必修③第三单元第一讲种群的特征与数量变化.ppt
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1、第三单元第三单元 种群和群落种群和群落知识内容知识内容考纲要求考纲要求1种群的特征种群的特征2种群的数量种群的数量变变化化3群落的群落的结结构特征构特征4群落的演替群落的演替5探究培养液中酵母菌数量的探究培养液中酵母菌数量的动态变动态变化化参考考参考考试试目目标标与要求与要求 6土壤中土壤中动动物物类类群中丰富度的研究群中丰富度的研究7探究水族箱探究水族箱(或或鱼鱼缸缸)中群落的演替中群落的演替 种群和群落是生命系统很重要的两个层次,与生产关种群和群落是生命系统很重要的两个层次,与生产关系联系密切,在复习中可注意以下几方面的内容:系联系密切,在复习中可注意以下几方面的内容:1.整合、系统化:整
2、合、系统化:种群是生物进化和繁殖的基本单位,种群是生物进化和繁殖的基本单位,是生命系统的层次之一,群落又是种群的集合。可将与本是生命系统的层次之一,群落又是种群的集合。可将与本单元相关的知识系统化:现代生物进化理论,生态农业的单元相关的知识系统化:现代生物进化理论,生态农业的建立,生态系统的稳定性,细胞代谢等。同时,对各知识建立,生态系统的稳定性,细胞代谢等。同时,对各知识点的内部逻辑关系明确的知识也可设计成小的知识体系,点的内部逻辑关系明确的知识也可设计成小的知识体系,如种群的特征等。如种群的特征等。2.比比较较与与模模型型化化:通通过过比比较较,可可以以发发现现知知识识的的内内在在规规律律
3、和和本本质质,如如种种内内关关系系和和种种间间关关系系,种种间间关关系系的的不不同同类类型型,种种群群年年龄龄组组成成的的三三种种类类型型,种种群群的的生生长长曲曲线线等等均均可可比比较较,同同时时这这些些关关系系还还可可用用图图表表曲曲线线等等直直观观的的模模型型表表征,体现其内在的规律。征,体现其内在的规律。3.联系实际与探究:联系实际与探究:害虫的防治,人口的控制,生态害虫的防治,人口的控制,生态环境的维持等重大问题解决的理论基础之一便是种群和群环境的维持等重大问题解决的理论基础之一便是种群和群落,可将这些问题与相关原理结合起来,以深化对知识的落,可将这些问题与相关原理结合起来,以深化对
4、知识的理解,提高分析、探究的能力。同时,也要多观察生活,理解,提高分析、探究的能力。同时,也要多观察生活,运用所学知识去解决、分析相关问题,向有关部门提出合运用所学知识去解决、分析相关问题,向有关部门提出合理化建议。理化建议。1.种群特征分析种群特征分析 种群种群(1)特征特征 参数参数 种群密度:种群最基本的特征种群密度:种群最基本的特征初级种群参数初级种群参数 次级种群参数:性别比例、年龄组成等次级种群参数:性别比例、年龄组成等(2)种群特征间的关系种群特征间的关系 种群密度是最基本的特征。种群密度越高,一定范围内种种群密度是最基本的特征。种群密度越高,一定范围内种 群个体数量越多,即种群
5、密度与种群数量呈正相关。群个体数量越多,即种群密度与种群数量呈正相关。出生率、死亡率以及迁入、迁出是决定种群大小和种群密出生率、死亡率以及迁入、迁出是决定种群大小和种群密 度的直接因素。出生率高、迁入数量多时,种群数量增加;度的直接因素。出生率高、迁入数量多时,种群数量增加;死亡率高、迁出数量多时,种群数量减少。死亡率高、迁出数量多时,种群数量减少。年龄组成和性别比例则是通过影响出生率和死亡率而间接年龄组成和性别比例则是通过影响出生率和死亡率而间接 影响着种群密度和种群数量的,是预测种群密度影响着种群密度和种群数量的,是预测种群密度(数量数量)未来未来 变化趋势的重要依据。变化趋势的重要依据。
6、(1)性别比例性别比例 种群的性别比例是指种群中雌雄个体数目的比例,此处种群的性别比例是指种群中雌雄个体数目的比例,此处 的的“雌雄个体雌雄个体”为可育个体,不包括不具有生殖能力的为可育个体,不包括不具有生殖能力的 个体个体(如蜜蜂中的工蜂如蜜蜂中的工蜂)。因此,种群的性别比例大致有。因此,种群的性别比例大致有 三种类型:三种类型:雌雄相当:多见于高等动物。雌雄相当:多见于高等动物。雌多于雄:多见于人工控制的种群,如奶牛等。雌多于雄:多见于人工控制的种群,如奶牛等。雄多于雌:多见于营社会性生活的昆虫,如蜜蜂、蚂雄多于雌:多见于营社会性生活的昆虫,如蜜蜂、蚂 蚁等。蚁等。(2)预测种群密度预测种
7、群密度(种群数量种群数量)的变化趋势的变化趋势 首先依据的是年龄组成情况,其次是性别比例,由此推首先依据的是年龄组成情况,其次是性别比例,由此推 导预测出种群出生率和死亡率的关系,从而确定种群的导预测出种群出生率和死亡率的关系,从而确定种群的 变化趋势。变化趋势。年龄年龄 组成组成相同年龄组成情况下,如假设增长型的性别比例为:相同年龄组成情况下,如假设增长型的性别比例为:增长型:出生率死亡率增长型:出生率死亡率种群密度增大种群密度增大稳定型:出生率稳定型:出生率死亡率死亡率种群密度基本不变种群密度基本不变衰退型:出生率死亡率衰退型:出生率死亡率种群密度减少种群密度减少 种群密度增长快种群密度增
8、长快种群密度相对稳定种群密度相对稳定种群密度增长慢种群密度增长慢 2.种群密度的研究方法种群密度的研究方法取样调查法取样调查法(1)原理:一般情况下,要逐一计算某个种群的个体总数是原理:一般情况下,要逐一计算某个种群的个体总数是 比较困难的,因此,研究者通常只计数种群的一小部比较困难的,因此,研究者通常只计数种群的一小部 分,用来估计整个种群的种群密度,此方法称取样调查。分,用来估计整个种群的种群密度,此方法称取样调查。(2)方法步骤:方法步骤:植物种群密度取样调查的常用方法植物种群密度取样调查的常用方法样方法样方法 确定调查对象确定调查对象 选取样方选取样方 (随机取样随机取样)五点取样法:
9、在总体中按梅花形取五点取样法:在总体中按梅花形取5个样个样 方,每个样方要求一致,适用于总体方,每个样方要求一致,适用于总体 为非长条形为非长条形等距取样法:本法适用于长条形的总体,等距取样法:本法适用于长条形的总体,先将调查总体分成若干份,由抽样比先将调查总体分成若干份,由抽样比 例决定间隔或距离,然后按距离抽取例决定间隔或距离,然后按距离抽取 样方样方 计数计数(记录每个样方内的该种群的数量记录每个样方内的该种群的数量)计算种群密度:计算各样方内种群密度的平均值,即为计算种群密度:计算各样方内种群密度的平均值,即为 该种群的种群密度的估计值该种群的种群密度的估计值(单位:株单位:株/平方米
10、平方米)动物种群密度调查的常用方法动物种群密度调查的常用方法标志重捕法标志重捕法确定调查对象确定调查对象捕获并标记部分个体:在该种群生存环境中,均匀设置捕捕获并标记部分个体:在该种群生存环境中,均匀设置捕 获点,捕获一部分个体,并对其进行标志后,再获点,捕获一部分个体,并对其进行标志后,再 在原地将其放回,并记录个体数量在原地将其放回,并记录个体数量(N1)重捕,计数:一段时间后,在原来的捕获点再次捕获一部重捕,计数:一段时间后,在原来的捕获点再次捕获一部 分个体,并记录数量分个体,并记录数量(N2)及其中标志的个数及其中标志的个数(N0),然,然 后放回原来的环境后放回原来的环境计算种群密度
11、:利用公式计算种群密度:利用公式 计算出计算出N,即为该种群,即为该种群密度的估计值密度的估计值(1)样方法除适用于植物外,还适用于活动范围较小的动物样方法除适用于植物外,还适用于活动范围较小的动物 如蚯蚓。如蚯蚓。(2)标志重捕法标志重捕法(适用于活动范围较大的动物适用于活动范围较大的动物)的前提条件是的前提条件是 未标志和被标志个体有同样的被捕机会,而且在调查期未标志和被标志个体有同样的被捕机会,而且在调查期 间,没有个体出生、死亡、迁入、迁出等。间,没有个体出生、死亡、迁入、迁出等。(3)关于标志:关于标志:标志物和标志方法必须对动物的身体不会产生对于寿标志物和标志方法必须对动物的身体不
12、会产生对于寿 命和行为的伤害。命和行为的伤害。标志不能过分醒目。标志不能过分醒目。标志符号必须能够维持一定的时间,在调查研究期间标志符号必须能够维持一定的时间,在调查研究期间 不能消失。不能消失。1.(2010临沂质检临沂质检)某研究所对一条河流生态系统进行了几某研究所对一条河流生态系统进行了几 年的跟踪调查,发现某种鱼进入此生态系统后的种群数年的跟踪调查,发现某种鱼进入此生态系统后的种群数 量增长率随时间的变化呈现如下图所示曲线。则在量增长率随时间的变化呈现如下图所示曲线。则在t1时该时该 种群的年龄组成类型、能反映该种群数量变化的曲线分别种群的年龄组成类型、能反映该种群数量变化的曲线分别
13、是是 ()A.衰退型和衰退型和B.增长型和增长型和C.衰退型和衰退型和 D.增长型和增长型和 解析:解析:种群增长率在种群增长率在t1时最大,此时种群的年龄组成为增长时最大,此时种群的年龄组成为增长型;根据种群增长率的曲线可知,种群数量变化的曲线对应型;根据种群增长率的曲线可知,种群数量变化的曲线对应图。图。答案:答案:B1.种群的数量变化种群的数量变化(1)影响种群数量变化的因素影响种群数量变化的因素(2)种群数量变化的数学模型种群数量变化的数学模型 种群大小决定于三个因素:种群大小决定于三个因素:起始种群个体数量;起始种群个体数量;出出 生率和迁入率;生率和迁入率;死亡率和迁出率。种群的数
14、量变动首死亡率和迁出率。种群的数量变动首 先主要决定于先主要决定于和和的对比关系,在单位时间内,前者的对比关系,在单位时间内,前者 与后者的差就是种群数量的增长率。与后者的差就是种群数量的增长率。2.种群数量变化的曲线模型种群数量变化的曲线模型(1)“J”型曲线与型曲线与“S”型曲线的比较型曲线的比较(2)内容比较内容比较 曲曲线线项项目目“J”型曲型曲线线“S”型曲型曲线线曲曲线线种群增种群增长长率率 曲曲线线项项目目“J”型曲型曲线线“S”型曲型曲线线前提条件前提条件环环境境资资源无限源无限(理想条件理想条件)环环境条件有限境条件有限特点特点a.连续连续增增长长;b.增增长长率:种群数量率
15、:种群数量连连续续增增长长,第二年是第一,第二年是第一年的年的“”倍倍a.增增长长到一定数量保持相到一定数量保持相对对稳稳定;定;b.增增长长率先增大,后减小,率先增大,后减小,数量达数量达稳稳定状定状态时态时,增,增长长率率为为0,种群数量在,种群数量在 值处值处增增长长率最大率最大有无有无K值值无无K值值(持持续续增增长长)有有K值值 曲曲线线项项目目“J”型曲型曲线线“S”型曲型曲线线曲曲线线形成原因形成原因无种内斗争、无种内斗争、缺少天缺少天敌敌、空空间间条件充条件充裕、气候适裕、气候适宜宜种内斗争加种内斗争加剧剧,捕食者数量,捕食者数量增多等增多等开放环境中种群的两种增长方式的差异,
16、主要在于环开放环境中种群的两种增长方式的差异,主要在于环 境的阻力对种群数量增长的影响,即:境的阻力对种群数量增长的影响,即:“J”型增长曲线型增长曲线 “S”型增长曲线型增长曲线封闭环境中的种群数量变化模型封闭环境中的种群数量变化模型因在封闭环境中,无外源物质和能因在封闭环境中,无外源物质和能量的补充,种群的数量变化曲线与量的补充,种群的数量变化曲线与“S S”型曲线相比多了一个衰亡期。型曲线相比多了一个衰亡期。如恒定容积培养液中酵母菌或细菌如恒定容积培养液中酵母菌或细菌的增长曲线如图所示。的增长曲线如图所示。3.相关原理的应用相关原理的应用(1)K值的应用值的应用 野生生物资源保护:保护野
17、生生物生活的环境,野生生物资源保护:保护野生生物生活的环境,减小环境阻力增大减小环境阻力增大K值值 有害生物的防治:增大环境阻力有害生物的防治:增大环境阻力(如为防鼠害而封如为防鼠害而封 储粮食、清除生活垃圾、保护鼠的天敌等储粮食、清除生活垃圾、保护鼠的天敌等),降低,降低K值。值。(2)K/2的应用的应用 资源开发与利用:种群数量达环境容纳量的一半时种群资源开发与利用:种群数量达环境容纳量的一半时种群 增长速率最大,再生能力最强增长速率最大,再生能力最强把握把握K/2值处黄金开发值处黄金开发 点,维持被开发资源的种群数量在点,维持被开发资源的种群数量在K/2值处,可实现值处,可实现“既有既有
18、 较大收获量又可保持种群高速增长较大收获量又可保持种群高速增长”,从而不影响种群再,从而不影响种群再 生,符合可持续发展的原则。生,符合可持续发展的原则。有害生物防治:务必及时控制种群数量,严防达有害生物防治:务必及时控制种群数量,严防达K/2值处值处 (若达若达K/2值处,可导致该有害生物成灾,如蝗虫的防控即值处,可导致该有害生物成灾,如蝗虫的防控即 是如此是如此)。2.(2008上海高考上海高考)右图表示某物种迁入新右图表示某物种迁入新 环境后,种群的增长速率随时间的变化环境后,种群的增长速率随时间的变化 关系。在第关系。在第10年经调查该种群数量年经调查该种群数量 为为200只,估算该种
19、群在此环境中的环只,估算该种群在此环境中的环 境负荷量约为境负荷量约为 ()A.100只只 B.200只只 C.300只只 D.400只只解析:解析:由图可知,该物种迁入新环境后,种群呈由图可知,该物种迁入新环境后,种群呈S型增长,型增长,第第10年时增长速率最快,即种群数量达年时增长速率最快,即种群数量达K/2,可估算此环境,可估算此环境中的环境负荷量约为中的环境负荷量约为2002400只。只。答案:答案:D右图曲线右图曲线a、b表示两类生物种群密表示两类生物种群密 度与存活率之间的关系。下列分析度与存活率之间的关系。下列分析 错误的是错误的是 ()A.曲线曲线a代表的种群个体一般体型较大,
20、营养级较高代表的种群个体一般体型较大,营养级较高 B.依据曲线依据曲线b,人工养蜂时种群密度中等最好,人工养蜂时种群密度中等最好 C.对大型动物迁地保护,迁移的种群密度不宜过大对大型动物迁地保护,迁移的种群密度不宜过大 D.种群密度为种群密度为d时,曲线时,曲线b代表的种群个体间竞争最剧烈代表的种群个体间竞争最剧烈 解析解析纵坐标为存活率,横坐标为种群密度,纵坐标为存活率,横坐标为种群密度,a种种生物种群密度较小时,存活率最高,说明种内互助不很生物种群密度较小时,存活率最高,说明种内互助不很明显,一般个体较大,营养级别较高;对于生物明显,一般个体较大,营养级别较高;对于生物b来说,来说,种群密
21、度中等时,存活率较高,种内斗争也就较弱。种群密度中等时,存活率较高,种内斗争也就较弱。答案答案D种群的概念种群的概念(1)两个要素两个要素:“同种同种”和和“全部全部”。(2)两个条件:两个条件:“时间时间”和和“空间空间”,即种群具有一定的即种群具有一定的 时空限制,离开一定的空间和时间的种群是不存在的。时空限制,离开一定的空间和时间的种群是不存在的。(3)两个方面两个方面 从生态学的观点来看:种群是生物繁殖的基本单从生态学的观点来看:种群是生物繁殖的基本单 位,又是生物群落的基本组成单位。位,又是生物群落的基本组成单位。从进化的观点来看:种群是生物进化的基本单位,从进化的观点来看:种群是生
22、物进化的基本单位,也是基因库的最小单位。也是基因库的最小单位。(4)种群虽然是由许多同种个体组成的,但它不是个体种群虽然是由许多同种个体组成的,但它不是个体 的简单相加,而是通过种内关系组成一个有机整的简单相加,而是通过种内关系组成一个有机整 体。种群的特征是个体所不具有的,个体只能具有性体。种群的特征是个体所不具有的,个体只能具有性 别、年龄、出生、死亡等特征。别、年龄、出生、死亡等特征。(5)种群是物种的存在形式。种群是物种的存在形式。用牛奶瓶培养黑腹果蝇,观察成虫数量的变化,结果如用牛奶瓶培养黑腹果蝇,观察成虫数量的变化,结果如下表:下表:时间时间(天天)1591317212529333
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