种群的数量变化及其增长曲线分析
关于种群数量变化的增长率与增长速率变化曲线的研究
关于种群数量变化的增长率与增长速率变化曲线的研究发布时间：2022-12-01T16:51:08.241Z 来源：《中小学教育》2022年11月2期作者：曹芳[导读]曹芳湖北省石首市第一高级中学中图分类号：G652.2 文献标识码：A 文章编号：ISSN1001-2982 （2022）11-188-02 2010年山东高考理综有道选择题，关于出生率、死亡率和种群密度的关系图，引起了很多高中生物教师的讨论，一直没有一个很准确的结果，最后大多是说这个图形有问题，让同学们不要太多纠结。
今年我上高二又碰到这个问题，我想通过数学模型构建的方法来做个研究。
1.1 问题的起因2010年山东高考理综右图表示出生率、死亡率和种群密度的关系，据此分析得出的正确表述是A．在K/2时捕捞鱼类最易得到最大日捕获量B．该图可用于实践中估算种群的最大净补充量C．若要控制害虫的数量，选择K/2时控制最有效D．种群密度为K时，种群数量的增长速率也达到最大值在必修三第四单元第二节《种群数量的变化》这节内容上，相信很多教师都讲过两种曲线的增长率和增长速率。
例如，某一种群的数量在某一单位时间t（如一年）内，由初数量No（个）增长到末数量Nt（个），则这一单位时间内种群的增长率和增长速率的计算分别为：“J”型增长曲线的数学模型：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，第二年的倍数是第一年的λ倍。
（λ为定值）建立的方程式模型为：Nt=No λt讨论其增长率＝（Nt－No）/No＝Nt/No - No/No＝λ-1（由于λ为定值，故λ-1也为定值），增长率不变。
另外，由于我们上一节学到出生率和死亡率的计算方法，我们发现Nt－No与每年新出生的个体数和死亡个体数的差值相等，再除No就相当于出生率－死亡率，所以很容易推导出增长率＝（Nt－No）/No＝出生率－死亡率。
理想环境中出生率和死亡率只受种群生物自身每胎出生个数，每年生产胎数，寿命等影响，故理想环境中出生率和死亡率基本不变，增长率不变。
种群数量的变化曲线
种群数量的变化曲线
一、建构种群增长模型的方法（以细菌为例）﹣﹣数学模型
1、类型：数学模型常见的表现形式有两种，分别是数学表达式和曲线图，其中前者比较准确，后者更为直观．
2、建立的步骤：
研究方法研究实例
提出问题观察研究对象，提出问题．细菌每20min分裂一次
模型假设提出合理的假设资源和空间无限，细菌的种群增长不会受密度
影响．
建立模型用数学形式对事物性质进行
表达．
N n＝2n，N
代表细菌数量，n表示第几代．
修正检验对模型进行检验或修正．观察、统计细菌数量，对所建模型进行检验或
修正．
二、种群数量增长的两种曲线
1、种群增长的“J”型曲线：
（1）模型假设：在食物（养料）和空间条件充裕、气候适宜和没有敌害等理想条件下．假定种群的起始数量为N0
（亲代），而且每代的增长率（λ）都保持不变，且世代间不重叠，该种群后代中第t代的数量为N t．
（2）建立模型：N t＝N0λt
（3）特点：种群内个体数量连续增长（没有最大值）；增长率不变．
2、种群增长的“S”型曲线：
（1）原因：自然界的资源和空间是有限的，当种群密度增大时，种内竞争就会加剧，以该。
高中生物必修三第四章第二节—种群数量的变化(含答案解析)..
第2节种群数量的变化知识点一构建种群增长模型的方法1.数学模型概念,数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式，是为了某种目的用字母、数字及其他数学符号建立起来的方程式以及图表、图像等数学表达式。
2.意义,数学模型是联系实际问题与数学规律的桥梁，具有解释、判断、预测等重要作用。
知识点二种群数量的增长,1.种群的“J”型增长(1)“J”型曲线：自然界确有类似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，曲线则大致呈“J”型。
(2)“J”型增长的原因：食物充足、没有天敌、气候适宜等，这一理想条件只有在实验室或某物种最初进入一条件非常适宜的环境时才会出现。
(3)“J”型增长的数学模型,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，种群的数量以一定的倍数增长，第二年是第一年的λ倍。
增长速率不随种群密度的变化而变化。
,建立模型：,一年后该种群的数量应为：N1＝N0λ,两年后该种群的数量应为：N2＝N1×λ＝N0λ2,t年后该种群的数量应为：N t＝N0λt,N0：该种群的起始数量；t：时间；N t：t年后种群数量；λ：增长的倍数。
注：当时，种群数量上升；当λ＝1时，种群数量不变；当时，种群数量下降。
2.种群增长的“S”型曲线,(1)“S”型曲线出现的原因,自然资源是有限的，当种群密度增大时，使生存斗争加剧，种群的增长速率下降。
(2)实例：高斯的实验。
(3)“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，呈“S”型。
①K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。
a.不同物种在同一环境中K值不同。
b.当环境改变时生物的K值改变。
②K/2值：K值的一半，是种群数量增长最快点。
③增长速率：可以看出种群的增长速率在K/2时最大，K/2之前不断增加，在K/2之后逐渐减小，当达到K值时增长速率为0。
种群数量变化曲线
种群数量变化曲线
1．种群数量增长的“J”型曲线和“s”型曲线自然种群的增长一般遵循“s”型曲线变化规律；当种群迁入一个新环境后，常常在一定时间内出现“J”型增长。
两种增长方式的不同，主要在于有无环境阻力对种群数量增长的影响。
如生存空间、食物、被捕食、传染病等环境阻力的增加，使种群死亡率上升，出生率下降，两种增长曲线比较如图
2．种群“S”型增长曲线分析
(1)潜伏期(对环境的适应期)：个体数量很少，增长速率很慢。
(2)快速增长期(对数期)：个体数量快速增加，K／2时，增长率达到最高。
(3)稳定期(饱和期)：随着种群密度增加，个体因食物、空间和其他生活条件的斗争而加剧，同时天敌数量也增长。
种群实际增长率下降。
当数量达到环境条件允许的最大值(K)时，种群停止生长。
种群增长率为零，即出生率：死亡率，但种群数量达到最大。
到达K值后，仍是呈锯齿状波动。
应用：生产上的捕获期就确定在种群数量为K／2时最好。
但杀虫效果最好的时期在潜伏期。
3．种群数量变化曲线与种群增长率曲线的关系
(1)图乙的0f段相当于图甲的ac段。
(2)图乙的f点相当于图甲的c点。
(3)图乙的fg段相当于图甲的cd段。
(4)图乙的g点相当于图甲的de段。
种群的数量变化
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。
培养液中酵母菌种群数量的变化 ▲血细胞计数板及相关计算
计数室
滴液处
正面图 侧面图
培养液中酵母菌种群数量的变化
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。
大方格
中方格
小方格 1/400mm2
计数室的两种规格：
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 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
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 ， 对模型进行 检验或修正 。
二、种群增长的“J”型曲线
理想
时间
种群数量
理想 食物和空间充裕 气候适宜
3.数学模型
没有敌害
N1=λN0 N2=λN1= λ2N0 N3=λN2= λ3N0
思考：种群数量第2年相较于第1年增加了多少？增长率为多少？ 种群数量第3年相较于第2年增加了多少？增长率为多
【高中生物】种群数量变化曲线辨析
【高中生物】种群数量变化曲线辨析1种群数量变化的两种曲线模型建立项目j型快速增长曲线s型增长曲线条件在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等理想状态资源和空间非常有限的实际状态模型假设在理想状态下，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。
①存有一个环境条件所容许的种群数量的最小环境容纳量k值非常有限，种群数量达至k时,种群将不再快速增长。
②环境条件对种群快速增长的迟滞促进作用,随着种群密度的减少而逐渐地按比例地减少。
模型创建【马尔萨斯模型：指数式增长】t年后种群数量为：nt＝n0λt【罗捷斯蒂克模型：k为环境的容纳量】其分成五个时期：潜伏期──个体太少，快速增长快；快速期──个体减少，快速增长慢；转折期──个体数达至k/2，增长速度最快；减速期──个体数少于k/2，增长速度减缓；饱和状态期──种群个体达至k值饱和状态。
2种群增长率与增长速率种群增长率就是指单位时间种群快速增长数量，种群增长率＝出生率d死亡率＝（长大数－死亡数）/（单位时间×单位数量）。
从个体的角度通常认知为每员增长率，即为看看种群中每个个体的快速增长情况：“j”型快速增长曲线，种群生活在无穷环境下，每员增长率与种群密度毫无关系，因而维持维持不变；“s”型快速增长曲线，种群生活在非常有限环境下，随着种群密度的下降，个体间对非常有限空间、食物和其他生活条件的种内斗争必将激化，以该种群杂食的捕食者的数量也可以减少，这就可以并使种群的出生率减少，死亡率升高，从而并使种群数量的增长率上升。
种群中每减少一个个体利用了1/k的空间,若种群中存有n个个体，就利用了n/k的空间，而供种群稳步快速增长的空间就只有(1-n/k)了。
运用音速的思维，如果种群数量n吻合0，那么1－n/k就吻合1，种群快速增长就吻合指数快速增长；如果n吻合k，那么1－n/k就吻合0，这意味著种群快速增长的空间极小甚至没。
也就是n越大，快速增长阻力就越大，种群增长率就越大。
生物种群数量变化动态曲线
生物种群数量变化动态曲线生物种群数量是生态系统中一项重要的指标，它反映了生物种群的动态变化过程。
生物种群数量的变化取决于种群增长和减少的因素，其中包括出生率、死亡率、迁移率等。
研究生物种群数量变化的动态曲线对于了解生物群落的组成、结构以及生态系统的稳定性具有重要意义。
生物种群数量的变化通常呈现出周期性的特征。
在生物种群的成长期，由于种群中有大量个体处于繁殖阶段，出生率远大于死亡率，导致种群数量逐渐增加。
这个阶段的曲线通常呈现出向上的趋势，斜率较为陡峭。
随着时间的推移，种群数量逐渐趋于稳定。
在相对平衡的状态下，种群数量的变化趋于周期性波动。
这是因为种群中个体数量的变化会引起资源的竞争，导致死亡率的增加和出生率的下降，从而使种群数量保持在一个相对稳定的水平上。
这个阶段的曲线通常呈现出波浪状的起伏，振幅较小。
然而，不同的生物种群之间也存在着差异。
某些生物种群可能会经历快速的增长和急剧的下降，形成“爆发性增长”和“急速衰减”的曲线。
这种现象通常与环境因素的变化密切相关。
例如，当某种资源供应充足时，种群数量可能会迅速增加；而当资源短缺或环境恶化时，种群数量则会快速减少。
这个阶段的曲线呈现出明显的变化，斜率陡峭。
通过观察生物种群数量变化的动态曲线，我们可以得出一些有价值的信息。
首先，生物种群数量的波动范围和周期可以揭示生态系统中的竞争、捕食和适应等过程。
其次，对于处于增长期和下降期的种群，我们可以通过分析相关因素的变化，预测未来的种群数量走势，为资源利用和保护提供指导。
此外，对于出现爆发性增长的种群，我们需要警惕其对生态系统的影响，采取相应的管理和保护措施，以维护生态平衡。
综上所述，生物种群数量的变化动态曲线是了解生物群落演替和生态系统稳定性的重要工具。
通过对种群数量的观察和分析，我们可以获得有关生态系统结构和功能的重要线索，并为生物资源的管理和保护提供科学依据。
因此，加强对生物种群数量变化的研究，对于维护生态平衡和可持续发展具有重要的意义。
种群增长的S型曲线
预测和控制种群数量
准确预测种群数量变化，并采取有效措施控制种群数量， 以防止种群过度增长或濒危灭绝，是保护生物多样性的关 键挑战。
未来发展
1 2 3
深入研究种群增长机制
环境资源
环境资源是种群增长的限制因素之一，资源的可用性和可获得性 影响种群的生长和存活率。
空间限制
空间限制也是影响种群增长的重要因素，种群数量受到栖息地大小 和可用空间的影响。
竞争与捕食
种内竞争和捕食是影响种群增长的另一个因素，它们可以降低出生 率和存活率，从而影响种群增长。
02
种群增长的s型曲线模型
04
种群增长s型曲线的挑战 与未来发展
挑战
环境容量限制
种群增长在达到环境容量上限后，增长速度会逐渐减缓， 最终趋于稳定。理解并预测种群增长的上限是保护生态平 衡的重要挑战。
环境变化适应性
气候变化、环境污染等因素可能导致种群生存环境的改变 ，如何提高种群的适应性和生存能力是当前面临的重要挑 战。
资源竞争
实例二：某水域的鱼类种群增长
总结词
鱼类种群增长呈现s型曲线，受到食物、 空间和繁殖能力的限制。
VS
详细描述
在某水域的鱼类种群增长过程中，随着时 间的推移，鱼类数量也呈现出s型曲线的 增长趋势。起初，由于食物充足和空间广 阔，鱼类种群数量迅速增长。然而，当鱼 类数量接近环境承载力时，食物和空间的 限制开始发挥作用，繁殖能力也受到限制 ，导致种群增长速度减缓，最终趋于稳定 。
种群增长的s型曲线
目 录
• 种群增长的基础知识 • 种群增长的s型曲线模型 • 种群增长s型曲线的应用 • 种群增长s型曲线的挑战与未来发展 • 实例分析
种群数量的变化
细菌种群增长曲线
数 量
600 500 400 00 00 00 0 0 0 40 60 0 00 0 40 60 0 00
讨论
Nt表示 年后该种群的数量,种群的 表示t年后该种群的数量 年后该种群的数量, 起始数量不是1而是以 表示, 而是以N 起始数量不是 而是以 0表示,每繁殖 一代的时间是确定的, 表示该种群数 一代的时间是确定的,λ表示该种群数 量是一年前种群数量的倍数. 量是一年前种群数量的倍数.
增 长 率
增 长 率
K/2
时间
时间
"J"增长曲线 增长曲线
"S"增长曲线 增长曲线
J型曲线与S型曲线比较
J型
条件 资源无限
S型
资源有限
增长速率 有无K值
不变 无
先增加后减小最后为0 有
种群数量的波动和下降 种群的数量达到K值时,都能长时间维持稳 种群的数量达到 值时, 值时 定吗,为什么? 定吗,为什么?
重要因素: 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 . —鱼类的捕捞等 鱼类的捕捞等
2.为防治有害生物提供科学依据 . —蝗虫等害虫的防治 蝗虫等害虫的防治
种群数量的波动和下降
东亚飞蝗种群数量的变化曲线
讨论
澳大利亚野兔成灾. 澳大利亚野兔成灾.估计在这片国土上生长着六 亿只野兔,它们与牛羊争牧草,啃树干, 亿只野兔,它们与牛羊争牧草,啃树干,造成大批树 木死亡,破坏植被导致水土流失,专家计算, 木死亡,破坏植被导致水土流失,专家计算,这些野 兔每年至少造成一亿美元的财产损失.兔群繁殖之快, 兔每年至少造成一亿美元的财产损失.兔群繁殖之快, 数量之多足以对澳洲的生态平衡产生威胁. 数量之多足以对澳洲的生态平衡产生威胁. 澳洲本来没有兔子,一八五九年, 澳洲本来没有兔子,一八五九年,一个叫托马 奥斯汀的英国人来澳定居, 斯奥斯汀的英国人来澳定居,带来了二十四只野兔, 奥斯汀的英国人来澳定居 带来了二十四只野兔, 放养在他的庄园里,供他打猎取乐. 放养在他的庄园里,供他打猎取乐.奥斯汀绝对没有 想到,一个世纪之后, 想到,一个世纪之后,这二十四只野兔的后代达到六 亿只之多. 亿只之多. 澳大利亚野兔为什么成灾? 澳大利亚野兔为什么成灾?成灾后人们该采取什 么对策? 么对策?
12 种群数量的变化(原卷板)-高二生物课后培优分级练(人教版2019选择性必修2)
1.2 种群数量的变化一．种群数量变化的研究方法二．种群数量的增长曲线1.种群的“J”形增长（1）模型假设条件：，条件、气候、没有等，种群的数量每年以增长，第二年的数量是第一年的λ倍，曲线则大致呈“J”形。
这种类型的种群增长称为“J”形增长。
如下图：（2）数学模型：。
（提示：各参数的含义⎩⎨⎧N0：种群的起始数量t：时间N t：t年后该种群的数量λ：该种群数量是前一年种群数量的倍数）（3）种群的增长率＝，“J”型曲线增长率是。
知识点梳理当λ>1时,种群密度；当λ=1时,种群密度；当λ<1时,种群密度。
其对应的增长率、增长速率曲线图:特点:增长率大于1并且不变，增长速率增加，且种群数量以一定倍数连续增长。
【注意：种群的“J”形增长在理论上是存在的，一般在实验室条件下或当一个种群刚迁入新环境时可能出现，但在自然生态系统中几乎是不可能存在的，因为资源和空间不可能是无限的。
】2.种群的“S”形增长（1）模型假设条件：_______和_______有限，天敌的制约等（即存在______________）；一定环境条件所能维持的种群最大数量称为，又称（2）曲线图分析1.AB段：出生率死亡率，种群数量。
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，此时竞争最激烈。
【注意：（1）K值不是一成不变的:K值会随环境改变而发生变化，当环境遭到破坏时，K值可能会下降；当环境条件状况改善时，K值可能会上升。
（2）在环境条件稳定，K值一定的情况下，种群数量也不是一成不变的，会在K值附近上下波动。
（3）K值不是种群数量的最大值:种群数量所达到的最大值可能会超过K值，但这个值存在的时间很短，因为环境条件已遭到破坏。
（4）出生数与死亡数的差值最大的时候，种群增长最快，此时对应的种群数量为K/2；出生数等于死亡数时，种群不再增长，种群达到K 值。
种群增长的J型曲线
技术发展
监测技术的发展
利用现代技术手段，如卫星遥感、 GIS等，实现对种群分布、数量和 动态的实时监测。
数学模型与计算机
模拟
发展更精确的数学模型和计算机 模拟技术，以预测种群动态变化， 为资源管理和环境保护提供科学 依据。
数据处理与分析
利用大数据和人工智能技术，对 海量数据进行高效处理和分析， 揭示种群增长的内在规律。
实际应用前景
01
02
03
生态恢复与保护
利用种群增长J型曲线理论， 制定科学的生态恢复和保 护方案，保护濒危物种和 生态系统。
资源管理
指导合理利用和保护自然 资源，如渔业资源、野生 动物等，实现资源的可持 续利用。
公共卫生
研究人类流行病的传播规 律，制定有效的防控策略， 降低疾病传播风险。
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02
J型曲线通常表示种群数量随时间 呈指数增长，不受环境容量或资 源限制的影响，是一种理论上的 增长方式。
研究意义
J型曲线的研究有助于理解种群增长机 制和生态学过程，对于保护生物多样 性和生态平衡具有重要意义。
J型曲线模型在生态学、生物学、环境 科学等领域有广泛应用，对于预测种 群数量变化、制定保护策略和资源管 理方案等具有指导作用。
研究方向
1 2
深入研究种群增长机制
进一步探索种群增长J型曲线的形成机制，包括 环境因素、遗传因素等对种群增长的影响。
种群动态与生态系统相互作用
研究种群增长J型曲线与生态系统其他组成部分 的相互作用种群增长J型曲线与种群遗传学和进化的关 系，以及种群增长模式对物种适应和进化的影响。
特征
种群数量随时间呈几何级数增长 ，增长率保持恒定，增长速率先 增后减。
种群数量变化：增长率与增长速度的辨析
对种群增长率与增长量、增长速度的辨析1 问题的提出普通高考试卷中时常出现考察种群数量变化的试题，教辅资料都对种群的数量变化规律进行解读、对相关高考试题进行解析，但不少资料的解读或解析存在偏差。
1．1 某些资料对种群数量变化的解读摘要1．1．1 种群数量按J型曲线增长，种群的增长率是不变的，可用图—1甲直线表示。
1．1．2 种群J型增长公式N t＝N0 ·λt中，λ与增长率的关系：λ＝1＋增长率＝1＋（出生率－死亡率）λ＜1时，种群为衰退型；λ＝1时，种群为稳定型；λ＞1时，种群为增长型。
1．1．3 种群数量按S型曲线增长，种群的增长率是时刻发生变化的，可用图—1乙直线表示。
1．1．4 J型曲线的种群增长率保持稳定；S型曲线的种群增长率随种群密度的上升而下降。
1．2 存在的问题既然“S型曲线的种群增长率随种群密度的上升而下降”，那么，其增长率曲线就该是近似图—1丙所示的逐渐下降的曲线，而非图—1乙所示“低→高→低”的峰样曲线。
对种群增长率的解读的偏差，不仅存在于多种教辅资料，在相关的不同的高考试题之间也存在对种群增长率解读的矛盾。
例如：例1．（2005年全国Ⅰ）为了保护鱼类资源不受破坏，并能连续地获得最大捕鱼量，根据种群增长的S型曲线，应使被捕鱼群的种群数量保持在K/2水平。
这是因为在这个水平上（ B ）A．种群数量相对稳定 B．种群增长量最大C．种群数量最大 D．环境条件所允许的种群数量最大例2．（2007年全国Ⅰ）下列有关种群增长的S型曲线的叙述，错误的是（ D ）A．通常自然界中的种群增长曲线最终呈S型 B．达到K值时种群增长率为零C．种群增长受自身密度的影响 D．种群的增长速度逐步下降例3．（2002年广东）在一个玻璃容器内，装入一定量的符合小球藻生活的营养液。
接种少量的小球藻，每隔一段时间测定小球藻的个体数量，绘制成曲线，如图—2所示。
图—3中能正确表示小球藻种群数量增长率随时间变化趋势的曲线是（ D ）例1所含的结论是在时间长短相同的各个时段内，K/2所对应的时段种群增长量最大；例2所含的结论是在时间长短相同的各个时段内，K/2所对应的时段种群增长速度最大。
种群的数量波动及调节
种群的数量波动及调节辅导教案导学诱思一、种群增长曲线1.种群的指数增长（1）条件：在理想条件下，包括食物空间充裕，气温适宜，没有敌害。
（2）特点：起始增长很慢，随种群基数的加大，增长会越越快，呈现指数增长。
（3）增长曲线：“”形曲线，指数增长。
2.种群的逻辑斯谛增长（1）条件：有限条件，包括资有限、空间有限和受到其他生物制约条件。
（2）曲线：在自然界中，种群一般呈“S”形增长。
（3）特点：起始增长呈现加速增长，k/2时增长最快，此后开始减速增长，达到k值时停止增长或在k值上下波动。
（4）k值：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。
k值随环境空间的改变而发生变化。
思考：实验室内短时间培养某种微生物，该生物的种群数量一般属于哪种增长类型？对于一个自然种群讲，种群数量增长属于什么类型？为什么会达到k值？提示：由于实验室内短时间培养，能提供足够的营养、空间，且不存在天敌，所以种群的增长将呈现“”形增长。
对于一个自然种群讲，由于生存环境有限，随着种群密度的上升，个体间对有限的空间、食物和其他生活条件的种内斗争必将加剧，以该种群为食的捕食者的数量也会增加，从而使该种群的出生率降低，死亡率增高，当出生率和死亡率基本相等时，种群数量呈现“S”形增长，即种群数量达到环境容纳的最大值（k值）。
二、种群的非周期波动与周期波动1.种群的数量波动：种群中的个体数量随时间而变化，这就是所谓的种群数量波动。
2.影响种群数量波动的因素：出生率和死亡率的变化以及环境条件的改变引起种群数量的波动。
3.类型（1）非周期性波动：大多数种群的数量波动方式。
（2）周期性波动：少数物种的种群数量波动方式。
4.调节种群数量波动的因素（1）外性因素：气候、食物、疾病、寄生和捕食等。
（2）内性因素：行为调节和内分泌调节。
三、种群数量的外性调节因素1.气候：对种群影响最强烈的外性调节因素，特别是极端的温度和湿度。
2.食物：是影响种群数量波动的重要因素，食物不足，种群内部必然会发生激烈竞争，使很多个体不能存活或不能生殖。
高中生物必修三第四章第二节—种群数量的变化(含答案解析)总结
第2节种群数量的变化知识点一构建种群增长模型的方法1.数学模型概念,数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式，是为了某种目的用字母、数字及其他数学符号建立起来的方程式以及图表、图像等数学表达式。
2.意义,数学模型是联系实际问题与数学规律的桥梁，具有解释、判断、预测等重要作用。
知识点二种群数量的增长,1.种群的“J”型增长(1)“J”型曲线：自然界确有类似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，曲线则大致呈“J”型。
(2)“J”型增长的原因：食物充足、没有天敌、气候适宜等，这一理想条件只有在实验室或某物种最初进入一条件非常适宜的环境时才会出现。
(3)“J”型增长的数学模型,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，种群的数量以一定的倍数增长，第二年是第一年的λ倍。
增长速率不随种群密度的变化而变化。
,建立模型：,一年后该种群的数量应为：N1＝N0λ,两年后该种群的数量应为：N2＝N1×λ＝N0λ2,t年后该种群的数量应为：N t＝N0λt,N0：该种群的起始数量；t：时间；N t：t年后种群数量；λ：增长的倍数。
注：当时，种群数量上升；当λ＝1时，种群数量不变；当时，种群数量下降。
2.种群增长的“S”型曲线,(1)“S”型曲线出现的原因,自然资源是有限的，当种群密度增大时，使生存斗争加剧，种群的增长速率下降。
(2)实例：高斯的实验。
(3)“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，呈“S”型。
①K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。
a.不同物种在同一环境中K值不同。
b.当环境改变时生物的K值改变。
②K/2值：K值的一半，是种群数量增长最快点。
③增长速率：可以看出种群的增长速率在K/2时最大，K/2之前不断增加，在K/2之后逐渐减小，当达到K值时增长速率为0。
种群数量的变化课件
(2)根据生态学原理，世界人口增长应该表现为图中曲线 ________，若出现________段则表明人口出现了负增长。
解析：为保护鱼类资源，渔业捕捞后需控制剩余量在 c 点， 即 K/2 时，此时种群增长速率最大，A 错误；蝗灾防治应在种群 数量及增长速率较低时进行，所以应在 b 点之前进行，B 错误； e 点为 K 值，当种群数量到达 e 点后，种群数量趋于稳定，因此 增长速率为 0，C 正确；达到 K 值时，种群的年龄组成为稳定型， D 错误。
种群数量的变化
知识点一 种群数量增长曲线 [新知导学] 1．建构种群增长模型的方法 (1)建立数学模型的一般步骤与实例(连线)：
答案：①—b ②—d ③—a ④—c
(2)数学模型的类型：数学方程式 和曲线图。 2．种群增长的“J”型曲线 (1)模型假设： ①条件：食物和空间 条件充裕、气候适宜、没有敌害等。 ②数量变化：种群的数量每年以一定的倍数 增长，第二年
2．如图表示种群数量增长的曲线，下列有关该曲线及其应 用的叙述正确的是( C )
A．为保护鱼类资源，捕捞后应控制剩余量在 b 点前 B．若图表示蝗虫种群的增长曲线，则虫害防治应在 c 点之 后 C．若图表示大草履虫种群的增长曲线，则 e 点之后的增长 速率为 0 D．达到 K 值时，该种群的年龄组成为衰退型
示种群数量的多少，两条曲线表示随着时间的推移，种群数量 的变化。
明点 (1)e 点时，种群数量是环境最大容纳量的一半，种群
增长速率最大。 (2)f 点时，种群数量达到环境最大容纳量，种群数量基本不
种群的数量变化--增长曲线
必修三第四章种群和群落全章复习种群的数量变化－－增长曲线一、教学目标1．知识目标（1）掌握建立数学模型来解释种群的数量变动。
（2）区别种群的增长曲线的增长率和增长速率。
2．能力目标能应用数学模型解释种群数量的变化，分析生产生活中的实际问题。
3．情感目标（1）体验科学研究的方法，养成严谨的科学态度和独立自主的精神。
（2）认识研究种群动态的意义，关注人类活动对各种生物种群增长的影响。
二、教学手段（1）教学多媒体课件。
三、教学重点、难点比较两种种群增长的数学模型，据此解释种群数量的变化并进行应用。
四、教学步骤（一）知识回顾（二）知识应用1、如图，种群数量的变化的说法中，错误的是（）A. 曲线X在理想条件下出现B. 在曲线Y的过程中，在达到K值之前就是“J”型曲线C.若自然状态下曲线Y种群数量达到K值时，该种群的增长率为0D.环境条件变化时，种群的K值也会发生相应变化总结：考查J型和S型曲线的基本特征。
（基础题）2.假定当年种群数量是一年前种群数量的λ倍，如图表示λ值随时间的变化曲线示意图，下列相关叙述错误的是（）A、0～a年，种群数量不变，其年龄组成是稳定型B、a～b年，种群数量下降，其年龄组成是衰退型C、b～c年，种群数量增加，种群呈“S”型增长D、c～d年，种群数量增加，其年龄组成是增长型总结：λ值的考察。
λ>1，种群数量增加；λ=1，种群数量相对稳定；0<λ<1，种群数量减少；λ=0，该种群在下一年灭绝。
3.如图表示种群增长的曲线，下列相关叙述正确的是（）A. 为保护鱼类资源，捕捞的最佳时机应选择在d点B. K值是环境容纳量，一般不随环境的变化而改变C. 若图表示蝗虫种群增长曲线，则虫害防治应在c点之后D. 若图表示大草履虫种群增长曲线，则e点后增长速率为0总结：在实践中的应用（意义）（1）b点应用：消灭害虫应尽早进行，将种群数量控制于加速期(b 点之前)，严防种群增长进入加速期（2）K值的应用：①对野生生物资源的保护措施：保护野生生物生活的环境，减小环境阻力，增大K值。
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考纲要求： 一、种群的数量变化规律 二、种群增长的J型曲线、S型曲线 三、影响种群数量变化的因素 四、研究种群数量变化的意义
模型
物理模型 DNA双螺旋结构模型 真核生物三维结构模型等
概念模型 人体细胞与外界环境的物质交换模型
血糖调节的模型等
数学模型 孟德尔遗传定律 种群增长模型等
一、建构种群增长模型的方法----数学模型
1、用来描述一个系统或它的性质的数学形式---数学模型
细菌的分裂生殖
数学模型：用来描述一个系统或它的性质的数学
形式． 建立数学模型一般包括以下步骤：
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
从模型假设不难得出λ=现有个体数／原有个体数。结合增长率的概念和定义式不 难看出，此时增长率等于（λ-1），λ不变，增长率（λ-1）也就不变。 再看增长速率，由于一段时间内种群内个体基数不断增大，故这段时间内净增加 的个体数（Ｎｔλ－Ｎｔ）不断增多，除以时间以后即为增长速率，可以看出增 长速率是不断增大的。横轴表示时间，纵轴表示种群数量，在坐标系中画出曲线， 那么曲线的斜率就应该是种群增长速率而不是增长率。
二、“S”型曲线的分析
2.“S”型曲线的K值及其变动示意图
①同一种生物的K值不是固定不变的，会受到环境的 影响。在环境不遭受破坏的情况下，K值会在平均值 附近上下波动；当种群数量偏离平均值的时候，会通 过负反馈机制使种群密度回到一定范围内。
②环境遭受破坏，K值会下降；生物生存的环境改善， K值会上升。
关。
答案：B
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三、影响种群数量变化的因素
在自然界中，影响种群数量变化的因素主要有哪些？ 气候、食物、天敌、传染病、人类活动等.
除此之外，影响种群数量变化的内部因素主要有哪些？
出生率、死亡率、迁入率、迁出率、 年龄组成、性别比例等
四、研究种群数量变化有何意义？
__迁__出__率_____、__出__生__率_____和___死__亡__率______。
获取详细资料请浏览：/chuangxin/cx_index.html
二、“S”型曲线的分析
3.密闭条件下的“S”型曲线
封闭环境中，无物质和能量的补充，最终导致K值下 降。
答案： (1) “S”型增长 (2）能 能在这一环境中所能承载的这一 种群的最大数量（密度），即这一环境所能 养活的种群的最大数量 。 (3）对珍稀动物的保护最根本的措施是保护 它的生存环境，使该种动物的环境容纳量有 所提高，这个种群的数量自然会增长。草原 的放牧量应该控制在接近环境容纳量为宜， 如果过多放牧会影响牛羊的生长以及草原的 恢复。如果破坏了环境，还会造成环境容纳 量的降低。
长，t2时刻对应的种群数量为K/2，故C错误。t3时刻年龄结构应为 增长型，A错误。t4时刻种群数量达到K值，并非在新环境中逐渐 消失，B错误。 【答案】 D
例：下图为某种群在不同生态环境中的增长曲线，请 仔细分析图中去先后回答下列问题：
⑴如果种群处在一个理想的环境中，个
没有自然和空间的限制，种群内个
在有限的资源和空间中，随着种群数量的增加，种群增长的阻力也会随之增大，由 此导致种群的出生率降低、死亡率增加，二者之间的差值即增长率是不断减小；当 种群的出生率和死亡率相等时，增长率为零，此时种群数量达到最大值停止增加。 坐标系中横轴仍表示时间，纵轴仍表示种群数量，那么曲线的斜率即为种群增长 速率。
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）
图4—14是某一资源动物种群迁入一个适宜环境后增长曲线图，请
回(1答)图：中表示种群数量最大的点是_____d______。 (2)图中表示种群增长速度最快的点是__b_________。 (3)该种群的增长速度由缓慢逐渐加快是在迁入____2_______年后开 始的，环境阻力明显增大是在迁入后_____4______年开始的。
1.“S”型曲线关键点(区段)的分析
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种群增长率与增长速率区别：
增长率：增长率是指单位时间内种群数量变化率，
即种群在单位时间内净增加的个体数占个体总数的比 率。
增长率＝（现有个体数－原有个体数）／原有个体数 ＝出生率—死亡率 ＝（出生数－死亡数）/（单位时间×单位数量）。
曲线图与数学方程 式比较，优缺点？
直观， 但不够精确。
种群增长的“J”型曲线 理想状态：
种群数量
食 物 充__足__ ， 空 间 _足__够__大_，气候适__宜__， 没有天__敌__等
种群数量持续增长
时间
现实状态——食物等资源和空间总是_有__限__的， 种内斗争不断_加__剧__，捕食者数量不断_增__加__。
３．结论 Ｊ型曲线增长率保持不变；增长速率一直增大。曲线的斜率表示增长速率。 “J “型曲线的“增长率和增长速率和时间的关系曲线”
“Ｊ”型曲线增长率和增长速率
二 对Ｓ型曲线的分析 １．模型假设 自然界的资源和空间总是有限的，当种群密度增大时，种内斗争就会加剧，以该 种群为食的动物的数量也会增加，这就会使种群的出生率降低，死亡率增高。当死 亡率增加到与出生率相等时，种群的增长就会停止，有时会稳定在一定的水平。 ２．对模型假设的分析
３．结论 Ｓ型曲线的增长率与种群数量成反比，不断减小；增长速率先增大后减小。曲线的 斜率表示增长速率。 “S“型曲线的“增长率和增长速率和时间的关系曲线”
注：t1时，种群数量为K/2；t2时为K。
“S”型曲线增长率和增长速率
下列有关种群增长的S型曲线的叙述，错误
的是 （D ）
A.通常自然界中的种群增长曲线最终呈S型 B.达到k值时种群增长率为零 C.种群增长受自身密度的影响 D.种群的增长速度逐步降低
B．干旱环境中的东亚飞蝗
B
C．引入北极狐的旅鼠
D．干旱环境中的大熊猫
解答：应该是选B。K值的增加要看环境条
件在干旱环境中有利于飞蝗大量繁殖，而其
他的都不利于生物的生长K值会减少。
获取详细资料请浏览：/chuangxin/cx_index.html
二、“S”型曲线的分析
(4)既要获得最大的捕获量，又要使该动物资源的更新能力不受破
坏，应该使该动物中群体的数量保持在图中哪一点所代表的水平上?
_____b______。
下图表示在良好的生长环境下，“小球藻分裂繁殖中的
细胞数量” “鸡产蛋数量（每天产一枚）”和“竹子自
然生长的高度”这三种现象与时间的关系，他们依次
（）
C
•• A．乙、甲、丁 C．丙、甲、乙
B．甲、丙、乙 D．丁、乙、丙
下图根据实验室中人工饲养腹果蝇的数据统计绘制而成的曲线 图。人工饲养是在一定大小的培养瓶中，喂以一定量的酵母菌 的条件下进行的。请回答下列问题：
(1)在实验室条件下用草履虫、酵母菌所作的实验与上述结果 相似，表明种群在一定空间、一定资源条件下的增长类型， 一般都是___________。(2)曲线的纵坐标_______(“能” 或“不能”)反映种群密度的大小。在一定环境中种群增长曲 线的渐近线，生态学上称为环境容纳量，其含义是_______。 一个种群的环境容纳量______(“能够”或“不能够”）随 着环境的变化而改变。(3)试根据容纳量的概念对珍稀动物的 保护、草原的合理放牧分别提出你的建议。
种群增长的“S”型曲线
600 种群数量/个
K=375
400
200
0
00
2
4
6
t/d
大草履虫种群的增长
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。
在种群“S”型增长曲线的数学模型中，K值
不是固定不变的，下列条件会使种群K值增
加的是（ ）
A．地面进行硬化后的家鼠
体 数
体数量的增长曲线是__a__,用达尔文
a
b
的进化理论解释，这是由于生物具
有__过__度_繁__殖___特性。
⑵如果将该种群置入有限制的自然
时间
环境中，种群内个体数量的增长曲
线是__b___，用达尔文进化理论分析图中的阴影部分表示
图中__阴__影_部__分__表__示_环__境__阻_力__，__也__就_是__通__过_生__存__斗_争__被__淘__汰_的__个。体数 ⑶量。影响种群密度的主要因素是种群的__迁__入__率________、
增长速率：增长速率是指单位时间种群增长数量。
增长速率＝（现有个体数－原有个体数）／增长时间 =（出生数－死亡数）/单位时间
种群增长速率就是曲线上通过每一点的切线斜率。
一 对Ｊ型曲线的分析 １．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，第二年是第一年的λ倍。 ２．对模型假设的分析
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
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
将数学公式（Nn＝2n）变为曲线图
时间 分钟
20
40
60
80
100 120 140 160 180
细菌 数量
2
4
8 16 32 64 128 256 512
下图为农业生态系统内进行农 药防治（喷施DDT）和生物防治 害虫过程中，害虫种群密度消 长示意图，请据图回答：
(1) E 点开始是生物防治。
(2)图中经济阈值是指害虫种群密度已达到影响农业生 态系统经济效益的最低值，因此，图中最需要防治 的时间点是 A、D、E 。