第4章第2节种群数量的变化.pptx

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1、 在营养和生存空间没有限制的在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每情况下，某种细菌每2020分钟就通过分钟就通过分裂繁殖一代。分裂繁殖一代。时间时间（min)20 4060 80100 120 140160 180分裂次数分裂次数细菌数量细菌数量（个）（个）248163264128 256 5121234567891.1.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minmin）产生后代的数量。）产生后代的数量。问题探讨：第1页/共29页2 272小时后，由一个细菌分裂产生小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？的细菌数量是多少？3 3n n代细菌

2、数量的计算公式是：代细菌数量的计算公式是：Nn2n解：解：n 60 min 72 h20 min216Nn2n 2 216用数学模型的方法描述种群增长趋势用数学模型的方法描述种群增长趋势数学方程式：准确但不够直观数学方程式：准确但不够直观第2页/共29页4.4.以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，画出细菌的以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，画出细菌的数量增长曲线。数量增长曲线。20406080100 120140160180时间时间/分钟分钟细菌数量细菌数量/个个将数学公式（将数学公式（N=2n)变为曲线图变为曲线图曲线图：直观但不够准确曲线图：直观但不够准确第3页/共29页数学模型数学模型概念

3、概念:用来描述一个系统或它的性质的数学形式用来描述一个系统或它的性质的数学形式表现形式表现形式:数学公式法数学公式法坐标曲线法坐标曲线法Nn2n准确但不够直观准确但不够直观直观但不够准确直观但不够准确第4页/共29页观察研究对象，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或观察等，通过进一步的实验或观察等，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20min20min分裂一次分裂一次资源空间无限多，细菌种群资源空间无限多，细菌种群的增长不受种群密度增加的

4、的增长不受种群密度增加的影响影响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一、建构种群增长模型的方法建立一、建构种群增长模型的方法建立数学模型一般包括以下步骤：数学模型一般包括以下步骤：第5页/共29页v种群数量变化的特点：“J”型曲线增长波动稳定下降“S”型曲线第6页/共29页细菌的数量个细菌的数量个二、种群增长的二、种群增长的“J”型曲线型曲线:自然界确有类似的细自然界确有类似的细菌在菌在理想条件下理想条件下（实验室条件下实验室条件下）种）种群数量增长的形式，群数量增长的形式，如果以时间为横坐标，如果以时间为横坐标，种群数

5、量为纵坐标画种群数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线出曲线来表示，曲线大致呈大致呈“”型型自然界中有没有自然界中有没有“J”型增长的例子型增长的例子？第7页/共29页二、种群增长的二、种群增长的“J”型曲线型曲线: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。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

6、限制的大量繁殖。不到了几乎不受任何限制的大量繁殖。不到100年，兔子的年，兔子的数量达到数量达到6 亿只以上，遍布整个大陆。亿只以上，遍布整个大陆。第8页/共29页实例实例2：20世纪世纪30年代，人们将环颈年代，人们将环颈雉引入美国的一个雉引入美国的一个岛屿，在岛屿，在1937-1942年期间数量变化的年期间数量变化的曲线曲线二、种群增长的二、种群增长的“J”型曲线型曲线:第9页/共29页实例：实例：凤眼莲凤眼莲二、种群增长的二、种群增长的“J”型曲线型曲线:实例三：凤眼莲又称水葫芦。原产南美，1901年作为一种花卉引入我国，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

7、一些河道和湖泊，凤眼莲覆盖面积达100%。第10页/共29页总结：种群增长的型曲线总结：种群增长的型曲线产生条件：产生条件：理想状态理想状态即食物和空间条件充裕，气即食物和空间条件充裕，气候适宜，没有敌害等；候适宜，没有敌害等；增长特点：增长特点：种群数量每年以一定的倍数增长，第二年是种群数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的第一年的倍。即每年增长（倍。即每年增长（1）倍，且增长率不变。不受种群密度的限制。量的计算：量的计算：t年后种群的数量为年后种群的数量为Nt=N0 t（N0为起始数量，为起始数量，t为时间，为时间，Nt表示表示t年后该种年后该种群的数量，群的数量，为年均增长率）为年均

8、增长率）一般指实验室条件下或者当新物种入侵时一般指实验室条件下或者当新物种入侵时的曲线。的曲线。第11页/共29页 思考思考 在自然界中，种群的数量会一直按在自然界中，种群的数量会一直按照照“J”型曲线增长吗？为什么？型曲线增长吗？为什么？不会。不会。原因：自然界的资源和空间是有限的。原因：自然界的资源和空间是有限的。一般按照一般按照“S S”型曲线增长。型曲线增长。第12页/共29页高斯实验：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0.5mL培养液中放入培养液中放入5个大草履虫，然后每隔个大草履虫，然后每隔24 h统计一次大草统计一次大草履虫的数量。经过反复

9、实验，得出了如上图所示的结果。履虫的数量。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从上图可以看出，大草履虫在这个实验环境条件下的最最大种群数量是大种群数量是375个个。环境容环境容纳量纳量三、种群增长的三、种群增长的“S”型曲线型曲线环境容纳量环境容纳量(又称又称 )：在环境条件：在环境条件_的的情况下，一定空间中所能维持的种群的最大的数量。情况下，一定空间中所能维持的种群的最大的数量。K值值不受到破坏不受到破坏第13页/共29页三、种群增长的三、种群增长的“S”型曲线型曲线2种群内部种群内部个体竞争个体竞争会随会随 着个体数增加而加剧着个体数增加而

10、加剧1在自然的状态下，生在自然的状态下，生存空间和食物等资源有限存空间和食物等资源有限3天敌的制约天敌的制约 导致种群呈导致种群呈“S”型增长的原因是什么？型增长的原因是什么？总结：自然环境下具有环境阻力总结：自然环境下具有环境阻力第14页/共29页环境阻力和环境容纳量有什么关系？环境阻力和环境容纳量有什么关系？如何增大种群的如何增大种群的K值或减少值或减少K值？值？“J”型曲线和型曲线和“S”型曲线的型曲线的比较比较第15页/共29页总结：种群增长的总结：种群增长的“S”型曲线型曲线条件：条件：自然环境下，即有自然环境下，即有环境阻力存在的情况下。环境阻力存在的情况下。特点：特点：增长速率先

11、增大后增长速率先增大后减小，最后变为减小，最后变为0，受种，受种群密度的影响。群密度的影响。关键：关键：有有K值，即环境容纳量，且在此值下值，即环境容纳量，且在此值下增长速率为增长速率为0。在。在K/2时，增长速率最大。时，增长速率最大。第16页/共29页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总结：总结：“S”型曲线种群增长速率的变化情况型曲线种群增长速率的变化

12、情况K值K/2第17页/共29页1 1、合理开发利用捕鱼，可持续发展、合理开发利用捕鱼，可持续发展2 2、要获得最大日捕获量、要获得最大日捕获量“S”型曲线的应用一：指导捕鱼业型曲线的应用一：指导捕鱼业使被捕鱼群的种群数量保持在使被捕鱼群的种群数量保持在K/2K/2水平水平在在K K值捕获值捕获第18页/共29页例如：家鼠的繁殖力很强，种群数量每天可增加例如：家鼠的繁殖力很强，种群数量每天可增加1.47%理论上，在某一区域，理论上，在某一区域，10只家鼠在只家鼠在100天天后的数量将会达到多少？后的数量将会达到多少？你考虑应当采取什么措施来控制家鼠的数你考虑应当采取什么措施来控制家鼠的数量才是

13、最有效的？量才是最有效的？10(1+1.47%)100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，即减少即减少家鼠的活动范围和食物来源，在最初开始增长家鼠的活动范围和食物来源，在最初开始增长时消灭效果最好。时消灭效果最好。“S”型曲线的应用二：指导消灭有害生物型曲线的应用二：指导消灭有害生物第19页/共29页怎样做才是保护大熊猫的根本措施？怎样做才是保护大熊猫的根本措施？减少环境阻减少环境阻力，增大环境容力，增大环境容纳量。纳量。即建立自即建立自然保护区，改善然保护区，改善大熊猫的栖息环大熊猫的栖息环境，提高环境容境，提高环境容纳量。纳量。“S”型曲线的应用三：指导保护珍稀动物

14、型曲线的应用三：指导保护珍稀动物第20页/共29页四、种群数量的波动和下降四、种群数量的波动和下降讨论：讨论：种群数量达到种群数量达到K K值后，都能在值后，都能在K K值维持稳定吗？值维持稳定吗？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，在不利条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡在不利条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡东亚飞蝗种群数量的波动第21页/共29页四、种群数量的波动和下降四、种群数量的波动和下降影响种群数量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

15、、传染病、天敌重要因素：人类的活动重要因素：人类的活动第22页/共29页五、研究种群数量变化的意义五、研究种群数量变化的意义1合理利用和保护野生生物资源合理利用和保护野生生物资源2为防治有害生物提供科学依据为防治有害生物提供科学依据鱼类的捕捞鱼类的捕捞蝗虫的防治蝗虫的防治第23页/共29页1 1在下列图中，表示种群在无环在下列图中，表示种群在无环境阻力状况下增长的是境阻力状况下增长的是()()B课堂练习课堂练习第24页/共29页2.2.在一个相对封闭的小型牧场内，迁入在一个相对封闭的小型牧场内，迁入一小群绵羊，一小群绵羊，8 8年后发展到年后发展到500500只左右，只左右，这个羊群数量会这个

16、羊群数量会 ()()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第25页/共29页3 3、种群的指数增长（、种群的指数增长（J J型）是有条件的，条型）是有条件的，条件之一是（件之一是（）A A在该环境中只有一个种群在该环境中只有一个种群B B该种群对环境的适应比其他种群该种群对环境的适应比其他种群 优越得优越得多多C C环境资源是无限的环境资源是无限的D D环境资源是有限的环境资源是有限的C第26页/共29页4.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 ，如，如果将该种群置于有限的环境中，种群的数量增长果将该种群置于有限的环境中，种群的数量增长曲线是曲线是 ，用达尔文进化观点分析，图中阴影，用达尔文进化观点分析，图中阴影部分表示部分表示 。影响种群密度的因素有影响种群密度的因素有 。AB出生率、死亡率、迁入、迁出、出生率、死亡率、迁入、迁出、性别比、年龄组成、气候、食性别比、年龄组成、气候、食物、天敌、人类活动等物、天敌、人类活动等时间时间种种群群数数量量AB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27页/共29页第28页/共29页感谢您的观看！第29页/共29页