生物高中必修3第四章第二节课件1.ppt

第第2节节 种群数量的变化种群数量的变化问题探讨：在营养和生存空间没有限制的条件下，某细菌每20min就能过分裂繁殖一代。思考讨论：思考讨论：（若开始有（若开始有1个细菌）个细菌）（1）第）第 1 代细菌有多少个？代细菌有多少个？第第 2 代呢？第代呢？第 3代呢？代呢？（2）第）第 n 代呢？代呢？（3）72 h 后细菌有多少个？后细菌有多少个？248NnnN=22161 1、概念、概念:用来描述一个系统或它的性质的数学形式用来描述一个系统或它的性质的数学形式.3 3、数学模型的表现形式数学模型的表现形式:（1）函数）函数（2）曲线图）曲线图精确精确更直观地反映出更直观地反映出种群数量种群数量的增长趋势的增长趋势2、建构数学模型的一般步骤建构数学模型的一般步骤：。提出问题作出假设实验数据数学表达检验或修正一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法细菌种群增长模型1 1、函数、函数(公式公式)表示：表示：2 2、曲线、曲线图图表示：表示：（根据以上公式，填写下表，并绘出曲线）（根据以上公式，填写下表，并绘出曲线）Nnn （N N代表细菌数量，代表细菌数量，代表细菌数量，代表细菌数量，n n代表代表代表代表“代代代代”）时间(min)20 40 60 80 100120140160180细菌数量2 4 8 16 32 64 128 256 512100200300400500动动动手，动手，尝试建立一个数学模型：尝试建立一个数学模型：请你算出一个细菌产生的后代在不同时间的请你算出一个细菌产生的后代在不同时间的数量，并填入下表，并画出细菌的种群增长曲线：数量，并填入下表，并画出细菌的种群增长曲线：同数学方程式相比，曲线图表示的模型有什么局限性？曲线图表示的数学模型不够精确。曲线图表示的数学模型不够精确。思考：思考：种群数量增长在什么条件下才符合这个模型，种群数量增长在什么条件下才符合这个模型，为什么？为什么？优点优点:可以反映出未来的动态变化趋势可以反映出未来的动态变化趋势.自然界确有类自然界确有类似的细菌似的细菌在理想条在理想条件下件下种群数量增长种群数量增长的形式，如果以时的形式，如果以时间为横坐标，种群间为横坐标，种群数量为纵坐标画出数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线来表示，曲线曲线大致呈型大致呈型二种群增长的型曲线二种群增长的型曲线种群数量种群数量时间时间“J”型增长实例：澳大利亚兔灾1859年，年，24只野兔只野兔 6亿只以上的野兔亿只以上的野兔一个世纪后水葫芦水葫芦环颈雉环颈雉实例：实例：某海岛上环颈雉种群数量的变化某海岛上环颈雉种群数量的变化实例：实例：某海岛上环颈雉种群数量的变化某海岛上环颈雉种群数量的变化环颈雉“J”型曲线中实际变化为“Z”型，是什么原因？环颈雉越冬死亡率加大，使每年春季的环颈雉越冬死亡率加大，使每年春季的个体数量低于前一年秋季的个体数量。个体数量低于前一年秋季的个体数量。这几个实例中，种群呈“J”型增长的原因有哪些？食物和空间条件充裕食物和空间条件充裕;没有天敌没有天敌;气候适宜等气候适宜等.与社会的联系：查一查历年来世界人口增长数据，分析人口增长是否呈“J”型曲线？种群数量种群数量“J”型增长的数学模型型增长的数学模型模型假设：在食物和空间条件充裕，没有天敌，气食物和空间条件充裕，没有天敌，气候适宜候适宜等条件下，种群的数量每年以一定的倍数增长，第二年的数量是第一年的倍。建立模型：t 年后种群的数量：Nt N0t参数意义：Nt -t 年后种群的数量；N0-种群初始数量；-种群每年增长倍数。“J”型曲线小结：型曲线小结：产生条件：产生条件：理想状态理想状态增长特点：增长特点：种群增长率不变种群增长率不变数量的计算：数量的计算：t年后种群的数量为 Nt=N0 t 例子：实验室条件下、外来物种入侵、迁移例子：实验室条件下、外来物种入侵、迁移入新环境入新环境种群数量种群数量时间时间产生条件：产生条件：存在环境阻力存在环境阻力自自然然条条件件（现现实实状状态态）食食物物等等资资源源和和空空间间总总是是有有限限的的，当当种种群群密密度度增增大大时时，种种内内竞竞争争不不断断加加剧剧，捕捕食食者者数数量量不不断断增增加加。导导致致该该种种群群的的出出生生率降低，死亡率增高。率降低，死亡率增高。当出生率与死生率相等时，种群的增长就会停止，当出生率与死生率相等时，种群的增长就会停止，有时会稳定在一定的水平。有时会稳定在一定的水平。三种群增长的三种群增长的“”型曲线型曲线 例例 生态学家高斯的实验：生态学家高斯的实验：得出一个得出一个大草履虫大草履虫种群的增种群的增长曲线。长曲线。种群增长的种群增长的“S”型曲线型曲线A概念：种群经过一定时间的增长后，数量概念：种群经过一定时间的增长后，数量趋趋 于稳定的增长曲线，于稳定的增长曲线，称为称为“S”型曲线。型曲线。增长特点：增长特点：种群数量达到环境所允许的最大值种群数量达到环境所允许的最大值（K K值）后，将停止增长并在值）后，将停止增长并在K K值左右保值左右保持相对稳定。持相对稳定。在在环境条件不受破坏的情况下，一定环境条件不受破坏的情况下，一定空间中能所能维持的种群最大数量称为空间中能所能维持的种群最大数量称为环境容纳量，又称值环境容纳量，又称值同一种群的K值是固定不变的吗？不是固定不变的，会受到环境的影响。种群的实际增长率种群的实际增长率A中间的虚线代表什么？中间的虚线代表什么？影响因素:气候、食物、被捕食、传染病、人类活动等种群数量变化的类型：种群数量变化的类型：大多数种群的数量总是在波动之中的，在不利大多数种群的数量总是在波动之中的，在不利条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡增长，稳定，波动、下降等四四种群数量的波动和下降种群数量的波动和下降东亚飞蝗种群数量的波动（1 1）有利于野生生物资源的合理利用及保护。）有利于野生生物资源的合理利用及保护。（2 2）为人工养殖及种植业中合理控制种群）为人工养殖及种植业中合理控制种群数量、适时捕捞、采伐等提供理论指导。数量、适时捕捞、采伐等提供理论指导。（3 3）通过研究种群数量变动规律，为害虫的）通过研究种群数量变动规律，为害虫的预测及防治提供科学依据。预测及防治提供科学依据。五研究种群数量变化的意义五研究种群数量变化的意义 假设你父亲承包了一个水库养鱼虾，如果一次假设你父亲承包了一个水库养鱼虾，如果一次投放的幼苗过多或延迟捕捞，由于环境的负载能力投放的幼苗过多或延迟捕捞，由于环境的负载能力限制，都不能达到效益的最优化；相反，如果大量限制，都不能达到效益的最优化；相反，如果大量捕捞，使鱼虾数量大大减少，其种群往往要经过相捕捞，使鱼虾数量大大减少，其种群往往要经过相当长的延滞期才能进入指数增长期，对生产极为不当长的延滞期才能进入指数增长期，对生产极为不利。哪什么时候是捕捞的最佳数量期。利。哪什么时候是捕捞的最佳数量期。一般将种群的数量控制在环境容纳量一般将种群的数量控制在环境容纳量的一半，即的一半，即1/2值时，此时种群增长速度值时，此时种群增长速度最快，可提供的资源数量也最多，而又不最快，可提供的资源数量也最多，而又不影响资源的再生。影响资源的再生。对家鼠等有害动物的控制，可以采取器械捕杀、药物捕杀等措施。从环境容纳量的角度思考，可以采取措施降低有害动物种群的环境容纳量，如将食物储藏在安全处，断绝或减少它们的食物来源；室内采取硬化地面等措施，减少它们挖造巢穴的场所；养殖或释放它们的天敌，等等。思考与讨论：对家鼠等有害动物的控制，应当采取什么措施？从环境容纳量的角度思考，能得到什么启发吗？注意，家鼠的繁殖能力很强，种群数量每天可增加1.47%。A细菌的数量个型曲线型曲线S”型曲线型曲线种群数量增长的“J”型曲线与“S”型曲线的比较 J型曲型曲线线 S型曲型曲线线存在条件存在条件增长率增长率有无有无K值值影响因素影响因素理想条件理想条件 自然条件自然条件 稳定不变稳定不变 先上升后下降先上升后下降 无无有有出生率、出生率、死亡率死亡率很多因素很多因素（环境阻力）（环境阻力）