第二节种群数量的变化(理科)

1、复习回顾：复习回顾：种群种群密度密度预测变化方向影响数量变动年龄年龄组成组成性别性别比例比例种群数量种群数量出生率和死亡率出生率和死亡率直接影响决定种群大小和密度种群特征之间的关系图种群特征之间的关系图3一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法问题探讨问题探讨 在在营养和生存空间营养和生存空间没有限制没有限制的情况下，某的情况下，某种细菌种细菌每每20min20min就通过就通过分裂繁殖分裂繁殖一代一代。 描述、解释、预测描述、解释、预测种群数量的变化，常种群数量的变化，常常要建立常要建立数学模型数学模型。数学模型数学模型 用用来描述一个系统或它来描述一个系统或它的性质的的性质的数

2、学形式数学形式观察对象，提出问题细胞每20min分裂一次提出合理的假设资源空间无限多，细菌种群的增长不受种群密度增加的影响根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达通过进一步的实验或观察等，对模型进行检验或修正观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检验或修正5时间时间（min)min)2020 4040 60608080100100120120140140160160 180180分裂次数分裂次数数量数量（个）（个）2 24 48 8161632326464128128256256 5125121 12 23 34 45 56 67 78 89 91 1、填写下表：计算、填写下表：

3、计算一个一个细菌在不同时间（单位为细菌在不同时间（单位为minmin）产生后代的数量。产生后代的数量。解：解：n n min xmin xh hminmin1 1 2 2n n代细菌数量代细菌数量的计算公式是：的计算公式是：3 37272小时后，由一个细菌分裂产生的细菌小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？数量是多少？64 4、以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，画、以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，画出细菌的数量增长曲线。出细菌的数量增长曲线。思考：曲线图与数学方思考：曲线图与数学方程式比较，有哪些优缺程式比较，有哪些优缺点？点？曲线图：曲线图：直观，但不够精确。直观，但不够精确。数学公

4、式：数学公式：精确，但不够直观。精确，但不够直观。7 上述的公式和上述的公式和曲线图，只是对曲线图，只是对理想条件下理想条件下细菌细菌数量增长的推测。数量增长的推测。在自然界中在自然界中，种，种群的数量变化情群的数量变化情况是怎样的？况是怎样的？实例一实例一澳大利亚本来并没有兔子本来并没有兔子。 1859年，年，24只只欧洲野兔从英国被带到了澳大利亚。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，打洞做窝非常方便。于是，兔子开始了几乎不受任何限制的大量繁几乎不受任何限制的大量繁殖殖。不到不到100年年，兔子的数量达到达到6 亿只以上亿只以上，遍布整个大陆。食

5、物充足食物充足生活空间广阔生活空间广阔无天敌无天敌9实实例二：例二：引入美国的一个引入美国的一个岛屿的岛屿的环环颈颈雉。雉。某岛屿环颈雉种群的增长某岛屿环颈雉种群的增长实线为实际增长曲线实线为实际增长曲线虚线为理论增长曲线虚线为理论增长曲线实实例例3 3：凤眼莲凤眼莲 上述例子中出现这种上述例子中出现这种增长的原因有哪些？增长的原因有哪些？食物和空间条件充裕，食物和空间条件充裕，没有天敌，气候适宜等没有天敌，气候适宜等 自然界自然界确有类确有类似细菌，在似细菌，在理想理想条件下条件下种群数量种群数量增长的形式，如增长的形式，如果以时间为横坐果以时间为横坐标，种群数量为标，种群数量为纵坐标，纵坐

6、标，曲线则曲线则大致呈大致呈“ J ”型型。 人人口增长也会如口增长也会如此吗？此吗？资源无资源无限、指限、指数生长数生长2000年世界人口增长曲线我国10001990年人口数量变化人口增长是否呈人口增长是否呈“J”型曲线？型曲线？ 按照此曲线发展下去将会出现什么状况，鉴于按照此曲线发展下去将会出现什么状况，鉴于我国人口的现状应当采取什么措施？我国人口的现状应当采取什么措施？是是二、种群二、种群增长的增长的“J”曲线曲线1 1、形成条件、形成条件食物充足，空间不限，气候适宜，没有敌食物充足，空间不限，气候适宜，没有敌害等；害等；（N N0 0为起始数量，为起始数量， t t为时间，为时间，N

7、Nt t表示表示t t年后年后该种群的数量，该种群的数量，表表示后一年数量是前一示后一年数量是前一年数量的倍数）年数量的倍数）3 3、模型（方程式）、模型（方程式）Nt=N0 t 种群每年以种群每年以一定的倍一定的倍数（数（ ）增长增长：无环境阻力：无环境阻力（理想状态）（理想状态）2 2、数量变化的特点：、数量变化的特点：4、适用的情形：实验室条件下、迁移入、适用的情形：实验室条件下、迁移入新环境最初的一段时间。新环境最初的一段时间。增长率增长率是是指在指在单位时间单位时间内种群数量增内种群数量增加加的量占占初始的量占占初始数量的比例，是一个百分比，无单位。数量的比例，是一个百分比，无单位。

8、增长率（现有个体数原有个体数）原有个体数。增长率（现有个体数原有个体数）原有个体数。5、种群数量种群数量、种群增长率种群增长率、种群增长速率种群增长速率随时随时间变化的曲线图间变化的曲线图增长速率增长速率是指种群在单位时间内净增加的个体数。是指种群在单位时间内净增加的个体数。增长速率（现有个体数原有个体数）增长时间增长速率（现有个体数原有个体数）增长时间增长率：增长率：NnNn-1Nn-1增增长速率长速率：NnNn-1t tO 时时间间种种群群增增长长速速率率特点：特点：种群数量持续增长种群数量持续增长， 增长速率逐渐增大，增长速率逐渐增大， 增增长率不变长率不变，-1O 时间时间种种群群数数

9、量量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）食物等资源食物等资源和空间总是有限的和空间总是有限的，种种内斗争不内斗争不断加剧断加剧，以，以该种群为食的动物（天敌）该种群为食的动物（天敌）数数量不断增加量不断增加。导致该种群的导致该种群的出生率降低出生率降低，死亡率增高死亡率增高 当当出生率出生率与与死亡率相死亡率相等等时，时，种群的增种群的增长就会停止长就会停止，有时会，有时会稳定在一定的水平稳定在一定的水平J型型增长能增长能一直持续一直持续下去吗？下去吗？K=375K=475 生生态学家态学家高斯高斯曾经做过这样一个实验：在曾经做过这样一个实验：在05mL培养液中放入

10、培养液中放入5个个大草履虫，然后每隔大草履虫，然后每隔24h统计一次大草履虫的数量。经过反复实统计一次大草履虫的数量。经过反复实验得出了如图所示的结果。从图可以看出验得出了如图所示的结果。从图可以看出:自然界中自然界中食物有限食物有限空间有限空间有限种内斗争种内斗争天敌捕食天敌捕食环境环境阻力阻力三三 种群增长的种群增长的“S S”型曲线型曲线 在在资资源、空间有源、空间有限条件下的情况下，限条件下的情况下，种群经过一定时间的种群经过一定时间的增长后，数量增长后，数量趋于稳趋于稳定定的增长曲线，的增长曲线， 在在环境条件不受破坏环境条件不受破坏的情况下，一定空间中的情况下，一定空间中所能维持的

11、所能维持的种群最大数种群最大数量量称为环境容纳量，又称为环境容纳量，又称称K K值。值。K K值：环境容纳量值：环境容纳量1 1、产、产生条件：生条件：存在环境阻存在环境阻力（有限的环境力（有限的环境条件）条件）食物、空间是食物、空间是有限的，种有限的，种内斗争加内斗争加剧剧，天敌数量增天敌数量增加加。2 2、数量变化的特点：、数量变化的特点： 种群经过一定时间的增长后，数量趋于种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定稳定（稳定于（稳定于“K K值值”）3 3、适用范围：、适用范围：资源和空间有限的种群资源和空间有限的种群（自然种群）（自然种群）K/2K K值值加速加速期：数期：数量增加，增长加

12、速量增加，增长加速调整调整期：数期：数量较量较少，增少，增长缓慢长缓慢减速期，增长缓慢减速期，增长缓慢（种群数量）（种群数量）K/2K增增长长速速率率时间时间4 4、种群数量、增长速率、增长率随时间变化曲线、种群数量、增长速率、增长率随时间变化曲线BD增长增长速速率：率：先增大后下降至先增大后下降至0；数量为；数量为K/2时，增长速率最大时，增长速率最大;数量为数量为K时，时，增长速率为增长速率为0（出生率（出生率=死亡率）死亡率）增长增长率率增长率：增长率：逐渐下降至逐渐下降至0 1 1、对对濒危动物如大濒危动物如大熊猫应采取什么保护熊猫应采取什么保护措施？措施？K的应用的应用提高提高K值：

13、值：建立自然保护区，建立自然保护区，改善其栖息环境改善其栖息环境2 2、对家鼠等有害动物的控制，应当采取什么措施？、对家鼠等有害动物的控制，应当采取什么措施？降低有害生物种群的降低有害生物种群的K值值严密封存粮食、清除垃圾、打扫卫生严密封存粮食、清除垃圾、打扫卫生硬化地面，硬化地面， 养殖或释放它们的天敌等等。养殖或释放它们的天敌等等。 K/2的应用的应用1、为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续获、为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续获得较大的捕鱼量，应使被捕鱼群的种群数量保得较大的捕鱼量，应使被捕鱼群的种群数量保持在什么水平？为什么？持在什么水平？为什么？K/2K即可获得较大捕捞量，即可获得较大

14、捕捞量，又可保持种群的高速增又可保持种群的高速增长，不影响资源的再生长，不影响资源的再生大于大于K/2K/2时捕捞，捕捞时捕捞，捕捞后后保持在保持在K/2K/2K/2K2、灭鼠问题、灭鼠问题器械捕杀、药物捕杀缺点 采用投药灭鼠的方法，若毒杀约一半的老鼠，而活下来的老鼠数量正相当于其种群指数生长期K/2K/2的的数量数量，老鼠数量将迅，老鼠数量将迅速增长，很快就恢复速增长，很快就恢复到原来的水平。到原来的水平。四、种群数量的四、种群数量的波动和下降波动和下降 大多数种群的数量总是在大多数种群的数量总是在波动波动之中之中思考思考: :种群数量达到种群数量达到K K值时，值时，都能在都能在K K值维

15、持稳定吗？值维持稳定吗？ 年份年份1915191519171917192119211925192519281928193019301934193419431943194719471950195019601960驼鹿种驼鹿种群数量群数量20020030030010001000200020002500250030003000400400170170600600500500600600环境条件的改变会引起环境条件的改变会引起K值的变化，值的变化，所以所以K值不是固定不变。值不是固定不变。在Faroe Islands上， 捕鲸现场成了血的海洋在不利条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡在不利条件之下，还会急

16、剧下降，甚至灭亡 种群数量变化的类型：种群数量变化的类型：增长，增长，稳定，波动、下降稳定，波动、下降等。等。影响种群数量变化的因素：影响种群数量变化的因素：直接因素：出生（死亡）率、直接因素：出生（死亡）率、 迁入（出）率迁入（出）率 间接因素（自然）：间接因素（自然）：气候、气候、食物、天敌、传染病等。食物、天敌、传染病等。人类活动：人类活动：项目项目“J”型曲线型曲线“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种群增长速率种群增长速率K值（环境容值（环境容纳量）纳量）曲线形成原因曲线形成原因适用范围适用范围相同点相同点环境资源无限环境资源无限环境资源有限环境资源有限不变不变随种

17、群密度上升而下降随种群密度上升而下降随种群密度上升而上升随种群密度上升而上升刚开始随种群密度上升刚开始随种群密度上升而上升，而上升，1/2K值后下降值后下降无无K值值种群数量在种群数量在K值上下波动值上下波动种内斗争加剧，种内斗争加剧，天敌增加天敌增加无种内斗争，无种内斗争，缺少天敌缺少天敌实验条件下或种群迁实验条件下或种群迁入新环境最初一段时间入新环境最初一段时间自然种群自然种群都表示种群数量随时间变化而变化，都表示种群数量随时间变化而变化，且且都是种都是种群数群数量的量的增增长现象长现象种群增长的 “J”型曲线种群增长的 “S”型曲线用达尔文的观点分析用达尔文的观点分析“J J”、“S S

18、”曲线曲线时间时间种种群群数数量量J J型型曲线曲线S S型型曲线曲线K K值值1 1、“J J”型曲线用达尔文的观点分析表明生型曲线用达尔文的观点分析表明生物具有物具有过度繁殖过度繁殖的特性。的特性。2 2、图中阴影部分表示：、图中阴影部分表示：环境阻环境阻力力（按自然（按自然选择学说，是在生存斗争中被淘汰的个体选择学说，是在生存斗争中被淘汰的个体数）数）“J J”型曲线表明生型曲线表明生物具有什么特性？物具有什么特性？图中图中阴影部分阴影部分表示表示什么？什么？五、研究种群数量变化的意义五、研究种群数量变化的意义1、有害害虫的防治2、野生动物资源的保护和利用3、濒危动物种群的拯救和恢复培养

19、液中酵母菌种群数量的变化培养液中酵母菌种群数量的变化单细胞单细胞真核真核生物生物生长周期生长周期短短，增殖速度，增殖速度快快还可以用酵母菌作为实验材料研究还可以用酵母菌作为实验材料研究 探究酵母菌的呼吸方式探究酵母菌的呼吸方式 判断细胞的死活（探究膜的透性）判断细胞的死活（探究膜的透性） (2)在理想的环境中，酵母菌种群的增在理想的环境中，酵母菌种群的增长呈长呈“ ”型曲线，在有限的环境下，酵型曲线，在有限的环境下，酵母菌种群的增长呈母菌种群的增长呈“ ”型曲线。型曲线。空间空间温度温度JS1实验原理实验原理 (1)用液体培养基培养酵母菌，种群的增用液体培养基培养酵母菌，种群的增长受培养液的成分、长受培养液的成分、 、pH、 等等因素的影响。因素的影响。注意事项1显