1.2种群数量的变化讲义-2023-2024学年高二上学期生物人教版（2019）选择性必修2

1.2种群数量的变化 1．数学模型 概念：用来描述一个系统或它的性质的数学形式。 类型：公式：能准确反映种群数量的变化，不直观。曲线图：直观反映种群数量变化趋势，不够准确。表格等。 步骤：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性质进行表达，即建立数学模型。→通过进一步实验或观察对模型进行检验或修正 例：细菌20分钟分裂一次，怎样计算n代后的数量。→在资源和生存空间无限制条件下，细菌种群的增长不会受种群密度影响。→Nt=N02n→观察统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检验和修正。 2．种群的“J”形增长 ①模型假设：在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌和其他种间竞争物种等条件下，种群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。（是比值，不是差值，一个相除，一个相减。） ②建立模型：t年后种群数量为Nt＝N0λt。（N0是初始数量） 注意：1）理想条件：实验室条件或动物迁入适宜其生活的新环境后，一段时间内种群的数量变化或外来入侵物种的种群数量变化等。 2） 种群数量持续增长，没有上限。起点不为0. 3） 种群的增长率和增长速率： 增长率：单位时间内净增加个体数占原有个体数的比例。现数-原数/原数=N0λt+1－N0λt/N0λt=λ－1 增长速率：单位时间内新增加个体数。现数-原数/时间=N0λt+1－N0λt/t λ的应用： 1~5年：λ>1，且为恒定值，呈J型增长。 5~10年：λ>1，（虽然在减小，但是一直大于1），种群数量增加，到第10年数量最多。 10~15年：λ<1，种群数量加速减小。 15～20年：λ<1，种群数量降速减小。第20年，种群数量最少。 20～30年：种群数量不变。 3．种群的“S”形增长 人物：高斯，大草履虫（多核单细胞原生动物） 原因：一定资源和空间下，当种群密度增大时，种内竞争不断加剧，种群的出生率降低，死亡率升高。当死亡率和出生率相等时，种群增长停止，稳定在一定水平(K值)。 起点不为0. 注意：1）适用范围：食物空间等资源有限，存在天敌，有其他竞争者等及非生物因素制约。→环境阻力。 2） 增长率和增长速率 ①种群数量达到K/2时，增长速率最大，出生率与死亡率差值最大。种群数量达到环境容纳量(即K值)后，增长率、增长速率都为0，出生率≈死亡率，此时种内竞争最激烈。K之前种群为增长型，K时为稳定型。 ②环境容纳量：一定的环境条件所能维持的种群最大数量，又称K值。（环境条件不受破坏的情况下） 注意： K值不是固定不变的，受环境等多因素的影响，环境遭到破坏K值下降（如大熊猫的食物、栖息地、、破坏，数量减少），所以建立自然保护区，改善环境，减小环境阻力，增大K值。对于鼠等有害动物：增大环境阻力，降低环境容纳量，如粮食放在安全的地方，断绝食物来源，硬化地面，养殖或释放天敌。 K值不是种群数量最大值，最大值是某一时间点出现。 最大值 通过负反馈调节。 3）实践应用 ①提高环境容纳量，保护濒危物种。 ②降低环境容纳量，防治有害生物。 ③生物资源捕捞后剩余K/2左右，有利于持续获得较大捕捞量。 ④有害动物，不让其到达K/2. 4）找出K值 t2时为K值，t1时为K/2。 横坐标为被捕食者数量，纵坐标捕食者数量。K值为中间。 5）J与S的关系 环境阻力面积越大，自然选择中由于生存斗争淘汰个体数越多，环境阻力越大。 S型曲线开始类似与J形，但不是J形增长曲线。 4．种群数量的波动 1）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，如一些大型哺乳动物。 2）大多数生物，种群数量总是在波动中，在某些特定条件下可能出现种群爆发，如蝗灾、鼠灾、赤潮。 波动：周期性波动：少数生物，两个峰值之间相隔时间相等。 非周期波动：大多数种群数量因气候等原因发生的变化，如东亚飞蝗。 蝗灾：先涝后旱，蚂蚱成片。大水之后，必闹蝗灾。 从环境角度看，主要是由干旱引起的。造成这一现象的主要原因是干旱的环境对蝗虫的繁殖、生长发育和存活有许多益处。因为蝗虫将卵产在土壤中。土壤比较坚实，含水量在10%～20%时最适合它们产卵。干旱使蝗虫大量繁殖，迅速生长，酿成灾害的缘由有两方面。一方面，在干旱年份，由于水位下降，土壤变得比较坚实，含水量降低，且地面植被稀疏，蝗虫产卵数大为增加，多的时候可达每平方米土中产卵4000～5000个卵块，每个卵块中有50～80粒卵，即每平方米有20万～40万粒卵。在干旱年份，河、湖水面缩小，低洼地裸露，也为蝗虫提供了更多适合产卵的场所。另一方面，干旱环境生长的植物含水量较低，蝗虫以此为食，生长的较快，而且生殖力较高。 [2]同时，干旱引起爆发性迁徙，由干旱地方成群迁至低洼易涝地方 洪涝灾害可能导致蝗灾的原因主要有以下几点： 1. 洪涝灾害会影响