种群数量的波动及调节

第2节种群数量的变化学习目标核心素养1.通过探究培养液中酵母菌种群数量的变化等活动，尝试建立数学模型表征和解释种群的数量变化。

2．举例说明种群的“J”形增长、“S”形增长、波动等数量变化情况。

3．阐明环境容纳量原理在实践中的应用。

1.生命观念：种群“S”形增长的内容，揭示了种群数量在有限条件下通过种内调节维持相对稳定的机制，体现了稳态与平衡观。

2．科学思维：建立和运用数学模型，即用数学模型来表征、解释和预测种群的数量变化。

3．科学探究：探究培养液中酵母菌种群数量的变化。

4．社会责任：濒危物种保护、有害动物防治。

知识点一建构种群增长模型的方法1．数学模型(1)01数学形式。

(2)作用：描述、解释和预测种群数量的变化。

2．建构方法项目研究方法研究实例提出问题观察研究对象，提出问题细菌每20 min分裂一次，怎样计算细菌繁殖n代后的数量合理假设提出合理的假设02在资源和生存空间没有限制的条件下，细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响建立模型根据实验数据，用适当的数学形①数学公式式对事物的性质进行表达，即建立数学模型 N n ＝2n (N 代表03细菌数量，n表示04第几代)②曲线图检验修正 通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正 05观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检验或修正知识点二 种群数量变化曲线1．种群的“J”形增长 (1)概念01理想条件下种群增长的形式，02时间为横坐标03种群数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线则大致呈“J”形。

(2)建构数学模型 ①模型假设04食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌和其他竞争物种等条件下，05一定倍数增长，第二年的数量是第一年的λ倍。

②建立模型t 06N t ＝N 0λt 。

各参数的意义⎩⎪⎨⎪⎧ N 007起始数量t ：时间N t ：t 08数量λ09倍数③曲线图2．种群的“S”形增长(1)概念：种群经过一定时间的增长后，数量趋于10稳定，增长曲线呈“S”形。

第2节种群数量的变化1.在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等理想条件下，种群数量呈“J”型增长，数学模型为：N t ＝N 0λt。

2．正常情况下，自然界的资源和空间是有限的，种群数量会呈“S”型增长。

3．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，又称K 值。

4．“J”型曲线的增长率是不变的，“S”型曲线的增长速率先增大后减小。

5．影响种群数量的因素很多，因此，大多数种群的数量总是在波动中；在不利条件下，种群数量还会急剧下降甚至消亡。

一、构建种群增长模型的方法1．数学模型：用来描述一个系统或它的性质的数学形式。

2．构建步骤：观察研究对象，提出问题→提出合理的假设→用适当的数学形式进行表达→检验或修正。

3．表达形式(1)数学方程式：科学、准确，但不够直观。

(2)曲线图：直观，但不够精确。

二、种群增长的“J”型曲线1．模型假设⎩⎪⎨⎪⎧食物和空间条件充裕气候适宜没有敌害等2．数学模型：N t ＝N 0λt。

3．各参数的含义⎩⎪⎨⎪⎧N 0：种群的起始数量t ：时间N t：t 年后该种群的数量λ：该种群数量是一年前种群数量的 倍数三、种群增长的“S”型曲线1．形成原因2．环境容纳量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，又称K 值。

3．应用建立自然保护区，从而提高环境容纳量，例如为增加大熊猫的种群数量而设立的卧龙自然保护区。

四、种群数量的波动和下降1．影响因素⎩⎪⎨⎪⎧自然因素：气候、食物、天敌、传染病等人为因素：人类活动的影响2．数量变化：大多数种群的数量总是在波动中；在不利的条件下，种群数量还会急剧下降甚至消亡。

1．判断下列叙述的正误(1)“J”型曲线是发生在自然界中最为普遍的种群增长模式(×) (2)培养液中酵母菌的种群数量在培养早期呈“J”型增长(√)(3)对于“S”型曲线，同一种群的K 值是固定不变的，与环境因素无关(×) (4)种群数量达到K 值后不再发生变化(×)(5)研究种群数量的变化有利于对有害动物的防治以及对野生生物资源的保护和利用(√)2．下图中可表示种群在无环境阻力情况下增长的曲线是( )解析：选B 种群在无环境阻力情况下的增长是指在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌等的情况下的增长。

第2节种群数量的变化知识点一构建种群增长模型的方法1.数学模型概念,数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式，是为了某种目的用字母、数字及其他数学符号建立起来的方程式以及图表、图像等数学表达式。

2.意义,数学模型是联系实际问题与数学规律的桥梁，具有解释、判断、预测等重要作用。

知识点二种群数量的增长,1.种群的“J”型增长(1)“J”型曲线：自然界确有类似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来表示，曲线则大致呈“J”型。

(2)“J”型增长的原因：食物充足、没有天敌、气候适宜等，这一理想条件只有在实验室或某物种最初进入一条件非常适宜的环境时才会出现。

(3)“J”型增长的数学模型,模型假设：在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等条件下，种群的数量以一定的倍数增长，第二年是第一年的λ倍。

增长速率不随种群密度的变化而变化。

,建立模型：,一年后该种群的数量应为：N1＝N0λ,两年后该种群的数量应为：N2＝N1×λ＝N0λ2,t年后该种群的数量应为：N t＝N0λt,N0：该种群的起始数量；t：时间；N t：t年后种群数量；λ：增长的倍数。

注：当时，种群数量上升；当λ＝1时，种群数量不变；当时，种群数量下降。

2.种群增长的“S”型曲线,(1)“S”型曲线出现的原因,自然资源是有限的，当种群密度增大时，使生存斗争加剧，种群的增长速率下降。

(2)实例：高斯的实验。

(3)“S”型曲线：种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定的增长曲线，呈“S”型。

①K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。

a.不同物种在同一环境中K值不同。

b.当环境改变时生物的K值改变。

②K/2值：K值的一半，是种群数量增长最快点。

③增长速率：可以看出种群的增长速率在K/2时最大，K/2之前不断增加，在K/2之后逐渐减小，当达到K值时增长速率为0。

种群动态的调控机制生态系统中，生物种群（指同种生物在一定地理区域范围内的总和）是构成整个生态系统的重要组成部分。

种群数目与密度等参数是刻画生态系统功能稳定性、物质循环、生物多样性等重要因素。

而种群数量、结构、演替过程和生态位使用则受到环境变化、繁殖力、竞争、捕食或食病害等生态因素的调控，在生态系统功能稳定性的维持中起着重要的作用。

种群动态的调控机制是指通过各种生态因素与因素间的相互作用、反馈、稳态、不可逆性等调控效应，调节、控制生态系统中种群数量与分布变化的生态机制。

种群动态主要反映了物种的数量、干重或生物量、密度、分布、占有率以及生殖指数、性比例、年龄结构、生长与死亡率等要素的分布与动态变化。

种群动态调控机制可分为内部调控和外部调控两大类。

内部调控机制内部调控机制是指种群内部的自然调控方式，通常与生活史特征、环境适应性、种群密度以及种间竞争等有关。

生物种群遗传结构和生态位的利用可以部分反映种群的适应性，内部调控机制通常包括以下几个方面内容：1.繁殖和生活史特征繁殖特征是评价种群生产力大小的重要指标。

种群繁殖力受性比例、生育季节、繁殖方式、生育率等因素的影响。

不同物种具有不同的繁殖方式，对宿主适应与利用效率有较大影响。

回顾地球历史，可发现不同物种从海洋到陆地上时，繁殖方式的改变成为它在陆地上存活下来的首要条件。

例如，据古生物学家推测，当古爬行动物爬上陆地，便产生更多的卵、更多的后代，同时留下较多的后代繁殖下一代，成为了它能在陆地上成功存活的关键。

反之，当恐龙退化成为禽鸟时，它们就变成卵生动物，目的是在土地上育儿，从而逐渐向旱地过渡。

2.干扰调控种间竞争是生态系统中的普遍现象，物种之间通过竞争来调节彼此的数量，确保强者生存，弱者致残，比如虎狼猎食时寻找的总会是落单或胆小的猎物，如果猎物的舞台太小导致栖息量减少，疾病死亡率增加，则大型捕食动物的数量也会相应下降，这一过程就是由竞争组成的系统的动态演化过程。