4-第2节 种群数量的变化课件.ppt

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1、问题探讨问题探讨:在营养和生存空间没有限制的情况下在营养和生存空间没有限制的情况下，某，某1个细菌每个细菌每20分钟分裂繁殖一代。分钟分裂繁殖一代。讨论：讨论：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的细菌数量小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？是多少？在一个培养基中，细菌的数量会一直按照这在一个培养基中，细菌的数量会一直按照这个公式增长吗？如何验证你的观点？个公式增长吗？如何验证你的观点？Nnn解：解：n n 60min x72h60min x72h20min20min216216N Nn nn n 2 2216216 细菌数量不会永远按这个公式增

2、长。可以用实验计数法来验证。时间时间（min)min)2020 404060608080100100120120140140160160 180180细菌数量细菌数量（个）（个）248163264128 256512增长速度增长速度v v(个个/20min)/20min)4-2=248163264128 256增长速度越来越快增长速度越来越快1001002002003003004004005005006006002020 4040 6060 8080 100100180180时间时间时间时间增长速度越来越快增长速度越来越快时间（时间（min)min)20 406080100 120 140 1

3、60 180细菌数量细菌数量（个）（个）增长速度增长速度v v(个个/20min)/20min)248163264128 256512 4-2=248163264128 256增长率增长率r r(个个/20min/20min 个个)增长率稳定增长率稳定(4-2)/2=11111111Nn=2n10010020020030030040040050050060060020204040 60608080100100180180时时时时间间间间0 曲线图与数学方程曲线图与数学方程式比较，优缺点？式比较，优缺点？直观，直观，但不够精确。但不够精确。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.

4、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:数学方程式数学方程式曲线图曲线图3.建构数学模型的意义建构数学模型的意义:描述、解释和预测种描述、解释和预测种群数量的变化。群数量的变化。观察研究对象，观察研究对象，提出问题提出问题提出合理的假设提出合理的假设通过进一步的实验通过进一步的实验或观察等，对模型或观察等，对模型进行检验或修正进行检验或修正根据实验数据，用适根据实验数据，用适当的数学形式对事物当的数学形式对事物的性质进行表达的性质进行表达细胞每细胞每20mi

5、n20min分裂一次分裂一次资源空间无限多，细资源空间无限多，细菌种群的增长不受种菌种群的增长不受种群密度增加的影响群密度增加的影响Nnn观察、统计细菌数量，观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型对自己所建立的模型进行检验或修正进行检验或修正数学模型数学模型用来描述一个系统或它的性质的数用来描述一个系统或它的性质的数学形式建立数学模型一般包括以学形式建立数学模型一般包括以下步骤：下步骤：实例实例2：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。因为这里有茂

6、盛的牧草，却没有鹰等天敌。这里的天堂。因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繁殖。不到受任何限制的大量繁殖。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。澳澳大大利利亚亚野野兔兔能能指指数数增增长长的的特特殊殊原因是什么呢？原因是什么呢？。没有天敌。没有天敌。充足的食物。充足的食物。广阔的生活空间广阔的生活空间思考思考1：20世纪世纪30年代，人们将环颈雉年代，人们将环颈雉引入美引入美国华盛顿州国华盛顿州的一个海的一个海岛

7、。岛。19371942年间年间数量增长：数量增长：来自来自生物生物（必修本）第二册（必修本）第二册2000年世界人口年世界人口增长曲线增长曲线我国我国10001990年年人口数量变化人口数量变化自然界确有类自然界确有类似的细菌在理想条似的细菌在理想条件下种群数量增长件下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，曲线曲线来表示，曲线大致呈大致呈“”型型二、种群增长的二、种群增长的“J”型曲线型曲线三、三、“J”型增长的数学模型型增长的数学模型 1 1、产生条件：、产生条件：理理想想状状态态食食物物充充足足，空空间间不不

8、限限，气气候候适宜，没有敌害等；适宜，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年后该种群的数量，年后该种群的数量，为年均增长率。）为年均增长率。）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 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，第第二二年是第一年的年是第一年的倍。倍。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，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

9、群的的出出生生率率降降低，死亡率增高低，死亡率增高 当出生率与死亡率相等时，种群的增长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就会停止，有时会稳定在一定的水平高斯实验：高斯实验：生态学家曾经做过这样一个实验：在生态学家曾经做过这样一个实验：在0.5 0.5 mLmL培培养液中放入养液中放入5 5个大草履虫，然后每隔个大草履虫，然后每隔24 h24 h统计一次大草履统计一次大草履虫的数量。经过反复实验，得出了如上图所示的结果。从虫的数量。经过反复实验，得出了如上图所示的结果。从上图可以看出，大草履虫在这个实验环境条件下的最大种上图可以看出，大草履虫在这个实验环境条件下的

10、最大种群数量是群数量是375375个，这就是该实验种群的个，这就是该实验种群的K K值。值。（1 1）问题探讨：）问题探讨：“S”型曲线：种群经过一定时间的增长后，数量型曲线：种群经过一定时间的增长后，数量 曲线。曲线。该实验中在第该实验中在第 天时增长率最快。天时增长率最快。环境容纳量（又称环境容纳量（又称 ）：在环境条件）：在环境条件 的情况下，的情况下，一定空间中所能维持的种群的最大的数量称为环境容纳量。一定空间中所能维持的种群的最大的数量称为环境容纳量。趋于稳定趋于稳定趋于稳定趋于稳定2 2、3 3KK值值值值不受到破坏不受到破坏不受到破坏不受到破坏k/2思考讨论在高斯实验的基础上，如

11、果要进一步搞清在高斯实验的基础上，如果要进一步搞清是空间的限制还是食物的限，该如何进行是空间的限制还是食物的限，该如何进行实验设计呢实验设计呢方法：进行对照实验。分组：方法：进行对照实验。分组：A高斯实验高斯实验 B高斯实验基础上增大容器高斯实验基础上增大容器 C高斯实验基高斯实验基础上添加食物础上添加食物预测结果：若预测结果：若B组大草履虫数量增多，而组大草履虫数量增多，而C组与组与A组差不多则限制因素主要是空间组差不多则限制因素主要是空间 若若C组大草履虫数量增多，而组大草履虫数量增多，而B组与组与A组差不多则限制因素主要是食物组差不多则限制因素主要是食物 若若B、C两组数量都增多则可以两

12、组数量都增多则可以得出：空间和食物都会限制草履虫数量的得出：空间和食物都会限制草履虫数量的增长增长01002003004001234567时间时间/天天酵母数酵母数环境阻力环境阻力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K值值:环境容纳量环境容纳量1.产生条件产生条件:资源和空间有限资源和空间有限,而且存而且存在天敌的情况下在天敌的情况下.三、种群增长的三、种群增长的“S”型曲线型曲线2.2.特点特点: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

13、持相值左右保持相对稳定。对稳定。A 种种群群的的“S S”型型增增长长到到K K值值后后不不再再继继续续增增加加的原因的原因：内因是：内因是：外因是：外因是：种群的出生率和死亡率、迁入种群的出生率和死亡率、迁入和迁出率相等和迁出率相等自然界的资源和空间是有限的自然界的资源和空间是有限的A种群数量达到种群数量达到K值时，值时，种群种群 增长停止增长停止种群数量在种群数量在 K/2值时，值时，种群种群 增长最快增长最快种群数量种群数量 小于小于K/2值时值时种群种群 增长逐渐加快增长逐渐加快种群数量种群数量 大于大于K/2值时值时种群种群 增长逐渐减慢增长逐渐减慢种群增长的种群增长的“J”型曲线型

14、曲线 种群增长的种群增长的“S”型曲线型曲线 在食物（养料）在食物（养料）和空间条件充裕、和空间条件充裕、气候适宜、没有敌气候适宜、没有敌害等害等理想条件理想条件下，下，种群的数量往往会种群的数量往往会连续快速连续快速增长增长.在食物（养料）在食物（养料）和空间等和空间等有限的条有限的条件件下，种群数量呈下，种群数量呈现现S型型增长趋势增长趋势.K/2种群增长的种群增长的“J”型曲线型曲线 种群增长的种群增长的“S”型曲线型曲线 N0:该种群的起始该种群的起始 数量数量:种群数量是一种群数量是一 年前的倍数年前的倍数Nt=N0tK值：值：环境容纳量环境容纳量k/2处：处：种群增长种群增长 速度

15、最快速度最快种群增长的种群增长的“J”型曲线型曲线 种群增长的种群增长的“S”型曲线型曲线 种群增长的种群增长的 “J J”型曲线型曲线种群增长的种群增长的 “S S”型曲线型曲线 大多数种群的数量总是在波动之中的，在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。不利条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡。四、种群数量的波动和下降四、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 种群的数量是由出生率和死亡率、迁入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，都会引起种群数量的

16、变化。群特征的因素，都会引起种群数量的变化。环境因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、被捕食、传染病等气候、食物、被捕食、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、下降等影响种群数量变化的因素影响种群数量变化的因素（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

17、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。A.在渔业捕捞问题上，人们总是希在渔业捕捞问题上，人们总是希望捕到更多的鱼。如果捕捞量长期过高望捕到更多的鱼。如果捕捞量长期过高,种群的数量会发生什么样的变化呢种群的数量会发生什么样的变化呢?我我们应该怎样来确定们应该怎样来确定合适的捕捞量才能合适的捕捞量才能即不危机鱼类种群即不危机鱼类种群的持续发展的持续发展,又能获又能获得较高的鱼产量得较高的鱼产量?课堂讨论课堂讨论时间时间种种群群数数量量K环境阻力环境阻力J型型

18、S型型种群数量的恢复需较长时间。种群数量的恢复需较长时间。如果外界的环境发生剧烈变化，种群还如果外界的环境发生剧烈变化，种群还有可能绝灭有可能绝灭.1.1.如果长期过度捕捞如果长期过度捕捞:2.2.捕捞量的确定捕捞量的确定:K/2捕捞量捕捞量K/2K/2值。值。这样既有利于种群的可这样既有利于种群的可持续发展，持续发展，又可获得较大收益。又可获得较大收益。家鼠繁殖力极强，善于打洞，偷家鼠繁殖力极强，善于打洞，偷吃粮食，传播疾病危害极大，应该采吃粮食，传播疾病危害极大，应该采取哪些措施控制家鼠数量？取哪些措施控制家鼠数量？B.B.有害生物的控制有害生物的控制时间时间种种群群数数量量1.1.减少数

19、量减少数量机械捕杀机械捕杀药物捕杀药物捕杀J型型环境阻力环境阻力时间时间种种群群数数量量K值值2.2.增大环境阻力降低环境容纳量增大环境阻力降低环境容纳量S型型K值值J型型环境阻力环境阻力时间时间种种群群数数量量2.2.增大环境阻力降低环境容纳量增大环境阻力降低环境容纳量1.1.减少数量：机械捕杀、药物捕杀减少数量：机械捕杀、药物捕杀哪种措施较能从实质上解决问题哪种措施较能从实质上解决问题?2.2.增大环境阻力降低环境容纳量：增大环境阻力降低环境容纳量：养殖或释放天敌、打扫卫生、养殖或释放天敌、打扫卫生、硬化地面、将食物储存在安全处硬化地面、将食物储存在安全处3.3.降低繁殖率等降低繁殖率等课

20、堂讨论课堂讨论C.大熊猫食性单一、繁殖率低、大熊猫食性单一、繁殖率低、生活在海拔较高的山岭里，活动范围生活在海拔较高的山岭里，活动范围需求广。需求广。试分析大熊猫数量日益减少的原试分析大熊猫数量日益减少的原因因?你能提出保护大熊猫措施吗？你能提出保护大熊猫措施吗？大熊猫数量日益大熊猫数量日益减少的原因减少的原因？自身繁殖率低自身繁殖率低食性单一食性单一气候变迁气候变迁栖息地的丧失等栖息地的丧失等保护大熊猫的措施？保护大熊猫的措施？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，改善她们的栖生活空间，保护环境，改善她们的栖 息环境，帮助

21、减少其环息环境，帮助减少其环 境阻力从而提高环境容境阻力从而提高环境容 纳量，是保护大熊猫的纳量，是保护大熊猫的 根本措施。根本措施。如果种群处在一个理想的环境中，没有资源和如果种群处在一个理想的环境中，没有资源和空间的限制，种群内个体的增长曲线是空间的限制，种群内个体的增长曲线是 ，用达尔文进化的观点分析，这是由于生物具有用达尔文进化的观点分析，这是由于生物具有 的特征。如果将该种群置于的特征。如果将该种群置于有限的环境中，种群的数量增长曲线是有限的环境中，种群的数量增长曲线是 ，用达尔文进化观点分析，图中阴影部分表示用达尔文进化观点分析，图中阴影部分表示 。影响种群密度的因素影响种群密度的

22、因素有有 。A过度繁殖过度繁殖B通过生存斗争被淘汰的个体数量通过生存斗争被淘汰的个体数量出生率、死亡率、迁入、出生率、死亡率、迁入、迁出、性别比、年龄组迁出、性别比、年龄组成、气候、食物、天敌、成、气候、食物、天敌、人类活动等人类活动等时间时间种种群群数数量量AB在一个相对封闭的小型牧场内，迁入一小群在一个相对封闭的小型牧场内，迁入一小群绵羊，绵羊，8 8年后发展到年后发展到500500只左右，这个羊群数只左右，这个羊群数量会量会 A A、维持在一个水平上、维持在一个水平上 B B、不断下降、不断下降C C、缓慢上升、缓慢上升 D D、迅速上升、迅速上升A A下列因素能引起种群密度增大的有下列

23、因素能引起种群密度增大的有 。A A、种群中幼年个体增多、种群中幼年个体增多 B B、种群性别比例改变、种群性别比例改变C C、环境中温度条件适宜、环境中温度条件适宜 D D、种群中幼年个体减少、种群中幼年个体减少E E、环境中天敌增多、环境中天敌增多 F F、寄生生物减少、寄生生物减少 F F“食人鱼食人鱼”是一种肉食鱼，一旦进入自然生是一种肉食鱼，一旦进入自然生态水域，就会造成严重的生态灾难。假如该态水域，就会造成严重的生态灾难。假如该物种进入湖泊生态系统，以下哪种曲线能准物种进入湖泊生态系统，以下哪种曲线能准确表达其种群数量变化的特点确表达其种群数量变化的特点 B C D B C D AD D巩固练习巩固练习