种群数量变化详解.pptx

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1、1、怎样建构种群数量增长的数学模型？、怎样建构种群数量增长的数学模型？2、种群的数量增长的两种曲线的理解（条件、特点）种群的数量增长的两种曲线的理解（条件、特点）3、什么是环境容纳量？、什么是环境容纳量？4、影响种群数量变化的因素有哪些？、影响种群数量变化的因素有哪些？本节要掌握本节要掌握第1页/共54页种群种群密度密度死亡率死亡率出生率出生率性别比例性别比例年龄组成年龄组成迁入迁入迁出迁出增长型增长型稳定型稳定型衰退型衰退型预预测测预预测测+-种群密度的种群密度的变化变化1.1.直接影响种群大小和密度的因素是出生率和死亡率，直接影响种群大小和密度的因素是出生率和死亡率，迁入率和迁出率。迁入率

2、和迁出率。小结：小结：2.2.年龄组成和性别比例都在影响出生率和死亡率。年龄组成和性别比例都在影响出生率和死亡率。第2页/共54页1.细菌是真核生物还是原核生物？思考回答思考回答2细菌的繁殖的方式是什么？0 0202040406060n n?3细菌繁殖了n n代后的数量是多少？细菌增长的数学模型研究4请在作业纸上绘制细菌增长的曲线图。第3页/共54页时间时间（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-

3、2=248163264128 256增长速度越来越快增长速度越来越快1001002002003003004004005005006006002020 4040 6060 8080 100100180180时间时间第4页/共54页增长速度越来越快增长速度越来越快时间（时间（min)min)20 406080100 120 140 160 180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=

4、11111111Nt=N0t10010020020030030040040050050060060020204040 60608080100100180180时时间间0第5页/共54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: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。第6页/共54页数学模型：用来描述一个系统或

5、它的性质的数学形式建立数数学模型：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下步骤：学模型一般包括以下步骤：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通过进一步的实验或观察等，对模型进行检通过进一步的实验或观察等，对模型进行检验或修正验或修正根据实验数据，用适当的数学形式根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达对事物的性质进行表达细胞每细胞每20min20min分裂一次分裂一次资源空间无限多，细菌资源空间无限多，细菌种群的增长不受种群密种群的增长不受种群密度增加的影响度增加的影响Nnn观察、统计细菌数量，观察、统计细菌数量，对自己所建立的

6、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第7页/共54页数学模型的建构步骤：数学模型的建构步骤：研究实例 研究方法 细菌每细菌每20min分裂一次分裂一次在资源和空间在资源和空间无限多无限多的环的环境中，细菌种群的增长不境中，细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响会受种群密度增加的影响Nn=2nN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提出合理的假设提出合理的假设观察研究对象，提出问题观察研究对象，提出问题根据实验数据，用适当的数学根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性

7、质进行表达形式对事物的性质进行表达通过进一步实验或观察等，通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正对模型进行检验或修正第8页/共54页实例1：澳大利亚本来并没有兔子。1859年，24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繁殖。不到100年，兔子的数量达到6 亿只以上，遍布整个大陆。二、种群增长的“J J”型曲线:第9页/共54页澳大利亚野兔能指数增长的特殊原因是什么呢？。没有天敌。充足的食物。广阔的生活空间思考1：第10页/共54页 如何你是生态学家，面对澳

8、大利亚兔灾，你有什么对策？如何你是生态学家，面对澳大利亚兔灾，你有什么对策？1950195019501950年，人们尝试一种控制野兔的新方法。兔的一年，人们尝试一种控制野兔的新方法。兔的一种病毒性传染病，即粘液瘤病，被引入澳大利亚。种病毒性传染病，即粘液瘤病，被引入澳大利亚。1952195219521952年，一个法国农庄主释放了两只感染了粘液瘤年，一个法国农庄主释放了两只感染了粘液瘤病的兔子，该病便传入欧洲。几个月内它已在欧洲病的兔子，该病便传入欧洲。几个月内它已在欧洲各地扩散，甚至横跨大海传到英国。到各地扩散，甚至横跨大海传到英国。到1953195319531953年末，年末，在欧洲每千只

9、兔子仅剩两个还活着。在欧洲每千只兔子仅剩两个还活着。生物防治（引生物防治（引入天敌）入天敌）第11页/共54页 20世纪世纪30年代，人们将环颈雉引入美年代，人们将环颈雉引入美国华盛顿州的一个海国华盛顿州的一个海岛。岛。19371942年间年间数量增长：数量增长：第12页/共54页 凤眼莲凤眼莲第13页/共54页“J”型增长实例：凤眼莲也称水葫芦。是目前世界上危害最严重的多年生恶性水生杂草之一。原产南美，1901年作为一种花卉引入我国，5060年代作为猪饲料推广种植，并发展为水质净化种类，后逸为野生。现广泛分布于华南、华中、华北和东北地区。90年代中期，在我国南方的一些河道和湖泊，凤眼莲覆盖面

10、积达100%。在云南省昆明市滇池内，1994年凤眼莲的覆盖面积约达10 km2。第14页/共54页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第15页/共54页“J J”型增长的数学模型:在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等条件下，种群的数量以一定的倍数增长，如果第一年数量为No,No,第二年的数量是第一年的倍，则t年以后的种群数量公式为：Nt=Not第16页/共54页思考思考理想化的情况在自然界中并不存在。理想化的情况在自然界中并不存在。那么，到底有哪些因素会影响到种群那么，到底有哪些因素会影响到种群数量的变化呢？数量的变化呢？第17

11、页/共54页在大自然中在大自然中食物有限食物有限空间有限空间有限种内斗争种内斗争种间竞争种间竞争天敌捕食天敌捕食环境阻力环境阻力第18页/共54页思考思考既然存在环境阻力既然存在环境阻力,种群增长的种群增长的“J J”型型曲线应该从哪些方面进行修正呢？曲线应该从哪些方面进行修正呢？第19页/共54页 例例 生态学家高斯的实验：生态学家高斯的实验：大草履虫种群的增长曲线大草履虫种群的增长曲线第20页/共54页（1 1）问题探讨：“S”型曲线：种群经过一定时间的增长后，数量 曲线。该实验中在第 天时增长率最快。环境容纳量（又称 ）：在环境条件 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

12、容纳量。趋于稳定趋于稳定2 2、3 3KK值值不受到破坏不受到破坏k/2第21页/共54页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图中阴影部分表示图中阴影部分表示 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第22页/共54页1.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，种种内内斗斗争争不不断断加加剧剧，捕食者数量不断增加。食物等资源、

13、生存空间有限的天敌增加捕食者数量不断增加。食物等资源、生存空间有限的天敌增加三、种群增长的三、种群增长的“S S”型曲线型曲线2.2.环境容纳量：环境容纳量：在环境条件不受破坏的情况下，一定在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中能维持的种群最大数量。将停空间中能维持的种群最大数量。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。内因是: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外因是：自然界的资源和空间是有限自然界的资源和空间是有限的的值）值）当环境阻力增大时，当环境阻力增大时，K K值会变小值会变小 A第23页/共54页A种群数量达

14、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，种群：值时，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出生率等于死亡率出生率等于死亡率此时资源再生能力最强，野生动物捕捉不得低于此时资源再生能力最强，野生动物捕捉不得低于此时资源再生能力最强，野生动物捕捉不得低于此时资源再生能力最强，野生动物捕捉不得低于K/2K/2K/2K/2，既可获得最大利用量，又可保持种群的高速增长既可获得最大利用量，又可保持种群的高速增长既可获得最大利

15、用量，又可保持种群的高速增长既可获得最大利用量，又可保持种群的高速增长k/2第24页/共54页第25页/共54页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：（l）图中的增长曲线_形，表示K值的一点是_。（2）图中表示种群增长速度最快的阶段是_。（3）迁入种群第2年后，增长明显加快的原因主要_（4）第8年后，种群数量趋于稳定，阻碍种群继续增长环境因素主要有哪些：_、_sdb食物充足又无天敌食物充足又无天敌食物减少食物减少 天敌增加天敌增加第26页/共54页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 在食物（养料）在食物（养料）和空间条件充裕、和空间

16、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.“J”型曲线与型曲线与“S”型曲线比较型曲线比较第27页/共54页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 第28页/共54页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 速度最快速度最快

17、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 第29页/共54页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”型曲线型曲线第30页/共54页在现实的生态系统中，种群数量除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？增长外，还有没有其他变化？第31页/共54页家鼠繁殖力极强，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？有害生物的控制有害生物的控制第32页/共54页老鼠老鼠机械捕杀机械捕杀施用激素施用激素药物捕杀药物

18、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33页/共54页时间时间种种群群数数量量1.1.减少数量减少数量机械捕杀机械捕杀药物捕杀药物捕杀第34页/共54页时间时间种种群群数数量量1.1.减少数量减少数量机械捕杀机械捕杀药物捕杀药物捕杀第35页/共54页图中阴影部分表示图中阴影部分表示 J型型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环境阻力环境阻力时间时间种种群群数数量量K值值S型型图中阴影部分表示图中阴影部

19、分表示 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第36页/共54页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图中阴影部分表示图中阴影部分表示 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第37页/共54页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.

20、3.降低繁殖率等降低繁殖率等第38页/共54页课堂讨论课堂讨论A.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？第39页/共54页大熊猫数量日益减少的原因大熊猫数量日益减少的原因？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第40页/共54页保护大熊猫的措施？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

21、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。第41页/共54页C.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

22、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S型型第42页/共54页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。第43页/共54页1 1、在下列图中，表示种群在无环境阻力状况下增长的是 ()课堂练习巩固：第44页/共54页D D习习巩固练习巩固练习第45页/共54页*影响种群数量

23、变化的因素影响种群数量变化的因素直接因素：出生率、死亡率、迁入、迁出直接因素：出生率、死亡率、迁入、迁出间接因素：食物、气候、传染病、天敌间接因素：食物、气候、传染病、天敌重要因素：人类的活动重要因素：人类的活动四、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 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，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。甚至灭亡。第46页/共54页 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

24、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。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第47页/共54页（1 1）有利于野生生物资源的合理利用及保护，有有利于野生生物资源的合理利用及保护，有利于对濒危动物种群的拯救和恢复。利于对濒危动物种群的拯救和恢复。（2 2）为人工养殖及种植业中合理控制种群数）为人工养殖及种植业中合理

25、控制种群数量、适时捕捞、采伐等提供理论指导。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？第48页/共54页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

26、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、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时间时间种种群群数数量量AB第49页/共54页培养液中培养液中酵母菌酵母菌种群数量的变化种群数量的变化一般步骤一般步骤:(1)(1)提出问题：培养液中酵母菌种群是怎样随时间变化的？提出问题：培养液中酵母菌种群是怎样随时间变化的？(2)(2)作出假

27、设：作出假设：。(3)(3)讨论探究思路：讨论探究思路：问题问题(4)(4)制定计划：制定计划：(5)(5)实施计划：实施计划：(6)(6)分析结果，得出结论：分析结果，得出结论：(7)(7)表达和交流：表达和交流：(8)(8)进一步探究：进一步探究：第50页/共54页1 1 怎样进行酵母菌的计数？怎样进行酵母菌的计数？2 2 从试管中吸出培养液进行计数之前，建议你将试管轻从试管中吸出培养液进行计数之前，建议你将试管轻轻振荡几次。这是为什么？轻振荡几次。这是为什么？3 3 本探究需要设置对照吗？如果需要请讨论对照组应怎本探究需要设置对照吗？如果需要请讨论对照组应怎样设计和操作；如果不需要，请说

28、明理由。样设计和操作；如果不需要，请说明理由。4 4 需要做重复实验吗？需要做重复实验吗？5 5 怎样记录结果？记录表怎样设计？怎样记录结果？记录表怎样设计？6 6 如果一个小方格内酵母菌过多，难以计数，应采取怎如果一个小方格内酵母菌过多，难以计数，应采取怎样的措施？样的措施？7 7 对于压在小方格界线上的酵母菌，应当怎样计数？对于压在小方格界线上的酵母菌，应当怎样计数？第52页/共54页实验步骤：（1 1）取培养液1010毫升加入到试管中，先通过显微镜观察，估算出1010毫升培养液中酵母菌的初始数量（N N。）。注意，从试管中吸取培养液进行计数之前，先将试管振荡几次，这样求得的培养液中的酵母菌数量误差 。（2 2）每天定时观察记录数值，对于观察时压在小方格界限上的酵母菌应取 记数。（3 3）以 为横坐标，酵母菌的数量为纵坐标，绘制 结果分析：酵母菌在培养液中开始呈 增长，经过一定时间的增长后，数量趋于稳定，呈 增长。最小 平均值 时间 种群增长曲线“J”型“S”型 第53页/共54页感谢您的观看！第54页/共54页