第二节种群数量的变化问题探讨问题探讨l在营养和生存空间没有限制的情况下，在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每某种细菌每min就通过分裂繁殖一就通过分裂繁殖一代那么：代那么：n代细菌数量的计算公式是：代细菌数量的计算公式是：小时后，由一个细菌分裂产生的小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？细菌数量是多少？nn解：解：n min xhminnn 一构建种群增长模型的方法一构建种群增长模型的方法数学模型：数学模型：用来描述一个系统或它的性质的数学形用来描述一个系统或它的性质的数学形用来描述一个系统或它的性质的数学形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：式建立数学模型一般包括以下步骤：式建立数学模型一般包括以下步骤：式建立数学模型一般包括以下步骤：观察研究对象，提出问题观察研究对象，提出问题提出合理的假设提出合理的假设通过进一步的实验或观察等，通过进一步的实验或观察等，对模型进行检验或修正对模型进行检验或修正根据实验数据，用适当的数学形根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达式对事物的性质进行表达动动手动动手尝试建立一个数学模型：尝试建立一个数学模型：细菌种群的增长曲线细菌种群的增长曲线细菌的数量个细菌的数量个某海岛上环颈雉种群数量的变化某海岛上环颈雉种群数量的变化自然界确有类自然界确有类似的细菌在理想条似的细菌在理想条件下种群数量增长件下种群数量增长的形式，如果以时的形式，如果以时间为横坐标，种群间为横坐标，种群数量为纵坐标画出数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线曲线来表示，曲线大致呈型大致呈型二种群增长的型曲线二种群增长的型曲线种群数量种群数量时间时间种群增长的种群增长的“J”型曲线：型曲线： 产生条件：产生条件： 理理想想状状态态食食物物充充足足，空空间间不不限限，气气候候适适宜宜，没有敌害等；没有敌害等；增长特点：增长特点： 种群数量每年以一定的倍数增种群数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的长，第二年是第一年的倍倍量的计算：量的计算：t年后种群的数量为 Nt=N0 t （N0为起始数量，为起始数量， t为时间，为时间，Nt表示表示t年后该种群的年后该种群的数量，数量，为年均增长率）为年均增长率） 产生条件：产生条件：存在环境阻力：存在环境阻力：自自然然条条件件（现现实实状状态态）食食物物等等资资源源和和空空间间总总是是有有限限的的，种种内内竞竞争争不不断断加加剧剧，捕捕食食者者数数量量不不断断增增加加。导导致致该该种种群群的的出出生生率率降降低，死亡率增高低，死亡率增高当出生率与出生率相等时，种群的增长就会停止，当出生率与出生率相等时，种群的增长就会停止，有时会稳定在一定的水平有时会稳定在一定的水平三种群增长的三种群增长的“”型曲线型曲线 例例 生态学家高斯的实验：生态学家高斯的实验：得出一个大得出一个大草履虫种群草履虫种群的增长曲线。的增长曲线。种群增长的种群增长的“S”型曲线型曲线A种群经过一定时间种群经过一定时间的增长后，数量的增长后，数量趋于稳趋于稳定的增长曲线，定的增长曲线，称为称为“S”型曲线型曲线增长特点：增长特点： 种群数量达到环境所允许的最大值种群数量达到环境所允许的最大值（K K值）后，将停止增长并在值）后，将停止增长并在K K值左右保值左右保持相对稳定。持相对稳定。 在在环境条件不受破坏的情况下，一环境条件不受破坏的情况下，一定空间中能所能维持的种群最大数量定空间中能所能维持的种群最大数量称为环境容纳量，又称值称为环境容纳量，又称值影响种群数量变化的因素：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：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，甚至灭亡条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡增长，稳定，波动、下降等（1 1）有利于野生生物资源的合理利用及保）有利于野生生物资源的合理利用及保护。护。 （2 2）为人工养殖及种植业中合理控制种群）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。数量、适时捕捞、采伐等提供理论指导。 （3 3）通过研究种群数量变动规律，为害虫的）通过研究种群数量变动规律，为害虫的预测及防治提供科学依据。预测及防治提供科学依据。四研究种群数量变化的意义四研究种群数量变化的意义拓展视野拓展视野种群大爆炸种群大爆炸 蝗灾蝗灾A细菌的数量个型曲线型曲线S”型曲线型曲线第三节群落的结构同一时间内聚集同一时间内聚集在一定区域中各种生在一定区域中各种生物物种群的集合种群的集合，叫做，叫做群落群落如：在池塘生物群落池塘生物群落中既有浮萍等水生植物，也有鱼，虾，螺等水生动物，还有多种多样的微生物等生物群落概念（生物群落概念（community)l生活在一定区域内，相互之间有直接或生活在一定区域内，相互之间有直接或间接关系的各种生物种群的总和。间接关系的各种生物种群的总和。l由于种间关系而形成了生物群落。由于种间关系而形成了生物群落。l植物、动物、微生物三大功能类群是相植物、动物、微生物三大功能类群是相互作用相互影响，彼此之间一物质和能互作用相互影响，彼此之间一物质和能量为纽带紧密地联系知识一起，组成了量为纽带紧密地联系知识一起，组成了生物群落。生物群落。理解理解群落群落的内涵：的内涵：同一时间内聚集在一定区域中各种生物同一时间内聚集在一定区域中各种生物同一时间内聚集在一定区域中各种生物同一时间内聚集在一定区域中各种生物种群的集合种群的集合种群的集合种群的集合二群落的物种组成二群落的物种组成不同群落的物种数目有区别群落中物种数目的多少群落中物种数目的多少称为物种的丰富度称为物种的丰富度丰富度：丰富度：一个群落中物种的多少和每个种群的一个群落中物种的多少和每个种群的一个群落中物种的多少和每个种群的一个群落中物种的多少和每个种群的个体数量，是群落多样性的基础个体数量，是群落多样性的基础个体数量，是群落多样性的基础个体数量，是群落多样性的基础常绿阔叶林针叶林三种间关系三种间关系种间关系包括：捕食竞争互利共生寄生捕食：捕食：一种生物以另一种生物作为食物一种生物以另一种生物作为食物两种或两种以上生物相互争夺资源和空间等两种或两种以上生物相互争夺资源和空间等竞争：大象和狮子抢夺水源竞争：大象和狮子抢夺水源竞争竞争竞争的结果：竞争的结果：水稻和稗子的竞争水稻和稗子的竞争对一方有利，对另一方不利，对一方有利，对另一方不利，甚至灭亡甚至灭亡一种生物（寄生者）寄生于另一种生物（寄主）一种生物（寄生者）寄生于另一种生物（寄主）的体内或体表，摄取寄主的养分以维持生活的体内或体表，摄取寄主的养分以维持生活寄生寄生两者生活在一起，相互依赖，两者生活在一起，相互依赖，彼此有利彼此有利豆科植物和菌瘤根豆科植物和菌瘤根互利共生：互利共生：地衣：藻类和真菌的共生物地衣：藻类和真菌的共生物种间关系关系类关系类型型物种物种关系一般特征关系一般特征实例实例A B互利共互利共生生彼此有利，彼此依赖彼此有利，彼此依赖地衣、根瘤地衣、根瘤寄生寄生一方有利，一方受害一方有利，一方受害蛔虫和人蛔虫和人竞争竞争彼此抑制彼此抑制水稻和稗草水稻和稗草捕食捕食种群得利种群得利种群有害种群有害羊与草羊与草（“”表示有利，“”表示有害。）个体数时间个体数时间个体数时间个体数时间BAAAABBB共生共生寄生寄生捕食捕食竞争竞争1234判断下列各图表示的种间关系各是什么判断下列各图表示的种间关系各是什么资料分析；反映种间关系的实例资料分析；反映种间关系的实例1（ 1）单独培养：在合适的条件下，大草履虫）单独培养：在合适的条件下，大草履虫和双小核草履虫均能正常生长繁殖。和双小核草履虫均能正常生长繁殖。讨论：讨论：1（2）混合培养：由于这两种草履虫具有相似的生活）混合培养：由于这两种草履虫具有相似的生活习性（尤其是能以同一种杆菌为食），当它们被放在习性（尤其是能以同一种杆菌为食），当它们被放在同一个容器中培养时，起初两种草履虫的数量较少，同一个容器中培养时，起初两种草履虫的数量较少，而食物（杆菌）数量较多，而食物（杆菌）数量较多，因此表现为两种草履虫的种群数量均增加。因此表现为两种草履虫的种群数量均增加。1（3）但是，随着两种草履虫数量的增加，相）但是，随着两种草履虫数量的增加，相互之间对食物的争夺表现为大草履虫处于劣势，互之间对食物的争夺表现为大草履虫处于劣势，双小核草履虫处于优势。双小核草履虫处于优势。随着双小核草履虫数量的增加，争夺食物随着双小核草履虫数量的增加，争夺食物的优势越来越大，最终大草履虫失去了食物来的优势越来越大，最终大草履虫失去了食物来源而灭亡。源而灭亡。两种草履虫没有分泌杀死对方的物质，进两种草履虫没有分泌杀死对方的物质，进一步证明了该实验一步证明了该实验结果缘于两种草履虫争夺资结果缘于两种草履虫争夺资源源，这就是竞争。，这就是竞争。2.提示：提示：90多年的调查研究表明，猞猁和多年的调查研究表明，猞猁和雪兔种群数量之间存在相关性。雪兔种群数量之间存在相关性。 例如，从例如，从1845年到年到1855年间，猞猁数量的增年间，猞猁数量的增加导致雪兔减少；而雪兔的减少，又会造成猞猁减加导致雪兔减少；而雪兔的减少，又会造成猞猁减少，之后雪兔又大量增加。少，之后雪兔又大量增加。 从多年的调查看，雪兔和猞猁相互制从多年的调查看，雪兔和猞猁相互制约，使它们的种群数量保持在一定范围内波约，使它们的种群数量保持在一定范围内波动动。3.提示：雪兔是以植物为食，猞猁是以雪兔为食。提示：雪兔是以植物为食，猞猁是以雪兔为食。猞猁的存在不仅制约雪兔的种群数量，使得：猞猁的存在不仅制约雪兔的种群数量，使得：植物植物雪兔雪兔猞猁猞猁之间保持相对稳定之间保持相对稳定；而且由于植物资源比较稳定，进而使得另一而且由于植物资源比较稳定，进而使得另一些以植物为生的动物数量及其食物链相对稳定，些以植物为生的动物数量及其食物链相对稳定，因而整个群落可以处在相对稳定的状态。因而整个群落可以处在相对稳定的状态。资料资料1中两个种群之间是通过食物间中两个种群之间是通过食物间接地发生作用接地发生作用（竞争）；（竞争）；相互作用的结果：是一方处于优势，另一相互作用的结果：是一方处于优势，另一方处于劣势，最终灭亡。方处于劣势，最终灭亡。资料资料2中两个种群是通过捕食与被捕食中两个种群是通过捕食与被捕食直接地发生作用直接地发生作用（捕食）（捕食）。相互作用的结果：是两个种群数量相对稳定。相互作用的结果：是两个种群数量相对稳定。4.提示：提示：生物群落的结构包括：生物群落的结构包括：三、生物群落的结构三、生物群落的结构垂直结构垂直结构水平结构：水平结构：垂直结构垂直结构在垂直方向上，生物群落具有明显的分层现象。在垂直方向上，生物群落具有明显的分层现象。麻雀总是成群地在森林的上层麻雀总是成群地在森林的上层的活动，吃高大乔木的种子。的活动，吃高大乔木的种子。煤山雀、黄腰柳莺、和橙红翁煤山雀、黄腰柳莺、和橙红翁等鸟类总是森林的中层营巢。等鸟类总是森林的中层营巢。血雉和棕尾虹则是典型的森林血雉和棕尾虹则是典型的森林底层鸟类，吃地面上的苔鲜和底层鸟类，吃地面上的苔鲜和昆虫。昆虫。水平结构水平结构l在水平方向上，由于地形的起伏、光照在水平方向上，由于地形的起伏、光照的明暗、湿度的大小等因素的影响，不的明暗、湿度的大小等因素的影响，不同地段往往分布着不同的种群，种群的同地段往往分布着不同的种群，种群的密度也有差别。密度也有差别。地球表面因地球表面因地球表面因地球表面因降雨量、温度大小等生态因子降雨量、温度大小等生态因子从赤道从赤道从赤道从赤道到北极依次有热带雨林到北极依次有热带雨林到北极依次有热带雨林到北极依次有热带雨林、温带森林、和苔原等、温带森林、和苔原等不同类型的群落不同类型的群落我国我国 南方南方 北方北方热带雨林常绿阔叶林落叶阔叶林针叶林苔原第四节第四节 群落的演替群落的演替演替的概念演替的概念l随着时间的推移，一个群落被另一个群随着时间的推移，一个群落被另一个群落代替的过程，就叫做演替。落代替的过程，就叫做演替。演替的类型：演替的类型：初生演初生演替次生演替替次生演替初生演初生演替替l指在一个从来没有被植物覆盖的地面，或者是指在一个从来没有被植物覆盖的地面，或者是原来存在过植被，但被彻底消灭了的地方发生原来存在过植被，但被彻底消灭了的地方发生的演替。的演替。l如在岩石、沙丘、冰川泥上开始的演替。如在岩石、沙丘、冰川泥上开始的演替。初生演初生演替替过程：过程： 裸岩阶段裸岩阶段地衣阶段地衣阶段苔藓阶段苔藓阶段草本阶段草本阶段灌木阶段灌木阶段森林阶段森林阶段例光例光裸的岩石上经历以下几个阶段长出森林：裸的岩石上经历以下几个阶段长出森林：特点：特点：其演替速度缓慢，所需时间漫长。其演替速度缓慢，所需时间漫长。次生演替次生演替如：火烧演替、弃耕演替、放牧演替等。如：火烧演替、弃耕演替、放牧演替等。特点：其演替速度较迅速，所需时间相对较短特点：其演替速度较迅速，所需时间相对较短 l是指在原来就有生物群落或曾经被生物占是指在原来就有生物群落或曾经被生物占据过的地方发生演替，又称次级演替。据过的地方发生演替，又称次级演替。自我检测的答案和提示自我检测的答案和提示一、概念检测一、概念检测1.1.（1 1）；（；（2 2）；（；（3 3）；（；（4 4）；（；（5 5）。2.2.（1 1）D D；（；（2 2）D D；（；（3 3）C C。二、知识迁移二、知识迁移 提示：提示：1.1.（1 1）从图中可知，鸽的种群密度较小易受鹰）从图中可知，鸽的种群密度较小易受鹰的攻击，种群密度较大则鹰的攻击成功率就较低。（的攻击，种群密度较大则鹰的攻击成功率就较低。（2 2）起初出现数量增加，以后可能趋于稳定。起初出现数量增加，以后可能趋于稳定。2.2.这是群落演替的结果。因为柳树较高大，占据更多的这是群落演替的结果。因为柳树较高大，占据更多的空间和阳光。与草莓相比，它具有生长的优势，所以柳树空间和阳光。与草莓相比，它具有生长的优势，所以柳树能迅速繁殖起来，而草莓得不到生长所需的阳光，难以成能迅速繁殖起来，而草莓得不到生长所需的阳光，难以成片生长。片生长。三、技能应用三、技能应用提示：最有代表性的样方应该是最接近平均数的样方，提示：最有代表性的样方应该是最接近平均数的样方，可通过目测直接作出判断。取多个样方时，应兼顾种群密可通过目测直接作出判断。取多个样方时，应兼顾种群密度高、适中和低这三种情况，分别计数，然后计算出平均度高、适中和低这三种情况，分别计数，然后计算出平均值。值。四、思维拓展四、思维拓展提示：提示：1.1.是由于人类活动的影响，例如农药对环境造成是由于人类活动的影响，例如农药对环境造成污染，人们的捕捉等。污染，人们的捕捉等。2.2.害虫数量会增多，土壤生态环境破坏，土质变差；农害虫数量会增多，土壤生态环境破坏，土质变差；农民对化肥、农药的依赖性增强，生产成本较高，收入降低。民对化肥、农药的依赖性增强，生产成本较高，收入降低。3.3.按此趋势，按此趋势，3030年后，稻田对人类活动的依赖性年后，稻田对人类活动的依赖性（尤其是化肥、农药等）将越来越强，稻田群落变（尤其是化肥、农药等）将越来越强，稻田群落变得更为单一、脆弱。得更为单一、脆弱。4.4.这是人类按照自然规律进行的创造，其目的是这是人类按照自然规律进行的创造，其目的是借助于自然群落中生物之间的关系，使人类的活动借助于自然群落中生物之间的关系，使人类的活动在满足人类需求的同时，也有益于环境。在满足人类需求的同时，也有益于环境。学习层次：学习层次：学习层次：学习层次： 分子、原子（细胞的化学成分）分子、原子（细胞的化学成分）细胞的亚显微结构细胞的亚显微结构生态系统生态系统生物个体生物个体种种 群群群群 落落宏宏宏宏观观观观微微微微观观观观