4.2 种群数量的变化ppt课件

1、1第四章第四章 种群和群落种群和群落第二节第二节 种群数量的变化种群数量的变化2学习目标学习目标知识目标：知识目标：1 1、概述建构种群增长模型的方法；概述建构种群增长模型的方法；2 2、举例说明种群增长的举例说明种群增长的”J”J”型曲线型曲线, ,分析其产生的条件、特点和量的计算等；分析其产生的条件、特点和量的计算等；3 3、举例说明种群增长的举例说明种群增长的“S S”型曲线，并与型曲线，并与“J J”型曲线作比较；型曲线作比较；3学习目标学习目标能力目标：能力目标：1 1、能解释能解释“J J”型增长和型增长和“S S”型增长的数学建模与种群数量变化的关系；型增长的数学建模与种群数量变

2、化的关系；2 2、用数学解释种群数量变化的波动原因，指出能调节种群数量变动的因素；用数学解释种群数量变化的波动原因，指出能调节种群数量变动的因素；情感、态度和价值观目标：情感、态度和价值观目标：1 1、阐明研究种群数量变动的意义，关注人类活动对种群数量变化的影响；阐明研究种群数量变动的意义，关注人类活动对种群数量变化的影响；4问题导入问题导入 在营养和生存空间没有限制的情况下，某在营养和生存空间没有限制的情况下，某1 1个细菌每个细菌每2020分钟分裂繁殖一代。细分钟分裂繁殖一代。细菌的数量会一直按照这个方式增长吗？菌的数量会一直按照这个方式增长吗？5观察研究对象，提出问题观察研究对象，提出问

3、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，对通过进一步的实验或观察等，对模型进行检验或修正模型进行检验或修正根据实验数据，用适当的数学形根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达式对事物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，细菌种群的增长不受资源空间无限多，细菌种群的增长不受种群密度增加的影响种群密度增加的影响观察、统计细菌数量，对自己所建立观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检验或修正的模型进行检验或修正数学模型数学模型用来描述一个系统或它的性质的数学形式建立数学模型一般用来描述一个系统或它的性质的数学形式建立数学模型一般包

4、括以下步骤：包括以下步骤：6时间（时间（min）细胞数细胞数020406080100202122232425分裂分裂细菌繁殖产生的后代数量772小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？在一个培养基中，细菌的数量会一直按照这个公式增长吗？如何验证你的观点？在一个培养基中，细菌的数量会一直按照这个公式增长吗？如何验证你的观点？解：解：n n 60min x72h60min x72h20min20min216216N Nn nn n 2 2216216 细菌数量不会永远按这个公式增长。可以用实验计数法细菌数量不会永远按这个公式增长。可以用实验计数法来验

5、证。来验证。 8将数学公式（将数学公式（N Nn n2 2n n）变为曲线图）变为曲线图时间分时间分钟钟20406080100120140160180细菌数细菌数量量 2 4 8 16 32 64 128 256 5129如果以时间为横坐标，种群数如果以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线量为纵坐标画出曲线来表示，曲线大致呈大致呈“”型型一、种群增长的一、种群增长的“J”型曲线型曲线曲线图与数学方程式比较，优缺点？曲线图与数学方程式比较，优缺点？直观，但不够精确。直观，但不够精确。101859年，24只野兔 6亿只以上的野兔近100年后实例1：澳大利亚野兔自然界确有类似的细菌在理

6、想条件下种群数量增长的形式，自然界确有类似的细菌在理想条件下种群数量增长的形式，11实例2：凤眼莲12某海岛上环颈雉某海岛上环颈雉种群数量的变化种群数量的变化13“ J ”型增长的数学模型型增长的数学模型 1 1、产生条件：、产生条件： 理想状态理想状态食物充足，空间不限，气候适宜，没有敌害食物充足，空间不限，气候适宜，没有敌害等；等；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： 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，为年均增长率，即第为年均增长率，即第二年是第一年的二年

7、是第一年的倍。倍。 Nt=N0 t 143、时期：、时期：2、特点：、特点：新物种迁入的开始阶段新物种迁入的开始阶段实验条件下实验条件下种群数量连续增长，种群数量连续增长，增长率保持不变。增长率保持不变。“J”型曲线发生的条件、特点和时期？型曲线发生的条件、特点和时期？15存在环境阻力存在环境阻力自然条件（现实状态）自然条件（现实状态）食物等资源和空间总是有限的，种内竞争不断食物等资源和空间总是有限的，种内竞争不断加剧，捕食者数量不断增加。导致该种群的出生率降低，死亡率增高加剧，捕食者数量不断增加。导致该种群的出生率降低，死亡率增高 当出生率与出生率相等时，种群的增长就会停止，有时会稳定在一定

8、的水当出生率与出生率相等时，种群的增长就会停止，有时会稳定在一定的水平平16 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长后，种群经过一定时间的增长后，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P67二、种群增长的二、种群增长的“S”型曲线型曲线17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）后，将停止增长并在值）后，将停止增长并在K K值左右保持相值左右保持相对稳定。对稳定。 A18A19产生条件：存在环境阻力：产生条件：存在环境阻力：自然条件（现实状态）自然条件（现实状态）食物等资源和空间总是有限的，种内竞争不断加食物等资

9、源和空间总是有限的，种内竞争不断加剧，捕食者数量不断增加。导致该种群的出生率降低，死亡率增高剧，捕食者数量不断增加。导致该种群的出生率降低，死亡率增高当出生率与死亡率相等时，种群的增长就会停止，当出生率与死亡率相等时，种群的增长就会停止，有时会稳定在一定的水平有时会稳定在一定的水平增长特点：增长特点： 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）后，将停止增长并在值）后，将停止增长并在K K值左右保持值左右保持相对稳定。相对稳定。 2020种群数量变化曲线与种群增长速率曲线的关系种群数量变化曲线与种群增长速率曲线的关系图乙的图乙的fgfg段相当于图甲的段相当于图甲

10、的acac段段图乙的图乙的g g点相当于图甲的点相当于图甲的c c点点图乙的图乙的ghgh段相当于图甲的段相当于图甲的cdcd段段图乙的图乙的h h点相当于图甲的点相当于图甲的dede段段K/2abcdghfe甲甲乙乙0K/2时逐渐增大时逐渐增大K/2 K时逐渐减小时逐渐减小在在 K/2时达到最大时达到最大在在K时增长速率为时增长速率为0增长速率变化：增长速率变化：种群数量变化：种群数量变化：在在K值时达到最大值时达到最大t0t1t221比较种群增长两种曲线的联系与区别比较种群增长两种曲线的联系与区别22（种群数量）（种群数量）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

11、。值。B: 出生率与死亡率之差出生率与死亡率之差最大，即种群数量处于最大，即种群数量处于K/2值。值。23K值是环境最大容纳量。环值是环境最大容纳量。环境阻力代表自然选择的作用。境阻力代表自然选择的作用。农、林、牧业生产就是在这农、林、牧业生产就是在这个范围内谋求产量的提高个范围内谋求产量的提高,其其潜力有一定限制。潜力有一定限制。2424用达尔文的观点分析用达尔文的观点分析“J”、“S”曲线曲线时间时间种群种群数量数量J J型曲线型曲线S S型曲线型曲线K K值值1 1、“J J”型曲线用达尔文的观点分析表明生物具有过度繁殖的特性。型曲线用达尔文的观点分析表明生物具有过度繁殖的特性。2 2、

12、图中阴影部分表示：环境阻力，种群密度越大、图中阴影部分表示：环境阻力，种群密度越大 环境阻力越大环境阻力越大3 3、用达尔文的观点分析指：通过生存斗争被淘汰的个体数量，也即代表自然选择、用达尔文的观点分析指：通过生存斗争被淘汰的个体数量，也即代表自然选择的作用。的作用。“J J”型曲线表明生物具有什么特型曲线表明生物具有什么特性？图中阴影部分表示什么？性？图中阴影部分表示什么？25比较种群增长两种曲线的联系与区别比较种群增长两种曲线的联系与区别J J型曲线型曲线S S型曲线型曲线前提条件前提条件种群增长率种群增长率有无有无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保持稳

13、定保持稳定先升后降先升后降无，持续保持增长无，持续保持增长有有K K值值K K值：环境容纳量值：环境容纳量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26K/2的应用的应用资源开发与利用：种群数量达环境容纳量的一半时种群增长速率最大，资源开发与利用：种群数量达环境容纳量的一半时种群增长速率最大，再生能力最强再生能力最强把握把握K/2值处黄金开发点，维持被开发资源的种群数量在值处黄金开发点，维持被开发资源的种群数量在K/2值值处，可实现处，可实现“既有较大收获量，又可保持种群高速增长既有较大收获量，又可保持种群高速增长”，从而不影响

14、种群再，从而不影响种群再生，符合可持续发展的原则。生，符合可持续发展的原则。 为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续地获得最大捕鱼量，根据种群增长的为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续地获得最大捕鱼量，根据种群增长的S S型曲线，应使被捕鱼群的种群数量保持在型曲线，应使被捕鱼群的种群数量保持在K K2 2水平。这是因为在这个水平上种群水平。这是因为在这个水平上种群增长量最大增长量最大 。27有害生物防治：务必及时控制种群数量，严防达有害生物防治：务必及时控制种群数量，严防达K/2值处值处(若达若达K/2值处，可导致该有害生物成灾，如蝗虫的防控值处，可导致该有害生物成灾，如蝗虫的防控)28怎样做才是保

15、护大熊猫的根本措施？怎样做才是保护大熊猫的根本措施？ 建立自然保护区，改建立自然保护区，改善大熊猫的栖息环境，提善大熊猫的栖息环境，提高环境容纳量。高环境容纳量。29提示：从环境容纳量的角度思考，可以采取措施降低有害动物种群的环境容纳提示：从环境容纳量的角度思考，可以采取措施降低有害动物种群的环境容纳量，如将食物储藏在安全处，断绝或减少它们的食物来源；室内采取硬化地面等量，如将食物储藏在安全处，断绝或减少它们的食物来源；室内采取硬化地面等措施，减少它们挖造巢穴的场所；养殖或释放它们的天敌等。措施，减少它们挖造巢穴的场所；养殖或释放它们的天敌等。怎样做才是最有效的灭鼠措施？怎样做才是最有效的灭鼠

16、措施？ 30 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。灭亡。三、种群数量的波动和下降三、种群数量的波动和下降东亚飞蝗种群数量的波动东亚飞蝗种群数量的波动同一种群的同一种群的K K值不是固定不变的，会受到环境的影响值不是固定不变的，会受到环境的影响31 种群的数量是由出生率和死亡率、迁入率和迁出率决定的，因此，凡是影响种群的数量是由出生率和死亡率、迁入率和迁出率决定的，因此，凡是影响上述种群特征的因素，都会引起种群数量的变化。上述种群特征的因素，都会引起种群数量的变化。环境因素环境因素种群的出生

17、率、死亡率、迁出和迁入种群的出生率、死亡率、迁出和迁入种群数量的变化种群数量的变化气候、食物、天敌、传染病等气候、食物、天敌、传染病等增或减增或减增长、波动、稳定、下降等增长、波动、稳定、下降等影响种群数量变化的因素影响种群数量变化的因素32（1 1）有利于野生生物资源的合理利用及保护。）有利于野生生物资源的合理利用及保护。 （2 2）为人工养殖及种植业中合理控制种群数量、适时捕捞、采伐等提供理论）为人工养殖及种植业中合理控制种群数量、适时捕捞、采伐等提供理论指导。指导。 （3 3）通过研究种群数量变动规律，为害虫的预测及防治提供科学依据。）通过研究种群数量变动规律，为害虫的预测及防治提供科学依据。四、研究种群数量变化有何意义四、研究种群数量变化有何意义（4 4）有利于对濒危动物种群的拯救和恢复。）有利于对濒危动物种群的拯救和恢复。33云豹的保护云豹的保护苍鹭的保护苍鹭的保护野猪的保护野猪的保护救护被困的鲸鱼救护被困的鲸鱼全力防蝗减灾全力防蝗减灾34实验原理实验原理(1)(1)用液体培养基培养酵母菌，种群的增长受培养液的成分、空间、用液体培养基培养酵母菌，种群的增长受培养液的成分、空间、pHpH、温、温度等因素的影响。度等因素的影响。(2)(2)在理想的无限环境中，酵母菌种群的增长呈在理想的无限环境中，酵母菌种群的增长呈“J J”型曲线；在有限的环境型曲