种群数量变化定稿2.pptx

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1、1新课导入新课导入 中国水利网中国水利网宁波、昆明、武汉等地，宁波、昆明、武汉等地，人躺在铺满水葫芦人躺在铺满水葫芦(也叫水浮莲也叫水浮莲)的湖面上，的湖面上，可以不沉；上海去年可以不沉；上海去年3 3万吨的水葫芦打捞量，万吨的水葫芦打捞量，今年已翻了今年已翻了3 3倍有余，上升至倍有余，上升至1010万吨；水葫芦万吨；水葫芦所带来的水体富营养化，让越来越多的水中所带来的水体富营养化，让越来越多的水中生物痛失生物痛失“家园家园”。第1页/共36页2国家地理国家地理在几百年前，黔金丝猴在在几百年前，黔金丝猴在许多地区广泛分布，人口的增加和山林的破许多地区广泛分布，人口的增加和山林的破坏使其的分布

2、区越来越小。现在，黔金丝猴坏使其的分布区越来越小。现在，黔金丝猴的数量只有的数量只有500500600600只，处于濒危状态，只只，处于濒危状态，只在贵州省的梵净山区生存。在贵州省的梵净山区生存。我国人口出生率和自然增长率分别由我国人口出生率和自然增长率分别由19701970年的年的3.343%3.343%和和2.583%2.583%，下降到，下降到20022002年年的的1.286%1.286%和和0.65%0.65%。第2页/共36页3第第2 2节节 种群数量的变化种群数量的变化一、建造种群增长模型的方法一、建造种群增长模型的方法二、种群增长的二、种群增长的“J J”型曲线型曲线三、种群增

3、长的三、种群增长的“S S”型曲线型曲线四、种群数量的波动和下降四、种群数量的波动和下降第3页/共36页4知识目标知识目标教学目标教学目标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.通过探究培养液中酵母菌种群数量的变通过探究培养液中酵母菌种群数量的变化，尝试建构种群增长的数学模型。化，尝试建构种群增长的数学模型。3.用数学模型解释种群数量的变化。用数学模型解释种群数量的变化。4.了解影响种群数量变化的因素。了解影响种群数量变化的因素。5.了解研究种群数量变化的意义。了解研究种群数量变化的意义。第4页/共36页5能力目标能力目标1培养分析归纳问题的能力，发展创新思培养分析归纳

4、问题的能力，发展创新思维。维。2培养应用知识解决问题的能力及知识的培养应用知识解决问题的能力及知识的迁移能力。迁移能力。3培养观察能力、理论联系实际的能力，培养观察能力、理论联系实际的能力，以及实事求是的科学态度。以及实事求是的科学态度。4培养图示化、模型化认识事物的方法。培养图示化、模型化认识事物的方法。第5页/共36页6情感态度与价值观目标情感态度与价值观目标1.关注人类活动对种群数量变化的影响。关注人类活动对种群数量变化的影响。2.通过对种群动态规律的研究，懂得合通过对种群动态规律的研究，懂得合理开发利用生物资源、保护生态平衡的重要理开发利用生物资源、保护生态平衡的重要意义，从而进一步树

5、立环保意识。意义，从而进一步树立环保意识。3.通过对种群特征的学习了解，进一步通过对种群特征的学习了解，进一步理解和自觉宣传我国的计划生育政策。理解和自觉宣传我国的计划生育政策。第6页/共36页7重点重点教学重难点教学重难点尝试建构种群增长的数学模型，并尝试建构种群增长的数学模型，并据此解释种群数量的变化。据此解释种群数量的变化。难点难点建构种群增长的数学模型。建构种群增长的数学模型。第7页/共36页8一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法问题探讨问题探讨 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，某种有限制的情况下，某种细菌每细菌每20min20min就通过分就通过分

6、裂繁殖一代。裂繁殖一代。第8页/共36页9一、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 1 1n n代细菌数量代细菌数量代细菌数量代细菌数量NnNnNnNn的计算公式是：的计算公式是：的计算公式是：的计算公式是：N Nn n n n1212n n 解：解：解：解：n n n n min xmin xmin xmin xh h h hminminminminNnNnNnNn1111n n n n 2 272727272小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？少

7、？少？少？第9页/共36页10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。数学模型的表现形式可以为数学模型的表现形式可以为方程方程、曲线图曲线图等形式。等形式。是联系实际问题与数学的桥梁，具有解释、判断、预测是联系实际问题与数学的桥梁，具有解释、判断、预测等重要功能等重要功能一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法 描述、解释和预测种群数量的变化，常常需描述、解释和预测种群数量的变化，常常需要建立要建立数学模型数学模型。第10页/共36页11一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法曲线图与方程式比，有曲线图与方程式比，

8、有曲线图与方程式比，有曲线图与方程式比，有哪些优缺点？哪些优缺点？哪些优缺点？哪些优缺点？曲线图：直观，但不够精确曲线图：直观，但不够精确曲线图：直观，但不够精确曲线图：直观，但不够精确方程：精确，但不够直观方程：精确，但不够直观方程：精确，但不够直观方程：精确，但不够直观时间时间（min)min)2020 4040 6060 8080100100120120140140 160160 180180分裂次数分裂次数数量数量（个）（个）2 24 48 8161632326464128128 256256 5125121 12 23 34 45 56 67 78 89 9填写下表：计算一个细菌在不

9、同时间（单位为填写下表：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（单位为填写下表：计算一个细菌在不同时间（单位为minminminmin）产生后代数产生后代数产生后代数产生后代数第11页/共36页12一、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：细菌数量怎样变化的？问题：细菌数量怎样变化的？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，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细菌种群的增长不受种群密度增加的影响加的影响3 3、

10、根据实验数据，用适、根据实验数据，用适当的当的数学形式数学形式对事物的性对事物的性质进行质进行表达表达4 4、通过进一步实验或观、通过进一步实验或观察等，对模型进行察等，对模型进行检验或检验或修正修正观察、统计细菌的数量，对自己观察、统计细菌的数量，对自己所建立的模型进行检验或修正所建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：Nn1 n第12页/共36页13二、种群增长的二、种群增长的“J J”型曲线型曲线1.1.产生条件：产生条件：2.2.2.2.建立模型建立模型建立模型建立模型 N Nt t=N=N0 0 t t N N N N0 0 0 0为种群的

11、起始数量为种群的起始数量为种群的起始数量为种群的起始数量t t t t为时间为时间为时间为时间N N N Nt t t t表示表示表示表示t t t t年年年年后后后后该种群的数量该种群的数量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表示该种群数量是一年前种群数表示该种群数量是一年前种群数表示该种群数量是一年前种群数量的倍数量的倍数量的倍数量的倍数方程模型方程模型1 1 1 1时时时时,种群数量基本不变种群数量基本不变种群数量基本不变种群数量基本不变 1 1 1 1时时时时,种群数量减少种群数量减少种群数量减少种群数量减少 1 1 1 1时时时时,种群数量增加种群数量增加种群数量增加

12、种群数量增加 食物和空间条件充裕食物和空间条件充裕食物和空间条件充裕食物和空间条件充裕 理想状态理想状态理想状态理想状态 气候适宜气候适宜气候适宜气候适宜 没有天敌没有天敌没有天敌没有天敌第13页/共36页14二、种群增长的二、种群增长的“J J”型曲线型曲线1.1.产生条件：产生条件：食物充足，空间不限食物充足，空间不限食物充足，空间不限食物充足，空间不限 理想状态理想状态理想状态理想状态 气候适宜气候适宜气候适宜气候适宜 没有天敌没有天敌没有天敌没有天敌2.2.2.2.建立模型建立模型建立模型建立模型 曲线图模型曲线图模型种种群群的的增增长长率率时间时间第14页/共36页15二、种群增长的

13、二、种群增长的“J J”型曲线型曲线时间时间（min)min)2020 404060608080100100120120140140160160180180数量（个）数量（个）2 24 48 8161632326464128128 256256 5125121 12 24 416168 83232作图：利用下列表格画出种群增长速率曲线图作图：利用下列表格画出种群增长速率曲线图作图：利用下列表格画出种群增长速率曲线图作图：利用下列表格画出种群增长速率曲线图6464 128128 256256增长速率v(个/20min)种群的种群的增长速率增长速率不断增大不断增大想想一一想想：一一定定时时间间内内

14、，理理想想条条件件下下细细菌菌数数量增长的推测：自然界中有此类型吗？量增长的推测：自然界中有此类型吗？第15页/共36页16实例一：实例一：18591859年，一位英国人来到澳大利亚定居，年，一位英国人来到澳大利亚定居，他带来了他带来了2424只野兔。让他没有想到的是，一个世只野兔。让他没有想到的是，一个世纪之后，这纪之后，这2424只野兔的后代竟达到只野兔的后代竟达到6 6亿只以上。漫亿只以上。漫山遍野的野兔与牛羊争食牧草，啃啮树皮，造成植山遍野的野兔与牛羊争食牧草，啃啮树皮，造成植被破坏，导致水土流失。被破坏，导致水土流失。后来，人们引入了黏液瘤后来，人们引入了黏液瘤病毒才使野兔的数量得到

15、控制。病毒才使野兔的数量得到控制。3.3.例子：例子：外来种群入侵迁移入新环境外来种群入侵迁移入新环境第16页/共36页17环颈雉种群增长环颈雉种群增长500500100010001500150039391937193740404242年年种群数量种群数量实例二：实例二：在在2020世纪世纪3030年代，年代，人们将环颈雉引入美国的人们将环颈雉引入美国的一个岛屿。在一个岛屿。在1937193719421942年期间，这个种群数量的年期间，这个种群数量的增长如下图所示。增长如下图所示。如果以时间为横坐标，如果以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出种群数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线大致曲线来表示，

16、曲线大致呈什么型？呈什么型？第17页/共36页18实例三：凤眼莲原产于南美，仅以一种观赏性植物零散分实例三：凤眼莲原产于南美，仅以一种观赏性植物零散分布，布，18441844年在美国的博览会上曾被喻为年在美国的博览会上曾被喻为“美化世界的淡美化世界的淡紫色花冠紫色花冠”。自此以后凤眼莲被作为观赏植物引种栽培，。自此以后凤眼莲被作为观赏植物引种栽培，现已在亚、非、欧、北美洲等数十个国家造成危害。现已在亚、非、欧、北美洲等数十个国家造成危害。19011901年作为花卉引入中国，年作为花卉引入中国，3030年代作为畜禽饲料引入中年代作为畜禽饲料引入中国内地各省，并作为观赏和净化水质的植物推广种植，后

17、国内地各省，并作为观赏和净化水质的植物推广种植，后逃逸为野生。由于繁殖迅速，又几乎没有竞争对手和天敌逃逸为野生。由于繁殖迅速，又几乎没有竞争对手和天敌 ，在我国南方江河湖泊中发展迅速，目前我国有这种凤眼，在我国南方江河湖泊中发展迅速，目前我国有这种凤眼莲莲184184万吨，成为我国淡水水体中主要的外来入侵物种之万吨，成为我国淡水水体中主要的外来入侵物种之一。一。第18页/共36页19实例四实例四实例四实例四第19页/共36页20问题探讨问题探讨“J J”型曲线能一直持续下去吗？型曲线能一直持续下去吗？如何验证这个观点？如何验证这个观点？不会。原因是资源和空间是有限的；种群密度大，不会。原因是资

18、源和空间是有限的；种群密度大，种内种内斗争斗争，出生大于死。，出生大于死。即存在环境阻力即存在环境阻力生态学家高斯曾经做过这生态学家高斯曾经做过这样一个实验：在样一个实验：在0.5ml0.5ml培养液中培养液中放入放入5 5个大草履虫，然后每隔个大草履虫，然后每隔24h24h统计一次大草履虫的数量。统计一次大草履虫的数量。经过反复实验，得出了如图所经过反复实验，得出了如图所示的结果。示的结果。第20页/共36页21三、种群增长的三、种群增长的“S S”型曲线型曲线种群数量为种群数量为K K：种群增长速率为零种群增长速率为零,种种群数量最大群数量最大，种内斗，种内斗争最剧烈。争最剧烈。种群数量为

19、种群数量为K/2K/2：种群增长速率最大种群增长速率最大K K值：值：在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的所能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纳量。K/2增长速率最快增长速率最快增长速率最快增长速率最快K K值：值：环境容纳量环境容纳量增长期：个体数量增加，增长加速增长期：个体数量增加，增长加速适应期：个体数量较少，增长缓慢适应期：个体数量较少，增长缓慢稳定期：增长减慢稳定期：增长减慢增长速率为零增长速率为零增长速率为零增长速率为零abc第21页/共36页221.1.乙图乙图0g0g相当甲图相当甲图b b点之前，种群数量增

20、长速率逐渐增加。点之前，种群数量增长速率逐渐增加。cghf乙（K/2K/2）K KK/2K/2a a a ab b b bc c c c甲甲种种群群数数量量增增长长速速率率时间时间0 0 0 0g g g g（K/2K/2K/2K/2）h h h h（K K K K）乙乙2.g 2.g 点相当甲中点相当甲中K/2K/2，种群数量增长速率最大。，种群数量增长速率最大。3.3.乙图乙图g-hg-h相当甲图相当甲图b-cb-c，种群数量增长速率逐渐减少。，种群数量增长速率逐渐减少。4.h 4.h 点相当甲中点相当甲中K K，种群数量增长速率为，种群数量增长速率为0 0。第22页/共36页23用达尔文

21、的观点分析用达尔文的观点分析“J J”、“S S”曲线曲线1 1、“J J”型曲线用达尔文的观点分析表明生物型曲线用达尔文的观点分析表明生物具有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个体数量，也即代表自然选择的作用。的个体数量，也即代表自然选择的作用。“J J”型曲线表明型曲线表明生物具有什么特性生物具有什么特性？图中阴影部分表？图中阴影部分表示什么？示什么？第23页/共36页24思考讨论思考讨论1 1、同一种群的、同一种群的K K值是固定不变的吗？值

22、是固定不变的吗？2 2、对保护大熊猫应采取什么措施才会事半功倍？、对保护大熊猫应采取什么措施才会事半功倍？环境条件改变，K值也随之发生改变，即改善环境条件可使K值增大；如环境条件受到破坏，则K值将会减小。建立自然保护区，改善大熊猫栖息环境，提高K值。第24页/共36页25思考讨论思考讨论4 4、为保护鱼类资源不受破坏，并持续获得最大捕鱼量，、为保护鱼类资源不受破坏，并持续获得最大捕鱼量，被捕鱼群种群数量保持在什么水平被捕鱼群种群数量保持在什么水平?3 3、对家鼠等有害动物的控制，从环境容纳量的角度看，、对家鼠等有害动物的控制，从环境容纳量的角度看，应当采取什么措施？应当采取什么措施？增大环境阻

23、力，降低环境容纳量（如封储粮食，清除生活垃圾，养殖它们天敌）；严防达到K/2。种群数量达到K/2时，种群增长速率最大，再生能力最强；对养殖的生物进行捕捞(捕获)时，捕捞后的种群数量要维持在K/2处，以保证持续获取高产量。第25页/共36页26思考讨论思考讨论K值的应用a.野生生物资源保护：保护野生生物生活环境，减小环境阻力，增大K值。b.有害生物的防治：增大环境阻力(如为防鼠害而封储粮食、清除生活垃圾、保护鼠的天敌等)，降低K值。K/2的应用a.资源开发与利用：种群数量达到K/2时，种群增长速率最大，再生能力最强；对养殖的生物进行捕捞(捕获)时，捕捞后的种群数量要维持在K/2处，以保证持续获取

24、高产量。b.有害生物防治：务必及时控制种群数量，严防达到K/2处，甚至在a点以前就应采取相应措施。第26页/共36页27 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之中的;在在不利条件不利条件之之下，还会急剧下，还会急剧下降下降，甚至，甚至灭亡灭亡四四 种群数量的波动和下降种群数量的波动和下降自然因素：食物、气候、空间、传染病、天敌等自然因素：食物、气候、空间、传染病、天敌等人为因素：人类的活动人为因素：人类的活动人为控制（家禽，畜牧）人为控制（家禽，畜牧）捕杀野生动物捕杀野生动物滥砍乱阀滥砍乱阀环境破坏影响生物生存环境破坏影响生物生存第27页/共36页28假设你父亲承包了一个

25、水库养鱼虾，如果一次投假设你父亲承包了一个水库养鱼虾，如果一次投放的幼苗过多或延迟捕捞，由于环境的负载能力放的幼苗过多或延迟捕捞，由于环境的负载能力限制，都不能达到效益的最优化；相反，如果大限制，都不能达到效益的最优化；相反，如果大量捕捞，使鱼虾数量大大减少，其种群往往要经量捕捞，使鱼虾数量大大减少，其种群往往要经过相当长的延滞期才能进入指数增长期，对生产过相当长的延滞期才能进入指数增长期，对生产极为不利。那什么时候是捕捞的最佳数量期？极为不利。那什么时候是捕捞的最佳数量期？问题：如何合理利用和保护生物资源？问题：如何合理利用和保护生物资源？问题：种群的数量变化有怎样的规律？问题：种群的数量变

26、化有怎样的规律？问题的提出问题的提出第28页/共36页29问题的提出问题的提出国家地理国家地理：在几百年前，：在几百年前，金丝猴在许多地区广泛分布，金丝猴在许多地区广泛分布，人口的增加和山林的破坏使人口的增加和山林的破坏使金丝猴的分布区越来越小。金丝猴的分布区越来越小。现在，黔金丝猴的数量只有现在，黔金丝猴的数量只有500500600600只，处于濒危状只，处于濒危状态，只在贵州省的梵净山区态，只在贵州省的梵净山区生存。滇金丝猴生活在云南生存。滇金丝猴生活在云南西北部、西藏东南端及四川西北部、西藏东南端及四川西部长江上端金沙江上游的西部长江上端金沙江上游的高山中，数量不到高山中，数量不到200

27、02000只，只，也处境濒危。也处境濒危。第29页/共36页30问题的提出问题的提出中国水利网中国水利网：宁：宁波、昆明、武汉等地，波、昆明、武汉等地，人躺在铺满凤眼莲的人躺在铺满凤眼莲的湖面上，可以不沉；湖面上，可以不沉；上海去年上海去年3 3万吨的凤眼万吨的凤眼莲打捞量，今年已翻莲打捞量，今年已翻了了3 3倍有余，上升至倍有余，上升至1010万吨；凤眼莲所带来万吨；凤眼莲所带来的水体富营养化，让的水体富营养化，让越来越多的水中生物越来越多的水中生物痛失痛失“家园家园”。第30页/共36页31（2009 江苏）某小组进行“探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化”实验时，同样实验条件下分别在4个

28、试管中进行培养(见下表)，均获得了“s”型增长曲线。根据实验结果判断，下列说法错误的是（）试管管号号 I 培培养养液体液体积(mL)10 5 10 5 起始酵母菌起始酵母菌数数(103个个)10 5 5 10高考链接高考链接B第31页/共36页32A4个试管内的种群初始阶段都经历了“J”型增长B4个试管内的种群同时达到K值C试管内种群的K值与试管不同D试管内的种群数量先于试管开始下降 解析：解析：K K值，即环境最大容纳值。与生物值，即环境最大容纳值。与生物体和环境都有关。环境容积不同，体和环境都有关。环境容积不同，K K值不同。值不同。起始酵母菌数量不同，到达起始酵母菌数量不同，到达K K值

29、时间也不会相值时间也不会相同（曲线的变化不同）。同（曲线的变化不同）。第32页/共36页33（20092009山东）山东）右图曲线右图曲线a,b表示表示两类生物种群密度与存活率之两类生物种群密度与存活率之间的关系，下列分析错误的是间的关系，下列分析错误的是()A.曲线a代表的种群个体，俱体型较大，营养级较高B.依据曲线b,人工养蜂的种群密度中等最好C.对大型动物迁地保护，迁移的种群密度不宜过大D.种群密度为为d时，曲线b代表的种群个体间竞争最剧烈的种群个体间竞争最剧烈种群密度种群密度存存活活率率dabD第33页/共36页34 解析：本题考查生物群落数量解析：本题考查生物群落数量变化的规律。变化的规律。a曲线代表的个体，种曲线代表的个体，种群密度稍大，其存活率就显著下降，群密度稍大，其存活率就显著下降，这说明其个体间生存斗争相当激烈，这说明其个体间生存斗争相当激烈，其最适种群密度非常低，这符合体其最适种群密度非常低，这符合体型较大的高营养级生物特点。相比型较大的高营养级生物特点。相比之下，之下，b曲线代表的生物的最适种群曲线代表的生物的最适种群密度较高。种群密度越高，其种内密度较高。种群密度越高，其种内斗争越激烈，导致的存活率越低。斗争越激烈，导致的存活率越低。第34页/共36页35第35页/共36页36感谢您的观看！第36页/共36页