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1、第三章生物群落的演替,第一节 生物群落的基本单位种群,学习目标,一、种群的概念: 二、种群的特征:种群密度 出生率和死亡率 年龄组成 性别比例 三、种群数量的变化(增长) J型曲线 S型曲线,一、种群概念: 生态学上把在一定时间内占据一定空间的同种生物的所有个体称为种群。,概念的要点:一定空间内 同种生物构成 全部个体的总和,第一节 生物群落的基本单位种群,下列实例中属于种群的是: A、一片森林中的全部昆虫 B、一片草原中的全部牲畜 C、一块稻田里的全部水稻 D、一个湖泊中的全部鱼类 E、 虎山上的全部蛇,C,思考?,种群是生物生殖的基本单位,种群是生物进化的基本单位,种群是生物群落的基本单位
2、,寿命 性别 年龄,数量特征 空间特征 遗传特征,个体的特征,种群的特征,种群由个体组成,但种群的特征与个体的特征并不完全相同,二、种群的特征,种群的数量特征,种群密度 出生率和死亡率 年龄结构 性别比例,由于这些特征都是个体所不具有的群体性特征,因此,种群并不能看作是个体数量的简单相加。 个体与种群的关系是部分与整体的关系,从个体层次到种群层次是一个质的飞跃。,种群研究的核心:种群数量变化的规律,1、概念: 种群密度是指单位面积或体积内某一种群全部个体的数量,,(一)种群密度,种群密度是种群结构最基本的参数。,单位面积或体积内种群个体数量越多,种群密度越高。,漫天飞舞的黑脉金斑蝶,种群密度很
3、低的普氏小羚羊,2、种群密度的特点,不同物种的种群密度,在同样条件下往往差异很大。,同一物种的种群密度在不同环境条件下也有差异。 例如:一片农田中的东亚飞蝗,在夏天种群密度较高,在秋末天气较冷时则降低。,2、种群密度的特点,如何调查一片草地中蒲公英的种群密度?,样方法,通过计算若干样方中某种生物的全部个数,然后以其平均密度估算种群总体平均密度的方法。,步骤:1、确定一个或数个范围相对较大区域作为样地;,2、在样地中随机选取若干个样方;,五点取样法,划定样方,等距取样法,3、计数各样方中的全部个体数量;,该地块苦卖菜的种群密度为:,3株/m2,4、计算全部样方个体数量的平均数,通过数理统计,对种
4、群总体数量进行估计。,在草原生态系统研究站的一块长 lOO m,宽50m的实验草地内,生物学家随机设置了6个l ml m的样方,对样方内出现的每一株羊草计数,结果如下表。请计算一下这块草地内羊草的种群密度是多少?,该地块羊草的种群密度为:,111株/m2,如何调查一个牧场上绵羊的种群密度?,对不断移动位置的动物种群,直接统计其个体数量很困难,这时可以应用标记重捕法(又称标志重捕法)。 即在被调查种群的样地中,捕获一部分个体,将这些个体进行标记后再放回到原来的环境中,经过一段时间后进行重捕,根据重捕取样中的标记比例与样地总数中的标记比例相等的假定,来估算该种群内的个体数量(N)。,即:N/M=n
5、/m N:种群个体总数 n:重捕个体数 M:标记个体数 m:重捕中标记个体数,标记重捕法的前提是标记个体与未标记个体在重捕时被捕获的概率相等。,在标记重捕法中,标记技术极为重要。,例如:标记物和标记方法不能影响被标记动物的正常活动,也不能导致其发生疾病、感染等;标记符号必须能够维持一段时间,但又不能过分醒目,至少在调查研究期间不能消失又不会改变标记动物与其捕食者间的关系等。方法有着色、切趾、切耳、套环、剪翅等。,标记重捕法的应用比较广泛,适用于哺乳类、鸟类、爬行类、两栖类、鱼类和昆虫等动物。,该模拟活动的关键是什么,如何减少调查中的误差?,前提: 每个个体被捕获的概率均等,本活动的关键是如何将
6、黄豆和红豆混合均匀,若是不均匀,则会降低数据的可信度。 在这个活动中,应注意以下几点: 1)玻璃器皿易碎在实验操作中,可用塑料容器代替。 2)搅拌时,应注意力度也可将容器简单封口,这样容器中的豆子在摇晃时不会散落在外。 3)抓取豆子时,注意取出的豆子不可在放回,直到下一次计数开始,否则将影响数据的准确性。 4)重复测算次或次以上,求其算术平均值。 5)若是测出的平均值与实际数值相差太多,要适当扩大样本数量.,思考: 1)测定种群密度的方法有哪些? 2)对于植物和不断移动位置的动物分别采用什么方法测定种群密度? 3)什么是标记重捕法,适用于哪些动物? 4)该方法的前提是什么? 5)标记重捕时要注
7、意些什么?,3.测定种群密度的方法,测定种群密度常用的方法是样方法和标记重捕法。,通过计算若干样方中某种生物的全部个体数,然后以其平均密度估算种群总体平均密度的方法称为样方法。,这种方法常适用于对植物种群密度的取样调查。,对不断移动位置的动物种群,直接统计其个体数量很困难,这时可以应用标记重捕法(又称标志重捕法)。,出生率:种群中单位数量的个体在单位时 间内新产生的个体数量。 死亡率:种群中单位数量的个体在单位时间内死亡的个体数量。,(二)出生率和死亡率,种群内个体数量的变动主要受出生率和死亡率的影响。,例:某个有200个个体的种群,在某一年死亡了30个个体,则此种群在这一年中的死亡率是( )
8、,15,出生率和死亡率是决定种群密度的最直接因素。物种的内部和外界因素影响都以改变出生率和死亡率来体现。,此外, 种群数量也会由于个体的迁入或迁出发生改变。 通常把单位时间迁入某种群的个体数占该种群个体总数的比率称为迁入率,而把单位时间迁出某种群的个体数占该种群个体总数的比率称为迁出率。 许多生物种群都存在因个体迁入或迁出导致种群数量发生变化的现象。,例如:每年春天或秋天,不同城市的候鸟会发生数量的增加或减少,就是由于鸟类的迁入或迁出造成的。,(三)年龄结构,是指:一个种群中各年龄段的个体数量的比例,对种群数量的变化有很大影响。,年龄结构从生态学角度分三种类型:,特点:幼年个体很多,老年很少。
9、,增长型:,特点是: 各年龄段的个体数目比例相当。,稳定型,特点是: 幼年个体较少,中老年个体较多。,衰退型,思考与讨论,图中A、B、C种群属于哪种类型?出生率与死亡率分别怎样?预测种群密度将怎样变化?,A.增长型,出生率死亡率,种群密度越来越大。,B.稳定型,出生率死亡率,种群密度在一定时间内保 持相对的稳定。,C.衰退型,出生率死亡率,种群密度越来越小。,肯尼亚和奥地利的人口年龄结构,(四)性别比例,是指:种群中雌雄个体数量的比例。,不合理的性别比例会导致出生率下降进而引起种群密度下降。,常见有三种类型:,雌雄相当 多见于高等动物,如黑猩猩、猩猩等。,雌多于雄 多见于人工控制的种群,如鸡、
10、鸭、羊等。有些野生动物在繁殖期也是雌多于雄,如象、海豹。,雄多于雌 多见于营社会性生活的昆虫,如白蚁等,研究种群的性别比例,对于预测种群的未来变化具有重要意义。,利用人工合成的性引诱剂诱杀某种害虫的雄性个体,破坏了害虫种群正常的性别比例,就会使很多雌性个体不能完成交配,从而使该害虫的种群密度明显降低。,例如:,种群数量特征之间的关系:,种群密度,出生率和死亡率,性别比例,年龄结构,种群数量,凡是影响到出生率和死亡率的因素,都会引起种群数量的变化,因此种群数量经常处于动态变化之中。,种群的特征:,直接反映种群的繁荣与衰退的特征是什么? 能够直接决定种群大小变化的特征是什么? 能够预测种群变化方向
11、的特征是什么? 能够间接影响种群个体数量变动的特征是什么?,种群密度,出生率和死亡率,年龄结构,性别比例,思考?,种群研究的核心问题是种群数量的变化,牧民在承包的草场上该放养多少头羊,既能保护草原,又能取得最好经济效益?,怎样控制害虫数量,以防止虫灾发生?,种群中的个体有出生和死亡,迁入和迁出,因此,种群的数量是经常变化的。种群数量的变化包括增长、波动、稳定和下降等。下面主要分析种群的增长。,当我们需要对所研究的种群动态进行分析、预报、决策、控制时,往往都离不开数学知识的应用,而建立数学模型则是这个过程的关键环节。,三、种群数量的变化,思考:在营养和生存空间没有限制的情况下,某1个细菌每20分
12、钟分裂繁殖一代,(2)根据上表,写出n代细菌数量的计算公式。,(1)请你计算出一个细菌产生的后代在不同时间的数量:,建构种群增长模型,2,4,8,16,32,64,(3)将数学公式(N=2n)变为曲线图,种群增长的“J”型曲线,理想条件: 食物充足,空间不限,气候适宜,没有敌害 等,Nt=N0 t,种群的数量每年以一定的倍数增长,第二年是第一年的倍。,种群增长的“S”型曲线,有限的自然环境条件/环境阻力: 有限的环境资源(食物、空间等)、种内竞争、捕食者数量增加,探究原理:用液体培养基培养酵母菌,种群的增长受培养液的成分、空间、pH、温度等因素的影响。可以根据培养液中的酵母菌数量和时间为坐标轴
13、做曲线,从而掌握酵母菌种群数量的变化情况。,探究目的:初步学会酵母菌等微生物的计数及种群数量变化曲线的绘制。,探究步骤:(1)将10mL无菌马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中。 (2)将酵母菌种接入试管中的培养液内混合均匀。 (3)将试管在28条件下连续培养7天。,(4)每天取样计数酵母菌数量,采用抽样检测方法。 (5)分析所得数值并用曲线图表示出来,分析图形得出酵母菌种群数量变化规律。,结果预测:刚接种到培养基上,种群数量增长缓慢;第二个阶段种群数量呈指数增长;第三个阶段种群数量达到最大并处于稳定状态,即达到K值;第四个阶段种群数量显著下降。,讨论:从环境允许的最大值(K值)的角度思考: (
14、1)对濒危动物如大熊猫应采取什么保护措施?,(2)对家鼠等有害动物的控制,应当采取什么 措施?,建立自然保护区,改善大熊猫的栖息环境,提高环境容纳量。,可以采取措施降低有害动物种群的环境容纳量,如将食物储藏在安全处,断绝或减少它们的食物来源;室内采取硬化地面等措施,减少它们挖造巢穴的场所;养殖或释放它们的天敌,等等。,大多数种群的数量总是在波动之中的,,种群数量的波动和下降,东亚飞蝗种群数量的波动,在不利条件之下,还会急剧下降,甚至灭亡,在一定的空间和时间内的同种生物个体的总和。,种群密度:单位空间内某种群的 个体数量。,年龄组成:种群中各年龄期个体 所占比例。,性别比例:种群中雄性个体和雌
15、性个体所占的比例。,出生率:种群中单位数量个体在 单位时间内出生的新个体数。 死亡率:种群中单位数量个体在 单位时间内死亡的个体数。,三.种群数量的增长规律:J型曲线、S型曲线,种群数量,理想状态下的种群增长,有限环境下的种群增长,1.利用人工合成的性引诱剂诱杀棉铃虫中的雄性个体,则该种群的密度会( ) A明显增大 B明显减小 C相对稳定 D先增后减,2.下列影响种群数量变化的决定因素是( ) A年龄组成 B性别比例 C种群密度 D出生率和死亡率,反馈练习,B,B,3. 20世纪30年代,人们将环颈雉引入美国的一个岛屿。环颈雉引入该岛的增长曲线于下图: 环颈雉引入该岛的增长曲线为_,环须雉的种群数量的K值是_,在19371940年,环须雉的增长曲线相当于_。,S型曲线,2500,J型曲线,4、下图表示种群年龄组成的一种类型。 (1)此图表示_型的种群。 (2)该种群中_个体多,_个体少。 (3)据统计,70年代初我国人口(种群)年龄组 成与此图大体相似,所以在这以后一段时间内的 发展趋势是_。为此,我们 要认真执行人口的_政策。,增长,幼年的,老年的,不断增长,计划生育,下节预告: 群落及群落结构,
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