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(共53张PPT)
第1章 种群及其动态
第1节 种群的数量特征
第1课时 种群密度及其调查方法
导入新课（导入一）
导入新课（导入一）
2023年底,东北虎豹国家公园内发生了一起“凶杀案”:一只东北虎捕杀了一只同为国家一级重点保护野生动物的东北豹,现场十分惨烈。与赫赫有名的东北虎相比,东北豹作为东北虎豹国家公园的“二当家”,显得神秘低调。实际上,东北豹被认为是比东北虎更加濒危的大型猫科动物。
导入新课（导入一）
2015年,我国科学家基于长期的野外观测宣布:在我国东北长白山脉北部地区,共监测到东北豹42只,其中,幼体2只,雄性和雌性的成体分别为21只和17只,未能判断性别的成体2只。
导入新课（导入一）
1.调查东北豹的种群数量对于保护它们有什么意义
弄清东北豹的数量现状,才能有针对性地采取有效的保护措施。
2.调查东北豹种群中雌雄个体的数目对于预测该种群的发展趋势有什么意义
东北豹种群中雌雄个体的比例影响种群的出生率,从而影响种群数量的变化。
导入新课（导入二）
环节一：种群
1.种群的概念
在一定的空间范围内,同种生物所有个体形成的集合就是种群。
任何物种都不可能以单一个体生存和繁衍,种群是生物进化和繁殖的基本单位。种群中的个体并不是机械地集合在一起,而是可以彼此交配,并通过繁殖将各自基因传给可育后代。你能说出种群的概念吗
环节一：种群
(1)两个要素:“同种”和“全部”。
①“同种”:指同一物种,即种群是物种存在的具体形式。
②“全部”:指一个群体,包括该物种的幼体和成体等全部个体。
(2)两个方面:
①从生态学的观点来看:种群是生物繁殖的基本单位,又是生物群落的基本组成单位。
②从进化的观点来看:种群是生物进化的基本单位。
环节一：种群
2.种群与个体的关系
(1)种群虽然是由许多同种个体组成的,但它并不是个体的简单相加,而是通过种内关系组成了一个有机整体。
(2)个体和种群之间是部分与整体的关系,每个个体携带有本种群基因库的部分基因。
种群和形成种群的个体之间是简单的累加关系吗
环节一：种群
3.种群层面研究的问题
“问题探讨”中所说的长白山脉北部地区有42只东北豹是东北豹的种群数量,雄性和雌性的成体分别为21只和17只体现性别比例,成体、幼体的数量体现年龄结构……这些都是种群的数量特征。
环节一：种群
濒危动物保护、有害生物防治、渔业上合理捕捞量的确定等都离不开种群的研究。种群研究的中心问题是种群的数量特征及其变化规律:该种群的个体数量状况如何 其数量将会怎样变化 影响其数量变化的因素有哪些
种群密度的概念:种群在单位面积或单位体积中的个体数就是种群密度。
种群密度的计算公式:种群密度=。
环节二：种群密度及其调查方法（思路一）
如果要计算被调查区域内平均每只东北豹有多大的生活面积,这个问题就涉及东北豹的种群密度。
1.逐个计数法
环节二：种群密度及其调查方法（思路一）
资料1 珙桐是国家一级重点保护野生植物,为中国特有的单属植物,属孑遗植物,也是全世界著名的观赏植物,因其花形酷似展翅飞翔的白鸽而被命名为“中国鸽子树”。调查湖北神农架某山坡上珙桐的种群密度可以用逐个计数的方法。
逐个计数法适用于哪些生物
环节二：种群密度及其调查方法（思路一）
逐个计数法的适用范围:分布范围较小、个体较大的种群,一些濒危物种(如珙桐、朱鹮、麋鹿等)可以用逐个计数法。
在多数情况下,逐个计数非常困难,需要采取估算的方法。
2.估算法
(1)黑光灯诱捕法
环节二：种群密度及其调查方法（思路一）
资料2 黑光灯(如图)是一种发射人眼看不见的、波长在365 nm 左右的紫外线的电光源。黑光灯具有很强的诱虫作用,是杀虫用灯的理想光源。对于有趋光性的昆虫可以用黑光灯进行灯光诱捕来估算它们的种群密度。
(调查趋光性昆虫的首选方法)
环节二：种群密度及其调查方法（思路一）
有人认为用黑光灯诱捕法调查趋光性昆虫的种群密度时,仅凭每晚诱捕到的几只昆虫,似乎无法计算出该昆虫的种群密度来。事实果真如此吗 黑光灯诱捕法如何估算种群密度
方法1 等比计算法
环节二：种群密度及其调查方法（思路一）
设某昆虫种群总数为N,第一次捕获量为a,第二次捕获量为b,假设种群中的个体被捕获的概率均相等,那么每一次捕获的个体数占当时总数的比例相等,即a∶N=b∶(N-a)。
通过统计两次的捕获量即可计算出种群数量N,再除以被调查的面积,即可计算某昆虫的种群密度。
方法2 去除取样法
环节二：种群密度及其调查方法（思路一）
在一个封闭的种群里,用同样的方法连续捕捉被调查动物,随着连续的捕捉,种群内个体数逐渐减少,造成每次捕获数逐次递减,但捕获的总累积数则逐渐增加,当单次捕获数降到0时,捕获的总累积数就等于该种群的总个体数。
环节二：种群密度及其调查方法（思路一）
若以捕获累积数(x)为横坐标,单次捕获数(y)为纵坐标建立直角坐标系,并将点(x,y)绘在该坐标系中,可得到呈直线变化趋势的散布图,因此每次捕获数与捕获的总累积数的关系符合一元线性回归方程y=a+bx(y表示每次捕获数,x表示捕获的总累积数,a表示一元线性回归方程拟合线在纵坐标上的截距,b表示一元线性回归方程拟合线的斜率),故可用两种分析方法(即制作直线回归图和一元线性回归方程),估算出该种群的密度和数量。
例1 根据所捕获动物占该种群总数的比例可估算种群数量。若在某封闭鱼塘中捕获了1000条鱼售卖，第2天用相同方法捕获了950条鱼。假设鱼始终保持均匀分布，则该鱼塘中鱼的初始数量约为 ( )
A. 2×104条 B. 4×104条 C. 6×104条 D. 8×104条
环节二：种群密度及其调查方法（思路一）
A
(2)样方法
环节二：种群密度及其调查方法（思路一）
概念：在被调查种群的分布范围内,随机选取若干个样方,通过统计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。
问题1:怎么做到随机选取样方
问题2:样方大小、数量多少合适
问题3:怎么统计每个样方内的个体数
问题4:怎么求每个样方的种群密度
问题5:如何计算所有样方种群密度的平均值
环节二：种群密度及其调查方法（思路一）
环节二：种群密度及其调查方法（思路一）
探究样方大小对种群密度调查的影响及如何设置适当大小的样方。
环节二：种群密度及其调查方法（思路一）
比较表格中样方大小和种群密度之间的关系,可以看到当样方达到一定程度时种群密度的数值在一定范围内波动。
综合考虑,可以选取1 m×1 m的样方,此时个体在样方里面的分布相对稳定。通常情况下,调查草本植物样方是1 m×1 m,灌木是3 m×3 m,乔木是10 m×10 m。
环节二：种群密度及其调查方法（思路一）
计算不同样方数下的种群密度,比较样方多少和调查结果的关系。
样方面积为1 m2。
环节二：种群密度及其调查方法（思路一）
分组计算不同样方数下的蒲公英种群密度。
发现:样方从5个增加到10个,种群密度的调查结果并没有明显的差异,因此选取5个样方,其结果就具有代表性了,不必采用更多的样方数来减小误差。
环节二：种群密度及其调查方法（思路一）
例2 如表是某兴趣小组调查某植物的种群密度的结果如表(样方面积为1 m2)，其中样方 N4中该植物的分布情况如图:
(1)如何统计样方 N4中的植株数量 该样方的种群密度是多少
环节二：种群密度及其调查方法（思路一）
同种生物个体无论大小都要计数,若正好在边界线上,应遵循“计上不计下,计左不计右”的原则,即只统计相邻两边及其夹角上的个体数量。
需要统计样方内的个体数量以及相邻两边上的个体数量。个体数量=5+2+1=8,种群密度为8株·m-2。
(2)该植物种群密度是多少 样方 N3中的数量明显高于其他样方,应如何处理
环节二：种群密度及其调查方法（思路一）
根据样方法的定义中的描述“以所有样方种群密度的平均值作为该种群的种群密度”来计算:(8+7+18+8+9)÷5=10株·m-2。
样方 N3中的数量明显高于其他样方,只要做到了随机取样,就要计入有效计数内。
什么情况下适用样方法调查种群密度
环节二：种群密度及其调查方法（思路一）
样方法的适用范围:一般适用于植物种群密度的调查,也可用于昆虫卵及一些活动范围较小的动物(如作物植株上的蚜虫、跳蝻等)的种群密度的调查。
(3)标记重捕法
环节二：种群密度及其调查方法（思路一）
①适用范围：活动能力强、活动范围大的动物，如哺乳类、鸟类、鱼类、昆虫和腹足类等。
②方法：在被调查种群的活动范围内，捕获一部分个体，做上标记后再放回原来的环境，经过一段时间后进行重捕，根据重捕到的动物中标记个体数占总个体数的比例，来估算种群密度。
环节二：种群密度及其调查方法（思路一）
③原理：根据自由活动的生物在一定区域内的数量与自然个体数的比例存在整体与局部相等的关系进行数学推断。标记重捕法是以局部推测整体的经典方法，只是这个“局部”不是具有一定形状的样方，而是每次捕获动物个体的数量，“每次捕获量”可以理解为“样方的大小。
④计算公式:N=Mn/m。
环节二：种群密度及其调查方法（思路一）
标记重捕法中各种误差的原因及结果。
①若标记个体变得更难被调查者捕捉,则估算值偏大。
②若标记个体易被天敌捕食,则估算值偏大。
③若标记个体的标记脱落,则估算值偏大。
④若因个体间相互接触,未被标记的个体也沾上了标记颜料,则估算值偏小。
⑤若标记个体因标记过于醒目,易被调查者发现,则估算值偏小。
环节二：种群密度及其调查方法（思路一）
环节二：种群密度及其调查方法（思路一）
标记重捕法的注意事项:
标记不能过分醒目;标记物和标记方法对动物没有伤害;尽可能多地捕获和标记动物,以减小误差;标记符号必须能够维持一定的时间;两次捕获期间,种群内未出现大量个体的出生或死亡、大规模的迁入或迁出等。
(4)调查种群数量的其他方法
环节二：种群密度及其调查方法（思路一）
①航拍：一种基于无人机航拍影像对大型野生动物种群数量进行调查的方法。将无人机应用于野生动物调查工作，避免了对野生动物的干扰，大幅减少了野外调查工作量，提高了调查精度和效率，并使调查工作变得易于重复和具有了更高的对比性。
环节二：种群密度及其调查方法（思路一）
②红外触发相机拍摄：在动物的栖息地布设若干台红外触发相机，恒温动物一靠近，就会触发相机自动拍摄照片或视频。经过一段时间，科学家利用计算机分析处理这些照片或视频，就能确定所调查动物的种群数量。
环节二：种群密度及其调查方法（思路一）
③分析粪便：不同动物的粪便具有不同的特征。先区分粪便来自哪种动物，再分析这种动物的粪便来自多少个个体，这样就可以获得种群的数量信息。例如，在四川王朗国家级自然保护区，科学家采集了大量大熊猫的粪便，通过分析其中的微卫星DNA分子标记，查明在2003一2004年，这一地区大熊猫的种群数量为66只，其中雄性35只，雌性31只。
环节二：种群密度及其调查方法（思路一）
④标记声音：动物的声音存在个体差异，成熟个体的声音特征往往可以长期保持稳定。因此，动物的声音可以作为一种非损伤、低干扰的标记，用于对不同个体进行识别，进而进行种群数量的监测。利用这套基于声音的个体识别技术，科学家成功地对鲸、长臂猿等哺乳动物以及鸮、秧鸡等鸟类开展了野外种群数量的监测。
环节二：种群密度及其调查方法（思路二）
江苏盐城湿地珍禽国家级自然保护区位于江苏沿海中部,是全球九大鸟类迁徙路线之一的东亚—澳大利西亚鸟类迁徙路线上重要的栖息地。每年有400~600只丹顶鹤在这里越冬,有2 000多万只候鸟迁飞经过。
每年到江苏盐城湿地珍禽国家级自然保护区越冬的丹顶鹤数量是如何统计出来的呢 该自然保护区能承载多少丹顶鹤越冬呢
环节二：种群密度及其调查方法（思路二）
种群在单位面积或单位体积中的个体数就是种群密度。
调查种群密度的方法有多种,最直接的调查方法是逐个计数。大多数生物种群的个体数量非常多,要逐一计数统计出它们的准确数量难度较大,常采用近似的方法来估计一个动物种群的种群密度,即通过随机取样,统计种群中部分个体,来估算整个种群的密度。
种群密度的计算公式为D=N/S,D为种群密度,N为样地内某种群个体数,S为样地面积或体积。
环节二：种群密度及其调查方法（思路二）
对于活动能力较强、活动范围较大的动物种群,如田鼠、喜鹊、鲤鱼等,通常采用标记重捕法估算其种群密度。标记重捕法是指在调查区域内,捕获一部分个体,将这些个体进行标记后再放回原来的环境,经过一段时间后进行重捕。群总数中有标记个体比例相等的假设,估算该种群的密度。
环节二：种群密度及其调查方法（思路二）
1.标记重捕法
环节二：种群密度及其调查方法（思路二）
某同学对某地蒲公英数量调查结果如表(样方大小为1 m2),则该地蒲公英的种群密度约为 株/m2。
2.样方法
4
环节二：种群密度及其调查方法（思路二）
环节二：种群密度及其调查方法（思路二）
环节二：种群密度及其调查方法（思路二）
3.黑光灯诱捕法
大多数趋光性昆虫对波长为330~400 nm 的光波敏感,人们利用这一原理制成了黑光灯。晚上将黑光灯放置在野外,可引诱杀死昆虫,从而有效降低害虫的种群密度;同时还可对获取的害虫数量进行统计。通过与历史记录对照,分析得出害虫成灾程度。
环节二：种群密度及其调查方法（思路二）
例如,如果根据历史记录可以把每晚捕到40只左右的某种害虫作为预测暴发严重农林虫害的标准,那么在相同条件下,每晚捕到的这种害虫多于40只时,说明害虫密度已达到了可能暴发严重虫害的程度,从而为虫害预防提供科学依据。
核心总结
课堂练习
1.种群密度是种群数量的主要特征,不同的种群采用不同的方法调查其种群密度,下列相关叙述错误的是 ( )
A.正常情况下,通过标记重捕法获得的结果通常要比实际数值高
B.减小样方的面积便于统计个体数量,所以能减小调查的误差
C.植物种群一般采用样方法进行调查,动物种群一般采用标记重捕法进行调查
D.调查高速公路一侧某种绿化树的种群密度适合采用等距取样法进行取样
B
课堂练习
2.下列有关标记重捕法和样方法这两种种群密度调查方法的说法,正确的是 ( )
A.调查动物的种群密度时都要采用标记重捕法
B.选取的样方一般呈长方形,样方面积可以根据情况调整大小
C.标记重捕法中种群数量的估算公式:(初次标记个体数×重捕个体数)/重捕中标记个体数
D.样方计数时,同种生物个体无论大小都要计数,且要计数样方边线上的所有个体
C
课堂练习
3.下列实验或调查活动中,所得数值与实际数值相比,可能偏小的是 ( )
A.标记重捕法调查灰喜鹊种群密度时,部分标记物脱落
B.标记重捕法调查田鼠种群密度时,某些田鼠因曾被捕而不易被重捕
C.样方法调查草地中的蒲公英种群密度时,不统计正好在样方边线上的个体
D.样方法调查蒲公英种群密度时,在分布较密集的地块取样
C
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