物種繁殖、進(jìn)化的單位問題·探討

2015年，我國科學(xué)家基于長(zhǎng)期野外觀測(cè)宣布：在我國東北長(zhǎng)白山脈北部地區(qū)，共監(jiān)測(cè)到東北豹42只，其中，幼體2只，雄性和雌性的成體分別為21只和17只，未判斷性別的成體2只。調(diào)查東北豹的種群數(shù)量對(duì)于保護(hù)它們有什么意義？

弄清東北豹的數(shù)量現(xiàn)狀，才能有針對(duì)性地采取有效的保護(hù)措施調(diào)查東北豹種群中雌雄個(gè)體的數(shù)目對(duì)于預(yù)測(cè)該種群發(fā)展趨勢(shì)有何意義？

東北豹種群中雌雄個(gè)體的比例影響種群的出生率，從而影響種群數(shù)量的變化2015年，我國科學(xué)家基于長(zhǎng)期的野外觀測(cè)宣布幼體2只雄性成體21只雌性成體17只未知性別成體2只42只種群數(shù)量年齡結(jié)構(gòu)性別比例性別比例年齡結(jié)構(gòu)種群密度出生率和死亡率遷入率和遷出率種群的數(shù)量特征江西生物組

東東老師學(xué)習(xí)目標(biāo)：1．通過模擬實(shí)驗(yàn)和情境探究，能夠獨(dú)立運(yùn)用樣方法和標(biāo)記重捕法調(diào)查種群密度，概述兩種科學(xué)方法的適用范圍。2．通過分析資料、思考與討論，說出種群的各個(gè)數(shù)量特征，并說明它們之間的關(guān)系。3．通過了解東北虎豹國家公園建立的過程，認(rèn)同基礎(chǔ)科學(xué)研究的重要意義，關(guān)注野生瀕危動(dòng)物的保護(hù)。第1章種群及其動(dòng)態(tài)第1節(jié)種群的數(shù)量特征01種群密度及其調(diào)查方法種群密度：種群在________或________的個(gè)體數(shù)，是種群最基本的數(shù)量特征。單位面積單位體積

如果你進(jìn)一步追問在某區(qū)域內(nèi)平均每只東北豹有多大的生活面積，這個(gè)問題就涉及東北豹的種群密度。水體陸地瀕危動(dòng)物保護(hù)農(nóng)田雜草狀況調(diào)查農(nóng)林害蟲的監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)漁業(yè)上捕撈強(qiáng)度的確定種群密度種群的個(gè)體數(shù)量面積或體積如何計(jì)數(shù)？如何測(cè)量？逐個(gè)計(jì)數(shù)法估算法樣方法標(biāo)記重捕法黑光燈誘捕法調(diào)查種群密度方法最準(zhǔn)確多數(shù)情況估算分布范圍較小、個(gè)體較大的種群或?yàn)l危保護(hù)動(dòng)物種群植物/活動(dòng)能力弱、活動(dòng)范圍小的動(dòng)物蚜蟲蟲卵植物跳蝻活動(dòng)能力強(qiáng)、活動(dòng)范圍大的動(dòng)物趨光性昆蟲隨機(jī)取樣若干樣方求每個(gè)樣方種群密度計(jì)算所有樣方種群密度的平均值估算種群密度“中國鴿子樹”珙桐：國家一級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生植物，為中國特有的單屬植物，屬孑遺植物，也是全世界著名的觀賞植物。累積捕獲數(shù)(x)與每次捕獲數(shù)(y)之間的函數(shù)關(guān)系為：y=ax+b去除取樣法探究1：探究?實(shí)踐調(diào)查草地中某種雙子葉植物的種群密度雙子葉植物，因單子葉草本植物常常是叢生或蔓生，難以辨認(rèn)，從地上部分難以辨別是一株還是多株；而雙子葉草本植物的個(gè)體數(shù)目則易于辨別。單子葉植物的葉片一般呈條形或披針形，葉脈一般是平行脈；雙子葉植物的葉脈一般是網(wǎng)狀脈。確定調(diào)查對(duì)象確定調(diào)查樣方各樣方的計(jì)數(shù)計(jì)算種群密度調(diào)查前的準(zhǔn)備觀察地形，排除安全隱患，確定好調(diào)查的目的、地點(diǎn)和范圍，還有材料用具，確定好小組分工閱讀課本P5并思考：為什么選雙子葉草本植物為調(diào)查對(duì)象？常用的取樣方法有哪些？分別適用于什么樣的地塊？取樣的關(guān)鍵在于什么？叢生蔓生樣方法調(diào)查蒲公英種群樣方1樣方2樣方3樣方4樣方5樣方6樣方7樣方8樣方9樣方1026株22株27株13株14株17株23株17株23株18株不同樣方數(shù)的蒲公英種群密度統(tǒng)計(jì)的樣方前5個(gè)前6個(gè)前7個(gè)前8個(gè)前9個(gè)前10個(gè)平均值(株/m2)20.419.820.319.920.220①樣方的多少統(tǒng)計(jì)不同樣方數(shù)選取5個(gè)樣方是合適的，因樣方數(shù)量從5個(gè)增加到10個(gè)，種群密度的調(diào)查結(jié)果并沒有明顯差異。探究1：探究?實(shí)踐調(diào)查草地中某種雙子葉植物的種群密度確定調(diào)查對(duì)象確定調(diào)查樣方各樣方的計(jì)數(shù)計(jì)算種群密度調(diào)查前的準(zhǔn)備視調(diào)查對(duì)象的大小及分布情況而定草本灌木喬木樣方面積1m2樣方面積3×3m2樣方面積10×10m2探究1：探究?實(shí)踐調(diào)查草地中某種雙子葉植物的種群密度確定調(diào)查對(duì)象確定調(diào)查樣方各樣方的計(jì)數(shù)計(jì)算種群密度調(diào)查前的準(zhǔn)備②樣方的面積大?。喝绻{(diào)查物種個(gè)體較大，樣方大小應(yīng)該怎樣設(shè)置？如果調(diào)查物種數(shù)目比較稀疏呢？如果所調(diào)查物種個(gè)體較大，樣方面積應(yīng)該適當(dāng)擴(kuò)大。如果調(diào)查物種數(shù)目比較稀疏，樣方面積也應(yīng)該適當(dāng)擴(kuò)大。當(dāng)調(diào)查的總體為非長(zhǎng)條形時(shí)五點(diǎn)取樣法：等距取樣法：當(dāng)調(diào)查的總體為長(zhǎng)條形時(shí)隨機(jī)取樣，不能摻入主觀因素探究1：探究?實(shí)踐調(diào)查草地中某種雙子葉植物的種群密度確定調(diào)查對(duì)象確定調(diào)查樣方各樣方的計(jì)數(shù)計(jì)算種群密度調(diào)查前的準(zhǔn)備②取樣法：所選樣方有大石頭，應(yīng)該換個(gè)位置取樣嗎？不需要同種生物個(gè)體無論大小都要計(jì)數(shù)，若正好在邊界線上，應(yīng)“計(jì)上不計(jì)下，計(jì)左不計(jì)右”，即只計(jì)數(shù)相鄰兩邊及夾角上的個(gè)體。探究1：探究?實(shí)踐調(diào)查草地中某種雙子葉植物的種群密度確定調(diào)查對(duì)象確定調(diào)查樣方各樣方的計(jì)數(shù)計(jì)算種群密度調(diào)查前的準(zhǔn)備③計(jì)數(shù)原則：如果所取樣本在樣方邊界線上，我們應(yīng)該怎樣計(jì)數(shù)？探究1：探究?實(shí)踐調(diào)查草地中某種雙子葉植物的種群密度確定調(diào)查對(duì)象確定調(diào)查樣方各樣方的計(jì)數(shù)計(jì)算種群密度調(diào)查前的準(zhǔn)備面積為100m2的草地的示意圖①②③④⑤樣方株數(shù)種群密度(株/m2)①②③④⑤N=3+7+7+2+55=4.8株/m237725

為了使調(diào)查結(jié)果不受主觀因素的影響，保證調(diào)查結(jié)果的準(zhǔn)確性；樣方的多少與被調(diào)查地段的總面積呈正相關(guān)；一般來說，選取的樣方越少，誤差越大；選取的樣方越多，求得的種群密度越接近實(shí)際值。思考：為什么強(qiáng)調(diào)隨機(jī)取樣？樣方多少及大小會(huì)影響調(diào)查結(jié)果嗎？數(shù)據(jù)取舍假設(shè)我們所調(diào)查的一塊地里的蒲公英的分布比較均勻，10個(gè)小組各自統(tǒng)計(jì)的一個(gè)樣方的結(jié)果如下表:以上各組所報(bào)的數(shù)值中，經(jīng)實(shí)際詢問有1個(gè)組是不真實(shí)的。最可能是第_______組。組別123456789101112株數(shù)21232120191182421181920所有數(shù)據(jù)平均值為18.75，標(biāo)準(zhǔn)差為5.63；說明樣方6不具有代表性，屬于離群樣方，應(yīng)當(dāng)舍棄舍棄樣方6，平均值為20.36，標(biāo)準(zhǔn)差為1.86。探究?實(shí)踐調(diào)查草地中某種雙子葉植物的種群密度確定調(diào)查對(duì)象確定調(diào)查樣方各樣方的計(jì)數(shù)計(jì)算種群密度調(diào)查前的準(zhǔn)備6若想知道我國內(nèi)蒙古大草原上活動(dòng)能力強(qiáng)，活動(dòng)范圍大的動(dòng)物某羊群的種群密度，還能用樣方法嗎？如果不能那用什么方法呢？閱讀課本P3并思考：什么是標(biāo)記重捕法？適用范圍？標(biāo)記重捕法的方法步驟。標(biāo)記重捕法：在被調(diào)查種群的活動(dòng)范圍內(nèi)，捕獲一部分個(gè)體，做上標(biāo)記（M個(gè)）后再放回原來環(huán)境，經(jīng)一段時(shí)間后進(jìn)行重捕，根據(jù)重捕到的動(dòng)物（n個(gè)）中標(biāo)記個(gè)體數(shù)（m個(gè)）占總個(gè)體數(shù)的比例，來估算種群密度。種群數(shù)量(N)首捕標(biāo)記數(shù)(M)重捕總數(shù)(n)重捕中標(biāo)記數(shù)(m)=公式：第1次12只第2次捕獲10只有標(biāo)記的4只多少只30只12410=總數(shù)種群數(shù)量(N)首捕標(biāo)記數(shù)(M)重捕總數(shù)(n)重捕中標(biāo)記數(shù)(m)=公式：捕獲標(biāo)記放回重捕活動(dòng)能力強(qiáng)，活動(dòng)范圍大的動(dòng)物種群密度的調(diào)查方法——標(biāo)記重捕法方法與步驟：N只M只n只:其中m只帶標(biāo)記估算偏大標(biāo)記脫落消失；影響被標(biāo)記生物的正常生理活動(dòng)，如標(biāo)記對(duì)動(dòng)物造成傷害或死亡；標(biāo)記過于醒目，導(dǎo)致標(biāo)記個(gè)體更易被重捕；標(biāo)記個(gè)體未在群體中混合均勻。估算偏小標(biāo)記個(gè)體未在群體中混合均勻。思考：如果估算值與真實(shí)值差異特別大，可能有哪些原因？活動(dòng)能力強(qiáng)，活動(dòng)范圍大的動(dòng)物種群密度的調(diào)查方法——標(biāo)記重捕法種群數(shù)量(N)首捕標(biāo)記數(shù)(M)重捕總數(shù)(n)重捕中標(biāo)記數(shù)(m)=公式：標(biāo)記要求：①標(biāo)記物不易脫落②不影響被標(biāo)記生物的正常生理活動(dòng)③標(biāo)記物不能過于醒目思考：重捕時(shí)，捕獲的標(biāo)記個(gè)體受傷死亡，會(huì)影響統(tǒng)計(jì)結(jié)果嗎？若某種動(dòng)物被捕捉過一次后更難捕捉，則統(tǒng)計(jì)結(jié)果較實(shí)際種群密度偏大還是偏??？不影響；偏大思考：討論標(biāo)記重捕法注意事項(xiàng)注意：在實(shí)際調(diào)查中，一些動(dòng)物被捕獲一次后將更難被捕捉，有些動(dòng)物的標(biāo)志物可能會(huì)脫落，所以測(cè)定值通常比實(shí)際值更大①標(biāo)志物不能過分醒目；②標(biāo)志物和標(biāo)志方法不能影響標(biāo)志對(duì)象正常的生理活動(dòng)；③標(biāo)志物不易脫落；④標(biāo)志個(gè)體與未標(biāo)志個(gè)體混合均勻后再重捕，保證在重捕時(shí)被捕的概率相等；⑤沒有新的個(gè)體出生和死亡，沒有遷入和遷出。；①航拍法④動(dòng)物的聲音種群密度的其他調(diào)查方法閱讀教程P6并總結(jié)調(diào)查種群密度的方法還有哪些？③分析糞便秧雞長(zhǎng)臂猿紅外線相機(jī)東北虎②紅外觸發(fā)相機(jī)種群密度的調(diào)查方法逐個(gè)計(jì)數(shù)法估算法適用范圍分布范圍較小、個(gè)體較大的種群黑光燈誘捕法樣方法標(biāo)記重捕法適用范圍有趨光性的昆蟲適用范圍植物或昆蟲卵及一些活動(dòng)范圍較小的動(dòng)物（如蚜蟲、跳蝻）適用范圍活動(dòng)能力強(qiáng)、活動(dòng)范圍大的動(dòng)物其他方法航拍法、紅外觸發(fā)相機(jī)、分析糞便、標(biāo)記聲音等一看個(gè)體數(shù)量少直接計(jì)數(shù)二看生物類型植物樣方法二看生物類型活動(dòng)能力小樣方法多動(dòng)物活動(dòng)能力大標(biāo)記重捕法經(jīng)標(biāo)記重捕法估計(jì)，該羊群種群密度為24.4只/hm2，那環(huán)境因素穩(wěn)定不變的情況下，你能預(yù)估一段時(shí)間后該羊群種群密度變化情況嗎？

種群密度反映了種群在一定時(shí)期的數(shù)量，但是僅靠這一特征還不能反映種群數(shù)量變化趨勢(shì)。要知道種群數(shù)量消長(zhǎng)，還需要研究種群其他數(shù)量特征。種群數(shù)量特征出生率和死亡率遷入率和遷出率年齡結(jié)構(gòu)性別比例02出生率和死亡率舉例：2015年我國總?cè)丝跒?3.7億。2015年出生人口為1655萬人，則出生率為12‰。2015年死亡人口為975萬人，則死亡率為7‰拓展：增長(zhǎng)率=出生率-死亡率出生率和死亡率是決定種群大小和種群密度的重要因素。直接決定種群密度的大小。出生率>死亡率種群密度增加增長(zhǎng)型出生率=死亡率種群密度穩(wěn)定穩(wěn)定型出生率<死亡率種群密度減少衰退型出生率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)新產(chǎn)生的個(gè)體數(shù)目占該種群個(gè)體總數(shù)的比值。死亡率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)死亡的個(gè)體數(shù)目占該種群個(gè)體總數(shù)的比值。出生率和死亡率出生率死亡率種群密度02出生率和死亡率影響因素繁殖能力的差別是重要原因，繁殖能力強(qiáng)的種群增長(zhǎng)快。思考：東北豹的繁殖能力和鼠的差別有多大？這對(duì)于他們的種群數(shù)量有那些影響？老鼠45天左右可繁殖一次。母鼠生長(zhǎng)2個(gè)月就可生殖，其懷孕到生產(chǎn)的時(shí)間一般在3-4周左右，一年可生6-8胎，每胎能產(chǎn)仔5-10個(gè)。東北豹每年最多生一胎，通常每胎產(chǎn)仔2~3只，偶爾有產(chǎn)仔1只或4只的情況，幼豹2~3歲后性成熟。出生率和死亡率03遷入率和遷出率時(shí)間遷移火山爆發(fā)使某個(gè)小島的蝴蝶死亡種群密度增加單位時(shí)間內(nèi)遷入或遷出的個(gè)體，占該種群個(gè)體總數(shù)的比值。遷入率和遷出率也決定了種群密度的大小。遷入率遷出率種群密度（2）意義：遷入率、遷出率（1）定義：一個(gè)種群中各年齡期的個(gè)體數(shù)目比例，叫做種群的年齡結(jié)構(gòu)。04年齡結(jié)構(gòu)老年個(gè)體數(shù)成年個(gè)體數(shù)幼年個(gè)體數(shù)幼多老少比例適中老多幼少增長(zhǎng)型穩(wěn)定型衰退型（1）定義：（2）類型：年齡結(jié)構(gòu)（3）意義：年齡結(jié)構(gòu)種群密度出生率和死亡率04年齡結(jié)構(gòu)分析種群的年齡結(jié)構(gòu)問題探討討論：年齡結(jié)構(gòu)為穩(wěn)定型的種群，種群數(shù)量在近期一定能保持穩(wěn)定嗎？年齡結(jié)構(gòu)為衰退型的呢？不一定，因?yàn)槌錾屎退劳雎什煌耆珱Q定于年齡組成，還受到食物、天敵、氣候等多種因素的影響。此外，種群數(shù)量還受遷入率和遷出率的影響。

年齡結(jié)構(gòu)為衰退型的種群，種群數(shù)量一般會(huì)越來越小，但是也不排除由于食物充足、缺少天敵、遷入率提高等原因而使種群數(shù)量增長(zhǎng)的情況。預(yù)測(cè)種群密度變化趨勢(shì)但是這種趨勢(shì)不一定能實(shí)現(xiàn)年齡結(jié)構(gòu)1、增長(zhǎng)型的種群是不是意味著種群個(gè)體數(shù)目多（）04年齡結(jié)構(gòu)分析種群的年齡結(jié)構(gòu)問題探討2、一個(gè)城市，人口出生率每年下降，說明人口年齡組成一定為衰退型()××年齡結(jié)構(gòu)這說明我國少年兒童的人口占比在減少，老齡人口占比在增加，我們應(yīng)該關(guān)注我國人口的老齡化問題。增長(zhǎng)型，幼年個(gè)體多，老年個(gè)體少，出生率>死亡率，種群密度增大穩(wěn)定型，各年齡段個(gè)體數(shù)目比例相當(dāng)，出生率≈死亡率，種群密度穩(wěn)定衰退型，幼年個(gè)體少，老年個(gè)體多，出生率<死亡率，種群密度減少探究1：思考?討論分析種群的年齡結(jié)構(gòu)種群內(nèi)兩性個(gè)體數(shù)量的比例（多數(shù)為1:1）；性別比例不是所有種群的特征“性別比例對(duì)種群密度也有一定的影響”05性別比例性別比例指種群中

數(shù)目的比例。雌雄個(gè)體注意:不是所有種群都有性別比例，如某些雌雄同株的植物。（1）定義：（2）類型：雌雄相當(dāng)型多見于高等動(dòng)物雌多雄少型多見于人工控制的種群雌少雄多型05性別比例性別比例/性比性別比例種群密度出生率決定影響（4）意義：多見于營社會(huì)生活的昆蟲雌蛾雄蛾性外激素雄蛾奇怪，明明很香，怎么沒看到美女??？人工合成的性外激素（3）實(shí)踐：直接反映增長(zhǎng)型穩(wěn)定型衰退型年齡結(jié)構(gòu)性別比例種群數(shù)量決定種群動(dòng)態(tài)的數(shù)量變化遷入率出生率遷出率死亡率種群密度增加減少預(yù)測(cè)變化方向間接影響1．調(diào)查某個(gè)區(qū)域某個(gè)種群的種群密度時(shí)有多種方法。下列有關(guān)敘述正確的是（）A．昆蟲的種群密度都可以用黑光燈誘捕法進(jìn)行估算B．樣方法只能用于調(diào)查植物的種群密度，取樣要隨機(jī)C．在野兔密集地進(jìn)行多次重捕，可以使結(jié)果更準(zhǔn)確D．調(diào)查分布范圍小、個(gè)體較大的種群，可以逐個(gè)計(jì)數(shù)2．常用樣方法調(diào)查植物的種群密度，圖中黑點(diǎn)表示計(jì)數(shù)的個(gè)體。下列樣方中個(gè)體數(shù)量統(tǒng)計(jì)錯(cuò)誤的是（）隨堂練習(xí)In-classpracticeDD隨堂練習(xí)3．利用標(biāo)記重捕法調(diào)查某丘陵地區(qū)4km2區(qū)域中刺猬的種群密度，第一次捕獲并標(biāo)記50只刺猬，第二次捕獲40只刺猬，其中有標(biāo)記的5只。下列敘述錯(cuò)誤的是（）A．標(biāo)記個(gè)體與未標(biāo)記個(gè)體被捕獲的概率應(yīng)基本相同B．遷入率和遷出率影響該種群數(shù)量變化C．標(biāo)記符號(hào)過分醒目可能增加刺猬被捕食的概率D．該種群的密度大約是400只/km2D練習(xí)與應(yīng)用一、概念檢測(cè)1．種群密度是種群最基本的數(shù)量特征。判斷下列與種群密度有關(guān)的表述是否正確。（1）一塊草地上所有蒲公英的數(shù)量就是這個(gè)蒲公英種群的種群密度。

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）（2）調(diào)査青蛙等活動(dòng)范圍不大的動(dòng)物的種群密度可以用樣方法。

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）（3）種群密度與出生率成正比。