第五章生態系統及其穩定性第2節種群數量的變化大腸桿菌一、建構種群增加模型培養大腸桿菌的培養基思考：在營養和生存空間沒有限制的狀況下，某1個細菌每20分鐘分裂繁殖一代時間分鐘20406080100120140160180細菌數量(2)根據上表，寫出n代細菌數量的計算公式。(1)請你計算出一種細菌產生的后裔在不同時間的數量:tN（3）將數學公式（N=2n)變為曲線圖曲線圖與數學方程式比較，有哪些優缺點？直觀，但不夠精確。思考：在營養和生存空間沒有限制的狀況下，某1個細菌每20分鐘分裂繁殖一代數學模型：用來描述一種系統或它的性質的數學形式．建立數學模型普通涉及下列環節：觀察研究對象，提出問題提出合理的假設通過進一步的實驗或觀察等，對模型進行檢驗或修正根據實驗數據，用適當的數學形式對事物的性質進行表達細胞每20min分裂一次資源空間無限多，細菌種群的增加不受種群密度增加的影響Nn＝２n觀察、統計細菌數量，對自己所建立的模型進行檢查或修正種群數量變化的類型“J”型曲線增長波動下降等“S”型曲線自然界種群變化的重要狀況有哪些？1859年，24只野兔6億只以上的野兔近100年后實例1：澳大利亞野兔二、種群增加的“J”型曲線澳洲運用黏液瘤病毒消亡兔子實例2：右圖為環頸雉被引入美國的某島嶼上后，1937-1942年期間種群的增加。我國自1393－1990年以來人口統計數據以下：繪出上述時間內我國人口數量變化的曲線示意圖。按照此曲線發展下去將會出現如何的狀況？鑒于我國人口的現狀應當采用什么方法？年份1393157817641849192819821990億0.60.62.04.14.710.311.6與社會的聯系研究種群數量變化有何意義？抱負條件下的種群增加模型世界人口的指數增加曲線抱負條件下的種群增加模型“J”型增加的數學模型1、模型假設：

：

抱負狀態——食物充足，空間不限，氣候適宜，沒有敵害等。（N0為起始數量，t為時間，Nt表達t年后該種群的數量，λ代表增加倍數，不是增加率，λ>1種群密度增大，λ<1種群密度減小）種群“J”型增加的數學模型公式：Nt=N0

λt

種群的數量每年以一定的倍數增加，第二年是第一年的λ倍。高斯（1934）把5個大草履蟲置于0.5mL的培養液中，每隔24小時統計一次數據，通過重復實驗，成果以下：高斯對大草履蟲種群研究的實驗請你繪制大草履蟲的種群增加曲線！“J”型增加能否始終持續下去嗎？生態學家高斯的實驗：種群經過一定時間的增長后，數量趨于穩定的增長曲線，稱為“S”型曲線．大草履蟲種群的增加曲線討論：大草履蟲的增加呈“S”型曲線的因素有哪些？討論:大草履蟲的增加呈該型曲線的因素有哪些？食物等資源和空間總是有限的，種內競爭不停加劇，捕食者數量不停增加，造成該種群的出生率減少，死亡率增高。當出生率與死亡率相等時，種群的增加就會停止，有時會穩定在一定的水平。K值：在環境條件不受破壞的狀況下，一定空間中所能維持的種群最大數量稱為環境容納量。常劃分為五個時期：①開始期，個體數極少，增加緩慢；②加速期，隨個體數增加，增加逐步加緊；③轉折期，當個體數達K/2時，增加最快；④減速期，個體數超出K/2后來，增加逐步變慢;⑤飽和期，個體數達成K值而飽和。S型增加曲線的特點：①②③④⑤K/2的意義：K/2左右，種群單位時間的增加率最大漁業林業剩余K/2——可再生資源的最佳收獲方略畜牧業草業想一想：當池魚滿塘，密林成材，牧草豐肥，牛羊滿圈的時候你將如何收獲，才干維持種群的持續最大收益呢？例1.此圖中種群在抱負環境中呈J型曲線（甲）增加，在有環境阻力條件下，呈S型曲線（乙）增加，下列有關種群增加曲線對的的是A.若此圖表達草履蟲種群增加曲線，當種群數量達成e點后，增加率為0B.種群中出現環境阻力是在d點之后C.若此圖表達蝗蟲種群增長曲線，則蟲害的防治應在c點進行D.若此圖表達微生物的增加曲線，則在e處的出生率和死亡率為0。Ak/2t1t2最大持續產量例2.為了保護魚類資源不受破壞，并能持續地獲得最大打魚量，根據種群增加的S型曲線，應當使被打魚群的種群數量保持在K/2水平，這是由于在這個水平上A．種群數量穩定 B．種群增加量最大C．種群數量最大 D．環境條件所允許的種群數量最大B例3、在一種玻璃容器內，裝入一定量的符合小球藻生活的營養液，接種少量的小球藻，每隔一段時間測定小球藻的個體數量，繪制成曲線，如右圖所示。下列4圖中能對的表達小球藻種群數量增加率隨時間變化趨勢的曲線是（）D問題：從環境容納量（K值）的角度思考：（1）對瀕危動物如大熊貓應采用什么保護方法？（2）對家鼠等有害動物的控制，應當采用什么方法？建立自然保護區，改善大熊貓的棲息環境，提高環境容納量。能夠采用方法減少有害動物種群的環境容納量，如將食物儲藏在安全處，斷絕或減少它們的食物來源；室內采用硬化地面等方法，減少它們挖造巢穴的場合；養殖或釋放它們的天敵，等等。種群增加的“S”型曲線種群的增加方式“J”型增加曲線“S”型增加曲線種群數量達成環境所允許的最大值（K值）后，將停止增加并在K值左右保持相對穩定。K值：在環境條件不受破壞的狀況下，一定空間中所能維持的種群最大數量稱為環境容納量。種群增加的“S”型曲線兩種種群增加方式的差別重要在于環境阻力對種群數量的影響增長方式指數增長邏輯斯諦增長產生條件特點資源無限、空間無限、不受其它生物制約等抱負條件下K值（即環境容納量）：在長時期內環境所能維持的種群最大數量。是種群在該環境中的穩定平衡密度種群增加的兩種方式比較資源有限、空間有限、受其它生物制約等有限條件下起始增加很慢，隨著基數的加大，增加越來越快。起始加速增加，K/2時增加最快，之后開始減速增加，達成K值時便停止增加或在K值上下波動。什么狀況出現此種曲線？有哪些因素會影響到種群數量的變化呢？——種群的數量是由出生率和死亡率、遷入和遷出（食物、氣候、天敵、傳染病、人類活動）決定的。種群增加的“J”型曲線時間種群數量大多數種群的數量總是在波動之中的，四、種群數量的波動和下降

東亞飛蝗種群數量的波動在不利條件之下，還會急劇下降，甚至滅亡自然環境條件下，種群數量總是在K值附近上下波動K值——種群在一定環境中的穩定平衡密度。將10ml酵母液放在適宜的溫度下培養，并于不同時間內等量均勻取樣4次，分別測定樣品中酵母菌的數量和pH值，成果如表1所示，請分析回答：（1）推測表中樣品的取值先后次序為____________（2）對酵母菌而言，10ml該培養液的環境負荷量為____________。（3）若第5次均勻取樣，樣品中的酵母菌數量為760個/mm3。產生這一成果的因素是_________________。樣品酵母菌數量（個/mm3）pH112104.828205.4312103.7410005.0培養液中營養物質不停被消耗，pH值減少，部分酵母菌因生存空間、營養物質的缺少而死亡或解體。酵母菌種群的數量變化1.21×107個2-4-1-3酵母菌的數量和pH值影響種群數量變化的因素直接因素：出生率、死亡率、遷入、遷出間接因素：食物、氣候、傳染病、天敵重要因素：人類的活動種群的數量變化研究辦法：抱負條件有限環境：種群數量的變動構建數學模型環節觀察研究對象，提出問題作出假設根據實驗數據用數學形式體現檢查或修正公式：曲線：“J”型曲線“S”型曲線定義：種群通過一段時間的增加后，數量趨于穩定的增加曲線K值：即環境容納量，在環境條件不受破壞的狀況下，一定空間中所能維持的種群最大數量（2005北京會考）棲息在灌木叢中的紅松雞種群數量呈周期性波動（如圖A），科學家發現紅松雞體內有一種線蟲生活。為擬定紅松雞種群數量的周期性波動與否由線蟲引發，科學家用驅蟲劑分別解決紅松雞種群中5%、10%、20%的個體，得到紅松雞的數量變化曲線（如圖B）。

請分析回答下列問題：（1）隨著驅蟲劑解決的比例增