【公开课】种群数量的变化课件高二上学期生物人教版(2019)选择性必修2.pptx
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1、回顾:说出序号表示的种群的数量特征回顾:说出序号表示的种群的数量特征 _ _ _ _ _ _ _ _ _ 种群密度种群密度出生率出生率死亡率死亡率年龄结构年龄结构性别比例性别比例1第第1 1章章 种群及其动态种群及其动态第第2 2节节 种群数量的变化种群数量的变化(第一课时)(第一课时)2问题情境 我们的手上难免沾染细菌。细菌的繁殖速率很快,因而我们的手上难免沾染细菌。细菌的繁殖速率很快,因而我们要常洗手。假设在营养和生存空间没有限制的情况下,我们要常洗手。假设在营养和生存空间没有限制的情况下,某种某种细菌细菌每每20 min20 min就通过分裂繁殖一代。就通过分裂繁殖一代。根据假设计算出根
2、据假设计算出1 1个细菌在不同时间产生后代的数量,记个细菌在不同时间产生后代的数量,记录在自己设计的表格中。录在自己设计的表格中。时间(时间(min)min)2020404060608080100100120120140140160160180180分裂次数分裂次数1 12 23 34 45 56 67 78 89 9数量(个)数量(个)2 24 48 8161632326464128128256256512512指数形式指数形式2 21 12 22 22 23 32 24 42 25 52 26 62 27 72 28 82 29 9第第n n代细茵数量的计算公式是什么?代细茵数量的计算公式
3、是什么?N Nn n=N=N0 022n n3数学模型1 1数学模型数学模型用来描述一个用来描述一个系统系统或它的或它的性质性质的的数学形式数学形式。数学公式数学公式曲线图曲线图2 2类型类型数学公式数学公式曲线图曲线图Nn=N0 2n精确精确直观直观回顾:回顾:高中生物中学习过哪些模型呢?高中生物中学习过哪些模型呢?4模型模型是人们为了某种特定目的而对是人们为了某种特定目的而对认识对象认识对象所作的一种简化的所作的一种简化的概括性描述概括性描述。物理模型物理模型数学模型数学模型概念模型概念模型模型5观察分析观察分析提出问题提出问题做出假设做出假设建立建立数学模型数学模型对模型进行对模型进行检
4、验修正检验修正研究研究方法方法研究研究实例实例细细菌菌每每20min20min分分裂裂一一次次,怎怎样样计计算算繁殖繁殖n n代的数量?代的数量?在在资资源源和和生生存存空空间间没没有有限限制制的的条条件件下下,细细菌菌种种群群的的增增长长不不会会受受种群密度增加的影响种群密度增加的影响N Nn n=2=2n nN N代代表表细细菌菌数数量量,n n表表示示第第几代几代观观察察、统统计计细细菌菌数数量量,对对模模型型进进行检验或修正行检验或修正1.定义:定义:一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法建立数学模型建立数学模型用来描述一个系统或它的性质的用来描述一个系统或它的性质的数学
5、形式数学形式。2.步骤:步骤:60 0时间时间/min/min细菌数量细菌数量/个个1001002002003003004004005005002020404060608080100100120120 140140 160160 180180时间时间(min)(min)0 02020404060608080100100120120140140160160180180分裂次数分裂次数0 01 12 23 34 45 56 67 78 89 9数量(个)数量(个)1 12 24 48 81616323264641281282562565125123.类型及优缺点:类型及优缺点:(1)(1)数学公式
6、数学公式(2)(2)曲线图曲线图科学、科学、精确精确不够直观不够直观直观直观不够精确不够精确P8-P8-画出细菌画出细菌种群的增长曲线种群的增长曲线7 实战训练实战训练2.下列关于建构种群增长模型方法的说法,不正确的是()A.曲线图能直观地反映出种群数量的增长趋势B.数学模型就是用来描述一个系统或它的性质的曲线图C.数学模型可描述、解释和预测种群数量的变化D.在数学建模过程中也常用到假说一演绎法 8 1859年,一位来澳大利亚定居的英国人在他的农场中放生了24只野兔,一个世纪后,这24只野兔的后代竟超过6亿只。漫山遍野的野兔不仅与牛羊争食牧草,还啃噬树皮,造成植被破坏,导致水土流失。直到人们引
7、入了黏液瘤病毒黏液瘤病毒才使野兔的数量得到控制。资料资料资料资料1 1 1 1分析自然界种群增长实例分析自然界种群增长实例一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法9资料资料资料资料2 2 2 2 20世纪30年代时,人们将环颈雉引入到美国的一个岛屿上,在最初的5年内,19371942年期间该种群数量的增长如左图所示年份种群数量/只1937春1937秋1938春1938秋1939春1939秋1940春1940秋1941春1941秋1942春1942秋0500100015002000250030003500840 3010081426282844705154013251898分析自然界
8、种群增长实例分析自然界种群增长实例一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法101.这两个资料中的种群增长有什么共同点?种群数量增长迅猛,且呈无限增长趋势。种群数量增长迅猛,且呈无限增长趋势。3.这种种群增长的趋势能不能一直持续下去?为什么?2.种群出现这种增长的原因是什么?食物充足、缺少天敌等。食物充足、缺少天敌等。不能,因为资源和空间是有限的。不能,因为资源和空间是有限的。4.野兔和环颈雉种群的增长曲线是否类似于细菌种群的增长曲线?类似,均成类似,均成“J”形。形。分析自然界种群增长实例分析自然界种群增长实例一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法110 0时间时间/
9、min/min细菌数量细菌数量/个个1001002002003003004004005005002020404060608080100100120120 140140 160160 180180二、种群的二、种群的“J”“J”形增长形增长 自然界确有类似的细菌在自然界确有类似的细菌在理想条件理想条件下种群数量增长的形式,如果以时间下种群数量增长的形式,如果以时间为横坐标,种群数量为纵坐标画出曲线来表示,曲线大致呈为横坐标,种群数量为纵坐标画出曲线来表示,曲线大致呈“J J”形形。年份种群数量/只1937春1937秋1938春1938秋1939春1939秋1940春1940秋1941春1941秋
10、1942春1942秋050010001500200025003000350084030100 81426282844705154013251898某海岛上环颈雉种群数量的变化某海岛上环颈雉种群数量的变化12理理想想状状态态:食物充足,空间不限,气候适宜,没有敌害等。实验室条件下;当一个种群刚迁入到一个新的适宜环境时。1.模型假设:模型假设:2.适用对象:适用对象:时间时间(t)种种群群数数量量Nt二、种群的二、种群的“J”“J”形增长形增长3.“J”形增长的特点:形增长的特点:种群数量每年以一定的倍数增长,第二年是第一年的倍。133.“J”形增长的数学模型公式:形增长的数学模型公式:公式:公式
11、:Nt=N0 t 曲线式:曲线式: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表示该种群数量是一年前种群数量的的倍数倍数 时间时间(t)种种群群数数量量Nt二、种群的二、种群的“J”“J”形增长形增长14合作探究:合作探究:当满足什么条件时,种群数量呈“J”形增长?项目项目种群数量变化种群数量变化年龄结构年龄结构111 111 11,且不变),且不变)(1,且不变)16种群的“J”形增长 14年,种群数量_ 45年,种群数量_ 59年,种群数量_ 910年,种群数量_ 1011年,种群数量_
12、 1113年,种群数量_ 。前9年,种群数量第_年最高 913年,种群数量第_年最低呈“J”形增长增长相对稳定下降下降1112下降,5121213增长=当年种群数量前一年种群数量据图说出种群数量如何变化17中国中国人口数据增长曲线人口数据增长曲线世界世界人口数据增长曲线人口数据增长曲线4.人口数据增长曲线:人口数据增长曲线:人口在人口在2020世纪大部分时期呈现出世纪大部分时期呈现出“J”“J”形形增长增长二、种群的二、种群的“J”“J”形增长形增长18 凤眼莲(俗称水葫芦)凤眼莲(俗称水葫芦)原产于原产于南美,南美,19011901年作为花卉引入中国。年作为花卉引入中国。由于繁殖迅速,又几乎
13、没有竞争由于繁殖迅速,又几乎没有竞争对手和天敌,我国目前有对手和天敌,我国目前有184184万万吨。它对其生活的水面采取了野吨。它对其生活的水面采取了野蛮的封锁策略,挡住阳光,导致蛮的封锁策略,挡住阳光,导致水下植物得不到足够光照而死亡。水下植物得不到足够光照而死亡。实例实例1 119实例实例2 2外来入侵物种紫茎泽兰外来入侵物种紫茎泽兰在中国外来入侵物种中名列第一位的在中国外来入侵物种中名列第一位的紫茎泽兰,原产美洲的墨西哥至哥斯达黎紫茎泽兰,原产美洲的墨西哥至哥斯达黎加一带,大约加一带,大约2020世纪世纪4040年代,紫茎泽兰由年代,紫茎泽兰由中缅边境传入中国云南南部。现在,云南中缅边境
14、传入中国云南南部。现在,云南80%80%面积的土地都有紫茎泽兰分布,对当面积的土地都有紫茎泽兰分布,对当地生物多样性造成了严重破坏。地生物多样性造成了严重破坏。20想一想理想条件下,一年之内苍蝇能繁殖20-30个世代,保守的估计每只雌蝇一生能产200个后代,据估计两只雌雄苍蝇繁殖一年之后,后代可以把整个地球的表面都覆盖住,高度达到14厘米!自然界中生物数量变化没有呈现J型增长的原因?资源、空间等方面的限制现实条件下种群如何增长?21【实例实例】生态学家生态学家高斯高斯的实验:的实验:在0.5 mL培养液中放入5个大草履虫,每隔24h统计一次大草履虫的数量。经反复实验,结果如下图所示。(1)大草
15、履虫的数量在第几天增长较快?第二天和第三天第二天和第三天(2)第几天以后基本维持在375个左右?第五天第五天二、种群的二、种群的“S S”形增长形增长22(3)为什么大草履虫种群没有出现“J”形增长?由于随着大草履虫由于随着大草履虫数量的增多数量的增多,对,对食食物和空间物和空间的竞争趋于激烈,导致的竞争趋于激烈,导致出生出生率率下降下降,死亡率死亡率升高升高。(4)这种类型的种群增长称为什么?种群的种群的“S”“S”形增长形增长二、种群的二、种群的“S S”形增长形增长23种群经过一定时间的增长后,数量趋于稳定,增长曲线呈“S”形。资源和空间有限资源和空间有限种群密度增大时种群密度增大时出生
16、率出生率降降低低死亡率死亡率升升高高1.“S”形增长的含义:形增长的含义:2.“S”形增长形成原因:形增长形成原因:种内竞争加剧种内竞争加剧出生率死亡率时,出生率死亡率时,种群稳定在一定的种群稳定在一定的水平水平3.适用对象:适用对象:一般自然种群的增长一般自然种群的增长4.环境容纳量:环境容纳量:一定的环境条件所能维持的种群最大数量称为环境容纳量,又称K 值。二、种群的二、种群的“S S”形增长形增长245.“S”曲线的分析:曲线的分析:BCDEA种群基数小,需要种群基数小,需要适应适应新环境,增新环境,增长长较缓慢较缓慢。(1)AB(1)AB段:段:(2)BC(2)BC段:段:(3)C(3
17、)C点:点:(4)CD(4)CD段:段:资源和空间资源和空间丰富丰富,出生率升高,种,出生率升高,种群数量群数量增长迅速增长迅速。种群数量为种群数量为K/2K/2,种群,种群增长速率增长速率达到达到最大最大。资源和空间资源和空间有限有限,种群密度增大,种群密度增大,种内竞争种内竞争加剧加剧,出生率降低,死亡,出生率降低,死亡率升高,种群率升高,种群增长增长减缓减缓;调整期调整期加速期加速期转折期转折期减速期减速期(5)DE(5)DE段:段:出生率约等于死亡率,种群出生率约等于死亡率,种群增长速率增长速率几乎为几乎为0,种群数量达到,种群数量达到K值值,且维持,且维持相对稳定相对稳定。饱和期饱和
18、期25BCDEAS型曲线增长速率曲线增长速率时间t1t2增长速率先增大后减小,最后为增长速率先增大后减小,最后为0 0。当种群数量为当种群数量为k/2k/2时,增长速率达到时,增长速率达到最大最大。K/2KABCDE二、种群的二、种群的“S S”形增长形增长265.“S”5.“S”曲线的分析:曲线的分析:BCDEA生物自身的遗传特性和食物、栖息场所、天敌及其他生存条件均会影响动物的环境容纳量。K K值是种群在一定环境条件下所能值是种群在一定环境条件下所能维持(允许达到)的种群最大维持(允许达到)的种群最大数量,数量,在环境条件没有变化的情况下,在环境条件没有变化的情况下,种种群数量在群数量在K
19、 K值上下波动,动态平衡值上下波动,动态平衡。27野生大熊猫种群数量锐减的关键原因是什么?野生大熊猫种群数量锐减的关键原因是什么?保护大熊猫的根本措施是什么?保护大熊猫的根本措施是什么?建立自然保护区,改善栖息环境,建立自然保护区,改善栖息环境,从而从而提高环境容纳量提高环境容纳量。野生大熊猫的栖息地遭到破坏,食野生大熊猫的栖息地遭到破坏,食物和活动范围缩小,物和活动范围缩小,K K值降低值降低。6.K6.K值和值和K/2K/2值的运用:值的运用:场景场景场景场景1 1 1 128怎样做才能最有效的灭鼠?怎样做才能最有效的灭鼠?增大环境阻力降低K值防治老鼠降低环境容纳量降低环境容纳量场景场景场
20、景场景2 2 2 26.K6.K值和值和K/2K/2值的运用:值的运用:是防治是防治有害生物的根本措施。有害生物的根本措施。灭鼠、杀虫效果最好的时期在。K/2以前29为了保护鱼类资源不受破坏,并能持续地为了保护鱼类资源不受破坏,并能持续地获得最大捕鱼量,应使被捕鱼群的种群数获得最大捕鱼量,应使被捕鱼群的种群数量保持在什么水平?为什么?量保持在什么水平?为什么?应使被捕鱼群的种群数量应使被捕鱼群的种群数量保持在保持在K/2K/2水平水平,因为在这个水平上种群增长,因为在这个水平上种群增长率最大率最大。场景场景场景场景3 3 3 3K种群数量时间0BCDEt1t2AK/2“黄金开发点”6.K6.K
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