第四章第二节 种群的数量变化

例：我国自1393－1990年以来人口统计数 据如下：
年份 1393 1578 1764 1849 1928 1982 1990 亿 0.6 0.6 2.0 4.1 4.7 10.3 11.6
以上人口增长曲线符合哪种类型？
按照此曲线发展下去将会出现什么状况? 鉴于我国人口的现状应当采取什么措施？ “J”型增长曲线能一直持续下去吗？
[例] 生态学家高斯的实验：
种群经过一定时 间的增长后，数 量趋于稳定的增 长曲线，称为“S” 型曲线．
大草履虫种群的增长曲线
大草履虫的增长呈“S”型曲线的原因有哪些？
三、种群增长的“S”型曲线
存在环境阻力———
自然条件（现实状态）——食物等资源 和空间总是有限的，种内竞争不断加剧，捕 食者数量不断增加，导致该种群的出生率降 低，死亡率增高。 当出生率与死亡率相等时，种群的增长就 会停止，有时会稳定在一定的水平。
起作用的。
。年龄
组成是通过影响 出生率和死亡率而间接对种群动态变化
B．DE段（速度加快） D．FG段（速度逐渐变慢）
4、“食人鱼”是一种肉食鱼，一旦进入自然生 态水域，就会造成严重的生态灾难。假如该物种 进入湖泊生态系统，以下哪种曲线能准确表达其 种群数量变化的特点 A
Ａ
B
C
D
5、在一个相对封闭的小型牧场内，迁入一小群绵羊， 8年后发展到500只左右，这个羊群数量会 ( A) A、维持在一个水平上 B、不断下降 C、缓慢上升 D、迅速上升
B C
10 —
— 10
0.1 0.1
5 28
温度、营养物质对酵母菌生长的影响
温度、营养物质对酵母菌生长的影响
六、“J”型曲线和“S”型曲线的比较
种群数量
种群增长的“J”型曲线 （在理想状态下的种群增长）
种群增长的“S”型曲线 （在有限环境下的种群增长）
1、综合比较
阴影部分代表环境阻力（资源有限、天敌等），
6、下列因素能引起种群密度增大的有 ( A、种群中幼年个体增多. B、种群性别比例改变. C、环境中温度条件适宜. D、种群中幼年个体减少. E、环境中天敌增多. F、寄生生物减少.
ＡＣF
)。
7、下图是某一资源动物种群迁入一个适宜环境后增长曲 线图，请回答： (1)图中表示种群数量最大的点是___________。 d b (2)图中表示种群增长速度最快的点是___________。 2 (3)该种群增长速度由缓慢逐渐加快是在迁入____年后开 4 始的，环境阻力明显增大是在迁入后_____年开始的。 (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
B
）
A.在t0~t2时间内，种群数量呈“J”型增长
B.若在t2时种群的数量为K，则在t1时种群的数
量为K/2 C.捕获该鱼的最佳时期为t2时 D.在t０～t２时间内，该鱼的种群数量呈下降趋势
4、种群数量其他曲线图
图甲：幼年个体多，老年个体少，出生率＞死亡 率，
种群数量增加，属增长型； 而图乙相反，应为衰退型。
理想条件（实验室条件）下细菌数量增长曲线
细菌的数量／个
自然界中有这种类型吗？
实例1：澳大利亚野兔
1859年，24只野兔
近100年后
6亿只以上的野兔
例2 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—1942年期间，环颈 雉种群快速增长。
某海岛上环颈雉种群增长曲线
自然界确有类似的细菌 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，曲 线大致呈“Ｊ”型。
(2)除上述影响外，在一定环境中，种群数量还受其他环境 因素的限制，如无机环境方面主要是 阳光、温度、水分 的 影响，生物因素有 捕食 和 竞争 等。因此，种群数量
增长按b曲线方式增长，最多达到K值为止，此时种群增长
速率为 0 。 (3)此外，还有直接影响种群兴衰的两对变量, 即该种群的
和 出生率 、 死亡率 和 迁入率 、 迁出率
2、种群的指数增长（J型）是有条件的，条件之一是 A．在该环境中只有一个种群 C B．该种群对环境的适应比其他种群优越得多 C．环境资源是无限的 D．环境资源是有限的
3．下图表示接种到一定容积培养液中的酵母菌生 长曲线图，曲线中哪段表示由于有限空间资源的 限制使种内斗争增加 D
A．CD段（增长速度慢） C．EF段（变化速率加快）
第二节
种群的数量变化
本节聚焦
1、怎样建构种群数量增长的模型？ 2、种群的数量是怎样变化的？ 3、什么是环境容纳量？ 4、影响种群数量变化的因素有哪些？
一、建构种群增长模型的方法
假设在营养和生存空间没有限制的情况下，某 种细菌每20分钟就通过分裂繁殖一代。
在营养和生存空间没有限制的情况下，某1个 细菌每20分钟分裂繁殖一代。讨论：
L 酵母菌数量／万个·m - 1 酵母菌数量／万个·mL-1
11
22
33
44 时间／d
第1天
第4天
第6天
死亡
第7天
酵母菌的种群数量变化曲线图：
活菌数
针对“培养液中酵母菌种群数量的动态变 化”，有人提出了新的问题，某同学按下表完 成了有关实验。 试管 编号 A 培养液 /mL 10 无菌水 /mL — 酵母菌母 液/mL 0.1 温度 （℃） 28
被淘汰的部分 根据达尔文自然选择学说，可表示为_____________。
2、种群的“J”型曲线
以时间为横坐标、 种群数量为纵坐标
以时间为横坐标、 种群增长率为纵坐标
3、种群的“S”型曲线
以时间为横坐标、 种群数量为纵坐标
以时间为横坐标、 种群增长率为纵坐标
例：下图表示某种鱼迁入一生态系统后，种群数量增长速 率随时间变化的曲线，下列叙述正确的是 （
种群数量达到环境所允许的最大值（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。
种群数量达到K值时， 种群— 增长停止
种群数量在 K/2值时， 种群— 增长最快 种群数量小于K/2值时 种群— 增长逐渐加快 种群数量大于K/2值时 种群— 增长逐渐减慢
观察研究对象， 提出问题 提出合理的假设
细胞每20min分裂一次
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
通过进一步的实验或观察等， 对模型进行检验或修正
Nn＝２n
N代表细菌数量，n表示第 几代 观察、统计细菌数量， 对自己所建立的模型 进行检验或修正
境允许的最大值
C.由O点降至P点的主要原因是缺乏淡水资源 D.由P点升到Q点并稳定在n线上，说明该岛上生态环境具 有一定的自我调节能力
3.下图为种群在不同生态系统中的增长曲线模式图，回答：
（1）如果生活在一个理想的环境中，种群数量按 a 曲线
增长。这是因为种群具有___________的特征。但实际上， 过度繁殖
五、探究培养液中酵母种群数量的变化
• 单细胞真核生物 • 生长周期短，增殖速度快
• 种群数量的变化包括增长、波动、稳定、下降等 • “S”型曲线有一个K值，即环境容纳量。 • 种群数量的增长也受到许多环境因素（如温度、 培养液的pH、培养液的养分种类和浓度、代谢产 物等）的影响。
实验原理： 种群的数量变化有一定的规律。在理想 条件下，种群呈“J”型增长，在有限的环 境下，种群呈“S”型增长。 酵母菌生长周期短，增殖速度快且世代 间不重叠，在实验室条件下，用液体培养 基培养酵母菌，可以观察酵母菌种群数量 随时间变化的情况。
①n代细菌数量的计算公式？ Nn＝２n
②72小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量 是多少？ 解：n＝ 60min x72h／20min＝216 Nn＝２n
＝2216
③在一个培养基中，细菌的数量会一直按照这 个公式增长吗？如何验证你的观点？ 不会。可以用实验计数法来验证。
以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，将数学 公式（Nn＝2n）变为曲线图
化关系。在第10年时经调查该种群数量为200只，估算该种群 在此环境中的环境负荷量约为 ( D ) A.100只
B.200只
C.300只
D.400只
2.下图曲线表示在南海某岛上迁入一些农户，那里土地肥沃，
气候宜人，若干年后，岛上人口增长的情况。相关表述错误 的是 ( ) C
A.该岛在m年内，人口增长呈“J”型曲线 B.当人口数量接近n线时，环境阻力越来越大，n线是该环
时间（min) 20 40 60 80 100 120 140 160 180
分裂次数 细菌数量
（个）
1 2
2 4
3 8
4 16
5 32
6 64
7
8
9
128 256 512
曲线图与数学方程 式比较，优缺点？ 直观， 但不够精确。
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：
• 血球计数板是一种专门用于计算较大单 细胞微生物的一种仪器。 • 计数时，常采用样方法。
计数方法：
对于压在小方格界线上的酵母菌应取相邻 两边及顶角计数。
酵母菌种群个体数量变化 酵母菌种群个体数量变化 12000 12000 10000 10000 8000 8000 6000 6000 4000 4000 2000 2000 0 0
食物 在自然环境中_______和 空间 种内斗争 一定数量后势必加剧
响，不能按该曲线方式增长。 （2）曲线a和b之间的部分可
都是有限的，种群达到 ，使种群数量增长受到影
环境阻力 以表示为_______________或 通过生存斗争被淘汰的个体数量 _______________________。
2、研究种群数量变化有何意义？
（1）野生生物资源的合理利用及保护。 （2）为人工养殖及种植业中合理控制种 群数量、适时捕捞、采伐等提供理论指导。 （3）预测及防治害虫。 （4）拯救和恢复濒危动物种群。
苍鹭的保护
云豹的保护 野猪的保护
救护被困的鲸鱼
全力防蝗减灾
课堂练习
1．在下列图中，表示种群在无环境阻力状况下增长 的是 B
A
思考与讨论
1、同一种群的K值是固定不变的吗？
2、对大熊猫应采取什么保护措施？
建立自然保护区，改善大熊猫的栖息环境，提高环境 3、对家鼠等有害动物的控制，应采取什么措施？ 容纳量。
从环境容纳量的角度看，能得到什么启发？
可以采取措施降低有害动物种群的环境容纳量，如将 4、种群数量达到K值时，都能在K值维持稳定 食物储藏在安全处，断绝或减少它们的食物来源；室 吗？ 内采取硬化地面等措施，减少它们挖造巢穴的场所； 养殖或释放它们的天敌，等等。
四、种群数量的波动和下降
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。 东亚飞蝗种群数量的波动
思考与讨论
1、影响种群数量变化的因素有哪些？
直接因素：出生率和死亡率，迁出率和迁入率 间接因素：食物、气候、空间、传染病、天敌
重要因素：人类的活动 （如：捕杀野生动物、乱砍滥伐、破坏环境）
图A中幼年个体少，老年个体多，为衰退型。
图B中幼年个体多，老年个体少，为增长型。
图C中各年龄段比例适中，应为稳定型。
例: 如图为某地一个生物种群的年龄组
成曲线图。如果有一外来物种入侵，并
以该种群的幼体为食，这将使该种群的 年龄组成发生变化。则这种变化为（ A）
课堂练习
1、下图表示某物种迁入新环境后，种群增长速率随时间的变
二、种群增长的“J”型曲 线
出现这种增长曲线的 种群有哪些条件？
1、产生条件 ——理想状态 食物和空间充裕，气候适宜，没有敌害等； 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、种群 “ J ”型增长的数学模型公式：
Nt=N0 λt
（ N0为起始数量， t为时间，Nt表示t年后该种群 的数量，λ 为年均增长率。）