第1课时 种群的特征和数量变化,必修3 第三单元 种群和群落,一、种群的概念,(1)两个方面：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。从进化的观点来看，种群是生物进化的基本单位，也是基因库的最小单位。,(2)种群与物种,1.种群的概念及其理解：种群是指生活在一定区域的同种生物的全部个体。,数量特征,种群最基本的数量特征,空间特征,均匀分布 随机分布 集群分布,种群的特征,种群密度,年龄组成,二、种群的特征,出生率和死亡率,迁入率和迁出率,性别比例,遗传特征,种群密度,迁入率、迁出率 出生率、死亡率,决定密度大小,种群数量,直接体现,种群的数量特征,根据年龄组成来预测种群密度的变化趋势,三、种群密度的调查 一般情况下，要逐一计算某个种群的个体总数是比较困难的，因此，研究者通常只计数种群的一小部分，用来估算整个种群的种群密度。 注意随机取样,样方法:,在被调查种群的分布范围内，随机选取若干个样方通过计数每个样方内的个体数，再求其平均值，即为该种群的种群密度估计值。,10m,10m,边缘效应:即如何处理样方边缘上的个体。一般而言，样方顶边、左边及左角处的个体统计在内，其他边缘不作统计。,样方法常用的取样方法,五点取样法,等距取样法,当调查的总体为长条形时,可用等距取样法。先将调查总体分成若干等份,由抽样比率决定距离或间隔,然后按这一相等的距离或间隔抽取样方的方法,叫做等距取样法。例如,长条形的总体为400m长,如果要等距抽取40个样方,那么，抽样的比率为1/10,抽样距离为10m。然后可再按需要在每10m的前1m内进行取样,样方大小要求一致。,提醒： 1、对象：双子叶植物（原因？如何判断？） 2、计数：边界上的如何计数？ 3、计算密度：平均值、单位,(二)动物种群密度调查方法标志重捕法 标志总数/N重捕个体中被标志的个体数/重捕数 (注：N代表种群内个体总数),注意事项 1、标志重捕法的前提是 标志个体与未标志个体在重捕时被捕的概率相等。 2、标志物和标志方法必须对动物的身体不产生伤害 3、标志不能过分醒目，以防止增加被捕食的概率 4、调查期间没有大规模迁出和迁入，没有外界因素的强烈干扰。,样方法一般适用于植物，标志重捕法一般适用于动物。但蚯蚓、蚜虫、跳蝻这些活动能力弱的动物也可以用样方法。而标志重捕法不能用于植物。,在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每20min就通过分裂繁殖一代 讨论： 1、n代细菌数量的计算公式是什么？ 2、72h后，有一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？ 描述、解释和预测种群数量的变化，常常需要建立数学模型。在上面的问题探讨中我们已经尝试对某种细菌种群的数量变化建立数学模型。,四、种群数量的变化,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,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,Nnn,观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检验或修正,细菌在理想条件下种群增长的形式,如果以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线大致呈J型。,种群增长的“J”型曲线,在一个培养基中，细菌的数量会一直按照这个公式增长吗？为什么？,问题探讨 ：,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,生存斗争,高斯把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,产生条件：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,种群增长的“”型曲线,增长特点：,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。,环境负荷量（ K值）：由于环境阻力的存在和作用，一定环境所能承载的某一种群的最大数量称为环境负荷量。,五、种群增长的“J”型曲线和“S”型曲线的比较 1图形比较,2、增长速率(这一次总数上一次总数)/时间 可用曲线的斜率表示,特别提醒： 种群数量变化包括增长、波动、稳定、下降等，而“J”型曲线和“S”型曲线只研究了种群数量增长的规律。 “J”型曲线反映的种群增长率是一定的；而“S”型曲线所反映的种群增长率是随种群密度逐渐减小的。 不能认为“S”型曲线的开始部分就是“J”型曲线，只能表述为“近似”或“相当于”,3种群数量变化规律在生产中的应用 (1)对于濒危动植物而言，由于环境污染、人类破坏等造成环境对于此种生物的K值变小，通过建立自然保护区等措施提高环境容纳量，是保护这些生物的根本措施。 (2)在“S”型曲线中，种群数量达到环境容纳量的一半(K/2)时，种群增长速率最大，资源再生能力最强。因此，在野生生物资源合理开发利用方面，要保证捕捞或利用在达到K/2以上进行，且之后，生物种群数量不得低于K/2，这样既可获得最大利用量，又可保持种群的高速增长。,图414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_。 (2)图中表示种群增长速度最快的点是_。 (3)该种群的增长速度由缓慢逐渐加快是在迁入_年后开始的，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? _。,d,2,4,b,b,4.种群数量的波动和下降,种群数量的变化包括 增长、波动、稳定和下降、消亡等,思考：种群数量达到“K”值时，都能在“K”维持稳定吗？,5、影响种群数量变化的因素,直接因素：出生率、死亡率、迁入率、迁出率,间接因素：食物、气候、传染病、天敌,重要因素：人类的活动,人为控制（家禽，畜牧）,捕杀野生动物,滥砍乱伐,环境破坏影响生物生存,2实验原理,(1)在含糖的液体培养基(培养液)中酵母菌繁殖很快，迅速形成一个封闭容器内的酵母菌种群，通过细胞计数可以测定封闭容器内的酵母菌种群随时间而发生的数量变化。,(2)养分、空间、温度和有毒排泄物等是影响种群数量持续增长的限制因素。酵母菌在一定体积培养液中的增长如下图所示：,6、探究培养液中酵母菌数量的动态变化, 可用抽样检测的方法显微计数法。,一定体积培养液中微生物种群数量变化规律不同于开放环境中的两曲线模型，它属于封闭环境中种群的数量变化，因后期无外源物质和能源的补充，其数量变化比“S”型曲线多了一个衰亡期。如下图：,酵母菌计数方法：抽样检测法。 先将盖玻片放在计数室上，用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入。多余培养液用滤纸吸去。稍待片刻，待细菌细胞全部沉降到计数室底部，将计数板放在载物台的中央，计数一个小方格内的酵母菌数量，再以此为根据，估算试管中的酵母菌总数。,注意事项,(1)显微镜计数时，对于压线的酵母菌，应只计固定的相邻,两个边及其顶角的酵母菌。,(2)从试管中吸出培养液进行计数前，需将试管轻轻振荡数次，目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，减少误差。,(3)每天计算酵母菌数量的时间要固定。(4)溶液要进行定量稀释。,(5)本实验没有另设置对照实验，原因是该实验时间上形成前后自身对照。为提高实验数据的准确性，实验时应进行重复实验（多次计数）。,【例】酵母菌的计数通常用血球计数板进行，血球计数板每个大方格容积为0.1mm3 ，由400个小方格组成。现对某一样液进行检测，如果一个小方格内酵母菌过多，难以计数，应先 后再计数。若多次重复计数后，算得每个小方格中平均有5个酵母菌，则10mL该培养液中酵母菌总数有 个。,2108,稀释,不同类型生物的种群存活曲线,I型：接近于生理寿命时死亡率升高。如：人等大型哺乳动物,II型：种群各年龄期死亡率基本相似。如：鸟类，啮齿动物,III型：幼体死亡率很高。如：鱼类、两栖类等,