42种群数量的变化（1）.ppt

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1、v尝试建立数学模型解释种群的数量变动尝试建立数学模型解释种群的数量变动v如何利用种群数量的变化规律为生产实如何利用种群数量的变化规律为生产实际所用？际所用？一、建构种群增长模型一、建构种群增长模型在营养和生存空间没在营养和生存空间没有限制的情况下，某有限制的情况下，某种细菌每种细菌每20min20min就通就通过分裂增殖一次。过分裂增殖一次。 在营养和生存空间没有限制的在营养和生存空间没有限制的情况下，情况下，某种细菌每某种细菌每2020分钟就通过分钟就通过分裂繁殖一代。分裂繁殖一代。时间时间（min)20 40 60 80100120140160180分裂次数分裂次数数数量（个）量（个） 2

2、48163264128 256 5121234567891.1.填写下表：计算一个细菌在不同时间（单位为填写下表：计算一个细菌在不同时间（单位为minmin）产生后代的数量。产生后代的数量。2 2n n代细菌数量的计算公式是：代细菌数量的计算公式是：3 372小时后，由一个细菌分裂产生小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？的细菌数量是多少？解：解：n 60 min 72 h20 min216Nn2n 2 2164.4.以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，画出细菌的数量增长曲线。画出细菌的数量增长曲线。20406080100 120140160180时间时间

3、/ /分钟分钟细菌数量细菌数量/ /个个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数学方程式数学方程式曲线曲线式式为了直观、简便地研究种群的数量变动的规律，为了直观、简便地研究种群的数量变动的规律，数学模型建构数学模型建构是常用的方法之一。是常用的方法之一。数学模型数学模型数学模型建构的一般过程数学模型建构的一般过程 提出问题提出问题 作出假设作出假设 建立模型建立模型 模型的检验与评价模型的检验与评价细菌每细菌每20min分裂一次分裂一次在资源和空间无限多的环在资源和空间无限多的环境中，细菌种群的增长不境中，细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响会受种群密度增加

4、的影响 列出表格，根据表格画曲线，列出表格，根据表格画曲线，推导公式。推导公式。Nn=2n ， N代表细菌数量，代表细菌数量，n表示第几代表示第几代观察、统计细菌数量，对观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检自己所建立的模型进行检验或修正验或修正研究实例研究实例研究方法研究方法观察研究对象，提出问题观察研究对象，提出问题提出合理的假设提出合理的假设根据实验数据，用适当的根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进数学形式对事物的性质进行表达行表达通过进一步实验或观察等，通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正对模型进行检验或修正一、种群增长的一、种群增长的“J”J”型曲线型曲线在食物

5、和空间条件充在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有裕、气候适宜、没有敌害等理想条件下，敌害等理想条件下，种群的数量变化种群的数量变化理想条件下的种群增长模型理想条件下的种群增长模型 模型中各参数的意义：模型中各参数的意义：N N0 0为某种动物种群的起始数量，为某种动物种群的起始数量，t t为时间，为时间，N Nt t表示表示t t年后该种群的数量，年后该种群的数量，表示该种群数量表示该种群数量是一年前种群数量的倍数。是一年前种群数量的倍数。模型假设：模型假设：在食物和空间条件充裕、气在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等理想条件下，种群候适宜、没有敌害等理想条件下，种群的数量每年以一定的倍

6、数增长，第二年的数量每年以一定的倍数增长，第二年的数量是第一年的的数量是第一年的倍。倍。建立模型：建立模型：t t年后种群数量为：年后种群数量为： N Nt t = = N N0 0t t产生条件：产生条件： 理想状态理想状态食物充足，空间充裕，环境适宜，没有敌害等食物充足，空间充裕，环境适宜，没有敌害等。增长特点增长特点： 种群数量每年以一定的倍数增长，第种群数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的二年是第一年的倍倍量的计算：量的计算：t t年后种群的数量为年后种群的数量为 Nt=N0 t （N N0 0为为起始数量起始数量， t t为为时间时间，N Nt t表示表示t t年后该种群的数量

7、年后该种群的数量，为为该种群数量是一年前种群数量的倍数该种群数量是一年前种群数量的倍数） J J型曲线的两种情况：型曲线的两种情况：实验室条件下；一个种群刚迁入一个新的适宜环境实验室条件下；一个种群刚迁入一个新的适宜环境。在大自然中在大自然中食物有限食物有限空间有限空间有限种内斗争种内斗争种间竞争种间竞争天敌捕食天敌捕食种群密度越大种群密度越大环境阻力环境阻力越大越大请你绘制大草履虫的种群增长曲线！请你绘制大草履虫的种群增长曲线！二、种群增长的二、种群增长的“S”S”型曲线型曲线高斯对大草履虫种群研究的实验高斯对大草履虫种群研究的实验高斯把高斯把5 5个大草履虫置于个大草履虫置于0.5mL0.

8、5mL的培养液中，每隔的培养液中，每隔2424小时小时统计一次数据，经过反复实验，结果如下：统计一次数据，经过反复实验，结果如下：环境容纳量环境容纳量: :在环境条件不受破坏的情况在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的下，一定空间中所能维持的种群最大数量称为环境容纳种群最大数量称为环境容纳量，又称量，又称K值。值。同一种群的同一种群的K值不是固定不变的，会受到环境的影响。值不是固定不变的，会受到环境的影响。 NNK/2/2，种群有最大持续产量，种群增长量最大。，种群有最大持续产量，种群增长量最大。 资源有限条件下的种群增长资源有限条件下的种群增长.“增长率增长率”和和“增长速率增长速

9、率”一样吗？一样吗？增长率增长率:新增加的个体数占原来个体数的比例，是一个新增加的个体数占原来个体数的比例，是一个百分比，无单位；百分比，无单位；增长速率增长速率:新增加的个体数与时间的比值，即新增加的个体数与时间的比值，即dNdNdtdt，有单位（如个有单位（如个/年等）。年等）。例如，某一种群的数量在某一单位时间例如，某一种群的数量在某一单位时间t t（如一年）内，（如一年）内，由初数量由初数量N No o（个）增长到末数量（个）增长到末数量N Nt t（个），则这一单（个），则这一单位时间内种群的位时间内种群的增长率增长率和和增长速率增长速率的计算分别为：的计算分别为：增长速率增长速率末

10、数初数末数初数单位时间单位时间NtNo(个)t(年)100增长率增长率末数初数末数初数NtNo初数初数No出生率死亡率出生率死亡率2. “增长率增长率”就是曲线的斜率吗？就是曲线的斜率吗？”“型增长曲线的增长率不变，但其增长速率（等于曲型增长曲线的增长率不变，但其增长速率（等于曲线的斜率）却逐渐增大。线的斜率）却逐渐增大。“S”型增长曲线的种群增长率是先增后减的，且其增长型增长曲线的种群增长率是先增后减的，且其增长速率（同于曲线斜率）也是先增后减的。速率（同于曲线斜率）也是先增后减的。O 时间时间种种群群增增长长率率O 时间时间种种群群增增长长速速率率时间时间 t024681012141618

11、20酵母数酵母数 N9.629.0 71.1 174.6 350.7 513.0 594.8 641.0 655.9 661.8 665.0 增长速度增长速度 v(个个/2小时小时)19.4 42.1 103.5 176.1 162.3 81.8 46.2 14.9 5.9 3.2 350.7665.0176.1020040060080036912151821小时小时酵母数酵母数k/2K=710A分析种群数量分析种群数量“S”S”曲线中各阶段的含义曲线中各阶段的含义K/2 t0 t1 t2 时间时间种群数量种群数量K t0 t1 t2 时间时间 0 K/2 K 数量数量增增长长速速率率 大多数

12、种群的数量总是在波动之中的，在不利条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。件之下，还会急剧下降，甚至灭亡。三、种群数量的波动和下降三、种群数量的波动和下降东亚飞蝗种群数量的波动东亚飞蝗种群数量的波动影响种群数量变化的因素影响种群数量变化的因素直接因素：直接因素：出生率、死亡率、迁入率、迁出率出生率、死亡率、迁入率、迁出率间接因素：间接因素：食物、气候、传染病、天敌食物、气候、传染病、天敌重要因素：重要因素：人类的活动人类的活动三、种群数量的波动和下降三、种群数量的波动和下降增长、波动、稳定、下降等增长、波动、稳定、下降等v1.野生生物资源合理利用和保护野生生

13、物资源合理利用和保护鱼类的捕捞鱼类的捕捞v2.害虫的防治害虫的防治蝗虫的防治蝗虫的防治v3 .拯救和恢复濒危动物种群拯救和恢复濒危动物种群v4 .为人工养殖及种植业中合理控制种群数量、适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。时捕捞、采伐等提供理论指导。四、研究种群数量变化有何意义？四、研究种群数量变化有何意义？苍鹭的保护苍鹭的保护野猪的保护野猪的保护救护被困的鲸鱼救护被困的鲸鱼全力防蝗减灾全力防蝗减灾项目项目“J”J”型增长曲线型增长曲线“S”S”型增长曲线型增长曲线条件条件无限环境无限环境( (理想条件理想条件) ) 有限环境（自然条件）有限环境（自然条件）模型假设模型假设食物和空间条件充裕、食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等。气候适宜、没有敌害等。增长率不随种群密度的增长率不随种群密度的变化而变化。变化而变化。食物和空间条件有限、食物和空间条件有限、气候多变、存在敌害等。气候多变、存在敌害等。增长率随种群密度的变增长率随种群密度的变化而变化。化而变化。建立模型建立模型N Nt t= =N NO Ot tK K为环境的容纳量为环境的容纳量种群增长率种群增长率不变不变先增加后减少先增加后减少