种群的数量变化讲稿.ppt
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1、关于种群的数量变化第一页,讲稿共七十页哦【学习目标学习目标】1说明建构种群增长模型的方法。说明建构种群增长模型的方法。2运用数学模型解释种群数量的变化。运用数学模型解释种群数量的变化。第二页,讲稿共七十页哦n代细菌数量的计算公式?代细菌数量的计算公式?72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在营养和生存空间没有限制的情况在营养和生存空间没有限制的情况下,某下,某1 1个细菌每个细菌每2020分钟分裂繁殖分钟分裂繁殖一代讨论:一代讨论:Nnn解:解:n n 60min x72h 60min x72h20min20min216216N Nn nn n 2
2、 2216216第三页,讲稿共七十页哦将数学公式(将数学公式(N=2n)变为曲线图变为曲线图时间时间分钟分钟20406080100120140160180细菌细菌数量数量曲线图与数学方程式比曲线图与数学方程式比较有何优缺点?较有何优缺点?直观,但不够精确。直观,但不够精确。2 4 8 16 32 64 128 256 512细菌数量细菌数量/个个第四页,讲稿共七十页哦“增长率增长率”和和“增长速率增长速率”一样吗?一样吗?增长率是增长率是指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;指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;增长速率增长速率是指新增加的个体数与时间的
3、比值,即是指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)。增长速率增长速率末数初数末数初数单位时间单位时间N Nt tN No o(个个)T T(年年)100增长率增长率末数初数末数初数N Nt tN No oN No oN No o增长率增长率增长量增长量初始总量初始总量100 =单位时间生殖数单位时间生殖数死亡数死亡数增长速率增长速率 增长量增长量单位时间单位时间100出生率死亡率出生率死亡率第五页,讲稿共七十页哦增长速率越来越大增长速率越来越大时间(min)min)20406080100120140160180细菌数量(个)增长速率增长速率(
4、个个/20min)/20min)248163264128256512 4-2=248163264128256增长率增长率增长率稳定增长率稳定(4-2)/2=1111111110010020020030030040040050050060060020204040 60608080100100180180时时时时间间间间01第六页,讲稿共七十页哦思考:同数学公式相比,曲线图表示的模型有什么优点?有什么局限性?时间时间数量数量Nn=2Nn=2n n,N N代表细菌数量,代表细菌数量,n n代表代表“代代”。优点:优点:能更直观地反映出种群数量的增长趋势。能更直观地反映出种群数量的增长趋势。局限性:局
5、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!在描述、解释和预测种在描述、解释和预测种群数量的变化时,常常群数量的变化时,常常需要建立数学模型。需要建立数学模型。数数学模型学模型的表现形式可以的表现形式可以为公式、图表、曲线等。为公式、图表、曲线等。第七页,讲稿共七十页哦一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法1.数学模型:数学模型:是用来描述一个系统或它的性质的数学形式是用来描述一个系统或它的性质的数学形式4.数学模型建构的步骤数学模型建构的步骤2.数学模型的表现形式数学模型的表现形式:公式公式曲线、表格曲线、表格3.建构数学模型的意义建构数学模型的意义:描述
6、、解释和预测描述、解释和预测种群数量的变化。种群数量的变化。第八页,讲稿共七十页哦一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法1 1、观察研究对象,、观察研究对象,提出提出问题问题细菌每细菌每2020分钟分裂一次,分钟分裂一次,问题:细菌种群数量怎样变化?问题:细菌种群数量怎样变化?2 2、提出提出合理的合理的假设假设在资源和空间无限多的环境中,细菌在资源和空间无限多的环境中,细菌种群的增长不受种群密度增加的影响种群的增长不受种群密度增加的影响3 3、根据实验数据,用适当、根据实验数据,用适当的的数学形式数学形式对事物的性质进对事物的性质进行行表达表达列出表格,根据表格画曲线,推导公列
7、出表格,根据表格画曲线,推导公式式4 4、通过进一步实验或观察、通过进一步实验或观察等,对模型进行等,对模型进行检验或修正检验或修正观察、统计细菌的数量,对自己所建观察、统计细菌的数量,对自己所建立的模型进行检验或修正立的模型进行检验或修正建立数学模型一般包括以下步骤:建立数学模型一般包括以下步骤:第九页,讲稿共七十页哦B 第十页,讲稿共七十页哦实例实例1:澳大利亚本来并没有兔子。澳大利亚本来并没有兔子。1859年,年,24只欧洲野兔只欧洲野兔从英国被带到了澳大利亚。这些野兔发现自己来到了天堂。因从英国被带到了澳大利亚。这些野兔发现自己来到了天堂。因为这里有茂盛的牧草,却没有鹰等天敌。这里的土
8、壤疏松,打为这里有茂盛的牧草,却没有鹰等天敌。这里的土壤疏松,打洞做窝非常方便。于是,兔子开始了几乎不受任何限制的大量洞做窝非常方便。于是,兔子开始了几乎不受任何限制的大量繁殖。不到繁殖。不到100年,兔子的数量达到年,兔子的数量达到6 亿只以上,遍布整个大陆。亿只以上,遍布整个大陆。第十一页,讲稿共七十页哦凤眼莲凤眼莲(水葫芦)(水葫芦)凤眼莲原产于南美,凤眼莲原产于南美,1901年作为花卉引年作为花卉引入中国入中国.由于繁殖迅由于繁殖迅速,又几乎没有竞争速,又几乎没有竞争对手和天敌,我国目对手和天敌,我国目前有前有184万吨万吨.它对其它对其生活的水面采取了野蛮生活的水面采取了野蛮的封锁策
9、略,挡住阳光,的封锁策略,挡住阳光,导致水下植物得不到足导致水下植物得不到足够光照而死亡够光照而死亡。第十二页,讲稿共七十页哦实例三:实例三:在在2020世纪世纪3030年代,年代,人们将环颈雉引入美国的一人们将环颈雉引入美国的一个岛屿。在个岛屿。在1937193719421942年期年期间,这个种群数量的增长如间,这个种群数量的增长如下图所示。下图所示。如果以时间为横坐标,种如果以时间为横坐标,种群数量为纵坐标画出曲线群数量为纵坐标画出曲线来表示,曲线大致呈什么来表示,曲线大致呈什么型?型?第十三页,讲稿共七十页哦2000年世界人口增年世界人口增长曲线长曲线我国我国10001990年人口数年
10、人口数量变化量变化第十四页,讲稿共七十页哦1、“J”型增长曲线型增长曲线(1)适用范围)适用范围u实验室条件下实验室条件下u种种群群刚刚刚刚迁迁入入一一个个适适宜宜生生存存新环境时新环境时(2)产生条件产生条件食食物物和和空空间间条条件件充充裕裕,气气候候适适宜宜,没没有有敌敌害等害等(理想条件,不存在环境阻力)(理想条件,不存在环境阻力)第十五页,讲稿共七十页哦(3)数学公式)数学公式Nt=N0 t 种群起始数量种群起始数量t年后种群数量年后种群数量种群数量是种群数量是前前1年的倍数年的倍数时间时间(年)年)思考?思考?种群的种群的增长率增长率随时间随时间如何变化?如何变化?1思考?思考?种
11、群的种群的增长速率增长速率随时间随时间如何变化?如何变化?第十六页,讲稿共七十页哦在一个培养基中,细菌的数量会在一个培养基中,细菌的数量会一直持续一直持续按照这按照这个公式增长吗?为什么?个公式增长吗?为什么?不会不会.当出生率与死亡率相等时,种群的增长就会停止,当出生率与死亡率相等时,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自自然然条条件件(现现实实状状态态)食食物物和和空空间间等等资资源源总总是是有有限限的的,种种群群数数量量达达到到一一定定值值后后,种种内内斗斗争争不不断断加加剧剧,天天敌敌数数量量不不断断增增加加。导导致致该该种种群群的出生率降低,死亡率增高,增
12、长减缓的出生率降低,死亡率增高,增长减缓第十七页,讲稿共七十页哦 生态学家曾经做过这样生态学家曾经做过这样一个实验:在一个实验:在0.5 mL0.5 mL培养液培养液中放入中放入5 5个大草履虫,然后个大草履虫,然后每隔每隔24 h24 h统计一次大草履统计一次大草履虫的数量。虫的数量。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第十八页,讲稿共七十页哦经过反复实验,结果如下:经过反复实验,结果如下:思考:思考:1 1、曲线形状象什么?、曲线形状象什么?“S S”型曲线型曲线2 2、大草履虫数量增长过程如、大草履虫数量增长过程如何?何?第十九页,讲稿共七十页哦三、种群增长的三、种群
13、增长的“S”S”型曲线型曲线产生条件:产生条件: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,种种内内斗斗争争不不断断加加剧剧,天天敌敌数数量不断增加,导致该种群的出生率降低,死亡率增高。量不断增加,导致该种群的出生率降低,死亡率增高。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),将停值),将停止增长并在止增长并在K K值左右保持相对稳定。值左右保持相对稳定。存在环境阻力存在环境阻力 种群密度越大种群密度越大 环境阻力越大环境阻力越大第二十页,讲稿共七十页哦种群增长速
14、率不断降低种群增长速率不断降低种群数量种群数量K/2 K/2 K K值时,值时,三、种群增长的三、种群增长的“S”S”型曲线型曲线种群数量达到种群数量达到K K值时,值时,种群增长速率为零种群增长速率为零,但种群数量达到最但种群数量达到最大,且种内斗争最剧烈。大,且种内斗争最剧烈。种群数量在种群数量在 K/2K/2值时,值时,种群增长速率最大种群增长速率最大种群数量由种群数量由0 0K/2K/2值时,值时,种群增长速率增大种群增长速率增大K K值:值:在环境条件不受破坏的情况下,一定空间中所能在环境条件不受破坏的情况下,一定空间中所能维持的维持的种群最大数量种群最大数量称为称为环境容纳量环境容
15、纳量。K/2K K值:值:环境容纳量环境容纳量第二十一页,讲稿共七十页哦22种群数量变化曲线与种群增长速率曲线的关系种群数量变化曲线与种群增长速率曲线的关系图乙图乙fgfg段相当于图甲段相当于图甲acac段段图乙图乙g g点相当于图甲点相当于图甲c c点点图乙图乙ghgh段相当于图甲段相当于图甲cdcd段段图乙图乙h h点相当于图甲点相当于图甲dede段段K/2abcdghfe甲甲乙乙种群增长的种群增长的“”型曲线型曲线第二十二页,讲稿共七十页哦 为了保护鱼类资源不受破坏,并能持续地获为了保护鱼类资源不受破坏,并能持续地获得最大捕鱼量,应使被捕鱼群的种群数量保持得最大捕鱼量,应使被捕鱼群的种群
16、数量保持在什么水平在什么水平?为什么?为什么?鱼群数量超过鱼群数量超过K K2 2后才能后才能捕捞,但要保证被捕后数量捕捞,但要保证被捕后数量保持在保持在K K2 2水平以上,因为水平以上,因为在这个水平上在这个水平上种群增长率种群增长率最最大大 。第二十三页,讲稿共七十页哦J J形形KK/2S S形形种群数量种群数量增长率增长率增长速率增长速率指数指数增长增长NtN0t(倍数倍数)-1=增长率增长率第二十四页,讲稿共七十页哦右图为鱼塘中鱼的数量增长曲线,为了使鱼塘的总产右图为鱼塘中鱼的数量增长曲线,为了使鱼塘的总产量达到最大值,应该做到适时捕捞。下列做法中正确量达到最大值,应该做到适时捕捞。
17、下列做法中正确的是的是A超过超过T4时捕捞,使剩余量保持在时捕捞,使剩余量保持在KB超过超过T3时捕捞,使剩余量保持在时捕捞,使剩余量保持在3K/4C超过超过T2时捕捞,使剩余量保持在时捕捞,使剩余量保持在K/2D超过超过T4时捕捞,使剩余量保持在时捕捞,使剩余量保持在K/4答案:答案:C第二十五页,讲稿共七十页哦(2004江苏)某海滩黄泥螺种群现存量约3000吨,正常状况下,每年该种群最多可增加300吨,为充足利用黄泥螺资源,又不影响可持续发展,理论上每年最多捕捞黄泥螺的量为()A、3000吨 B、1650吨C、1500吨 D、不超过300吨D第二十六页,讲稿共七十页哦保护大熊猫的措施?保护
18、大熊猫的措施?提高繁殖率提高繁殖率建立自然保护区,给大熊猫更宽广的建立自然保护区,给大熊猫更宽广的 生活空间,保护环境,改善它们的栖生活空间,保护环境,改善它们的栖 息环境,帮助减少其环息环境,帮助减少其环 境阻力从而境阻力从而提高环境容提高环境容 纳量纳量,是保护大熊猫的是保护大熊猫的 根本措施根本措施。第二十七页,讲稿共七十页哦家鼠繁殖力极强,善于家鼠繁殖力极强,善于打洞,偷吃粮食,传播打洞,偷吃粮食,传播疾病危害极大,应该采疾病危害极大,应该采取哪些措施控制家鼠数取哪些措施控制家鼠数量?量?有害生物的控制有害生物的控制第二十八页,讲稿共七十页哦老鼠老鼠机械捕杀机械捕杀施用激素施用激素药物
19、捕杀药物捕杀施用避孕药施用避孕药养殖或释放养殖或释放天敌天敌将食物储存将食物储存在安全处在安全处降低降低繁殖率繁殖率减少减少数量数量增大环境阻力增大环境阻力降低环境容纳量降低环境容纳量打扫卫生打扫卫生硬化地面硬化地面第二十九页,讲稿共七十页哦种群增长的种群增长的“”型曲线型曲线在生产中的应用在生产中的应用K/2 种群增长曲线的生产生活中的应用:种群增长曲线的生产生活中的应用:有害动物的防治,应通过有害动物的防治,应通过降低降低其环境容纳量其环境容纳量 受保护动物的拯救和恢复,应通过改善其栖受保护动物的拯救和恢复,应通过改善其栖 息环境,息环境,提高提高K K值值。在种群数量超过在种群数量超过K
20、/2K/2后捕获,应留下超过的后捕获,应留下超过的K/2K/2个体数;而杀虫效果最好的时期在种群数量个体数;而杀虫效果最好的时期在种群数量 K/2K/2以下以下。第三十页,讲稿共七十页哦“J”型曲线“S”型曲线 形成条件 增长特点有无K值食物充足,空间不限,食物充足,空间不限,气候适宜,没有敌害气候适宜,没有敌害等环境阻力等环境阻力食物等资源和空间有限,食物等资源和空间有限,种内竞争不断加剧,捕食种内竞争不断加剧,捕食者数量不断增加者数量不断增加增长率增长率稳定不变稳定不变增长速率增长速率变大变大增长率增长率减小减小增长速率增长速率先上升后下降,先上升后下降,在在K/2值达最大值达最大无无有有
21、第三十一页,讲稿共七十页哦种群增长的两种曲线比较食物不足食物不足空间有限空间有限种内斗争种内斗争天敌捕食天敌捕食气候不适气候不适寄生虫寄生虫传染病等传染病等第三十二页,讲稿共七十页哦用达尔文的观点分析用达尔文的观点分析“J”J”、“S”S”曲线曲线时间时间种种群群数数量量J J型曲型曲线线S S型曲型曲线线K K值值1 1、“J”J”型曲线用达尔文的观点分析表明生物具有型曲线用达尔文的观点分析表明生物具有过度繁殖过度繁殖的特性。的特性。2 2、图中阴影部分表示:、图中阴影部分表示:环境阻力环境阻力;用达尔文的观点分析指:通过用达尔文的观点分析指:通过生存斗争生存斗争被被淘汰淘汰的的个体数量,也
22、即代表自然选择的作用。个体数量,也即代表自然选择的作用。“J”J”型曲线表明生型曲线表明生物具有什么特性?物具有什么特性?图中阴影部分表示图中阴影部分表示什么?什么?第三十三页,讲稿共七十页哦在现实的生态系统中,种群数量除增在现实的生态系统中,种群数量除增长外,还有没有其他变化?长外,还有没有其他变化?四、种群数量的波动和下降四、种群数量的波动和下降第三十四页,讲稿共七十页哦在现实的生态系统中,种群数量除增在现实的生态系统中,种群数量除增长外,还有没有其他变化?长外,还有没有其他变化?第三十五页,讲稿共七十页哦 大多数种群的数量总是在大多数种群的数量总是在波动波动之中的,在不利条件之中的,在不
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