4.2 种群数量的变化

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1、第四章种群和群落4.2种群数量的变化2010/05/04珠峰——西藏——拉萨草原鼠灾影响种群数量变化的因素：气候、食物、被捕食、传染病、人类活动等种群数量变化的类型：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，甚至灭亡增长，稳定，波动，下降等种群研究的核心就是种群的数量变动。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：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。讨论：1.n代细菌数量的计算公式是什么？2.72h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？Nn＝2n2216个思考

2、：讨论：3.请你计算一个细菌产生的后代在不同时间的数量，完成表格。4.以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，画出细菌的种群增长曲线建系描点连线（1）名称/单位;时间（min）020406080100120140160180细菌数量（个）20212223242526272829连曲线29282726（2）种群个体太多时，纵坐标从上往下定点643216细菌数量/个时间/min8421020406080100120140160180建系—描点—连线食物充足空间充裕环境适宜没有天敌资源无限指数生长种群增长的“J”型曲线理想条件:为了直观、简便地研究种群的数量变动的规律，数学建模是常用

3、的方法之一。建构种群增长模型的方法1.数学模型：是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。2.数学建模的一般过程★提出问题★作出假设★建立模型★模型的检验与评价一、建构种群增长模型的方法研究实例研究方法细菌每20min分裂一次观察研究对象，提出问题在资源和空间无限多的环境中，细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响提出合理的假设Nn=2n，N代表细菌数量，n表示第几代根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检验或修正通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正理想条件下“J”型增长的数学模型★模型中各参数的意义：N0为某种动

4、物种群的起始数量，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。★模型假设：在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等条件下，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λ倍。★建立模型：t年后种群数量为：Nt=N0λt1859年，一个英格兰的农民带着24只野兔，登陆澳大利亚并定居下来，但谁也没想到，一个世纪之后，这个澳洲“客人”的数量呈指数增长，达到6亿只之巨。实例一二、理想条件下种群增长的“J”型曲线种群迁入一个新环境后，常常在一定时期内出现“J”型增长。例如，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

5、～1942年期间，这个环颈雉种群的增长大致符合“J”型曲线（右图）。实例二二、理想条件下种群增长的“J”型曲线世界人口的指数增长曲线实例三二、理想条件下种群增长的“J”型曲线实例四二、理想条件下种群增长的“J”型曲线水葫芦外来生物的入侵严重危害植物的罪魁祸首—美国白蛾被称为“植物杀手”的薇甘菊入侵深圳20年紫茎泽兰食人鲳食人鱼又名食人鲳，原产于亚马逊河，外表妖艳，性情残暴，能够在短时间内将大于自己体积几倍，甚至几十倍的动物吃掉。专家认为，食人鱼若流入我国江河，会造成一场生态灾难。理想化的情况在自然界中并不存在。那么，到底有哪些因素会影响到种群数量的变化呢？思考决定种群个体

6、数目变动的关系图总之，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在自然界中，理想化的情况并不存在。种群增长的“J”型曲线应该从哪些方面进行修正呢？思考高斯（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：高斯对大草履虫种群研究的实验请你绘制大草履虫的种群增长曲线。大草履虫种群的增长食物有限空间有限种内斗争种间竞争天敌捕食资源有限阻滞生长资源有限条件下“S”型增长的数学模型K值是环境最大容纳量。环境阻力代表自然选择的作用。农、林、牧业生产就是在这个范围内谋求产量的提高,其

7、潜力有一定限制。总结深入思考如果出现一场瘟疫，只有30头身强体壮的成年绵羊活了下来，请预测这个绵羊种群的数量将会如何变化？为什么？如果这30个幸存者中1雄29雌，可能发生什么变化？为什么？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。★同一种群的K值不是固定不变的，会受到环境的影响。★N≈K/2时，种群有最大持续产量，种群增长量最大。三、资源有限条件下种群增长的“S”型曲线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？思考为