种群密度调查方法增大什么情况下数量还会减少的?例子?

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4-2种群的数量变化
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高二生物《种群数量的变化》教材分析
作者:佚名 教案来源:网络 点击数: &&&
高二生物《种群数量的变化》教材分析
文章来 源莲山课件 w ww.5 Y K J.Com 高二生物《种群数量的变化》教材分析
一、教材分析&&& 本节是高中生物必修3第4章第2节的内容,在“第1节种群的特征”的基础上进行学习。种群最基本的数量特征就是种群密度,种群数量不仅受种群密度的影响,还会受外界环境各种因素的影响。在“第2节种群数量的变化”中,通过细菌种群数量的变化说明如何建构种群增长模型。详细讨论了种群增长的两种方式,在理想环境中,种群增长呈“J”型曲线;在环境资源有限的情况下,种群增长呈“S”型曲线。种群增长的两种曲线各有产生的条件和特点,通过建构的数学模型来解释种群数量的增长,这是本节的重点。种群数量变化除了增长以外,还存在波动、下降等其他形式。最后文中分析了影响种群数量变化的各种因素,特别指出了人类对种群数量变化的重要影响。所以在中注意培养学生的环境保护意识和合理利用资源意识。 二、学情分析:&&& 本节是高中生物必修3第4章第2节的内容,教学对象是高二学生,他们已经具有一定的数学基础,所以在教学中通过讨论能够把握好数学模型的建构。三、教学目标& 知识目标:1、说明建构种群增长模型的方法。&&&&&&&&&&& 2、阐述种群数量增长的种类和特点。& 能力目标:1、通过讨论细菌种群数量的变化,尝试建构种群增长的数学模型。&&&&&&&&&&& 2、用数学模型解释种群数量的变化。& 情感态度价值观:关注人类活动对种群数量变化的影响。四、教学重难点& 教学重点:尝试建构种群增长的数学模型,并据此解释种群数量的变化。& 教学难点:建构种群增长的数学模型。五、教学方法:讨论法、探究法六、课时安排:1课时七、教学过程:&教学环节教师活动学生活动教学意图教学引入种群数量的变化PPT展示有关春运时车站人口图片、水葫芦图片以及鲸鱼被捕杀图片&学生观看图片激发学生兴趣,引入新课&&&细菌种群数量增长模型的建构视频播放细菌分裂动画并提出问题:细菌是如何繁殖的?&PPT展示学生探究内容一:即课本“问题探讨”1、1个细菌,如果在营养和生存空间没有限制的情况下,以每20分钟繁殖一代计算,72小时后细菌的数量为多少?2、如果我们用N表示细菌数量,n表示细菌繁殖的代数,请尝试写出细菌种群增长的公式。& 3、以时间为横轴,细菌数量为纵轴,尝试画出细菌种群增长的曲线。&教师进行点评,简单介绍数学方程式和曲线图。学生观看并思考,回答:细菌通过分裂繁殖&学生观看PPT&&&学生行分组讨论,并由小组代表在黑板上展示,同时作出简要说明。Nn=2n&&&&&学生利用数学知识进行推理计算。&&&绘图,并从中认识细菌种群数量增长的数学规律。&&&&&&种群增长的“J”型曲线&那么在自然条件下能否找到类似于细菌种群增长的例子呢?&播放PPT 澳大利亚野兔美国环颈雉(课本图4--5)&PPT展示探究内容二:在食物和空间条件充裕、气候适宜没有敌害等条件下,种群数量以一定倍数增长,第二年的数量是第一年的λ倍。如果种群的起始数量是No,试写出t年后种群数量的增长公式。& 教师进行点评。&&学生观看并判断其增长曲线是否符合细菌种群增长曲线。& &学生讨论,并汇报成果。Nt=Noλt&&&质疑上一环节中得到的细菌种群增长数学模型&&学生自己建构种群增长的“J”型曲线。培养学生自己获得新知的能力。&&&&建构种群增长模型的方法教师讲解,学生倾听。实际上,我们刚才用数学方程式和曲线图表示细菌种群数量的变化,并通过对澳大利亚野兔和美国环颈雉的研究来检验与修正已经构建的数学模型进行。这个过程就是建构种群增长模型的过程。建构数学模型对于我们总结规律,认识事物本质有着非常重要的作用,很多伟大的科学家都是建构数学模型的大师,比如咱们之前了解到的孟德尔、沃森和克里克、桑格和尼克森等科学家,都进行过模型的建构,今天大家也亲自进行了模型的建构,学习能力已经有了很大的提高。&带领学生小结J型曲线,以及条件。&&&&让学生认识数学模型构建的基本过程,熟悉并掌握这种技能。& &&&&&&&&&种群增长的“S”型曲线&向学生介绍中国人口和世界人口数量的变化,同时PPT展示探究内容三:地球的人口能否一直按“J” 型曲线发展下去?做出你的判断,并谈一谈你的理由。&教师点评并引出种群增长的“S”型曲线,展示高斯实验,呈现数据,给出曲线,进一步证明前面的判断。&PPT展示一系列问题:如何理解K值,S型曲线不同于J型曲线出现K值的原因是什么?2、K值的定义是什么?哪些因素可以影响到K值的大小?&& &学生讨论后,由学生代表发言汇报。&不能&&&&&&&&学生阅读课本内容并讨论,由学生代表发言汇报。环境阻力环境容纳量&以人口不能无限增长为切入点,引导学生从理想条件走向有限条件种群数量的变化。&&通过应用进一步加强学生对环境容纳量概念的理解。&&&&种群数量的波动和下降种群数量达到K值后,一定在K值左右保持稳定吗?&& PPT展示蝗虫,鲸鱼实例,教师解说。&&倾听学生汇报,点评&& 学生阅读课本,分析蝗虫数量波动,鲸鱼种群数量下降的原因,由学生代表汇报讨论成果&气候、食物、天敌、传染病、人为因素。&&让学生认识到影响种群数量变化的因素很多,而且人类活动对自然界种群的影响越来越明显。&研究种群数量变化的意义PPT展示问题: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? 3、如何捕捞又不影响渔业的发展?学生讨论并回答建立自然保护区地面硬化,储藏粮食,养猫,投放鼠药,机械捕鼠&捕获至K/2达成共识加强学生的环境保护意识和合理利用资源意识。课堂小节 教师用PPT展示种群数量增长模型的构建方法和“J”型和“S”型曲线的区别,解释种群数量变化的多种形式及原因。学生观看听并认真听讲。巩固课堂内容。&八、板书设计种群数量的变化&一、细菌种群数量的增长二、种群增长的“J”型曲线&&&&& Nt=N0×λt 理想条件三、模型建构种群增长模型的方法&&& 观察对象 →& 提出假设& →& 数学表达& → 检验修正四、种群增长的“S”型曲线:&&&& K值(环境容纳量)有限条件五、研究种群数量变化的意义文章来 源莲山课件 w ww.5 Y K J.Com
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? ? ? ? ? ? ? ? ? ?清塘后多少天可以下水花苗?水花苗到底吃什么?培苗必看!
在很多区域,5、6月份依旧是鱼苗下塘高峰期,不少朋友准备近期放苗。但是很多养殖经验不是很丰富的养殖户,在清塘后不知道什么时间下苗最好,也不知道给水花苗喂什么。本文就是解决这两个问题,全部干货,建议收藏!
第一个问题:水花苗什么时间下塘最好?
有人说,什么时候有苗,我就什么时候下苗,鱼苗还不是长大了!对于有这样想法的养殖户,只能说明一个问题:你不了解水花苗到底吃什么!很多人是在糊里糊涂的培苗,鱼苗长大了是运气,长不大就说苗不好!
所以,鱼苗下塘到底吃什么呢?有人说是豆浆,当然,水花下塘会吃下少量的豆浆,实际上水花的大部分食物是浮游生物,而且目前没有任何产品可以替代掉浮游生物。
知道水花苗是吃浮游生物之后,就要了解鱼池清塘后浮游生物的演替规律了。
一般经过多年的鱼类养殖后,池塘淤泥中贮存大量的浮游生物的休眠卵。据测定,池塘每平方米有轮虫休眠卵100~200万个,其中99%以上被埋在淤泥中,淤泥表面仅占0.6%。
鱼苗池经过清塘注水后,生物群落经历的自然演替过程,首先出现的是那些个体小、繁殖速度快的硅藻和绿球藻类。此时,群落内部极不稳定,种群频繁更替;除各种小型藻类外,还间生着一些鞭毛藻类、浮游丝状藻类和浮游细菌。随后,原生动物和轮虫开始出现,它们以小型藻类和细菌为食,池塘中即有足够数量的原始生产者又有较多的消费者,生态系中生境与群落间以及浮游生物群落内部趋于暂时的平衡。
几天后一些滤食性的小型枝角类(裸腹溞)和大型枝角类(隆线溞等)先后出现。它们与轮虫处在同一营养生态位,但由于枝角类的滤食能力强,处于竞争劣势的轮虫种群数量下降,枝角类居优势地位。枝角类种群密度的增大,代谢产物积累使本身生活条件(食物缺乏和溶氧不足)恶化,加上捕食性桡足类如剑水溞的繁衍和摄食,枝角类的数量逐渐下降。最后,由各类浮游植物和桡足类组成比较稳定的浮游生物新群落。
上面两段文字,可能有人看不太懂,简单翻译一下就是:水花苗吃的微藻和轮虫,数量是一直在变化的,在微藻和轮虫最多的时候下塘,水花苗的成活率肯定最高!
水花从下塘到全长 30 mm的夏花,适口饵料生物的变化一般是:轮虫和卤虫无节幼虫~小型枝角类~大型枝角类~桡足类。使水花正值池塘轮虫繁殖的高峰期下塘,不但刚下塘的鱼苗有充足的适口饵料,而且以后各个发育阶段也都有丰富的适口饵料。
那么清塘后,如何培育浮游生物?什么时候浮游动物最多?
从生物学角度看,鱼苗下塘时间应选择在清塘后7~10d,此时池塘正值轮虫高峰期。但是,但是,这仅仅只是理论,实际上仅仅依靠池塘天然生产力培养的轮虫的数量并不多,每升仅250~1000个,这些数量在鱼苗下塘后2天内就会被鱼苗吃完。
所以在清塘后,一定要根据鱼苗下塘时间施有机肥料,把水培起来,促使轮虫的快速增殖,保证鱼苗下塘时有充足的适口饵料。
一般每亩用生物有机肥50~100斤,在鱼苗下塘前4-6天(依水温而定)全池泼洒。施有机肥料后,轮虫高峰期的生物量比天然生产力高4~10倍,每升达8000~l0000个以上,鱼苗下塘后轮虫高峰期可维持5~7天。轮虫的繁殖达到高峰期后,视水质肥瘦,每亩每3~5 天施入无机肥7~8 kg作为追肥,或者每亩用3-5斤红糖+藻种200g+EM菌500ml,尽可能维持轮虫高峰。
要做到鱼苗在轮虫高峰期适时下塘,关键是确定合理的施肥时间。如施肥过晚,池水轮虫的数量尚少,鱼苗下塘后因缺乏大量适口饵料,必然生长不好;如施肥过早,轮虫高峰期已过,大型枝角类大量出现,鱼苗非但不能摄食,反而出现枝角类与鱼苗争溶氧、空间和饵料,鱼苗因缺乏适口饵料而大大影响其成活率。
池塘轮虫多,苗的成活率高
第二个问题:水花苗下塘后,给苗为什么最好?
看到这个问题,肯定有人有疑问:你上面不是说苗是吃轮虫的,怎么又要给苗喂食啦?
第一个原因,现在大家下苗的密度都非常高,举个例子,有些地区泥鳅水花1亩放150-200万,这么高的密度,你不额外补充饵料,成活率是非常低的!
第二个原因,给水花投饵料,苗既可以直接摄食,剩余的饵料可以作为非常好的肥料,培育浮游生物。
很多人都有水花塘泼洒豆浆的习惯,但是那是以前的老方法了,高温季节,直接泼洒豆浆,很容易坏水,利用率极低,而且操作起来又麻烦。
现在有一种替代豆浆和鸡蛋黄的新方法:用鱼美和培饵氧吧直接替代。鱼美的主要成分是优质黄豆粉,培饵氧吧主要是多种氨基酸。
用法:以每亩50万水花计算,每天用500g鱼美+500g培饵氧吧,效果较好。下苗第二天开始投喂,每天喂3-4顿,喂到第7天就可以慢慢转喂粉料了。
用户使用鱼美和培饵氧吧之后,轮虫高峰期延长
客户泥鳅水花使用鱼美和培饵氧吧后,成活率提高3倍
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[zhǒng qún]
种群(population)指在一定时间内占据一定空间的的所有个体。种群中的个体并不是机械地集合在一起,而是彼此可以交配,并通过繁殖将各自的传给后代。种群是进化的基本单位,同一种群的所有生物共用一个基因库。对种群的研究主要是其数量变化与,种间关系的内容已属于的研究范畴。种群与群落不是相同概念
种群特征描述
种群种群密度
种群密度是指在单位面积或体积中的个体数,“种群密度”与“密度”不同,前者是个体的“数目”,后者是比例,种群密度是种群最基本的数量特征。农林害虫的预报、渔业上捕捞强度的确定等,都需要对种群密度进行调查。自然状态下一个种群的往往有着很大的起伏,但不是无限制的变化。、、迁入与迁出率对种群密度都有影响。种群的大小有。种群密度的上限由种群所处的能量流动决定,下限不好确定,生态系统的稳态调节可以使优势生物的种群密度保持在一个有限的范围内
种群密度的统计与估算方法
种群密度在生产生活中有重要作用,以下介绍两种常用的统计与估算方法,估算时“等可能”最为关键,不能掺入人为因素。
常见的取样方法
样方法适合调查植物,以及活动能力不强的动物,例如,跳蝻、蜗牛,蒲公英等。其操作过程是:在被调查范围内,随机选取若干个完全相等的,统计每个样方的个体数,并求出每个样方的种群密度,再求出所有样方种群密度的均值,以此值作为被调查种群之种群密度的估算值。
常见的取样方法有“”、“”、“Z字取样法”等。
标志重捕法适用于活动能力较强的动物,例如,田鼠、鸟类、鱼类等。其操作过程是:在被调查种群的活动范围内,捕获部分个体,作上标记,再放回原来的环境中,经过一段时间后在同一地点进行重捕,估算公式:
种群总数/标记个体数=重捕个数/重捕中标记个体数
此估算方法得出的估算值倾向于偏大,因为很多动物在被捕获一次后会更加难以捕获,导致“重捕中标记个体数”偏小。标记时也需要注意,所用标志要小而轻,不能影响生物行动;也不能用过于醒目的颜色(比如红色),否则会使生物更加容易被捕食,影响估算精确度。
种群出生率与死亡率
出生率指在一特定时间内,一种群新诞生个体占种群现存个体总数的比例;死亡率则是在一特定时间内,一种群死亡个体数占现存个体总数的比例。自然状态下,出生率与死亡率决定种群密度的变化。出生率大于死亡率,种群密度增长,其他情况同理。
种群迁入率与迁出率
许多生物种群存在着迁入、迁出的现象,大量个体的迁入或迁出会对种群密产生显著影响。对于一个确定的种群,单位时间内迁入或迁出种群的个体数占种群个体总数的比例,分别成为种群的迁入率和(immigration rate)(emigration rate)。迁入与迁出率在现代生态学对城市人口的研究中占有重要地位。
种群性别比例
性别比例是指种群中雌雄个体的数目比,自然界中,不同种群的正常性别比例有很大差异,性别比例对种群数量有一定影响,例如用性诱剂大量诱杀害虫的雄性个体,会使许多雌性害虫无法完成交配,导致种群密度下降.
种群年龄结构
种群的年龄结构是指一个种群幼年个体(生殖前期)、成年个体(生殖时期)、老年个体(生殖后期)的个体数目,分析一个种群的年龄结构可以间接判定出该种群的发展趋势。
年龄结构,增长型(A)、稳定型(B)
在增长型种群中,老年个体数目少,年幼个体数目多,在图像上呈金字塔型,今后种群密度将不断增长,种内个体越来越多。
现阶段大部分种群是,稳定型种群中各年龄结构适中,在一定时间内新出生个体与个体数量相当,种群密度保持相对稳定。
衰退型种群多见于,此类种群个体数目少,老年个体数目多,死亡率大于出生率,这种情况往往导致恶性循环,种群最终灭绝,但也不排除生存环境突然好转、大量新个体迁入或人工繁殖等一些根本扭转发展趋势的情况。
种群空间格局
组成种群的个体在其空间中的位置状态或布局,称为。种群的空间格局大致可分为3类:
均匀分布uniform) 均匀型分布,指种群在空间按一定间距均匀分布产生的空间格局。根本原因是在与最大限度利用资源间的平衡。很多种群的均匀型分布是人为所致,例如,在中,水稻的均匀分布。自然界中亦有均匀型分布,例如,森林中某些乔木的均匀分布。
随机分布(random)
随机型分布,是指中每一个体在种群领域中各个点上出现的机会是相等的,并且某一个体的存在不影响其他个体的分布。比较少见,因为在环境资源分布均匀,种群内个体间没有彼此吸引或排斥的情况下,才易产生随机分布。例如,森林中的一些,面粉中的黄粉虫等。
集群分布clumped)  成群分布是最常见的内分布型。成群分布形成的原因是:
⑴环境资源分布不均匀富饶与贫乏相嵌;
⑵植物传播种子方式使其以母株为扩散中心;
⑶动物的使其结合成群。
成群分布又可进一步按群本身的分布状况划分为均匀群、随机群和成群群,后者具有两级的成群分布。
种群动态变化
种群数学模型
种群中一些简单的、具有典型性的动态变化可以用数学模型衡量,常见的有两种
指数增长("J"型增长)
指数增长模型的提出者是著名人口学家(T.Maithus),他认为种群数量的增长不是简单的相加关系,而是成倍地增长;后来,生物学家(C.R.Darwin)通过对种群的研究再次确认了这一增长模式
。这种客观存在的增长模式表明,所有种群都有爆炸式增长的能力
指数增长的函数式是指数方程,变量为时间t,常数为种群密度增长的倍数。这一增长模式没有上限,完全的只存在于没有天敌、食物与空间绝对充足(以至于没有种内斗争)的理想情况,实际生活中,培养皿中刚接种的细菌、(例如)、蓝藻爆发时,种群会在相当一段时间内进行指数增长,随后则趋于稳定或大量死亡。
逻辑斯蒂增长("S"型增长)
指数增长是一种过于理想的情况,许多生物在指数增长一段时间后,数量会维持稳定,这可以用另一个数学模型进行描述。
实例:俄罗斯G.W.高斯(G.W.Gaose)曾进行试验,在0.5ml培养液中放入5个大草履虫,每24h统计一次该种群的种群密度,结果见右图,由图可知,大草履虫在进行了快速的增长后,稳定在75只(K值)这个数量上。
逻辑斯蒂增长模型能更好地指导人为的。
(carrying capacity)
进行逻辑斯蒂增长的种群在数量上,存在一个上限,这个上限就被称为环境容纳量,简记“K值”,代表在环境在不受到破坏的情况下对该种群最大承载量,或该种群在该环境的最大数量。一个种群在种群密度为K/2时,增长率最快,这可以指导经济生物的采集,让种群密度始终控制在K/2的范围内,“多余”的进行采集,可以让经济生物保持最快的增长。
种群自然增长与下降
自然界中,一个种群的数量变化并不是只增不减,也未必完全符合上述数学模型,其数量变化有一些基本特性
周期性变化
一般具有季节性生殖的种类,种群密度的最大值常落在一年中最后一次繁殖之后,以后繁殖停止,种群因只有死亡而无生殖,故种群密度下降,这种下降一直持续到下一年的开始,这时是种群数量最低的时期,由此出现季节性的变化。
实例:在欧亚大陆寒带地区,许多小型鸟兽,通常由于冬季停止繁殖,到春季开始繁殖前,其种群数量最低。到春季开始繁殖后数量一直上升,到秋季因寒冷而停止繁殖以前,其种群数量达到一年的最高峰。体型较大,一年只繁殖一次的动物,如狗獾,旱獭等,其繁殖期在春季,产仔后数量达到高峰,以后由于死亡,数量逐渐降低。
对种群密度有季节性变化的种群做调查时,通常要进行两次。
在环境相对稳定的条件下,及大型脊椎动物的种群密度在较长的时间跨度内呈现周期性变化。例如:常见的乔木如杨、柳每年开花结果一次,其种子数量相对稳定;又如大型有蹄类动物,一般每年产仔1~2个,其种群数量相对稳定。加拿大盘羊36年的种群数量变动,其最高与最低量的比率仅为4.5倍。而在20余年冬季数量统计中,其最高量与最低量之比只有1.8倍。
不规则波动
动物中还有一些数量波动很剧烈,但不呈周期性的种类,人们最熟知的是。它生活在住宅、农田和打谷场中,据的16年统计资料,其年均捕获率波动于0.10~17.57之间,即最高—最低比率为几百倍。又如也具有不规律的数量变动。其数量最低的年代,平均每公顷只有1.3只鼠,而在数量最高的年份,每公顷可达786只鼠,两者竟差600多倍种群中有出生和死亡,其成员在不断更新之中,但是这种变动都往往围绕着一个平均密度。即种群受某种干扰而发生数量的上升或下降,有重新回到原水平的倾向。这种情况就是动态平衡。
种群的暴发
具不规则或周期性波动的生物都可能出现种群的暴发,便是此类情况的实例
种群种群调节
在自然界中,绝大部分种群处于一个相对稳定状态。由于各种因素的作用,种群在生物群落中,与其他生物成比例地维持在某一特定密度水平上,这被称为种群的,而这个密度水平则叫做平衡密度。
由于各种因素对自然种群的制约,种群不可能无限制的增长,最终趋向于相对平衡,而密度因素是调节其平衡的重要因素。种群离开其平衡密度后又返回到这一平衡密度的过程称为种群调节。能使种群回到原来平衡密度的因素称为调节因素。
世界上的生物种群大多已达到平衡的稳定期。这种平衡是动态的平衡。一方面,许多物理的和生物的因素都能影响种群的出生率和死亡率,另一方面,种群有自我调节的能力,通过调节而使种群保持平衡。
影响种群个体数量的因素很多。有些因素的作用是随种群密度而变化的,这种因素称为密度制约因素。
例如,传染病在密度大的种群中更容易传播,因而对种群数量的影响就大,反之,在密度小的种群中影响就小;又如,在密度大的种群中竞争强度比较大,对种群数量的影响也较大,反之就较小。
密度制约因素的反馈调节:生物种群的相对稳定和有规则的波动和密度制约因素的作用有关。当种群数量的增长超过环境的负载能力时,密度制约因素对种群的作用增强,使死亡率增加,而把种群数量压到满载量以下。当种群数量在负载能力以下时,密度制约因素作用减弱,而使种群数量增长。现举几例说明这种反馈调节。
以生活在加拿大的为例进行说明,研究人员在90年的时间里,对猞猁和雪兔的数量进行了研究,发现,猞猁种群密度的变化近似随雪兔种群密度的变化而变化,雪兔数量多时,猞猁的食物增多,种群密度上升,其它情况同理,这就是食物对种群调节的影响。
生殖力也受密度的影响,池塘内的椎实螺在低密度时产卵多,高密度时产卵就少。英国林区的大山雀,每窝随种群密度的大小而减少或增多。但这个效果也可能是由于密度高时食物缺少或某些其他因素的作用所引起的。
③抑制物的分泌
多种生物有分泌抑制物来调节种群密度的能力。在植物中,有,密度高时能自行减少其数量。细菌也有类似的情况:繁殖过多时它们的就将限制数量的再增加;密度降低时,这些代谢产物少,就不足以起抑制作用,因而数量又能上升。
④疾病、寄生物
种群密度越高,流行性传染病、寄生虫病越容易蔓延,结果个体死亡多,种群密度降低。种群密度低了,疾病反而不容易传染了,结果种群密度逐渐恢复。
非密度制约因素
有些因素虽对种群数量起限制作用,但作用强度和种群密度无关。气候因素就是这样,刮风、下雨、降雪、气温都会对种群的数量产生影响,但这种因素起多大作用与种群密度也是无关的,这类因素称为非密度制约因素。
作用:生物种群数量的不规则的变动往往同非密度制约因素有关。非密度制约因素对种群数量的作用一般总是很猛烈的,灾难性的。例如,我国历史上屡有记载的是由东亚飞蝗(Locusta migra-toria manilensis)引起的。引起蝗虫大发生的一个物理因素是干旱。东亚飞蝗在的荒草地中产卵,如果雨水多,虫卵或因水淹或因霉菌感染而大量死亡,因而不能成灾,只有气候干旱蝗虫才能大发生,所以我国历史上连年干旱常同时伴随虫灾。
二者的关系
密度制约因素与非密度制约因素何者对种群密度的影响更大需要,物理因素等非密度制约因素虽然没有反馈作用,但它们的作用可以为密度制约因素所调节,即可以通过密度制约因素的反馈机制来调节的。当某些物理因素发生巨大变化(如大旱、大寒)或因人的活动(如使用杀虫剂)而使种群死亡率增加,种群数量大幅度下降时,密度制约因素如就不再起控制作用,因而出生率就得以上升,而种群数量很快就可恢复到原来的水平。
研究生物种群数量变动的规律和影响数量变动的因素,特别是种群数量的自我调节能力,就有可能制定控制种群数量的措施,对种群数量变动进行预测预报,为生产服务(如制定防治害虫的规划,对害虫、害兽发生的测报,以及决定狩猎与采伐的合理度等。
种群种内关系
主条目:集群
集群(aggregahon或society、colony)现象普遍存在于自然种群当中。同一种生物的不同个体,或多或少都会在一定的时期内生活在一起,从而保证种群的生存和正常繁殖,因此集群是一种重要的适应性特征。在一个种群当中,一些个体可能生活在一起而形成群体,但是另一部分个体却可能是孤独生活的。例如:尽管大部分以家族方式进行集群生活,但是另一些个体则是孤独生活着。
根据集群后群体持续时间的长短,可以把集群分为临时性和永久性两种类型。
①永久性集群
永久性集群存在于社会动物(蜜蜂、蚂蚁、等)和高等动物()。由于分工专化的结果,同一物种群体的不同个体具有不同的形态。例如,在蚂蚁社会当中,有大量的工蚁和兵蚁以及一只,工蚁专门负责采集食物、养育后代和修建巢穴;兵蚁专门负责保卫工作,具有强大的口器;蚁后则成为专门产卵的生殖机器,具有膨大的生殖腺和特异的性行为,采食和保卫等机能则完全退化。
②临时性集群
大多数的集群属于临时性集群,临时性集群现象在自然界中更为普遍,如迁徙性集群、繁殖集群等季节性集群以及取食、栖息等组成的临时性群体。
生物产生集群的原因复杂多样。主要包括以下方面:
①对栖息地的食物、光照、温度、水份的共同需要。例如:潮湿的使一些蜗牛在一起聚集成群,一只鹿的尸体作为食物和隐蔽地,招揽来许多而形成群体;
②对昼夜天气或季节气候的共同反应。例如非洲草原上的大迁徙;
③繁殖的结果,由于亲代对某环境有共同的反应,将后代(卵或仔)产于同一环境,后代由此一起形成群体。例如的洄游产卵后幼鲑鱼的集群。家族式的集群也是由类似原因所引起的,但是家族当中的个体之间具有一定的亲缘关系;
④被动运送的结果。例如强风、急流可以把一些蚊子、小鱼运送到某一风速或流速较为缓慢的地方,形成群体;
⑤由于个体之间社会吸引力相互吸引的结果。集群生活的动物,尤其是永久性集群动物,通常具有一种强烈的集群欲望,这种欲望正是由于个体之间的相互吸引力所引起的。当一只离群的,遇到一群素不相识的鸽子时,毫无疑问,这只离群的鸽子将很快地加入到素不相识的鸽子群当中。有时候,由于强烈的聚群欲望,离群的个体在没有其他可以聚群时,有些动物甚至加入到其他物种的群体,以满足其聚群欲望,如离群的海鸥加入到海燕群中;
动物群体的形成可能是完全由环境因素所决定的,也可能是由社会吸引力所引起,根据这两种不同的形成原因,动物群体可分为两大类,前者称为集会,后者称为社会。
集群效应与生态学意义
动物界许多动物种类都是群体生活的,说明群体生活具有许多方面的生物学意义,群体优点的适应价值促进了结构的进化,目前已经知道许多种昆虫和脊椎动物的集群能够产生有利的作用。同一种动物在一起生活所产生的有利作用,成为集群效应。集群的生态学意义主要有以下几个方面:
①集群有利于提高捕食效率;
②集群可以共同防御敌害;
③集群有利于改变小生境;
④集群有利于某些动物种类提高学习效率;
⑤集群能够促进繁殖。
种群领域性
若动物保卫一区域,不允许其他动物(通常是同种动物)进入,那么该区域或空间就称为领域,而动物占有领域的行为则称为领域性。是种内斗争的表现之一。
一些领域是暂时的,例如大部分鸟类都只是在繁殖期间才建立和保卫领域。一些领域则是永久的,如大型食肉动物建立的领域。同种动物的资源需求相同,由引起,领土的所有者排斥其他相同物种个体的进入,这样能减少竞争,并获得更多的资源。此外,行为相似的物种间也有领域性行为,但这已经属于范畴
种群社会等级
社会等级是指中各个动物的地位具有一定顺序的等级现象。社会等级形成的基础是支配行为,或称支配—从属关系。例如,家鸡饲养者很熟悉鸡群中的彼此啄击现象,经过啄击形成等级,稳定下来后,低级的一般表示妥协和顺从,但有时也通过再次格斗而改变顺序等级。稳定的鸡群往往生长快,产蛋也多,其原因是不稳定鸡群中个体间经常的相互格斗要消耗许多能量,这是社会等级制在进化选择中保留下来的合理性的解释。社会等级优越性还包括优势个体在食物、栖所、中均有优先权,这样保证了种内强者首先获得交配和产后代的机会,所以从物种种群整体而言,有利于种族的保存和延续。
社会组织的形成,还需要有个体之间的相互传递信息为基础。信息传递,或称通讯是某一个体发送信号,另一个体接受信号。并引起后者反应的过程。根据信号的性质和接受的感官,可以把通讯分为视觉的,化学的和听觉的等。信息传递的目的很广,如个体的识别,包括识别同种个体,同个体,同家族个体等,亲代和幼仔之间的通讯,两性之间求偶,个体间表示威吓、顺从和妥协,相互警报,标记领域等。从进化观点而言,所选择的应以传递方便、节省,误差小、信号发送者风险小,对生存必须的信号。
种群种群与进化
在中,种群是生物进化的基本单位,种内个体通过不定向变异与不断进化
种群基因库
一个种群中全部个体的全部基因,就被称为该种群的。在一个种群的基因库中,某个基因占全部的比例,叫做。
例如:在豌豆中,决定豌豆颜色的等位基因为:R(显性,绿色)r(隐形,黄色)。假设从一个豌豆种群中随机抽取200个个体,测得为RR、Rr、rr的个体数分别为80、40、80,那么,可以计算得出:
R的基因数量=80×2+40=200(个)
r的基因数量=40+80×2=200(个)
R的基因频率=200÷(200+200)=0.5
r的基因频率=200÷(200+200)=0.5
注:此处仅是举例说明,并非真实情况
哈代-温伯格定律
哈代-温伯格定律,也称“”,1908年,英国数学家(Godfrey Harold Hardy)最早发现并证明这一定律;1909年,德国医生威廉·温伯格(Wilhelm Weinberg)也独立证明此定律,故得名。哈代-温伯格定律主要用于描述群体中以及之间的关系。内容为:
①一个无穷大的群体在理想情况下进行随机交配,经过多代,仍可保持基因频率与基因型频率处于稳定的平衡状态。
②在一对等位基因的情况下,基因p(显性)与基因q(隐形)的基因频率的关系为:
(p+q)^2=1
二项展开得:p^2+2pq+q^2=1
可见,式中“p^2”为显性纯合子的比例,2pq为杂合子的比例,“q^2”为隐形纯合子的比例。
哈代-温伯格定律在多倍体等更加复杂的情况下也可应用。
种群地理与生殖隔离
主条目:、
不同种群的个体,在自然条件下无法相互交配或相互交配无法产生可育后代(如驴与马杂交产生骡)的情况被称作生殖隔
Kaibab松鼠(左)与Abert松鼠
离,生殖隔离可以区分不同物种或亚种,也就是说,生殖隔离是区分物种的标志。
生殖隔离往往由地理隔离产生,同一种群,因地理因素(、大陆漂移等)被强行分开后,经过数亿万年的变异与自然选择,就会形成不同的物种,比如美国科罗拉多两侧的Kaibab与Abert松鼠,原先就是一个物种,后因为大峡谷河流的形成,它们的祖先被分为两个隔离的种群,最后,形成了今天的样子。
种群基因频率
一个种群的全部个体所含有的全部基因,叫做这个种群的基因库。种群中每个个体所含有的基因,只是种群基因库的一个组成部分。某个基因在某个种群基因库中所占的比例,叫做该基因的频率。所有不同基因在种群基因库中出现的比例,就组成了种群基因频率。在自然界中,由于存在、基因重组和自然选择等原因,种群基因频率总是在不断变化的。自然选择实际上是选择某些,淘汰另一些基因,所以自然选择必然会引起种群基因频率的定向改变,决定了的方向。
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人民教育出版社课程教材研究中心,2007年:《普通高中课程标准实验教科书-生物 稳态与环境(必修)》,人民教育出版社,第60~68页
吴人坚、朱德明,2005年1月:《图解现代生态学入门》,上海科学普及出版社,第80~87页
人民教育出版社课程教材研究中心,2007年:《普通高中课程标准实验教科书-生物 遗传与进化(必修)》,人民教育出版社,第114~121页
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