種群及其動(dòng)態(tài)種群的數(shù)量特征一．種群1.概念：在一定空間范圍內(nèi)，同種生物所有個(gè)體。2.易錯(cuò)點(diǎn)①概念中的“所有個(gè)體”：指全部個(gè)體，包括各個(gè)年齡段的個(gè)體，有性別差異的生物包括雌雄個(gè)體。②種群是生物繁殖的基本單位，也是生物進(jìn)化的基本單位。3.例子①一個(gè)池塘里，所有的大鯉魚個(gè)體是否屬于一個(gè)種群？不是填（“是”或“不是”）。②在一定區(qū)域內(nèi)，所有的大熊貓個(gè)體否屬于一個(gè)種群？是填（“是”或“不是”）。③一塊地里，所有三倍體無子西瓜是否屬于一個(gè)種群？不是填（“是”或“不是”）。種群密度:最基本的數(shù)量特征出生率種群密度:最基本的數(shù)量特征出生率/死亡率直接決定種群密度遷入率/遷出率年齡結(jié)構(gòu)：通過影響種群的出生率和死亡率，從而預(yù)測種群數(shù)量變化趨勢(shì)。性別比例：能夠影響種群的出生率，間接影響種群密度。種群的種群的數(shù)量特征1.種群密度的調(diào)查方法方法名稱適用范圍逐個(gè)計(jì)數(shù)法調(diào)查分布范圍較小、個(gè)體較大的種群黑光燈誘捕法對(duì)于有趨光性的昆蟲樣方法適用于植物，如草地上蒲公英的密度也適用于活動(dòng)范圍小和活動(dòng)能力弱的動(dòng)物，如昆蟲卵，蚜蟲，跳蝻等標(biāo)記重捕法活動(dòng)能力強(qiáng)、活動(dòng)范圍大的動(dòng)物抽樣檢測法對(duì)于酵母菌等微生物提醒調(diào)查種群數(shù)量的其他方法（課本P6）：①用紅外觸發(fā)相機(jī)拍攝照片和視頻；②根據(jù)動(dòng)物的糞便特征計(jì)數(shù)；③通過動(dòng)物的聲音特征進(jìn)行計(jì)數(shù)。2.樣方法（1）用樣方法調(diào)查植物，一般不選叢生或蔓生的單子葉草本植物，而選擇個(gè)體數(shù)目易于辨別的雙子葉草本植物。（2）為保證調(diào)查的可靠性和準(zhǔn)確性，選取樣方時(shí)應(yīng)注意的主要事項(xiàng)有：樣方的多少，樣方的大小和隨機(jī)取樣。①樣方大小可根據(jù)被調(diào)查生物的種類和分布情況確定。植物的大小不同，樣方大小也應(yīng)不同，如草本植物的樣方大小一般以1m2為宜，喬木樣方面積可取100m2等，如果該種群個(gè)體數(shù)量較少，樣方面積可適當(dāng)擴(kuò)大。②樣方多少會(huì)影響調(diào)查結(jié)果嗎？調(diào)查時(shí)若樣方的數(shù)量太少，其統(tǒng)計(jì)結(jié)果的誤差可能就較大；一般而言，樣方越多，其統(tǒng)計(jì)結(jié)果越接近真實(shí)情況。但是，樣方數(shù)量太多，整體取樣花費(fèi)的時(shí)間、精力就越多。從統(tǒng)計(jì)學(xué)上看，一定數(shù)量的樣方即可以保證統(tǒng)計(jì)結(jié)果的真實(shí)性。③取樣的關(guān)鍵是做到“隨機(jī)”取樣。④取樣方法：五點(diǎn)取樣法和等距取樣法五點(diǎn)取樣法常適用于方形地塊等，等距取樣法常適用于狹長地塊。⑤樣方計(jì)數(shù)時(shí)，同種生物個(gè)體無論大小都要計(jì)數(shù)，對(duì)于壓線的個(gè)體計(jì)數(shù)原則是“計(jì)上不計(jì)下，計(jì)左不計(jì)右”⑥在被調(diào)查種群分布的范圍內(nèi)，隨機(jī)選取若干個(gè)樣方，通過計(jì)數(shù)每個(gè)樣方內(nèi)的個(gè)體數(shù)，求得每個(gè)樣方內(nèi)的種群密度，以所有樣方內(nèi)種群密度的平均值作為該種群的種群密度估計(jì)值。3.標(biāo)記重捕法（1）調(diào)查過程確定調(diào)查對(duì)象↓捕獲并標(biāo)記數(shù)量為N1，放回原環(huán)境↓過一段時(shí)間后，重捕、計(jì)數(shù)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(捕獲數(shù)N2,標(biāo)記數(shù)N0))↓計(jì)算種群密度N＝eq\f(N1×N2,N0)（2）注意事項(xiàng)①調(diào)查期間，被調(diào)查個(gè)體沒有遷入和遷出、出生和死亡；②標(biāo)記物不能過于醒目，不能影響標(biāo)記對(duì)象正常的生命活動(dòng)；③標(biāo)記物不易脫落，要能維持一定時(shí)間。（3）例子在對(duì)某種鼠的調(diào)查中，調(diào)查范圍為1公頃，第一次捕獲并標(biāo)記39只鼠，第二次捕獲34只鼠，其中有標(biāo)記的鼠15只。①這個(gè)種群中鼠的種群密度大約是88只/公頃。②若捕捉后該鼠不易再被捕捉，則估算的種群密度會(huì)偏高(填“偏高”或“偏低”)理由是該鼠被捕捉一次之后不易再被捕捉，再次捕獲的被標(biāo)記的個(gè)體數(shù)減少，由種群數(shù)量＝eq\f(初次捕獲個(gè)體數(shù)×再次捕獲個(gè)體數(shù),再次捕獲的被標(biāo)記的個(gè)體數(shù))可知，種群數(shù)量變大，即估算值大于實(shí)際的種群密度。③若由于某種原因，如標(biāo)記物易脫落、標(biāo)記物導(dǎo)致被標(biāo)記個(gè)體易于被捕食、在被標(biāo)記個(gè)體稀少處捕獲等，則估算的種群密度會(huì)偏高(填“偏高”或“偏低”)。④若由于某種原因，如被標(biāo)記個(gè)體放回后還未充分融入該種群中就再次被捕獲、在被標(biāo)記個(gè)體密集處捕獲等，則估算的種群密度會(huì)偏低(填“偏高”或“偏低”)。4.出生率（1）概念：是指單位時(shí)間內(nèi)新產(chǎn)生的個(gè)體數(shù)目占該種群個(gè)體總數(shù)的比值。（2）若某種群有200個(gè)個(gè)體，一年內(nèi)出生了10個(gè)個(gè)體，則年出生率為10÷200×100%＝5%。5.年齡結(jié)構(gòu)（1）概念：年齡結(jié)構(gòu)是指一個(gè)種群中各年齡期的個(gè)體數(shù)目的比例。（2）類型：增長型，穩(wěn)定型，衰退型（3）種群的年齡結(jié)構(gòu)為穩(wěn)定型，但是種群數(shù)量在近期內(nèi)不一定保持穩(wěn)定，因種群數(shù)量還受食物。天敵、氣候等因素的影響。6.性別比例（1）不是所有的生物都具備性別比例這個(gè)數(shù)量特征，如雌雄同株的植物（如豌豆），無性別比例。（2）不是任何種群中雄性和雌性的數(shù)量比例均為1∶1，如蜜蜂為雄多于雌。（3）利用人工合成的性引誘劑誘殺害蟲的雄性個(gè)體會(huì)降低害蟲的種群密度，原理是性引誘劑誘殺害蟲會(huì)導(dǎo)致害蟲的性別比例失調(diào)，從而降低出生率，導(dǎo)致該害蟲的種群密度明顯降低。7.種群密度反映了種群在一定時(shí)期的數(shù)量，僅靠這一特征不能反映種群數(shù)量的變化趨勢(shì)。要想知道在未來一段時(shí)間內(nèi)種群數(shù)量的變化趨勢(shì)，還需要研究種群的出生率/死亡率，年齡結(jié)構(gòu)等其他數(shù)量特征。種群數(shù)量的變化一.建構(gòu)種群增長模型的方法1.描述，解釋和預(yù)測種群數(shù)量的變化，常常需要建立數(shù)學(xué)模型。2.表達(dá)形式①數(shù)學(xué)方程式：科學(xué)、準(zhǔn)確，但不夠直觀。②曲線圖：直觀，但不夠精確。二.種群的“J”形增長1.模型假設(shè)（形成原因）：食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒有敵害和其他競爭物種等2.建立模型3.數(shù)學(xué)公式：Nt=N0*λtN0為該種群的起始數(shù)量t為時(shí)間Nt表示t年后該種群的數(shù)量λ表示該種群數(shù)量是前一年種群數(shù)量的倍數(shù)4.種群增長率核增長速率的模型.5.經(jīng)典“λ”曲線①a段——λ>1且恒定，種群數(shù)量呈“J”形增長。②b段——λ盡管下降，但仍大于1，此段種群出生率大于死亡率，則種群數(shù)量一直增長。③c段——λ＝1，種群數(shù)量維持相對(duì)穩(wěn)定。④d段——λ<1，種群數(shù)量逐年下降。⑤e段——盡管λ呈上升趨勢(shì)，但仍未達(dá)到1，故種群數(shù)量逐年下降。種群的“S”形增長1.形成原因：資源和空間總是有限的，當(dāng)種群密度增大時(shí)，種內(nèi)競爭加劇，使種群的出生率降低，死亡率升高，當(dāng)死亡率升高至與出生率相等時(shí)，種群的增長就會(huì)停止。2.建立模型3.種群增長率核增長速率的模型4.環(huán)境容納量：一定的環(huán)境條件，所能維持的種群最大數(shù)量稱為環(huán)境容納量，又稱k值。5.曲線特點(diǎn)：種群數(shù)量達(dá)到k/2時(shí)，增長速率最大，種群數(shù)量達(dá)到k值后，將停止增長。值應(yīng)用①減少環(huán)境阻力，可增大k值，用于保護(hù)野生資源（比如，給大熊貓建立自然保護(hù)區(qū)，可改善它們的棲息環(huán)境，從而提高環(huán)境容納量）。②增大環(huán)境阻力，會(huì)降低k值，用于防治有害生物（比如，對(duì)家鼠等有害動(dòng)物的控制，可通過硬化地面、減少糧食等增加環(huán)境阻力，從而降低環(huán)境容納量）。③草原最大載畜量不超過k值。合理確定載畜量。④想持續(xù)獲得較大的魚產(chǎn)量，應(yīng)盡量在k/2后捕撈，撈完剩k/2。⑤防治有害生物，應(yīng)在k/2之前，越早越好，嚴(yán)防達(dá)到k/2。7.聚焦K值①K值并不是種群數(shù)量的最大值K值是環(huán)境容納量，即在保證環(huán)境不被破壞的前提下所能維持住的種群最大數(shù)量；種群數(shù)量所達(dá)到的最大值會(huì)超過K值，但這個(gè)值存在的時(shí)間很短，因?yàn)榄h(huán)境會(huì)遭到破壞。②K值不是一成不變的，會(huì)隨著環(huán)境的改變而發(fā)生變化當(dāng)環(huán)境遭到破壞時(shí)，K值會(huì)下降；當(dāng)環(huán)境條件狀況改善時(shí)，K值會(huì)上升。③在環(huán)境不遭受破壞的情況下，種群數(shù)量會(huì)在K值附近上下波動(dòng)。當(dāng)種群數(shù)量偏離K值的時(shí)候，會(huì)通過負(fù)反饋調(diào)節(jié)使種群數(shù)量回到K值。④K值的四種表示方法如圖所示，圖中t1時(shí)所對(duì)應(yīng)的種群數(shù)量為K/2，t2時(shí)所對(duì)應(yīng)的種群數(shù)量為K值。四.經(jīng)典圖像1.下圖表示的是種群數(shù)量增長曲線，圖中陰影部分表示的含義是在生存斗爭中被淘汰的個(gè)體數(shù)量。圖中b曲線的形成過程中始終存在環(huán)境阻力。2.下圖是某自然區(qū)域中甲、乙兩個(gè)種群的數(shù)量比隨時(shí)間變化的曲線圖。則O～t2，甲、乙兩種群的數(shù)量均呈“S”形曲線增長嗎？不是(填“是”或“不是”)。其理由是在有限的環(huán)境條件下，乙種群最終呈現(xiàn)“S”形增長。隨時(shí)間的推移，甲、乙種群的數(shù)量比先增加后減少，最后在t2時(shí)刻降為零，說明甲種生物的數(shù)量先增加后減少，最終被淘汰。五.種群數(shù)量的波動(dòng)1.大多數(shù)生物的種群數(shù)量總是在波動(dòng)中。處于波動(dòng)狀態(tài)的種群，在某些特定條件下可能出現(xiàn)種群爆發(fā)。2.當(dāng)種群長久處于不利條件下，種群數(shù)量會(huì)出現(xiàn)持續(xù)性的或急劇的下降。3.當(dāng)一個(gè)種群的數(shù)量過少，種群可能會(huì)由于近親繁殖等原因而衰退、消亡。六．培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化1．實(shí)驗(yàn)原理①用液體培養(yǎng)基培養(yǎng)酵母菌，種群的增長受培養(yǎng)液的成分、空間、pH、溫度等因素的影響。②在理想的環(huán)境條件下，酵母菌種群的增長呈“J”形曲線增長；在有環(huán)境阻力的條件下，酵母菌種群的增長呈“S”形曲線增長。③計(jì)算酵母菌數(shù)量可用抽樣檢測法。2．實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)①操作時(shí)，先將蓋玻片放在血細(xì)胞計(jì)數(shù)板的計(jì)數(shù)室上，再將培養(yǎng)液滴于蓋玻片邊緣，讓培養(yǎng)液自行滲入（先蓋后滴）。②待酵母菌全部沉降到計(jì)數(shù)室底部，即可計(jì)數(shù)。③顯微鏡計(jì)數(shù)時(shí)，對(duì)于壓在小方格界線上的酵母菌，應(yīng)遵循“計(jì)上不計(jì)下，計(jì)左不計(jì)右”的原則。④從試管中吸出培養(yǎng)液進(jìn)行計(jì)數(shù)前，需將試管輕輕振蕩幾次，目的是使培養(yǎng)液中的酵母菌均勻分布，減小誤差。⑤本實(shí)驗(yàn)不需要設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)，因不同時(shí)間取樣已形成自身對(duì)照；需要做重復(fù)實(shí)驗(yàn)，目的是盡量減小誤差，應(yīng)對(duì)每個(gè)樣品計(jì)數(shù)三次，取其平均值。⑥如果一個(gè)小方格內(nèi)酵母菌過多，難以數(shù)清，應(yīng)當(dāng)稀釋培養(yǎng)液重新計(jì)數(shù)。⑦每天計(jì)數(shù)酵母菌數(shù)量的時(shí)間要固定。⑧在該實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)酵母菌數(shù)量過多時(shí)，不需要（需要/不需要）更換培養(yǎng)基。3.結(jié)果分析①開始一段時(shí)間內(nèi)，酵母菌的增長符合“S”形曲線增長模型。②de段曲線下降的原因可能有營養(yǎng)物質(zhì)隨著消耗逐漸減少，有害產(chǎn)物逐漸積累，培養(yǎng)液的pH等理化性質(zhì)發(fā)生改變等。4．血細(xì)胞計(jì)數(shù)板及相關(guān)計(jì)算(1)血細(xì)胞計(jì)數(shù)板(如下圖所示)血細(xì)胞計(jì)數(shù)板由一塊厚玻璃片制成，其中央有兩個(gè)方格網(wǎng)。每個(gè)方格網(wǎng)劃分為9個(gè)大方格(如圖A所示)，每個(gè)大方格的面積為1mm2，加蓋玻片后的深度為0.1mm。故每個(gè)大方格（計(jì)數(shù)室）的容積為0.1mm3，另外，一個(gè)中央大方格(計(jì)數(shù)室底部)等分為25個(gè)中方格(如圖B所示)。每個(gè)中方格又等分為16個(gè)小方格，供細(xì)胞計(jì)數(shù)用。(2)計(jì)算公式設(shè)5個(gè)中方格中總菌數(shù)為a，菌液稀釋倍數(shù)為b，則0.1mm3菌液中的總菌數(shù)為(a/5)×25×b。已知1mL＝1cm3＝1000mm3，1mL菌液的總菌數(shù)＝(a/5)×25×b×10000＝50000a·b。影響種群數(shù)量的變化的因素一.非生物因素1.陽光如森林中林下植物的種群密度主要取決于林冠層的郁閉度，即主要取決于林下植物受到的光照強(qiáng)度，2.溫度①在溫帶和寒帶地區(qū)，許多植物的種子在春季萌發(fā)為新的植株，這主要是受氣溫升高的影響②如蚊類等昆蟲在寒冷季節(jié)到來時(shí)，一般會(huì)全部死亡，這主要是受氣溫降低的影響。3.水如氣候干旱是東亞飛蝗種群爆發(fā)式增長的主要原因二.生物因素1.