高中生物 第4章 第2节 种群数量的变化课件 新人教版必修31.ppt

第4章种群和群落第2节种群数量的变化 栏目链接 1 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 4 关注人类活动对种群数量变化的影响 栏目链接 栏目链接 1 数学模型是用来描述一个系统或它的性质的 形式 2 研究方法步骤 提出问题 做出合理的假设 用适当的 形式表达 检测或修正 3 表达形式 数学方程式 优点是科学 曲线图 能直观地反映出种群数量的 但不够精确 知识清单 一 建构种群增长模型的方法 数学模型 数学 数学 准确 增长趋势 栏目链接 二 种群增长的 j 型曲线和 s 型曲线 知识清单 1 种群增长的 j 型曲线是指在 条件下的种群数量增长的形式 以 为横坐标 为纵坐标画出的曲线图 大致呈 2 j 型曲线的数学模型 1 模型假设 在 和 条件充裕 气候适宜 没有敌害等条件下 种群的数量每年以一定的 增长 第二年的数量是第一年的 倍 2 建立模型 t年后种群数量表达式为 其中n0为该种群的 数量 t为时间 nt表示t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 理想 时间 种群数量 j 型 食物 空间 倍数 n0 t 起始 栏目链接 3 种群增长的 s 型曲线是指在 和 有限 种群密度增大时 种内竞争加剧 天敌数量增加的条件下 种群经过一定时间的增长后 数量趋于 的增长曲线 呈 4 环境容纳量是指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 数量 又称 值 资源 空间 稳定 s 型 最大 k 知识清单 栏目链接 三 种群数量的波动和下降 1 影响因素 1 自然因素 有 食物 传染病等 2 人为因素 人类活动的影响 2 数量变化 大多数种群的数量总是在 中 在不利的条件下 种群数量还会急剧 甚至 3 研究意义 研究种群数量的变化规律以及影响种群数量变化的因素 对于有害动物的 野生生物资源的 和 以及濒危动物种群的拯救和 都有着重要的意义 气候 天敌 波动 下降 消亡 防治 保护 利用 恢复 知识清单 栏目链接 要点探究 探究一建构种群增长模型 以细菌每20min分裂一次为例 的方法 1 方法与步骤 1 观察研究对象 提出问题 观察研究对象是为了发现问题 探索规律 细菌每20min分裂一次 便是通过大量观察和实验得出的结论 2 提出合理的假设 合理提出假设是数学模型成立的前提条件 假设不同 所建立的数学模型不同 细菌以指数函数增长 便是合理的假设 栏目链接 要点探究 3 用数学形式表达 据实验数据 用适当的数学形式对事物的性质进行表达 运用数学语言进行表达 即数学模型的表达形式 nt n0 t 也可以用直观的 j 型曲线表示 4 对模型进行检验和修正 观察 统计细菌数量 对自己建立的模型进行检验或修正 2 j 型增长的数学模型 1 模型的假设 在食物和空间条件充裕 气候适宜 没有天敌等理想条件下 种群的数量每年以一定的倍数增长 假设第二年的数量是第一年的 倍 栏目链接 要点探究 2 数学表达 种群的增长可以用下列方程式表示 t年后种群数量为 nt n0 t其中n为种群数量 t为时间 表示种群数量是一年前种群数量的倍数 n0为该种群的起始数量 3 意义 数学模型是联系实际问题与数学规律的桥梁 具有解释 判断 预测等重要功能 在科学研究中 数学模型是发现问题 解决问题和探索新规律的有效途径之一 栏目链接 易错提示 当 1时 种群数量上升 当 1时 种群稳定 当0 1时 种群数量下降 当 0时 种群无繁殖 种群在下一代灭绝 栏目链接 尝试应用 1 下图中表示种群在无环境阻力状况下增长的是 答案 b 栏目链接 尝试应用 2 描述 解释和预测种群数量的变化 常常需要建立数学模型 种群数量变化数学模型建立的一般步骤是 a 观察并提出问题 提出合理假设 根据实验数据 用适当的数学形式表达事物的性质 实验或观察检验或修正数学形式b 观察并提出问题 根据实验数据 用适当的数学形式表达事物的性质 提出合理假设 实验或观察检验或修正数学形式 栏目链接 尝试应用 c 观察并提出问题 提出合理假设 根据实验数据 用适当的数学形式表达事物的性质d 提出合理假设 根据实验数据 用适当的数学形式表达事物的性质 实验或观察检验或修正数学形式 答案 a 栏目链接 要点探究 探究二种群增长曲线比较 1 种群数量变化 1 影响因素 环境因素 气候 食物 天敌 寄生物传染病等 出生率 死亡率 迁入和迁出 增和减 种群数量的变化 增长 波动 稳定 下降 2 种群数量增长的类型 j 型增长曲线 栏目链接 要点探究 在理想条件 无任何阻力的情况 下 种群的数量会呈指数增长 这种种群的指数式增长在理论上存在 但在自然生态系统中不可能存在 因为资源空间和食物是有限的 但在种群增长的某一段时间内可能会出现这种情况 此外 外来物种入侵 条件适宜 缺少天敌 在相当长的一段时间内入侵种会呈指数增长趋势 例如 入侵我国的大米草 水葫芦等 s 型增长曲线 种群数量达到环境允许的最大值k 环境的满载量或负载能力 后停止增长 即出生率降低 死亡率增加 从而使种群数量的增长率下降 一个牧畜饲养场最佳养殖个数是k 2 栏目链接 要点探究 2 k值与k 2在实践中的应用 栏目链接 两种生长曲线的区别 易错提示 栏目链接 1 两种增长方式的差异主要在于环境阻力 如资源 空间等 对种群数量的影响 按自然选择学说 环境阻力 部分个体数就是通过生存斗争被淘汰的个体数 如图甲所示 a 延滞期b 指数增长期c 减速增长期d 稳定期 有波动 易错提示 栏目链接 2 注意种群数量增长曲线与增长率曲线的区别 应用 s 型曲线可画出种群增长速率与时间的关系 如图乙所示 图中t1对应k 2 即种群增长率此时最高 t2对应k值 即此时种群增长率为0 易错提示 栏目链接 尝试应用 3 当种群数量达到k值时 可能出现的现象是 a 生态因素对该种群的影响没有作用b 种群的增长率保持相对稳定c 食物将不再是限制种群发展的因素d 出生率再也不会超过死亡率 答案 b 栏目链接 尝试应用 4 下图a b表示种群在不同条件下的增长曲线 c为b曲线对应的种群增长率变化曲线 下列叙述错误的是 栏目链接 尝试应用 a 在自然界中不可能存在类似a曲线表示的种群增长情况b 在t时刻b曲线对应的种群数量大小为环境容纳量的一半 即k 2c b曲线表示种群的数量增长可能受其本身密度增加的制约d c曲线表示的种群增长规律可用于指导渔业捕捞等 答案 a 栏目链接 要点探究 探究三影响种群变动的因素 1 种群密度的反馈调节 1 种内斗争与种群密度的反馈调节 如下图 栏目链接 要点探究 例如 在蝌蚪密度大的水中 个体较大的蝌蚪能从肠道分泌有毒物质 使幼小蝌蚪死亡率增加 还有桉树的自毒现象等 由此可见 种群具有一定的自我调节机能 是物种生存的一种适应性反应 是维持种群数量相对稳定的重要方式 在海洋鱼类资源急剧减少时 应停止捕捞 制定 休渔期 使之繁殖增多 还可投放人工繁育的鱼苗 加快种群数量的增长速度 栏目链接 要点探究 2 种间关系与种群密度的反馈调节 如下图 例如 一片草原上 牧草繁茂 食草动物就多 动物数量的增加 引起牧草衰减 由于牧草衰减 又引起动物数量减少 继而牧草又恢复正常 若过度放牧 则会引起草场退化 进而引起动物种群数量下降 所以要确定草场的合理载畜量 不能超载放牧 栏目链接 要点探究 2 研究种群数量变化的意义有利于合理利用野生生物资源 如确定草场的合理载畜量 科学防治害虫 农田治虫要选择良机 等 例如 在利用野生生物资源时 种群数量控制在什么情况下 人类获得资源量最大 又不影响资源的再生 一般将种群数量控制在环境容纳量的一半 即k 2值时便可达到预期的要求 栏目链接 影响种群数量变化的因素分析 1 直接因素 出生率和死亡率是影响种群数量变动的最直接因素 也是决定种群大小的最主要生物因素 迁入率和迁出率也是影响种群数量变动的直接因素 2 间接因素 凡是影响出生率和死亡率 迁入率和迁出率的因素都会影响种群数量的变化 年龄组成和性别比例通过影响出生率和死亡率间接影响种群数量 易错提示 栏目链接 生物因素包括种内关系和种间关系对生物种群数量变化的影响 非生物因素如阳光 温度 风 雨 雪等气候因素通过影响种群的出生率 死亡率而间接影响种群的数量 人为因素 人类活动对自然界种群数量变化的影响越来越大 易错提示 栏目链接 尝试应用 5 种群的指数增长是有条件的 条件之一是 a 在该环境中只有一个种群b 该种群对环境的适应比其他种群优越得多c 环境资源是无限的d 环境资源是有限的 答案 c 栏目链接 尝试应用 6 自然界中生物种群增长常表现为 s 型增长曲线 下列有关种群 s 型增长的说法正确的是 a s 型增长曲线仅表示了种群数量和食物的关系b 种群增长率在各阶段是不同的c s 型增长曲线只表示了种群数量与时间无关d 种群增长不受种群密度制约 答案 b 栏目链接 栏目链接 题型1考查种群数量增长的数学模型 例1种群在理想环境中 呈 j 型曲线增长 在有环境阻力条件下 呈 s 型曲线增长 结合下图分析 下列有关种群增长曲线的叙述 正确的是 栏目链接 名师点睛 本例是有关种群数量的变化问题 在理想条件下种群数量增长的增长率与增长速率不同 种群增长率是指单位数量的个体在单位时间内新增加的个体数 种群增长速率是指单位时间内新增加的个体数 种群增长率 出生率 死亡率 在有环境阻力时 一直减少 而种群增长速率是先增大后减小 a 若图示草履虫种群增长曲线 则e点后增长速率为0b 种群增长过程中出现环境阻力是在d点之后c 若图示蝗虫种群增长曲线 则虫害防治应在c点之后d k值是环境容纳量 一般不随环境的变化而改变 栏目链接 解析 由题干图中可知 e点已达到k值 此时出生率等于死亡率 种群增长率为0 j 型曲线和 s 型曲线的交叉阴影部分是在生存斗争的过程中 被淘汰的个数 即为环境阻力淘汰的个体数量 所以出现环境阻力应该出现在b点之后 防治害虫应该越早越好 而在c点时蝗虫的增长速率最快 这个时候防治的效果甚微 应该在b点之前防治 k值是环境容纳量 决定其大小的因素有生物所生存的环境条件和生物自身的遗传特性 所以只要是环境条件或自身的遗传特性发生改变 其k值就会发生改变 答案 a 栏目链接 变式训练 1 下图表示有限环境中某一种群增长的曲线 下列有关叙述正确的是 栏目链接 变式训练 a k是环境条件所允许达到的种群数量最大值b 在k值时 种群的增长率最大c 假设这是一个鼠的种群 可通过增大k值 来减少鼠害d 假设这是鱼的种群 当种群达到k值时开始捕捞 可持续获得最高产量 答案 a 栏目链接 题型2种群数量增长的规律及应用 例2有几只老鼠由于寻觅食物而到达了另一新的生活空间 并定居下来 开始时鼠群的增长十分缓慢 后来逐渐加快 到一定密度又突然减缓 直至完全停止 呈现右图所示的 s 型增长曲线 栏目链接 1 从图中a b看 鼠群数量增长缓慢 主要原因是开始一段时间内种群的基数 幼鼠不能 产生后代个体数 2 从图中c开始 鼠群迅速增长 其原因是基数开始 种群内 个体占多数 而 个体少 种群进入迅速 期 3 从图中d开始 鼠群的增长受到明显限制 其原因是栖息地的 有限 从而导致 加剧 4 e点时鼠群的增长完全停止 保持在一个 的水平上 这个水平叫做 栏目链接 5 当处于 水平时 种群的增殖速度最快 6 当居民发现鼠患时 在捕杀老鼠的同时 最好的办法是设法降低 断绝它们的食物来源 减少它们的生活空间 名师点睛 种群数量 s 型曲线中 k值是环境容纳的最大量 k 2值时增长速率最大 也是经济动物捕杀的最佳效益期 越接近k值 环境的阻力愈强 栏目链接 解析 在一定区域内 种群的数量和密度是经常变化的 而且有一定的规律 当某个种群的少数个体进入一个原先没有此种生物的适宜环境 开始时由于种群内个体数少而增长缓慢 随着种群数量增加种群增加量加大 到达一个中间点时种群的增加量最大 伴随种群密度的增加 环境阻力也越来越大 因为生活资源和生活空间都是有限的 从而使增长速度减缓 直至完全停止 这时种群数量将保持在一个基本恒定的水平上 这个基本恒定的水平就叫环境容纳量 如果用曲线来表示这种增长趋势 它呈现 s 型 生态学上叫 s 型增长 栏目链接 实际生活中 如要控制有害生物 最好的办法是设法降低种群的环境容纳量 减少食物 栖息地等生活资源 那么种群的数量必然会减少 答案 1 小生殖少 2 增大中幼年老年增长 3 生活资源和生活空间种内斗争 4 基本恒定环境容纳量 5 环境容纳量的一半 6 种群的环境容纳量 栏目链接 变式训练 2 我国自1393 1990年以来的人口统计数据如下表 请根据提供的数据完成下面的问题 栏目链接 变式训练 1 在曲线图中表示出中国人口在此1000年里的增长情况 栏目链接 变式训练 2 以上的人口增长曲线属于哪一种增长类型 其出现的原因是什么 3 按照曲线中的增长趋势发展下去 将出现什么状况 鉴于我国人口的现状 应当采取什么政策 栏目链接 解析 1 按照表格中的数据画出以下的曲线图 2 从图中看 中国的人口增长在过去的1000年中属于 j 型曲线 3 长期以来 我国人口的出生率一直高于死亡率 因而人口增长很快 人口的过度增长严重制约着我国经济和社会的发展 而要控制人口的增长 关键是要控制人口的出生率 因此 我国已经把计划生育列为一项基本国策 变式训练 栏目链接 答案 1 见解析 1 图 2 我国的人口增长属于 j 型曲线 生存条件改善 医