《高二生物种群及其动态思维导图》

一、种群的概念

• 定义: 同一时间占据同一空间的同种生物个体的集合。

  • 强调：同一时间、同一空间、同种生物。
  • 易混淆：生物群落是不同种群的集合。

• 种群的特征:

  • 数量特征 (核心): 决定种群大小和发展趋势。

    • 种群密度: 单位面积或体积内的个体数量。
      • 调查方法：
        • 样方法：适用于植物、活动能力弱的动物。
          • 选取原则：随机取样，避免主观因素干扰。
          • 注意事项：统计边缘个体，遵循“计上不计下，计左不计右”原则。
        • 标志重捕法：适用于活动能力强的动物。
          • 公式：N = (M * n) / m
            • N：种群总数
            • M：标记个体数
            • n：重捕个体数
            • m：重捕个体中被标记的个体数
          • 注意事项：
            • 标记物对个体无害。
            • 标记个体与未标记个体混合均匀。
            • 重捕期间种群数量变化不大。
    • 出生率和死亡率: 单位时间内新出生或死亡的个体数量与种群个体总数的比率。
      • 直接影响种群密度。
      • 出生率 > 死亡率，种群密度增加。
      • 死亡率 > 出生率，种群密度减少。
    • 迁入率和迁出率: 单位时间内迁入或迁出的个体数量与种群个体总数的比率。
      • 影响种群密度。
      • 迁入率 > 迁出率，种群密度增加。
      • 迁出率 > 迁入率，种群密度减少。
    • 年龄结构: 种群中各年龄阶段个体所占的比例。
      • 类型：
        • 增长型：幼年个体比例大，老年个体比例小，种群密度增加。
        • 稳定型：各年龄阶段个体比例适中，种群密度稳定。
        • 衰退型：幼年个体比例小，老年个体比例大，种群密度减少。
      • 预测种群未来发展趋势的重要指标。
    • 性别比例: 种群中雄性和雌性个体数量的比例。
      • 影响出生率。
      • 人类种群性别比例失衡，可能导致出生率下降。

  • 空间特征:

    • 描述种群中个体在空间中的分布状况。
    • 类型：
      • 均匀分布：个体间竞争激烈，资源分布均匀。
      • 随机分布：资源分布均匀，个体间竞争不激烈。
      • 集群分布：资源分布不均匀，个体间相互依赖。

  • 遗传特征:

    • 种群基因库：种群中所有个体所携带的全部基因。
    • 基因频率：种群中某一基因占该基因全部等位基因的比率。
    • 基因频率变化：进化发生的标志。

二、种群数量的变化

• 种群增长的数学模型:

  • “J”型曲线:

    • 条件：食物充足，空间无限，气候适宜，没有天敌等理想条件下。
    • 公式：Nt = N0λt
      • Nt：t年后种群数量
      • N0：初始种群数量
      • λ：增长倍数 (λ = 1 + 增长率)
    • 特点：种群数量呈指数增长。
    • 现实意义：极少发生，只在特定时间、特定地点可能出现短暂的“J”型增长。

  • “S”型曲线:

    • 条件：资源有限，空间有限，存在天敌等自然条件下。
    • 描述：种群数量先加速增长，然后减速增长，最终达到稳定状态。
    • 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。
      • 影响因素：资源、空间、气候、天敌等。
      • K值并非固定不变，会随环境变化而波动。
    • K/2值：种群增长速率最大，捕捞或采伐时应将种群数量维持在K/2附近，以便持续利用。

• 影响种群数量变化的因素:

  • 自然因素:
    • 气候变化：干旱、洪水等。
    • 食物短缺。
    • 天敌捕食。
    • 疾病蔓延。
  • 人为因素:
    • 过度捕捞。
    • 环境污染。
    • 栖息地破坏。
    • 引进外来物种。
      • 外来物种入侵：可能导致本地物种灭绝，破坏生态平衡。

三、种群的调节

• 种群密度制约: 种群密度对种群增长的抑制作用。

  • 当种群密度过高时，会导致：
    • 资源短缺，个体间竞争加剧。
    • 疾病传播加快。
    • 天敌更容易发现猎物。
  • 这些因素会增加死亡率，降低出生率，从而抑制种群增长。

• 负反馈调节: 种群密度过高时，会通过一系列机制调节种群数量，使其维持在一定范围内。

  • 例子：
    • 猞猁与雪兔的种群数量波动。
    • 草原蝗虫种群数量暴发与控制。

四、种群数量的调查方法及应用

• 农林业:

  • 预测害虫的发生量，及时采取防治措施。
  • 合理放牧，保护草原生态系统。
  • 控制有害动物的数量。

• 渔业:

  • 合理捕捞，维持渔业资源的可持续利用。
  • 保护濒危水生动物的种群数量。

• 环境保护:

  • 监测珍稀濒危物种的种群数量，制定保护措施。
  • 评估环境污染对生物种群的影响。

五、总结

种群作为生物学研究的基本单位，其数量特征和动态变化是生态系统研究的重要内容。理解种群的概念、特征、数量变化规律以及影响因素，对于保护生物多样性、合理利用资源、维护生态平衡具有重要意义。掌握种群数量调查方法，并将其应用于实践，能够更好地解决实际问题，实现人与自然的和谐共生。