高中生物种群数量的变化 教材分析 新课标 人教版 必修3VIP免费

种群数量的变化教材分析一、建构种群增长模型的方法课文中的细菌的数量增长属于“世代不相重叠生物种群的离散增长模型”。也就是这种动物一年只生殖一次，寿命只有一年，这种动物的种群就是世代不相重叠。类似的还有草履虫等单细胞生物，并且其生殖方式一般是分裂生殖。图4—2—1细菌种群的增长曲线图4—2—2y=2x的函数曲线二、种群增长的“J”型曲线在没有人为干扰的稳定的自然环境中，各个种群在物理因素和生物因素的制约下，出生率和死亡率一般说来是平衡的，因此种群的体积（个体数）是稳定的。但是，如果没有环境因素的制约，如在实验室中，给以充分的食物和其他条件，来培养单一的生物如细菌或原生动物等，就可看出，生物的出生率多是大于死亡率的。在有充分的食物供应，并且没有其他生物与之竞争的适宜环境中，种群的增长是直线上升的。以某种动物为例，假定种群的起始数量为N0，年增长率为λ，该种群每年的增长率都保持不变，那么，一年后该种群的数量应为：N1=N0λ。以上的公式是属于“世代不相重叠生物种群的离散增长模型”。也就是这种动物一年只生殖一次，寿命只有一年，这种动物的种群就是世代不相重叠。三、种群增长的“S”型曲线但是，尽管物种具有如此巨大的增长潜力，在自然界中，种群却不能无限制地增长。因为，随着种群数量的增长，制约因素的作用也在增大。种群密度增高会引起传染病流行而使死亡率增加，捕食者也会因捕食对象增多而更多地捕食，而更重要的是食物的供应将越来越不足，所以在自然界，种群总是在增长到一定限度后，增量和减量的差异逐渐消失而达到平衡。在自然环境中所有生物的种群增长曲线不是直线而是一个“S”型曲线，即开始时经过一个适应环境的延滞期后，即进入指数增长期（即个体呈指数增长），然后增长速度变慢，最后增量和减量相等，种群不再增长而达到最高密度的稳定期。这时种群的密度是环境所能负担的最高密度，即环境的满载量，或负载能力。图4—2—3图4—2—4图4—2—4中的“S”型种群增长曲线中，种群数量增长至一个最大值：K值——环境条件所允许的最大值时，种群数量将停止增长，有时会在K值左右保持相对稳定。原因有两方面：①种内竞争加剧：随着种群密度的上升，个体间对有限的空间、食物和其他生活条件的种内竞争必将加剧。②种间斗争加剧：以该种群生物为食的捕食者的数量也会增加，这就会使这个种群的出生率降低，死亡率增高，从而使种群数量的增长率下降。四、种群数量的波动和下降在自然界，决定种群数量变动的基本因素是出生率和死亡率，以及迁入和迁出等。出生和迁入使种群数量增加，死亡和迁出使种群数量减少。如果增量大于减量，种群数量则增加，相反时则减少，如果增量与减量相等，则维持不变。世界上现存的生物种群，大多数已发展到平衡的稳定期。这种平衡是动态的，种群数量或种群密度往往是围绕着某一特定值波动着，即一般的自然种群都符合“S”型种群数量增长。研究种群的数量增长规律的意义有两个：一是对野生生物资源的合理利用和保护，二是对有害生物的防治。提示与数学模型相同的种群,严格地说只限于“世代不相重叠生物种群的离散增长模型”。如进行分裂生殖的单细胞生物、一年生的植物等。要点比较左边的两个曲线图，显而易见：细菌种群的增长曲线，就是一个指数增长曲线。（注意：图中为了显示清楚，将y轴进行了压缩）提示“某海岛上环颈雉种群的增长”大致符合“J”型曲线。事实上，这并不属于“世代不相重叠的离散增长模型”这个例子是用统计方法来说明自然界中种群增长的“J”型曲线的存在。提示种群数量的增长，实际上受到各种生态因素的影响。要点种群增长“S”型曲线的增长率是曲线中每一点的切线的斜率。显然增长率最高的点是K/2。（其中虚线为“S”型增长曲线）图4—2—5种群增长率要点K值的出现原因是生态因素的存在：①种内关系、非生物因素；②种间关系中的捕食。提示影响因素有自然因素和人为因素两大类。