第四章 种群和群落

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,4,章 种群和群落,第,1,节 种群的特征,第,2,节 种群的数量变化,第,3,节 群落的结构,第,4,节 群落的演替,第,1,节 种群的特征,一、概念,二、种群的特征,一、种群的概念：,生活在一定自然区域内的同种生物的全部个体。,二、种群的特征：,种群研究的核心问题：,种群数量的变化规律,（一）种群密度,（二）出生率和死亡率,（三）迁入率和迁出率,（四）年龄组成和性别比例,（一）种群密度：,1,、概念：,种群在单位面积或单位体积中的个体数。,种群最基本的特征,2,、测定方法：,取样调查法（估测）,1,）样方法：,适用范围：,一般是植物或活动范围较小的动物（如蚯蚓）。,调查方法：,在被调查种群的分布范围内，,随机选取,若干个校方，通过计数每个样方内的个体数，求得每个样方的种群密度，以,所有样方种群密度的平均值,作为该种群密度的,估计值,。,关健：,随机取样,五点取样法,等距取样法,样方面积应以种群数量达到稳定的最小面积为宜,确保所选样方具代表性，不受主观因素的影响，使获得的结果更接近真实值,五点取样法,等距取样法,2,）标志重捕法：,适用范围：,一般是活动能力强，活动范围大的动物,调查方法：,在被调查种群的活动范围内，捕获一部分个体，做上标记后，再放回原来的环境，经过一段时间后进行重捕。根据重捕到的动物中标记个体数占总个体数的比例，来估计种群密度。,计算公式：,M,N,m,n,第,1,次捕获并做上标记的个体数,重捕个体中有标记的个体数,种群个体总数,重捕个体总数,N,M,n,m,注：,相同环境下，不同物种的种群密度不同；,不同环境下，同一物种的种群密度也不是固定不变的,（二）出生率和死亡率：,1,、概念：,单位时间内新产生,/,死亡的个体数目占该种群个体总数的比率。,2,、对种群密度的影响：,直接影响因素，决定种群密度的主要原因之一,出生率死亡率，种群密度将增大,出生率死亡率，种群密度将稳定,出生率死亡率，种群密度将减小,控制人口增长的措施：,降低人口的出生率,（三）迁入率和迁出率：,直接影响因素，决定种群密度的另一个主要原因,概念：,单位时间内迁入或迁出的个体占该种群个体总数和比率。,（四）年龄组成和性别比例：,1,、年龄组成：,种群中各年龄期的个体数目的比例,类型：,老年,成年,幼年,增长型,年龄组成,幼年个体多，老年个体少，出生率死亡率，种群密度将上升,稳定型,年龄组成,各年龄期个体数比例适中，出生率死亡率，种群密度保持不变,衰退型,年龄组成,幼年个体少，老年个体多，出生率死亡率，种群密度将下降,老年,成年,幼年,老年,成年,幼年,意义：,预测种群数量变化趋势的主要依据,2,、性别比例：,种群中雌雄个体数目的比例。,曲线图：,年龄,个体数,年龄,个体数,年龄,个体数,增长型,稳定型,衰退型,意义：,可通过影响,出生率,影响种群密度,应用：,利用人工合成的性引诱剂诱杀某种害虫的雄性个体，破坏害虫种群正常的性别比例，从而达到杀虫效果。,复习回顾,种群的基本特征：,种群密度,种群数量,最基本 特征,年龄组成,预测变化趋势,出生率和死亡率,迁入率和迁出率,直接影响的重要 因素,性别比例,间接影响,通过影响出生率,种群研究的核心内容,第二节 种群数量的变化,在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每,20min,就通过分裂繁殖一代。,讨论：,1,、,n,代细菌数量的计算公式是什么？,2,、,72h,后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？,3,、在一个培养基中，细菌的数量会一直按照这个公式增长吗？如何验证你的观点？,一、建构种群增长的数学模型：,1,、种群的数量变化形式：,增长,、波动、稳定、下降,2,、数学模型的含义：,用来描述一个系统或它的性质的数学形式。,3,、数学模型的表现形式：,数学公式,曲线图,较直观,较精确,1,.,观察研究对象，,提出问题,细菌每,20,分钟分裂一次，问题：细菌数量怎样变化的？,2.,提出合理的假设,在资源和空间无限多的环境中，细菌种群的增长不受种群密度增加的影响,3.,建立数学模型，用适当的数学形式进行表达,列出表格，根据表格画曲线，推导公式。,4.,检验和修正,进一步实验、观察、统计细菌的数量,建构种群增长模型的方法,二、种群数量增长的曲线图：,（一）、种群的“,J”,型增长曲线：,实例,：,1859,年，一位英国人来到澳大利亚定居。他带来了,24,只野兔。让他没有想到的是，一个世纪之后，这,24,只野兔的后代竟达到,6,亿只以上。漫山遍野的野兔与牛羊争食牧草，啃啮树皮，造成植被破坏，导致水土流失。后来，人们引入了黏液瘤病毒才使野兔的数量得到控制。,类似的事情还发生在其他国家。在,20,世纪,30,年代，人们将环颈雉引入美国的一个岛屿。在,19371942,年期间，这个种群数量的增长如图所示。,可见，在自然界中，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，曲线大致呈“,J”,型。称为种群数量增长的“,J”,型曲线。,1,、“,J”,型曲线的表现条件：,食物和空间条件充裕，气候适宜，没有敌害等,理想条件,下。,2,、增长模型：,数学公式：,t,年之后种群的数量,种群最初的数量,该种群数量是一年前的倍数,增长时间,曲线图：,时间,种群数量,特点：,连续增长，增长率不变,问题探讨讨论的第三题：,在一个培养基中，细菌的数量会一直按照这个公式增长吗？如何验证？,答案,：,不会，种群数量增大到一定值后会趋于稳定。可以用实验计数法进行验证,。,（二）、种群增长的“,S”,型曲线：,1,、表现条件：,自然条件的有限性,自然界的资源和空间总是有限的，种群密度增大，种内斗争加剧，同时，捕食者的数量增加，导致种群的出生率降低，死亡率升高。当,出生率与死亡率相当,时，种群的增长就会停止，有时会稳定在一定的水平。,2,、曲线图：,时间,种群数量,K,特点：,在,0,范围中，种群增长率不断增大，在 值时达到最大；,在,K,范围中，种群增长率不断减小，在,K,值时降为,0,。,K,值：,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。,“,S”,型曲线不是连续增长，增长率先逐渐增大后逐渐减小。,增长率最大,增长率为,0,时间,种群数量,时间,种群数量,K,比较“,J”,型增长曲线和“,S”,型增长曲线：,1,、产生条件不同,2,、变化趋势不同,3,、,增长率变化不同,：“,J”,型增长率不变，而“,S”,型增长率先增大后减小,。,时间,种群增长率,时间,种群增长率,三、种群数量的波动和下降：,影响种群数量变化的因素：,自然因素：,气候、食物、天敌、传染病,人为因素：,人类活动,四、研究种群数量变化的意义：,1,、防治害虫：可查清害虫大爆发的原因，有针对地防治害虫。,2,、生物资源的合理利用和保护：在利用野生动植物资源时，不能,过度开发利用，,一般将种群数量控制在环境容纳量的一半,，即,值，此时，种群增长率最大，可较快恢复。,例如：渔业捕捞时，一般将种群数量控制在 ，既可以获得较高产量，又不影响种群的再生。,补充：影响生物生存的因素：,生态因素：,环境因素：,生物周围,直接或间接,影响生物生存的,所有因素,。,环境中,直接影响,生物的形态、生理和分布的因素。,生态因素：,非生物因素：,阳光、温度、水分等,生物因素：,种内关系：,种间关系：,种内互助,种内斗争,对种群的存在,均有利,捕食,竞争,寄生,互利共生,第三节,群落的结构,第四节,群落的演替,一、概念：,1,、种群：,在一定自然区域中，,同种生物,的全部个体。,2,、群落：,同一时间内聚集在一定区域中的,各种生物种群,的集合。,（或同一时间同一地点所有生物构成的整体。或一定自然区域中，,相互之间有直接或间接联系的各种生物的总和。）,例：,一个池塘中所有的动物、植物和微生物组成的群体。,二、群落研究的问题：,（一）、群落的物种组成：,1,、物种：,在自然状态下,能够相互交配并产生可育后代,的一群个体。,2,、不同群落在物种组成上的区别：,区别不同群落的重要特征。,组成不同群落的,优势物种,不同。,不同群落的,物种丰富度,不同。,群落中物种数目的多少,3,、生物之间的关系：,A,、种内关系：,种内互助,种内斗争,对生物的生存,均有利,B,、种间关系：,a,、捕食：,概念：,一种生物以另一种生物为食。,注：,动物以动物为食是捕食，动物以植物为食也是捕食。,例：狼吃羊，羊吃草,在一个生态系统中，捕食者一般不可能把被捕食者全部吃掉。,两者相互制约着种群数量，经过长期的自然选择，使两者之间保持一种动态的平衡。,曲线图：,时间,个体数量,A,B,特点：,两种生物呈现“先增者先减，后增者后减”的,不同步变化,，,先增先减的一般是捕食者，后增后减的一般是被捕食者。,（资料,2,）,b,、竞争：,概念：,两种或两种以上的生物相互争夺资源和空间等。,结果：,常表现为,相互抑制,，有时表现为,一方占优势，一方处于劣势,。,（资料,1,）,曲线图：,时间,个体数量,A,B,时间,个体数量,A,B,两种生物,竞争力相当,，表现为相互抑制。如：牛和羊。,两种生物竞争力不同，表现为一方占优势，一方处于劣势。,数量上表现为“你死我活”的,同步性,变化,。如：大草履虫和双小核草履虫。,特点：,注：,在同一环境中，存在竞争的两种生物,并非不能共存,，因为周围还有其他生物的影响。,c,、寄生：,概念：,一种生物（寄生者）寄居于另一种生物（寄主）的体内或体表，摄取寄主的养分以维持生活。,特点：,对寄主有害，对寄生者有利。如果分开，则寄生者难以单独存活，而寄主会生活的更好。,类型：,体内寄生：,生活在寄主体内，一般为,异养厌氧型,的生物。如：蛔虫（,细胞中无线粒体,）,体表寄生：,生活在寄主体表，一般为,异养需氧型,的生物。如：蚊，虱，,菟丝子（寄生植物，不能光合作用）,d,、互利共生：,概念：,两种生物共同生活在一起，相互依存，彼此有利。,如果分开，至少有一方不能独立存活。,曲线图：,时间,个体数量,A,B,例：,特点：,数量上同增同减，表现出“,同生共死”,的,同步性变化。,补充：,共栖：,两种生物生活在一起，对一方有利，对另一方也无害，或者对双方都有利，但,两者分开后都能独立生活,。,例：,鳄鱼和千鸟，犀牛与牛脊鹭,大豆与根瘤菌,地衣,个,体,数,时间,个,体,数,时间,个,体,数,时间,个,体,数,时间,B,A,A,A,A,B,B,B,共生,寄生,捕食,竞争,1,2,3,4,判断下列各图表示的种间关系各是什么,（二）、群落的空间结构：,乔木层,灌木层,草本植物层,1,、垂直结构：,概念：,群落在,垂直方向,上有明显的,分层现象,。,影响因素：,植物：,与,光照强度,有关，但在高山植物群落中，主要由,温度,决定。,如：森林群落中植物的分层：,乔木层,接受全光照,灌木层,利用全光照的,10%,草本层,仅利用全光照的,1%5%,苔藓地衣层,仅利用微弱的光照,高山草甸,常绿针叶林,落叶阔叶林,常绿阔叶林,海拔,低,高,温度,高,低,动物：,与,食物及栖息场所,有关。植物的分层决定了动物的分层。,生活在林冠层的鹰、伯劳、杜鹃、黄鹂等在顶部营巢,山雀、莺、鹟、啄木鸟等在中层营巢,画眉、八色鸫等在林下层生活。,2,、水平结构：,概念：,群落在,水平方向,上的,分区段现象,。,影响因素：,地形的变化，土壤湿度和盐碱度的差异，光照强度的差异，生物自身生长特点的不同以及人与动物等影响。,地球表面因,降雨量,、,温度,大小等生态因子,从赤道到北极依次有热带雨林,、温带森林、和苔原等不同类型的群落,我国 南方 北方,热带雨林,常绿阔叶林,落叶阔叶林,针叶林,苔原,群落空间结构的意义：,有利于提高生物群落整体对自然资源的充分利用。,（三）、群落的演替：,蜘蛛,202,种动物,621,种动物,880,种动物,小草,小树林,几年,1909,年,191