研究种群的变化规律以及影响种群数量的变化因素,对于有害动物的防治,野生资源的保护和利用,以及濒危动物种群的拯救和恢复,都有着重要意义。种群数量的变化规律在生物群落的演替、种群变化的预测以及农业生产中存在着广泛的应用,同时也是生物高考的一个重要考点。学生在学习这部分知识时常出现以下误区,现分析如下:
误区一 把种群“J”型增长公式中的“λ”当成种群增长率
误区分析:由种群“J”型增长曲线中种群数量变化公式:Nt=N0λt=Nt-1λ推导出λ=Nt/Nt-1,由于“λ”在“J”型曲线中是一定值,进而认为“λ”就是种群增长率。错因在于对“增长率”理解不够。
正确理解:所谓增长率是指在一段时间内,结束时种群数量相对于初始种群数量的增加部分占初始数量的比例。公式可表示为:
种群增长率=(Nt-Nt-1)/Nt=Nt/Nt-1-1=λ-1
公式变形可得,“λ=1+种群增长率”,由于“J”型增长曲线中种群增长率不变,故λ不变。显然,λ为某时段结束时种群数量为初始数量的倍数,而非增长率。
例1 在营养和生存空间没有限制的情况下,某细菌每20min就通过分裂繁殖一代,经过72 h后,由一个细菌分裂产生的细菌量是( )
A.272 B.2216 C.262 D.232
答案B
解析 根据Nt=N0λt,λ=2,t为繁殖的次数,每20 min繁殖一代,72h共繁殖72×6020=216次。
误区二 把种群增长率等同于种群增长速率
误区分析:种群的增长率和增长速率都是一段时间内种群数量改变造成的,前者是一段时间内种群数量增加的部分占初始数的比例,后者则是种群数量在单位时间内的改变数。由于考生只关注造成两率的改变部分(即种群数量增加值),忽视参考依据的不同(前者为初始时间种群数量,后者为造成种群数量发生变化的时间)而导致错误。
正确理解:种群增长速率,是种群数量在单位时间内的增加值,若用V表示增长速率,t为统计种群数量变化的时间,Nt-Nt-1为t时间内种群数量增加值,公式可表示为:
V=(Nt-Nt-1)/t
种群增长速率不反映种群的起始数量,只与造成种群数量增加的时间和种群数量增加值的大小有关。根据种群增长率的公式可知:种群增长率与种群的起始数量呈反相关,与增加值呈正相关。即种群数量增加值不变时,种群起始数量越大种群增长率越小,反之,种群增长率越大;若统计时间相同,对一个种群而言,种群增长率与增长速率呈正相关,与初始数量的大小呈反相关,若增长速率不变,种群初始数量越大增长率越小,反之,种群增长率越小。由于种群初始数量的大小不同,增长速率快的增长率不一定大,增长速率小的增长率也不一定小,即不能把种群增长率与种群增长速率等同起来。
误区三 认为种群“S”型增长曲线中的K/2时的增长率是种群的最大增长率
误区分析:种群曲线中K/2点的斜率是最大的,因将该点切线的斜率当成增长率而出错。
正确理解:K/2时,不是增长率最大,而是增长速率最快。
误区四 把增长率或增长速率最大视作种群数量最大
正确理解:种群增长率或增长速率最大时,种群数量增加较快,并未有达到种群数量的最大值。实际上,当种群数量达到最大值时,种群增长率或增长速率变为0。
例2.某研究所调查发现:某种鱼迁入一新的环境后,某种群数量增长速率随时间变化的曲线如下图所示,请分析回答:
(1)在T0~T2时间内,种群数量增长曲线呈______;若在T2时种群的数量为N,则在T1时种群的数量为______,T1时该种群的年龄组成可能为________。
(2)捕获该鱼的最佳时期是________时,原因是
___________________________________________________
____________________________________________________________________________________。
(3)该鱼在T2时期后,种群数量变化是__________,主要原因是____________和____________。
答案(1)S型N/2增长型(2)T1在T1时种群增长速率最大,捕获该鱼获得的量最大且不影响该鱼类资源的再生(3)不增加种内斗争加剧 捕食者数量增加
解析 分析图中曲线可知:T0~T2时间内种群数量增长速率由小变大,达到最大值后又逐渐变小,因而该种群数量增长呈S型曲线;在T2时种群数量增长速率为0,此时,种群的数量为N,即为最大值,而在T1时种群数量增长速率最大,则这时种群的数量为N/2,种群年龄组成为增长型;当种群增长速率最大时,捕获该鱼获得的量最大且不影响该鱼类资源的再生,因而此时(T1)为捕获的最佳时期。
变式训练 下图是一动物种群迁入一个适宜环境后的增长曲线,请回答:
(1)图中表示的是种群增长的__________型曲线,表示K值的一点是________。
(2)图中表示种群增长速率最快的一点是________。
(3)影响该种群增长的环境阻力明显增大是在迁入第______年后开始的。
(4)既要获得最大的捕获量,又要使该动物资源的更新能力不受破坏,应该使该动物种群的数量保持在图中哪一点所代表的水平上?________。
(5) 你认为种群增长速度在迁入一段时间之后明显加快的原因主要是
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_____________________。
(6)第8年后,种群数量趋于稳定,阻碍种群继续增长的环境因素主要有
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_____________________。
答案 (1)“S”d (2)b (3)6 (4)b (5)食物充足,没有天敌 (6)食物减少,天敌增加等。