42--种群数量的变化课件

1、第第2 2节节 种群数量的变化种群数量的变化一、构建种群增长模型的方法一、构建种群增长模型的方法【合作探究一合作探究一】大肠杆菌大肠杆菌【合作探究一合作探究一】 在在营养和生存空营养和生存空间没有限制的情况下，间没有限制的情况下，细菌每细菌每20min20min分裂繁分裂繁殖一代。殖一代。讨论：讨论：3 3、请你计算一个细菌产生的后代在不同时、请你计算一个细菌产生的后代在不同时间的数量，完成表格！间的数量，完成表格！时间（min)20406080100120140160180分裂次数细菌数量（个）248163264128 256512123456789讨论：讨论：1 1、n n代细菌的数量是多

2、少代细菌的数量是多少？2 2、72H72H后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？多少？解：解：n min xhminNnn 【合作探究一合作探究一】3 3、一个细菌繁殖产生的后代在不同时间的数量。、一个细菌繁殖产生的后代在不同时间的数量。4 4、以时间为横坐、以时间为横坐标，细菌数量为纵标，细菌数量为纵坐标，画出细菌的坐标，画出细菌的种群增长曲线种群增长曲线时间（min)20406080100120140160180分裂次数细菌数量（个）248163264128 256512123456789。 。 。【合作探究一合作探究一】直观直观Nn=2n。曲线图曲线图

3、数学公式数学公式精确精确【合作探究一合作探究一】数学模型数学模型Nn=2n。曲线图曲线图数学公式数学公式【合作探究一合作探究一】数学模型数学模型建立数学模型的一般方法：建立数学模型的一般方法：观察研究观察研究对象对象，提出提出问题问题通过进一步实验或观察等，通过进一步实验或观察等，对模型对模型检验或修正检验或修正根据实验数据，用适当根据实验数据，用适当数数学形式学形式对事物性质表达对事物性质表达细菌每细菌每20min20min分裂一次分裂一次资源空间无限，种群增长资源空间无限，种群增长不受种群密度增加的影响不受种群密度增加的影响N Nn n= 2= 2n n， N N代表细菌数量，代表细菌数量

4、，n n表示第几代表示第几代观察、统计，对所建立观察、统计，对所建立的模型进行检验或修正的模型进行检验或修正研究方法研究方法研究实例研究实例提出合理的提出合理的假设假设【合作探究一合作探究一】Nn=2n。曲线图曲线图数学公式数学公式【合作探究二合作探究二】数学模型数学模型实例：实例：大闸蟹德国泛滥成灾大闸蟹德国泛滥成灾【合作探究二合作探究二】 实例：实例：大闸蟹德国泛滥成灾大闸蟹德国泛滥成灾【合作探究二合作探究二】 那这些原产于中国的大闸蟹是怎么爬到到欧洲的呢？原来，那这些原产于中国的大闸蟹是怎么爬到到欧洲的呢？原来，一百多年前清朝五口通商时期，为了增加中国商船的稳定性，船一百多年前清朝五口通

5、商时期，为了增加中国商船的稳定性，船底的蓄水舱里都要灌满了压舱水。压舱水是直接从长江水系里抽底的蓄水舱里都要灌满了压舱水。压舱水是直接从长江水系里抽取的，大闸蟹苗也被一同抽入了蓄水舱中。当商船到达通商港口取的，大闸蟹苗也被一同抽入了蓄水舱中。当商船到达通商港口后，大闸蟹就和压舱水一起排入了欧洲的水系。自此，大闸蟹开后，大闸蟹就和压舱水一起排入了欧洲的水系。自此，大闸蟹开始在欧陆江河定居，甚至威胁本土物种生存，从而成为欧洲地区始在欧陆江河定居，甚至威胁本土物种生存，从而成为欧洲地区唯一的淡水蟹种。唯一的淡水蟹种。 实例实例1 1：澳大利亚野兔澳大利亚野兔1859年，年，24只只野兔野兔 6亿只以

6、上亿只以上的野兔的野兔近近100100年后年后 1859 1859年，澳大利亚农场主汤姆斯年，澳大利亚农场主汤姆斯- -奥斯汀曾经这样奥斯汀曾经这样写道，写道，“农场里引入一些兔子，根本不会带来害处，甚农场里引入一些兔子，根本不会带来害处，甚至还可以为人们提供一个打猎的机会。至还可以为人们提供一个打猎的机会。”不久后，他就不久后，他就将将2424只外地灰兔子放到了野外。正是在这种认识的前提只外地灰兔子放到了野外。正是在这种认识的前提下，澳大利亚人对野兔的生长放任自流。在当时，没有下，澳大利亚人对野兔的生长放任自流。在当时，没有任何人能够预计到兔子的繁殖速度有多快。由于澳大利任何人能够预计到兔子

7、的繁殖速度有多快。由于澳大利亚没有鹰、狐狸和狼这些天敌，来到这里的欧洲兔子发亚没有鹰、狐狸和狼这些天敌，来到这里的欧洲兔子发现自己简直来到了天堂：这里气候宜人，遍地是可口的现自己简直来到了天堂：这里气候宜人，遍地是可口的青草，四周又看不到敌人的踪影；另外这里土壤疏松，青草，四周又看不到敌人的踪影；另外这里土壤疏松，打洞做窝也非常方便。于是，一场几乎不受任何限制的打洞做窝也非常方便。于是，一场几乎不受任何限制的可怕扩张开始了。可怕扩张开始了。 到到1919世纪末，野兔的群体呈现疯狂性的扩张之势，世纪末，野兔的群体呈现疯狂性的扩张之势，野兔对当地的植物、动物甚至土壤都产生了严重的威胁野兔对当地的植

8、物、动物甚至土壤都产生了严重的威胁，澳大利亚的生态系统已处于崩溃边缘。，澳大利亚的生态系统已处于崩溃边缘。面对日益猖獗的野兔群体，澳大利亚人终于意识到问题的严面对日益猖獗的野兔群体，澳大利亚人终于意识到问题的严重性。重性。1937年，澳大利亚科学与工业研究委员会曾经尝试利年，澳大利亚科学与工业研究委员会曾经尝试利用多发性粘液瘤病毒来对付野兔。政府专门在一些水池里投用多发性粘液瘤病毒来对付野兔。政府专门在一些水池里投放病毒药水并引诱野兔前来喝水。图中右下角显示的就是一放病毒药水并引诱野兔前来喝水。图中右下角显示的就是一群野兔正在群野兔正在“政府药池政府药池”旁喝水。到旁喝水。到1950年，这种病

9、毒终被年，这种病毒终被证明可以安全地用来对付野兔。两年后，澳大利亚的野兔数证明可以安全地用来对付野兔。两年后，澳大利亚的野兔数量由最高峰时的量由最高峰时的6亿只左右下降到亿只左右下降到“只有只有”1亿只左右。亿只左右。环颈雉环颈雉【合作探究二合作探究二】列入世界自然保护联盟2009年濒危物种 例例2 在在20世纪世纪30年代时，人们将年代时，人们将环颈雉引入到美环颈雉引入到美国的一个岛屿。国的一个岛屿。在在19371942年年期间，这个期间，这个环颈环颈雉雉种群的增长大种群的增长大致符合致符合“J”型曲型曲线线【合作探究二合作探究二】【合作探究二合作探究二】种群增长的种群增长的“J”型曲线型曲

10、线“J”型增长的数学模型型增长的数学模型 1 1、模型假设：、模型假设： 理想状态理想状态食物充足，空间不限，气食物充足，空间不限，气候适宜，没有敌害等；候适宜，没有敌害等；种群的数量种群的数量每年以一定的倍数增长每年以一定的倍数增长，第，第二年是第一年的二年是第一年的倍。倍。【合作探究二合作探究二】若种群起始数量为若种群起始数量为N N0 0 ，种群每年以，种群每年以倍数增长倍数增长。2 2、种群、种群 “ “J”J”型增长的数学模型公式：型增长的数学模型公式：N0 N0 2【合作探究二合作探究二】“J”型增长的数学模型型增长的数学模型 1 1年后该种群的数量是多少？年后该种群的数量是多少？

11、 2 2年后该种群的数量是多少？年后该种群的数量是多少？ t t年后该种群的数量是多少？年后该种群的数量是多少？ N0 t（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年后该种年后该种群的数量，群的数量，为年均增长倍数。）为年均增长倍数。） 2 2、种群、种群 “ “J”J”型增长的数学模型公式：型增长的数学模型公式：Nt=N0 t 【合作探究二合作探究二】“J”型增长的数学模型型增长的数学模型 动动动动脑筋脑筋“J”J”型曲线种群型曲线种群数量增长率有什么特点？数量增长率有什么特点？ 【合作探究二合作探究二】种群增长率是指种群中增加的个体数占原来种群

12、增长率是指种群中增加的个体数占原来个体数的比例，即：个体数的比例，即：本次总数本次总数 上次总数上次总数上次总数上次总数种群增长率种群增长率 = = = = N N0 0t N N0 0t-1N N0 0t-1 = = 1动动动动脑筋脑筋“J”J”型曲线种群型曲线种群数量增长有什么特点？数量增长有什么特点？ 增增长长率率时间时间3 3、模型特点：、模型特点： 连续增长连续增长【合作探究二合作探究二】增增长长率率时间时间3 3、模型特点：、模型特点： 连续增长连续增长理想状态理想状态食物充足，空间不限，气候食物充足，空间不限，气候适宜，没有敌害等；适宜，没有敌害等；高斯（高斯（GauseGaus

13、e，19341934）把）把5 5个个大草履虫置于大草履虫置于0.5mL0.5mL的培养液的培养液中，每隔中，每隔2424小时统计一次数据，小时统计一次数据，经过反复实验，结果如下：经过反复实验，结果如下： 高斯对大草履虫种群研究的实验高斯对大草履虫种群研究的实验【合作探究三合作探究三】 例例 生态学家高斯的实验：生态学家高斯的实验：种群经过一定时间的增种群经过一定时间的增长后，长后，曲线，称为曲线，称为“S”型曲线型曲线大草履虫种群的增长曲线大草履虫种群的增长曲线讨论：讨论：大草履虫的增大草履虫的增长呈长呈“S”S”型曲线的型曲线的原因有哪些？原因有哪些？【合作探究三合作探究三】存在环境阻力

14、存在环境阻力自然条件下自然条件下食物食物等资源和等资源和空间空间有限，有限，种内竞争不断加剧，种内竞争不断加剧，天敌天敌数量不断增加，导数量不断增加，导致该种群的出生率降低，死亡率增高。致该种群的出生率降低，死亡率增高。三、种群增长的三、种群增长的“S”S”型曲线型曲线1 1、模型假设：、模型假设： 【合作探究三合作探究三】S S型曲线增长有什么特点？型曲线增长有什么特点？种群数量达到环境所允许的最大值（种群数量达到环境所允许的最大值（K K值值）后，）后，将停止增长并在将停止增长并在K K值左右保持相对稳定。值左右保持相对稳定。 K值：值：在在环境条件不受环境条件不受破坏破坏的情况下，一定空

15、的情况下，一定空间中所能维持的间中所能维持的种群种群最最大数量大数量称为称为环境容纳量。环境容纳量。三、种群增长的三、种群增长的“S”S”型曲线型曲线【合作探究三合作探究三】与种群密度相关的出生率和死亡率的变化与种群密度相关的出生率和死亡率的变化 D: 出生率死亡率，即出生率死亡率，即 种群数量处于种群数量处于K值值。K种群数量种群数量 “S” 型增长曲线型增长曲线B: 出生率与死亡率之差最出生率与死亡率之差最大，即种群数量处于大，即种群数量处于K/2值值。K/2种群数量增长速种群数量增长速率率时间时间（种群数量）（种群数量）增长速率增长速率= =出生率出生率- -死亡率死亡率k/2k/2时A

16、课本课本P67图图4-6做笔记做笔记K/2禁止过度放牧禁止过度放牧放牧不能超过放牧不能超过K值，值，以至于过度放牧。以至于过度放牧。如果你是牧场主，怎样如果你是牧场主，怎样获得最大的收益的同时，获得最大的收益的同时，实现放牧的可持续发展？实现放牧的可持续发展？保护濒危生物保护濒危生物请根据种群数量增长的请根据种群数量增长的相关知识，分析大熊猫相关知识，分析大熊猫种群数量锐减的原因，种群数量锐减的原因，对濒危生物如大熊猫应对濒危生物如大熊猫应采取什么保护措施？采取什么保护措施？建立自然保护区，改善大熊猫的栖息环境，提建立自然保护区，改善大熊猫的栖息环境，提高环境容纳量。高环境容纳量。 如果你是渔

17、场主，你什如果你是渔场主，你什么时候捕捞鱼，获得最么时候捕捞鱼，获得最大的收益的同时，实现大的收益的同时，实现渔场的可持续发展？渔场的可持续发展？ 鼠是繁殖力很强（每天可增加鼠是繁殖力很强（每天可增加1.47%1.47%）的有害）的有害动物动物, ,我们应把鼠的数量控制在什么数量？这些措我们应把鼠的数量控制在什么数量？这些措施实际上是在影响种群增长模型的什么参数施实际上是在影响种群增长模型的什么参数? ? 种群数量种群增长的种群增长的“J”型曲线型曲线（在理想状态下的种群增长）（在理想状态下的种群增长）种群增长的种群增长的“S”型曲线型曲线（在有限环境下的种群增长）（在有限环境下的种群增长）种

18、群增长的两种曲线的比较种群增长的两种曲线的比较种群增长的两种曲线的比较种群增长的两种曲线的比较J J型曲线型曲线S S型曲线型曲线条件条件特点特点有无有无K K值值曲线曲线环境资源无限环境资源无限环境资源有限环境资源有限连续增长连续增长增长到增长到K K值后稳定值后稳定 无无有有K K值值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 K值：值：环境容纳量环境容纳量B B1.1.在下列图中，表示种群在无环境阻力的状况下增长的在下列图中，表示种群在无环境阻力的状况下增长的是（是（ ）2.2.如图表示接种到一定容积培养液中的酵母菌生长曲线如图表示接种到一定容积培养液中的酵母菌生长曲线图，曲线中哪段表示由于有限空间资源的限制使种内竞争图，曲线中哪段表示由于有限空间资源的限制使种内竞争增强（增强（ ）A ACDCD段（增长速度慢）段（增长速度慢） B BDEDE段（速度加快）段（速度加快）C CEFEF段（变化速率加快）段（变化速率加快） D DFGFG段（速度逐渐变慢）段（速度逐渐变慢）D D3.3.种群在理想环境中，呈种群在理想环境中，呈“J”J”型曲线增长（图中曲线型曲线增长（图中曲线甲）；在有环境阻力的