高中生物种群数量的变化精选文档.ppt
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1、高中生物种群数量的变化高中生物种群数量的变化本讲稿第一页,共八十二页第2节种群数量的变化本讲稿第二页,共八十二页 在营养和生存空间没有限制的情在营养和生存空间没有限制的情况下,某种细菌每况下,某种细菌每2020分钟就通过分裂分钟就通过分裂繁殖一代。繁殖一代。1 1n n代细菌数量的计算公式是:代细菌数量的计算公式是:2 272小时后,由一个细菌分裂产生的小时后,由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少?细菌数量是多少?Nn2n解:解:n60min72h20min216Nn2n2216本讲稿第三页,共八十二页描述、解释和预测种群数量的变化,常常需要建立描述、解释和预测种群数量的变化,常常需要建立数学模
2、型。数学模型。在上面的问题探讨活动中,你已经在尝在上面的问题探讨活动中,你已经在尝试对某种细菌种群的数量变化建立数学模型。试对某种细菌种群的数量变化建立数学模型。建构种群增长模型的方法建构种群增长模型的方法本讲稿第四页,共八十二页一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法数学模型:数学模型:1.概念:概念:用来描述一个用来描述一个系统系统或它的或它的性质性质的的数学数学形式形式2.建立数学模型的步骤:建立数学模型的步骤:本讲稿第五页,共八十二页细菌每细菌每20min分裂一次分裂一次在资源和空间无限多的环境在资源和空间无限多的环境中,细菌种群的增长不会受中,细菌种群的增长不会受种群密度
3、增加的影响种群密度增加的影响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,对自己观察、统计细菌数量,对自己所建立的模型进行检验或修正所建立的模型进行检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,用适当的数学数学形式对事物的性质进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,对通过进一步实验或观察等,对模型进行检验或修正模型进行检验或修正本讲稿第六页,共八十二页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
4、型建立模型 模型的检验与修正模型的检验与修正本讲稿第七页,共八十二页在理想状态下,细菌每在理想状态下,细菌每20分钟分裂一次。请填分钟分裂一次。请填下表,并根据表中数据,绘出细菌种群的增长下表,并根据表中数据,绘出细菌种群的增长曲线。曲线。时时间间20406080100120140160180细菌数量细菌数量248163264128256512本讲稿第八页,共八十二页一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法3.类型:类型:1.概念:用来描述一个系统或性质的数学形式。概念:用来描述一个系统或性质的数学形式。2.建立数学模型的步骤:建立数学模型的步骤:数学模型:数学模型:本讲稿第九页,
5、共八十二页一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法3.类型:类型:曲线图曲线图数据分析表格式数据分析表格式数学方程式数学方程式Nn=2n时时间间20406080100120140160180细菌数量细菌数量方程式方程式精确精确曲线图曲线图直观直观本讲稿第十页,共八十二页细菌的数量个 理理想想条条件件下下细细菌菌数数量量增增长长的的推推测测:自自然然界界中有此类型吗?中有此类型吗?种群增长的种群增长的“J”型曲线型曲线本讲稿第十一页,共八十二页实例实例1 1:澳大利亚野兔澳大利亚野兔实例实例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只欧洲野兔从英国被带到
6、了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。澳大利亚。这些野兔发现自己来到了天堂。因为这里有因为这里有茂盛的牧草茂盛的牧草,却,却没有鹰等天敌没有鹰等天敌这这里的土壤疏松,里的土壤疏松,打洞做窝非常方便打洞做窝非常方便。于是,。于是,兔子开始了几乎不受任何限制的大量繁殖。兔子开始了几乎不受任何限制的大量繁殖。不到不到100年,兔子的数量达到年,兔子的数量达到6 6 亿亿只以上,只以上,遍布整个大陆。遍布整个大陆。本讲稿第十二页,共八十二页实例实例2:20世纪世纪30年代年代,人们将人们将环颈雉环颈雉引入引入美国的一个岛屿美国的一个岛屿这两个实例中,种群呈这两个实例中,种群呈
7、“J”型增长的原因有哪些?型增长的原因有哪些?食物和空间条件充裕,没有天敌,气候适宜等食物和空间条件充裕,没有天敌,气候适宜等本讲稿第十三页,共八十二页“J”型增长的数学模型型增长的数学模型 1 1、模型假设:、模型假设:理理想想状状态态食食物物充充足足,空空间间不不限限,气气候候适适宜宜,没有敌害等;没有敌害等;(N N0 0为起始数量,为起始数量,t t为时间,为时间,N Nt t表示表示t t年后年后该种群的数量,该种群的数量,表示该种群数量是一年前种群数量的倍数)表示该种群数量是一年前种群数量的倍数)2 2、种群、种群“J”“J”型增长的数学模型公式:型增长的数学模型公式:Nt=N0
8、t 种种群群的的数数量量每每年年以以一一定定的的倍倍数数增增长长,第第二二年年是是第第一一年的年的倍倍。本讲稿第十四页,共八十二页计算:计算:某一地区某一地区20012001年人口普查时有年人口普查时有1010万人,万人,20022002年比年比20012001年增长年增长1 1。请预测,按。请预测,按照此生长速度,照此生长速度,20062006年该地区的人口年该地区的人口将有多少?将有多少?Nt10(1+1)2006-2001本讲稿第十五页,共八十二页产生条件:产生条件:理理想想状状态态食食物物充充足足,空空间间充充裕裕,环环境境适适宜宜,没没有敌害等;有敌害等;增长特点:增长特点:种群的增
9、长率是一定的;种群的增长率是一定的;增长速度逐渐上升增长速度逐渐上升种群数量没有上限;种群数量没有上限;种群增长的型曲线种群增长的型曲线型曲线型曲线增长率曲线增长率曲线时间时间种种群群数数量量增增长长率率时间时间本讲稿第十六页,共八十二页二、种群增长的二、种群增长的“J”型曲线型曲线“J”增长的数学模型增长的数学模型n问题:问题:“J”型增长能一直持续下去吗?型增长能一直持续下去吗?自然条件(现实状态)食物等资源和空间总是有限的,种内斗争不断加剧,捕食者数量不断增加。导致该种群的出生率降低,死亡率增高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本讲稿第十七页,共八十二页大
10、草履虫数量增长过程如何?大草履虫数量增长过程如何?高斯(高斯(Gause,1934)把)把5个大草履虫置于个大草履虫置于0.5mL的培养的培养液中,每隔液中,每隔24小时统计一次数据,经过反复实验,结果如小时统计一次数据,经过反复实验,结果如下:下: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本讲稿第十八页,共八十二页三、种群增长的三、种群增长的“S”型曲线型曲线K=375种群经过一定时间的增长后,数量趋于稳定的种群经过一定时间的增长后,数量趋于稳定的增长曲线称为增长曲线称为“S”型曲线。型曲线。本讲稿第十九页,共八十二页产生条件:产生条件:自然条件(现实状态)自然条件(现实状态)
11、种群增长的种群增长的“”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,将值)后,将停止增长停止增长.环境容纳量环境容纳量:在环境条件在环境条件不受破坏不受破坏的情况下,一定空间中所能的情况下,一定空间中所能维持的种群最大数量称为环境容纳量,又称维持的种群最大数量称为环境容纳量,又称K K值。值。说明:同一种群的说明:同一种群的K K值不是固定不变的,会受到环境值不是固定不变的,会受到环境 (食物,空间等的影响。(食物,空间等的影响。本讲稿第二十页,共八十二页 讨论:讨论:从环境容纳量(从环境容纳量(K K值)的角度思考:值)的角度
12、思考:(1 1)对濒危动物如大熊猫应采取什么保护措施?)对濒危动物如大熊猫应采取什么保护措施?(2 2)对家鼠等有害动物的控制,应当采取什么措施对家鼠等有害动物的控制,应当采取什么措施?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。敌,等等。三、种群增长的三、种群增长的“S”“S”型曲线型曲线建立自然保护区,改善建立自然保
13、护区,改善大熊猫的栖息环境,提大熊猫的栖息环境,提高高环境容纳量环境容纳量。本讲稿第二十一页,共八十二页种种群群数数量量“S”型型增增长长曲曲线线(种群数量)(种群数量)K/2K种种群群数数量量增增长长速速率率时间时间1 1 1 1:种群数量达到:种群数量达到:种群数量达到:种群数量达到K K K K值时,值时,值时,值时,种群种群种群种群增长停止增长停止增长停止增长停止2 2 2 2:种群数量在:种群数量在:种群数量在:种群数量在 K/2 K/2 K/2 K/2值时,值时,值时,值时,种群种群种群种群增长最快增长最快增长最快增长最快3 3 3 3:种群数量小于:种群数量小于:种群数量小于:种
14、群数量小于K/2K/2K/2K/2值时值时值时值时种群种群种群种群增长逐渐加快增长逐渐加快增长逐渐加快增长逐渐加快4 4 4 4:种群数量大于:种群数量大于:种群数量大于:种群数量大于K/2K/2K/2K/2值时值时值时值时种群种群种群种群增长逐渐减慢增长逐渐减慢增长逐渐减慢增长逐渐减慢本讲稿第二十二页,共八十二页应用应用1.野生动植物资源的野生动植物资源的合理开发利用合理开发利用为了保护鱼类资源不受破坏,为了保护鱼类资源不受破坏,并能持续地获得最大捕鱼量,并能持续地获得最大捕鱼量,根据种群增长的根据种群增长的S型曲线,型曲线,应使被捕鱼群的种群数量保应使被捕鱼群的种群数量保持在持在K2水平。
15、这是因为水平。这是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大最大。可提供资源数最多,。可提供资源数最多,不影响再生不影响再生本讲稿第二十三页,共八十二页应用应用2.农业害虫的防治农业害虫的防治降低环境容纳量是根本降低环境容纳量是根本本讲稿第二十四页,共八十二页“J”型曲线型曲线“S”型曲线型曲线形成条件形成条件适用范围适用范围增长率增长率变化变化K值值理想条件下理想条件下资源无限资源无限自然条件下自然条件下资源有限资源有限实验室和种群迁入新实验室和种群迁入新的环境中最初的一段的环境中最初的一段时间内的增长时间内的增长一般自然种群的一般自然种群的增长增长不不变变变变化化无无有有本讲稿第
16、二十五页,共八十二页例例为了保护鱼类资源不受破坏,并能持续地获得最大捕鱼为了保护鱼类资源不受破坏,并能持续地获得最大捕鱼量,根据种群增长的量,根据种群增长的S型曲线,应使被捕鱼群的种群数量保型曲线,应使被捕鱼群的种群数量保持在持在K/2水平。这是因为在这个水平上水平。这是因为在这个水平上A.种群数量相对稳定种群数量相对稳定B.种群增长量最大种群增长量最大C.种群数量最大种群数量最大D.环境条件所允许的种群数量最大环境条件所允许的种群数量最大K时间时间K/2种群数量种群数量本讲稿第二十六页,共八十二页三、种群增长的三、种群增长的“S”型曲线型曲线n问题:问题:种群数量达到种群数量达到K值时,都能
17、在值时,都能在K值维持稳定吗?值维持稳定吗?环境条件的改变,环境条件的改变,K值也随之发生改变,即改值也随之发生改变,即改善环境条件可使善环境条件可使K值增大,如环境条件受到破值增大,如环境条件受到破坏,则坏,则K值将会减小。值将会减小。本讲稿第二十七页,共八十二页本讲稿第二十八页,共八十二页四、种群数量的四、种群数量的波动和下降波动和下降 本讲稿第二十九页,共八十二页 种群的数量是由出生率和死亡率、迁入率和迁出率种群的数量是由出生率和死亡率、迁入率和迁出率决定的,因此,凡是影响上述种群特征的因素,都会引决定的,因此,凡是影响上述种群特征的因素,都会引起种群数量的变化。起种群数量的变化。环境因
18、素环境因素种群的出生率、死亡率、迁出和迁入种群的出生率、死亡率、迁出和迁入种群数量的变化种群数量的变化气候、食物、天敌、传染病等气候、食物、天敌、传染病等增或减增或减增长、波动、稳定、下降等增长、波动、稳定、下降等1、影响种群数量变化的因素、影响种群数量变化的因素人类活动人类活动种群的年龄组成、性别比例种群的年龄组成、性别比例本讲稿第三十页,共八十二页在Faroe Islands上,捕鲸现场成了血的海洋本讲稿第三十一页,共八十二页2、大多数种群的数量总是在波动之中的,、大多数种群的数量总是在波动之中的,东亚飞蝗种群数量的波动东亚飞蝗种群数量的波动在不利条件之下,还会急剧下降,甚至灭亡在不利条件
19、之下,还会急剧下降,甚至灭亡本讲稿第三十二页,共八十二页(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数量、)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。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,为害虫的预测)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。及防治提供科学依据。五研究种群数量变化有何意义?(4 4)有利于对濒危动物种群的拯救和恢复。)有利于对濒危动物种群的拯救和恢复。本讲稿第三十三页,共八十二页探究:培养液中酵母菌种群数量的变化探究:培养液中
20、酵母菌种群数量的变化1、提出问题、提出问题2、作出假设、作出假设3、进行实验、进行实验4、注意事项、注意事项5、试着根据方法试着根据方法步骤说明实验设计步骤说明实验设计的原理的原理步骤步骤1、将、将10ml无菌无菌马铃薯培养液或肉汤培养马铃薯培养液或肉汤培养液液加入试管中加入试管中2、将酵母菌接种到试管中的培养液中、将酵母菌接种到试管中的培养液中混合均匀混合均匀3、将酵母菌在、将酵母菌在28oC条件下连续培养条件下连续培养7天天4、每天取样计数酵母菌的数量,采用抽、每天取样计数酵母菌的数量,采用抽样调查的方法。样调查的方法。5、根据数据画出曲线,分析结果,得、根据数据画出曲线,分析结果,得出酵
21、母菌种群数量的变化规律出酵母菌种群数量的变化规律本讲稿第三十四页,共八十二页探究探究培养液中酵母菌种群数量的变化培养液中酵母菌种群数量的变化血球计数板血球计数板计数室计数室本讲稿第三十五页,共八十二页本讲稿第三十六页,共八十二页第第 1 1 天天本讲稿第三十七页,共八十二页第第 4 4 天天第第 6 6 天天本讲稿第三十八页,共八十二页第第 7 7 天天死亡死亡本讲稿第三十九页,共八十二页活菌数活菌数增长率增长率0123128101210本讲稿第四十页,共八十二页试管试管编号编号培养液培养液/mL/mL无菌水无菌水/mL/mL酵母菌母酵母菌母液液/mL/mL温度温度()A A10100.10.
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