
无K值
环境资源有限
环境资源无限
二
种群的“J”形增长
4. 种群数量的波动
但对于大多数生物，种群数量总是在波动中。
种群数量波动
周期性波动
任何波动只要在两个相邻波峰之间相隔的时间基本相等就可称之为周期性波动。
非周期性波动
反之则为非周期性波动。
在自然界，有的种群能够在一段时期内维持数量的相对稳定。
二
种群的“J”形增长
4. 种群数量的波动
处在波动状态的种群，在某些特定条件下可能出现种群爆发。
蝗灾
鼠灾
赤潮
二
种群的“J”形增长
4. 种群数量的波动
当种群长久处于不利条件下，如遭遇人类乱捕滥杀和栖息地破坏，种群数量会出现持续性的或急剧的下降。
种群的延续需要有一定的个体数量为基础。当一个种群的数量过少，种群可能会由于近亲繁殖等而衰退、消亡。
对于那些已经低于种群延续所需要的最小种群数量的物种，需要采取有效的措施进行保护。
考点四
影响种群数量变化的因素
种群数量波动的原因:
非生物
因素
阳光
温度
水
森林中林下植物的种群密度主要取决于林冠层的郁闭度
许多植物种子春季萌发受气温升高影响
昆虫寒冷季节死亡受气温降低影响
干旱缺水使植物种群死亡率升高
动物种群在寻找水源的过程发生个体的死亡
气候干旱是飞蝗种群爆发式增长的主要原因
非生物因素对种群数量变化的影响往往是综合性的。
P14
影响种群数量变化的因素有哪些？
生物
因素
种内
竞争
种间
捕食
竞争
寄生
随种群的增长，种内竞争加剧，使种群的增长受到限制
食物
天敌
植物竞争阳光和养分
动物竞争食物
引起传染病影响种群出生率和死亡率进而影响种群数量
密度制约因素
食物短缺、天敌
非密度制约因素
气候因素：气温、干旱
自然因素：地震、火灾
P14
P16
(1)源于选择性必修2 P17“思维训练”：据循环因果关系分析猎物和捕食者种群数量变化的相关性：______________________________
___________________________________________________________________________________________________________。
自然生态系统中猎物增多会导致捕
食者增多，捕食者增多会使猎物数量减少，猎物减少会引起捕食者数量减少，最终使猎物和捕食者在一定水平上动态平衡
种群研究的应用
野生生物资源的合理利用和保护
有害生物的防治
保护濒危动物
渔业捕捞
鼠害防治
农业害虫防治
化学、物理方法
降低环境容纳量
农药防治
生物防治
中等强度（K/2）捕捞
P16
培养液中酵母菌种群数量的变化
考点五
1
实验原理
(1)用液体培养基培养酵母菌，种群的增长受培养液的________________　　等因素的影响。
(2)在理想的环境条件下，酵母菌种群的增长呈　　　曲线增长；在有环境阻力的条件下，酵母菌种群的增长呈　　　曲线增长。
(3)计算酵母菌数量可用抽样检测的方法——　　　　法。
成分、空间、pH、温度
“J”形
“S”形
显微计数
液体
无菌
均匀
计数板上盖玻片边缘
全部沉降到计数室底部
7
曲线
2
实验流程
使用血细胞计数板
(1)开始一段时间内，酵母菌的增长符合______形曲线增长模型。
(2)de段曲线下降的原因可能有____________________________________________________________________________。
“S”
营养物质随着消耗逐渐减少，有害产物逐渐积累，培养液的pH等理化性质发生改变等
3
结果分析
注意事项：
①菌体浓度高，溶液需要进行定量稀释；
②先振荡试管再取样，使酵母菌分布均匀，减少误差；
③先盖上盖玻片，再吸取培养液滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入；制好装片后，应静置一会，待酵母菌全部沉降到计数室底部再观察；
④需连续多天在相同时间取样计数。
⑤本实验不需设置对照实验，不同时间形成自身对照；需要做重复实验，目的是尽量减小误差，应对每个样品计数三次，取其平均值。
4.实验注意事项：①本实验不需要单独设置对照，因为不同时间取样已形成自身前后对照；需要做重复实验，目的是尽量减少误差，需对每个样品计数三次，取其平均值。
②从试管中吸出培养液进行计数前，需将试管轻轻振荡几次，目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，减小误差。
③制片时，先盖盖玻片，再滴培养液于盖玻片边缘，让培养液自行渗入到计数室内，以避免气泡的产生。
④制好片后，应待酵母菌全部沉降到技术室底部，再用显微镜观察、计数。⑤计数时，应遵循”计上不计下，计左不计右”的原则。
⑥如果一个小方格内酵母菌过多，难以数清，应当稀释培养液重新计数，稀释培养液时要进行定量稀释，便于计算。
▲血细胞计数板及相关计算
正面图
侧面图
计数室
滴液处
大方格
中方格
小方格
1/400mm2
一个大方格为计数室
（ 1个计数室的面积为1mm2 ，计数室深度为0.1mm），供微生物计数用。
计数室的两种规格：
规格2（25×16）：
1 mL培养液中细胞个数＝中方格中酵母菌数量的平均值×25×104 ×稀释倍数
规格1（16×25）：
1 mL培养液中细胞个数＝中方格中酵母菌数量的平均值×16×104 ×稀释倍数

展开更多......

收起↑