种群数量的变化第一课时精品文稿.ppt

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1、种群数量的变化第一课时第1页，本讲稿共44页学习目标l1、了解种群数量变动的因素。、了解种群数量变动的因素。l2、通过探究酵母菌种群数量变动，尝试建立、通过探究酵母菌种群数量变动，尝试建立种群增长的模型，培养设计实验，提取数据，种群增长的模型，培养设计实验，提取数据，处理数据和建立简单的数学模型的能力。处理数据和建立简单的数学模型的能力。l3、通过对种群增长模型的分析，领悟数学模、通过对种群增长模型的分析，领悟数学模型对揭示种群动态变化规律，研究种群稳态型对揭示种群动态变化规律，研究种群稳态与调节机制的重要意义。形成生态学和可持与调节机制的重要意义。形成生态学和可持续发展的观点。续发展的观点。

2、v学习重难点学习重难点v通过探究活动建立种群增长模型通过探究活动建立种群增长模型第2页，本讲稿共44页复习回顾l1、种群的概念？种群的特征有哪些？首要特征、种群的概念？种群的特征有哪些？首要特征是什么？是什么？l2、决定种群密度和数量大小的是？预测种群、决定种群密度和数量大小的是？预测种群数量变动的是？数量变动的是？l3、种群密度的统计方法主要有哪几种？、种群密度的统计方法主要有哪几种？l4、年龄结构锥体有哪三种基本类型？、年龄结构锥体有哪三种基本类型？l5、影响种群数量变动的直接因素主要有哪、影响种群数量变动的直接因素主要有哪 些些？第3页，本讲稿共44页单单位数量位数量最直接最直接l出生率

3、和死亡率出生率和死亡率l(1)概概念念：种种群群中中 的的个个体体在在单单位位时时间间内内新新产产生生或或死死亡亡的的个个体体数数量。量。l(2)意意义义：出出生生率率和和死死亡亡率率是是影影响响种种群群数量变动的数量变动的 因素因素。l迁入和迁出迁入和迁出l(1)迁入和迁出也是影响种群数量变动的迁入和迁出也是影响种群数量变动的l 因素。因素。l(2)通过迁入和迁出，同一物种的通过迁入和迁出，同一物种的l 之间也进行了之间也进行了 。直接直接不同种群不同种群基因交流基因交流第4页，本讲稿共44页外界环境外界环境性别比例性别比例出生率、迁入率出生率、迁入率死亡率、迁出率死亡率、迁出率年龄组成年龄

4、组成决定密度大小决定密度大小种群密度种群密度预测变化方向预测变化方向影响数量变动影响数量变动种群密度是一个种群的首要特征种群密度是一个种群的首要特征。其它特征影。其它特征影响种群密度响种群密度第5页，本讲稿共44页在在 营养和生营养和生存空间没有存空间没有限制的情况限制的情况下，某种细下，某种细菌每菌每20min20min就就通过分裂增通过分裂增殖一次。殖一次。第6页，本讲稿共44页问题探讨问题探讨在营养和生存空间没有限制的情况下，某种在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每细菌每20min分裂繁殖一代。分裂繁殖一代。1.增值增值n代后细菌数量的计算公式是代后细菌数量的计算公式是_。2.7

5、2h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是 _。Nn=2nN=2216第7页，本讲稿共44页为了直观、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，数数学模型建构学模型建构是常用的方法之一。是常用的方法之一。建构种群增长模型的方法建构种群增长模型的方法第8页，本讲稿共44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：用来描述一个系统或它的性质的数学形式。概念：用来描述一个系统或它的性质的数学形式。2.建立数学模型的步骤：建立数学模型的步骤：3.类型：类型：第9页，本讲稿共44页研究实例研究实例研究方

6、法研究方法根据实验数据，用适根据实验数据，用适当的数学形式对事物的当的数学形式对事物的性质进行表达性质进行表达通过进一步实验或通过进一步实验或观察等对模型进行观察等对模型进行检验或修正检验或修正细菌每细菌每20分钟分钟分裂一次分裂一次在资源和空间无限的环在资源和空间无限的环境中，细菌种群的增长境中，细菌种群的增长不受影响的情况下不受影响的情况下Nn=2n观察、统计细菌数量，观察、统计细菌数量，对自己建立的模型进行对自己建立的模型进行检验或修正检验或修正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第10页，本讲稿共44页在理想状态下，细菌每在理想状态下，细菌每20分钟分裂

7、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20406080100 120 140 160 180细菌数量细菌数量248163264128256512第11页，本讲稿共44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20406080100 120 140 160 180细菌数量细菌数量248163264128256512第12页，本讲稿共44页一、建构种群增长模型的方法一

8、、建构种群增长模型的方法3.类型：类型：数据分析表格式数据分析表格式数学方程式数学方程式坐标式（曲线图、柱状图）坐标式（曲线图、柱状图）Nn=2n时时 间间20406080100 120 140 160 180细菌数量细菌数量248163264128256512方程式方程式精确精确曲线图曲线图直观直观第13页，本讲稿共44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：自自然然界界中中有有此类型吗？此类型吗？第14页，本讲稿共44页1859年，年，24只只野兔野兔 6亿只以上亿只以上的野兔的野兔近近100100年后年后实例实例1 1：澳大利亚野兔澳大利亚野兔第15页，

9、本讲稿共44页1859年，一个英格兰年，一个英格兰的农民带着的农民带着24只野兔，只野兔，登陆澳大利亚并定居登陆澳大利亚并定居下来，但谁也没想到，下来，但谁也没想到，一个世纪之后，这个一个世纪之后，这个澳洲澳洲“客人客人”的数量的数量呈指数增长，达到呈指数增长，达到6亿亿只之巨。只之巨。实例实例1第16页，本讲稿共44页实例实例2：凤眼莲（水葫芦）：凤眼莲（水葫芦）第17页，本讲稿共44页实例实例2：凤眼莲（水葫芦）：凤眼莲（水葫芦）第18页，本讲稿共44页实例实例3：自然界确有类似细菌自然界确有类似细菌在理想条件下种群数在理想条件下种群数量增长的形式，如果量增长的形式，如果以时间为横坐标，种

10、以时间为横坐标，种群数量为纵坐标，曲群数量为纵坐标，曲线则大致呈线则大致呈“J”型型美国某岛屿环颈雉美国某岛屿环颈雉种群数量的增长种群数量的增长第19页，本讲稿共44页二、种群增长的二、种群增长的“J”型曲线型曲线自然界确有类似细菌自然界确有类似细菌在理想条件下种群数在理想条件下种群数量增长的形式，如果量增长的形式，如果以时间为横坐标，种以时间为横坐标，种群数量为纵坐标，曲群数量为纵坐标，曲线则大致呈线则大致呈“J”型型美国某岛屿环颈雉美国某岛屿环颈雉种群数量的增长种群数量的增长第20页，本讲稿共44页“J”型增长的数学模型型增长的数学模型 1 1、模型假设（条件）：、模型假设（条件）：理理想

11、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，没没有敌害等；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，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 t 种种群群的的数数量量每每单单位位时时间间以以一一定定的的倍倍数数增增长长，第第二二年年是第一年的是第一年的倍倍。第21页，本讲稿共44页食物充足食物充足空间充裕空间充裕环境适宜环境适宜没有敌害没有敌害资源无限资源无限指数生长

12、指数生长理想条件下的种群增长模型理想条件下的种群增长模型种群增长的型曲线种群增长的型曲线第22页，本讲稿共44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？存在环境阻力存在环境阻力自然界的资源和空间总是有限的；种内竞争就自然界的资源和空间总是有限的；种内竞争就会加剧；捕食者增加。会加剧；捕食者增加。当种群数量增加到一定阶段时，种群数量就会当种群数量增加到一定阶段时，种群数量就会稳定在一定的水平。稳定在一定的水平。第23页，本讲稿共44页思考思考在自然界中，在自然界中，种群增长的种群增长的“J

13、”型曲线应型曲线应该从哪些方面进行修正呢？该从哪些方面进行修正呢？第24页，本讲稿共44页大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的培的培养液中，每隔养液中，每隔24小时统计一次数据，经过反复实验，结小时统计一次数据，经过反复实验，结果如下：果如下：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第25页，本讲稿共44页证明：高斯实验证明：高斯实验种群经过一定时间的种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳增长后，数量趋于稳定的增长曲线称为定的增长曲线称为“S”型曲线。型曲线。大草履虫种群的增长曲线大

14、草履虫种群的增长曲线375第26页，本讲稿共44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。在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量称为环境容纳量，又称能维持的种群最大数量称为环境容纳量，又称K值。值。第27页，本讲稿共44页讨论：1、你认为高斯得出种群经过一定时间的增长后，呈“S”型曲线的原因是什么？2、在高斯实验的基础上，如果要进一步搞清是空间的限制，还是资源（食物）的限制，该如何进行实验设计

15、？空间和资源有限第28页，本讲稿共44页K=375K=475第29页，本讲稿共44页产生条件：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，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率降降低低，死死亡亡率率增高增高 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

16、允许的最大值（K K值值）后，将停止增长）后，将停止增长并在并在K K值左右保持相对稳定。值左右保持相对稳定。种群数量处于种群数量处于K/2K/2值时，增长率（增长数量最大）。值时，增长率（增长数量最大）。第30页，本讲稿共44页D:出生率死亡率，即出生率死亡率，即种群数量处于种群数量处于K值。值。种种群群数数量量“S”型型增增长长曲曲线线K/2K时间时间种种群群数数量量增增长长率率B:B:出生率与死亡率之差出生率与死亡率之差最大，即种群数量处于最大，即种群数量处于K/2K/2值。值。DABC第31页，本讲稿共44页例例(05全国卷全国卷I）为了保护鱼类资源不受破坏，并能持为了保护鱼类资源不受

17、破坏，并能持续地获得最大捕鱼量，根据种群增长的续地获得最大捕鱼量，根据种群增长的S型曲线，应使型曲线，应使被捕鱼群的种群数量保持在被捕鱼群的种群数量保持在 K/2水平。这是因为在这个水平。这是因为在这个水平上水平上 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种群数量种群数量第32页，本讲稿共44页一、数学模型建构的一般过程一、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总结：总结：第33页，本讲

18、稿共44页外界环境外界环境性别比例性别比例出生率、迁入率出生率、迁入率死亡率、迁出率死亡率、迁出率年龄组成年龄组成决定密度大小决定密度大小种群密度种群密度预测变化方向预测变化方向影响数影响数量变动量变动J型曲线型曲线S型曲线型曲线生态生态入侵入侵种群种群衰亡衰亡周期周期波动波动种群种群增长增长第34页，本讲稿共44页二、种群数量增长的二、种群数量增长的“J”“J”型曲线和型曲线和“S”“S”型曲线型曲线K K值是环境最大值是环境最大容纳量。容纳量。环境环境阻力代表自然阻力代表自然选择的作用。选择的作用。农、林、牧业农、林、牧业生产就是在这生产就是在这个范围内谋求个范围内谋求产量的提高产量的提高

19、,其其潜力有一定限潜力有一定限制。制。第35页，本讲稿共44页1 1在下列图中，表示种群在无环境阻力状在下列图中，表示种群在无环境阻力状况下增长的是况下增长的是B第36页，本讲稿共44页2.（2002高考）在一个玻璃容器内，高考）在一个玻璃容器内，装入一定量的符合小球藻生活的管装入一定量的符合小球藻生活的管养液，接种少量的小球藻，每隔一养液，接种少量的小球藻，每隔一段时间测定小球藻的个体数量，绘段时间测定小球藻的个体数量，绘制成曲线，如右图所示。下列四图制成曲线，如右图所示。下列四图中能正确表示小球藻种群数量增长中能正确表示小球藻种群数量增长率随时间变化趋势的曲线是（率随时间变化趋势的曲线是（

20、）D第37页，本讲稿共44页3、（、（2004江苏）某海滩黄泥螺种群现存量江苏）某海滩黄泥螺种群现存量约约3000吨，正常状况下，每年该种群最多可吨，正常状况下，每年该种群最多可增加增加300吨，为充足利用黄泥螺资源，又不吨，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影响可持续发展，理论上每年最多捕捞黄泥螺的量为（螺的量为（）A、3000吨吨 B、1650吨吨C、1500吨吨 D、不超过、不超过300吨吨D第38页，本讲稿共44页4 4、下图表示接种到一定容积培养液中的酵母菌生长曲、下图表示接种到一定容积培养液中的酵母菌生长曲线图，曲线中哪段表示由于有限空间资源的限制使种

21、内线图，曲线中哪段表示由于有限空间资源的限制使种内竞争增加（竞争增加（）A ACDCD段（增长速度慢）段（增长速度慢）B BDEDE段（速度加快）段（速度加快）C CEFEF段（变化速率加快）段（变化速率加快）D DFGFG段（速度逐渐变慢）段（速度逐渐变慢）D第39页，本讲稿共44页l5、（、（07理综理综I）3下列有关种群增长的下列有关种群增长的S型曲线的叙述，错误的是型曲线的叙述，错误的是lA通常自然界中的种群增长曲线最终呈通常自然界中的种群增长曲线最终呈S型型 l B达到达到K值时种群增长率为零值时种群增长率为零lC种群增长受自身密度的影响种群增长受自身密度的影响 D种群的增长速度逐步

22、降低种群的增长速度逐步降低D第40页，本讲稿共44页6、如果种群处在一个理想的环境中，没有资源、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和空间的限制，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。如果将该种群置于有限的环的特征。如果将该种群置于有限的环境中，种群的数量增长曲线是境中，种群的数量增长曲线是 ，用达尔文进，用达尔文进化观点分析，图中阴影部分表示化观点分析，图中阴影部分表示 。影响种群密度的因素有影响种群密度的因素有 。时间时间种种群群数数量量ABA过度繁殖过度繁殖B通过生存斗争被

23、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、迁出、性别出生率、死亡率、迁入、迁出、性别比、年龄组成、气候、食物、天敌、比、年龄组成、气候、食物、天敌、人类活动等人类活动等第41页，本讲稿共44页7 7下图是某一动物物种迁入一个适宜环境后的增长曲线下图是某一动物物种迁入一个适宜环境后的增长曲线图，请回答：图，请回答：（l l）图中的增长曲线是）图中的增长曲线是 形，表示形，表示K K值的一点是值的一点是？（2 2）图中表示种群增长速度最快的阶段是）图中表示种群增长速度最快的阶段是？（3 3）迁入种群第）迁入种群第2 2年后，增长明显加快的原因主要年后，增长明显加快的原因主要是

24、是_。（4 4）第）第8 8年后，种群数量年后，种群数量趋于稳定，阻碍种群继续趋于稳定，阻碍种群继续增长环境因素主要有哪些：增长环境因素主要有哪些：_食物减少，天敌增加食物减少，天敌增加 s sd db b食物充足又无天敌食物充足又无天敌第42页，本讲稿共44页第43页，本讲稿共44页2 2、如图所示，表示种群在无环境阻力状况下增长的、如图所示，表示种群在无环境阻力状况下增长的是（是（）3 3一个新的物种进入某地后，其种群数量变化，哪一一个新的物种进入某地后，其种群数量变化，哪一项是项是不正确不正确的（的（）A A先呈先呈“S S”形增长，后呈形增长，后呈“J J”形增长形增长 B B先呈先呈“J J”形增长，后呈形增长，后呈“S S”形增长形增长 C C种群数量达到种群数量达到K K值以后会保持稳定值以后会保持稳定 D DK K值是环境条件允许的种群增长的最大值值是环境条件允许的种群增长的最大值 BA第44页，本讲稿共44页