种群的数量变化--邹玲花

1、复习回顾：复习回顾：1、样方法的适用范围：、样方法的适用范围： 。2、常用的取样方法有、常用的取样方法有 和和 。3、活动能力强，活动范围广的动物种群密度的调查方法、活动能力强，活动范围广的动物种群密度的调查方法为为 。写出计算式子：。写出计算式子：植物及一些活动能力弱的动物植物及一些活动能力弱的动物五点取样法五点取样法等距取样法等距取样法标志重捕法标志重捕法N=m（重捕中标志数）（重捕中标志数）M(总标志数）总标志数）n（重捕个体数）（重捕个体数）必修必修3 第第4章章种群和群落种群和群落第第2节节 种群数量的变化种群数量的变化【学习目标学习目标】尝试建立数学模型尝试建立数学模型解释种群的数

2、量变动解释种群的数量变动 在营养和生存空间没有限在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每制的情况下，某种细菌每2020分钟就通过分裂繁殖一代。分钟就通过分裂繁殖一代。2 2.72.72小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？多少？n 72 h60 min 20 min216 Nn2n 2 2161 1、如图、如图1 1个细菌开始繁个细菌开始繁殖，殖，n n代细菌数量的计代细菌数量的计算公式是什么算公式是什么? ?模型转化模型转化曲线图法曲线图法时间分时间分钟钟(min)20406080100120细菌数细菌数量量 2 4 8 16 32 64 20

3、406080100 120140160180时间时间/ /分钟分钟细菌数量细菌数量/ /个个曲线绘制基本方法曲线绘制基本方法1 1、( (定定) )轴轴“依变量而定轴依变量而定轴”2 2、( (判判) )势势“理关系而判势理关系而判势”3 3、( (描描) )点点“抓关键而描点抓关键而描点”0时间分时间分钟钟(min)20406080100120细菌数细菌数量量 2 4 8 16 32 64 0 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数学形式形式 主要有主要有数学方程式数学方程式、数字表格数字表格、坐标图坐标图等等p 数学方法的介入，是我们对大自然有了更多

4、数学方法的介入，是我们对大自然有了更多的认识，如牛顿定律、元素周期表等。的认识，如牛顿定律、元素周期表等。p数学模型能数学模型能 、 和和 种群种群数量的变化。数量的变化。描述描述解释解释预测预测一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法数学模型建构的一般过程数学模型建构的一般过程提出提出问题问题合理假设合理假设数学模型数学模型检验修正检验修正细胞每细胞每20min20min分裂一次分裂一次资源空间无限，种群的资源空间无限，种群的增长不受种群密度增加增长不受种群密度增加的影响的影响观察、统计细菌数量，对观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检自己所建立的模型进行检验或修正验或修正

5、发现问题中的数学本质发现问题中的数学本质实例实例1：澳大利亚本来并利没有兔子。澳大利亚本来并利没有兔子。 1859年，年，24只欧洲野兔只欧洲野兔从英国被带到了澳大亚。这些野兔发现自己来到了天堂。因为这从英国被带到了澳大亚。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。不到到100年，兔子的数量达到年，兔子的数量达到6 亿只以上，遍布整个澳洲大陆。亿只以上，遍布整个澳洲大陆。前面所得出的

6、增长曲线，只是对理想条件下细菌数量增长前面所得出的增长曲线，只是对理想条件下细菌数量增长的推测。在自然界中，种群的数量变化情况是怎样的呢？的推测。在自然界中，种群的数量变化情况是怎样的呢？实例实例2：在在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的一个岛屿。在国的一个岛屿。在19371942年期间，这个种群年期间，这个种群数量的增长如下图所示。数量的增长如下图所示。 自然界确有类似细菌在自然界确有类似细菌在种群数量增长的形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，曲线则大致呈线来表示，曲线则大致

7、呈“J ” ”型。型。二、种群数量的增长二、种群数量的增长（一）种群增长的（一）种群增长的“J” ”型曲线型曲线 模型假设：模型假设：在食物和空间条件充在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害裕、气候适宜、没有敌害等条件等条件下，种群的数量每年以一定的倍下，种群的数量每年以一定的倍数增长，第二年的数量是第一年数增长，第二年的数量是第一年的的 倍。倍。 建立模型：建立模型：t t年后种群数量为：年后种群数量为： 种种群群数数量量时间时间 模型中各参数的意义：模型中各参数的意义： NN0 0为某种动物种群的为某种动物种群的起始数起始数量量，t t为时间，为时间， NNt t表示表示t t年后该种群

8、的数量，年后该种群的数量， 表示表示该种群数量是一年前种群数量的该种群数量是一年前种群数量的倍数倍数。“J”型型增长的增长的数学模型数学模型NNt t = = NN0 0 t t 0 04 48 81212100010001200120014001400160016001800180020002000人口人口/ /亿亿我国我国1000-20001000-2000年的人口数量变化年的人口数量变化 与社会的联系与社会的联系“J”型增长能一直持续下去吗？型增长能一直持续下去吗？ 实例实例3：生态学家高斯的实验：生态学家高斯的实验：高斯高斯: :把把5 5个大草履虫置于个大草履虫置于0.5mL0.5m

9、L的培养液中，每隔的培养液中，每隔2424小时统计一次数据，经过反复实验，结果如下小时统计一次数据，经过反复实验，结果如下图：图： （1 1）为什么大草履虫第二天、第）为什么大草履虫第二天、第三天增长较快，而第五天以后三天增长较快，而第五天以后数量基本稳定？数量基本稳定？（2 2）高斯实验的条件与）高斯实验的条件与“问题探问题探讨讨”中的条件有何区别？中的条件有何区别？（3 3）增长曲线像什么字母？）增长曲线像什么字母？（二）（二） 种群增长的种群增长的“S”S”型曲线型曲线1. 产生条件（原因）：产生条件（原因）：存在环境阻力存在环境阻力 自然界的自然界的资源和空间总是有限的资源和空间总是有

10、限的，当种群密度增大时，当种群密度增大时，种内斗争种内斗争加剧，以该种群为食的动物的数量也会增加，加剧，以该种群为食的动物的数量也会增加，导致种群出生率降低，死亡率增高，当导致种群出生率降低，死亡率增高，当死亡率增加到与死亡率增加到与出生率相等时出生率相等时，种群的增长就会停止，有时会稳定在一，种群的增长就会停止，有时会稳定在一定水平。定水平。时间时间种群数量种群数量K（环境所允许的最大值）（环境所允许的最大值）2.2.增长特点：增长特点： 种群数量达到环境种群数量达到环境所允许的所允许的最大值（最大值（K K值）值）后，将停止增后，将停止增长并在长并在K K值左右保持值左右保持相对稳定。相对

11、稳定。 3.3.增长曲线增长曲线p阴影部分代表因阴影部分代表因环境阻力环境阻力而被淘汰而被淘汰的个体；的个体；p阴影的大小也反映阴影的大小也反映环境阻力的大小。环境阻力的大小。以下是某一地域某一种群以下是某一地域某一种群的增长曲线，请问阴影部分代表含义是什么？的增长曲线，请问阴影部分代表含义是什么？、增长率、增长率概念辨析：概念辨析： 增长率增长率-指种群在单位时间内净增加的个体数占个体总指种群在单位时间内净增加的个体数占个体总 数的比率。数的比率。 增长率（末数初数）初数增长率（末数初数）初数 出生率死亡率出生率死亡率 例例-某种群现有数量为某种群现有数量为a，一年后，该种群数为，一年后，该

12、种群数为b，那么，那么 该种群在当年的增长率为（该种群在当年的增长率为（b-a）/ a。、增长速率、增长速率概念辨析：概念辨析： 增长速率增长速率-指种群在单位时间内净增加的个体数。指种群在单位时间内净增加的个体数。 增长速率（末数初数）单位时间增长速率（末数初数）单位时间 例例-同样某种群现有数量为同样某种群现有数量为a，一年后，该种群数为，一年后，该种群数为b， 其种群增长速率为：（其种群增长速率为：（b-a）/1年。年。拓展：拓展：转化出增长率与增长速率的曲线图转化出增长率与增长速率的曲线图种群增长率种群增长率时间时间种群增长率种群增长率时间时间“J”型曲线型曲线 “S S”型曲线型曲线

13、 增长率增长率 （无单位）（无单位）（末数初数）（末数初数）初数初数出生率死亡率出生率死亡率-1-1种群增长速率种群增长速率时间时间种群增长速率种群增长速率时间时间 增长速率增长速率 （有单位）（有单位）（N Nt tN Nt-1t-1）t t个个/年年单位时间单位时间（末数初数）（末数初数）增长速率等于曲线的斜率增长速率等于曲线的斜率 种群增长速率种群增长速率时间时间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 S”型曲线型曲线种群增长速率种群增长速率时间时间种群增长率种群增长率时间时间种群增长率种群增长率种群增长速率种群增长速率时间时间时间时间总结：总结：-1-

14、1种群两种增长曲线比较种群两种增长曲线比较形成条件形成条件种群增种群增长速率长速率有无有无K K值值“J”型曲线型曲线“S S”型曲线型曲线越来越大越来越大先上升后而下降，先上升后而下降，在在K/2K/2时达到最大值时达到最大值无无K K值值有有K K值值曲线形成曲线形成原因原因无种内斗争，无种内斗争，缺少天敌缺少天敌种内斗争加剧，种内斗争加剧，捕食者数量增多捕食者数量增多在食物和空间条件充在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有裕、气候适宜、没有敌害等理想条件（即敌害等理想条件（即无环境阻力）无环境阻力）资源和空间总是有限资源和空间总是有限的，存在种内斗争和的，存在种内斗争和敌害（即有环境阻力）

15、敌害（即有环境阻力）例例1 1种群在理想环境中，呈种群在理想环境中，呈“J”型曲线增长；在有环境阻力型曲线增长；在有环境阻力条件下，呈条件下，呈“S S”型曲线增长。结合右图分析，下列有关种群增型曲线增长。结合右图分析，下列有关种群增长曲线的叙述，正确的是长曲线的叙述，正确的是A K值是环境容纳量，一般不随环境的变化而改变值是环境容纳量，一般不随环境的变化而改变B为保护鱼类资源，捕捞的最佳时机应选择在为保护鱼类资源，捕捞的最佳时机应选择在e点点C若图示蝗虫种群增长曲线，则虫害防治应在若图示蝗虫种群增长曲线，则虫害防治应在c点之后点之后D若图示草履虫种群增长曲线，则若图示草履虫种群增长曲线，则e

16、点后增长速率为点后增长速率为0（三）应用（三）应用D据右图思考：据右图思考：为什么鱼类的捕捞选择为什么鱼类的捕捞选择在在c点后，而害虫的防治点后，而害虫的防治在在c点前？点前？“J”型与型与“S S”型曲线在生产中的应用：型曲线在生产中的应用：“S S”增长曲线中，种群数量达到环境容纳量的一半增长曲线中，种群数量达到环境容纳量的一半（K/2K/2）时，种群增长速率最大，资源再生能力最）时，种群增长速率最大，资源再生能力最强。强。 在野生动植物、渔业和畜牧业的开发和利用方在野生动植物、渔业和畜牧业的开发和利用方面：面：如渔业捕捞，应在种群数量大于如渔业捕捞，应在种群数量大于K/2K/2时开始捕时

17、开始捕捞，捕捞后将种群数量捞，捕捞后将种群数量控制在环境容纳量的一半控制在环境容纳量的一半，即即K/2K/2值左右，此时值左右，此时种群增长速率最大种群增长速率最大，可提供的，可提供的资源数量也最多，而且又不影响资源的再生；资源数量也最多，而且又不影响资源的再生；而对而对于有害生物的防治于有害生物的防治，则应在种群数量小于，则应在种群数量小于K/2K/2时捕时捕杀。杀。在实际环境中，种群增长一般都成在实际环境中，种群增长一般都成“S S”增长曲线；增长曲线；但生物迁入新环境后，在一定时期内的增长可看作但生物迁入新环境后，在一定时期内的增长可看作“J”型增长曲线（如物种入侵）。型增长曲线（如物种

18、入侵）。（2015 2015 山东高考）下图表示出生率、死亡率和山东高考）下图表示出生率、死亡率和种群密度的关系，据此分析得出的正确表述是种群密度的关系，据此分析得出的正确表述是A A在在K/2K/2时控制有害动物最有效时控制有害动物最有效B B图示规律可作为控制人口增长的依据图示规律可作为控制人口增长的依据C C该图可用于实践中估算种群最大净补充量该图可用于实践中估算种群最大净补充量D D在在K/2K/2时捕捞鱼类最易得到最大日捕获量时捕捞鱼类最易得到最大日捕获量C试分析大熊猫数量日益减少的原因试分析大熊猫数量日益减少的原因? ?你能提出保护你能提出保护大熊猫措施吗？大熊猫措施吗？原因：原因

19、：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1. 珍惜动物的保护珍惜动物的保护措施：措施：提高繁殖率；提高繁殖率；建立自然保护区，给大熊猫更宽广的生活空间，保护建立自然保护区，给大熊猫更宽广的生活空间，保护环境，改善它们的栖息环境，帮助减少其环境阻力从环境，改善它们的栖息环境，帮助减少其环境阻力从而提高环境容纳量，是保护大熊猫的根本措施。而提高环境容纳量，是保护大熊猫的根本措施。2. 有害生物的防治有害生物的防治-家鼠家鼠家鼠家鼠机械捕杀机械捕杀施用激素施用激素药物捕杀药物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

20、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3 3、为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续地获得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量保持在什最大捕鱼量，应使被捕鱼群的种群数量保持在什么水平么水平? ?为什么？为什么？ K/2K/2值。值。 K/2 种群增长速率最大，此种群增长速率最大，此时既时既可获得较大收益（提供可获得较大收益（提供的资源较多），又有利于种的资源较多），又有利于种群的可持续发展群的可持续发展( (再生再生) )。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，种群还有可能绝灭如果外界的环境发生剧烈变化，种群还有可能绝灭. .（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/2一般将种群数量一般将种群数量控制在环境容纳控制在环境容纳量的一半量的一半，即，即K/2K/2值左右，此时值左右，此时种群种群增长速率最大增长速率最大，可提供的资源数量，可提供的资源数量也最多，而且又不影响资源的再生也最多，而且又不影响资源的再生当种群数量大于当种群数量大于K/2K/2时，种群增长速率开始下降。所以时，种群增