种群数量的变化(wang) 完整版课件

1、必修3 第4章 种群和群落第2节 种群数量的变化复习回顾：种群密度预测变化方向影响数量变动年龄组成性别比例种群数量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问题的引出中国水利网宁波、昆明、武汉等地，人躺在铺满水葫芦的湖面上，可以不沉；上海去年3万吨的水葫芦打捞量，今年已翻了3倍有余，上升至10万吨；水葫芦所带来的水体富营养化，让越来越多的水中生物痛失“家园”。一种原产日本的林业害虫，于20世纪80年代侵入我国华南沿海地区，并且缺少天敌而迅速蔓延开来。据1990年统计，这种害虫使该地区十三万公顷的马尾松林枯死。目前我国大约已有37个外来入侵动物种，90个外来入侵植物种。外来入侵

2、物种已经对我国的生态环境、生物多样性和社会、经济造成了相当大的危害。国家地理在几百年前，金丝猴在许多地区广泛分布，人口的增加和山林的破坏使金丝猴的分布区越来越小。现在，黔金丝猴的数量只有500600只，处于濒危状态，只在贵州省的梵净山区生存。滇金丝猴生活在云南西北部、西藏东南端及四川西部长江上端金沙江上游的高山中，数量不到2000只，也处境濒危。蝗虫危害假设你父亲承包了一个水库养鱼虾，如果一次投放的幼苗过多或延迟捕捞，由于环境的负载能力限制，都不能达到效益的最优化；相反，如果大量捕捞，使鱼虾数量大大减少，其种群往往要经过相当长的延滞期才能进入指数增长期，对生产极为不利。哪什么时候是捕捞的最佳数

3、量期。问题：如何合理利用和保护生物资源？如何从根本上去防治病虫害的发生？问题：种群的数量变化有怎样的规律？种群数量的变化一、问题探讨1.细菌是真核生物还是原核生物？2细菌的繁殖的方式是什么？大肠杆菌细菌分裂生殖在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每20分钟就通过分裂繁殖一代。0204060n?1.填写下表：计算一个细菌在不同时间（单位为min）产生后代的数量。2.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。时间（min)20406080100120140160180分裂次数细菌数量（个）248163264128256512123456789请以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标

4、，绘出细菌的数量增长曲线。时间（min）1002003004005006000细菌数量（个）2040608010018001603、n代细菌数量的计算公式是： Nnn3、小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？ 解：n min xhmin Nnn 个4、如果开始时不是一个细菌，而是20个，则计算公式会是如何？ Nn20 n设开始时N0个细菌，则计算公式又会是如何？ Nn N0 n5、细菌种群数量按此速度繁殖的条件是：营养和生存空间没有限制，是一种理想的状态，在自然界中，种群的数量将如何变化二、构建种群增长模型的方法数学模型1、定义：用来描述一个系统或它的性质的数学形式。2、表达方式:（1）

5、数学方程式：科学、准确。（2）曲线图：直观、形象，但不精确。3、建构数学模型的一般步骤：提出问题作出假设实验数据数学表达检验或修正二、建构种群增长模型的方法1.观察研究对象，提出问题细菌每20分钟分裂一次，问题：细菌数量怎样变化的？2. 提出合理的假设在资源和空间无限多的环境中，细菌种群的增长不受种群密度增加的影响3. 建立数学模型根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达。（列出表格，画曲线，推导公式。）4.检验和修正进一步实验、观察、统计细菌的数量三、种群增长的“J”型曲线 实例1：澳大利亚本来并没有兔子。 1859年，24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

6、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殖。不到100年，兔子的数量达到6 亿只以上，遍布整个大陆。思考：澳大利亚野兔能指数增长的特殊原因是什么呢？食物和空间条件充裕； 气候适宜；没有天敌 实例2、20世纪30年代,人们将环颈雉引入美国的一个岛屿,在1937-1942年期间数量变化的曲线如右图。通过上述两个实例可以看出：自然界中确有类似细菌在理想条件下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线来表示，曲线则大致呈“J”型三、种群的“J”型增长的数学模型1、模型假设： 在食物和空间条件充足、气候适宜

7、、没有敌害等条件下，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的倍。2、数学模型：（1）函数(公式)表示： Nt=N0 t 各参数的意义：（N0为起始数量， t为时间，Nt表示t年后该种群的数量，为年均增长率） （2）曲线表示：如右图：时间种群数量数量变化特点:种群数量连续增长，增长率保持不变，增长速率逐渐增大。时间增长率时间增长速率此图要微调种群增长率：指单位时间种群增长数量，一段时间内，结束时种群数量相对于初始种群数量的增加部分占初始的比例种群增长速率：指单位时间种群数量变化率 ，也就是曲线上通过每一点的切线斜率。若用V表示增长速率，t为统计种群数量变化的时间，N t-N t-1

8、为t时间内种群数量增加值，则V=（N t-N t-1）/ t3 、 “J”型数量增长的两种情形（理想状态）：（1）实验室条件下。（2）外来物种入侵、迁移入新环境。“J”型增长能一直持续下去吗？ 自然界的资源和空间总是有限的，当种群密度增大时，种内竞争会加剧，以该种群为食的动物的数量也会增加，这就使种群的出生率降低、死亡率增高，当死亡率增加到与出生率相等时，种群的增长就会停止，有时会稳定在一定的水平。 在05mL培养液中放入5个大草履虫，然后每隔24h统计一次大草履虫的数量。经过反复实验得出了如图所示的结果。例生态学家高斯的实验：大草履虫种群的增长曲线思考：大草履虫的增长呈“S”型曲线的原因有哪

9、些？四、种群增长的“S”型曲线1、定义：种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定的增长曲线，称为“S”型曲线。2、出现的原因： 食物等资源和空间总是有限的，当种群密度增大时，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A.B1/2K -.C.D3、曲线分析：（1）适应期（AB段）：种群个体数少，种群密度增长缓慢。注意：曲线的起点不为0。因为种群刚进入新的环境，有一个短暂的调整和适应过程A.B1/2K -.C.D曲线分析：（2）加速期（BC段）：个体数量快速增加，种群速率逐渐增大。因为食物和空间充足。（3）转折点（C点）：个体数达到饱和密度的一半（即1/2K时），种群增

10、长速率最高A.B1/2K -.C.D曲线分析：（4）减速期（CD段）：个体数超过1/2K以后，种群增长速率逐渐减少。因为随着种群数量的增多，导致个体因食物、空间和其他生活条件的原因使种内斗争加剧，同时天敌数量也在增加A.B1/2K -.C.D曲线分析：（5）饱和期（D点及D点以后）：数量达到环境条件允许的最大值（K值），种群停止增长，种群增长速率为0，即出生率=死亡率注：到达K值后，仍呈锯齿状波动，处于动态平衡（1）种群数量达到环境所允许的最大值（K值）后，将停止增长并在K值左右保持相对稳定。 （2）增长率：不断下降，当种群数量达到最大值时，增长率下降至0.如下图（3）增长速率：先升后降，如下

11、图时间增长率增长速率时间.t1t2t1对应1/2K.t2对应K4、增长特点：1/2K时增长速率最大，K时增长速率为0K值K/2值种群数量达到K值时，种群增长停止种群数量在 K/2值时，种群增长最快种群数量 小于K/2值时种群增长逐渐加快种群数量大于K/2值时种群增长逐渐减慢5、环境容纳量（又称K值）：（1）概念：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最大数量。 (2)同一种生物的K值不是固定不变的，会受到环境的影响。A、在环境不遭受破坏的情况下，K值会在平均值附近上下波动； B、环境遭受破坏，K值会下降；甚至灭亡C、当生物生存的环境改善，K值会上升。4、应用：（1）生产上的捕获期

12、，对野生动植物的开发利用，种群数量为1/2K时最佳。因为此时种群增长速率最大，资源再生能力最强，可提供的资源较多。（2）杀虫效果最好的时期是适应期（4）农林害虫的防治方面，采取措施，降低环境容纳量，如切断食物来源，引入天敌等。（3）对于濒危动植物而言，由于环境污染、人类破坏等，造成环境对于此类生物的K值变小，通过建立自然保护区，提高环境容纳量，是保护这些生物的根本措施。 教材第67页：思考与讨论 从环境容纳量（K值）的角度思考：（1）对濒危动物如大熊猫应采取什么保护措施？ 建立自然保护区，改善大熊猫的栖息环境，提高环境容纳量。（2）对家鼠等有害动物的控制，应当采取什么措施？ 可以采取措施降低有

13、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措施，减少它们挖造巢穴的场所；养殖或释放它们的天敌，等等。5、种群数量增长的“J”型曲线与“S”型曲线的比较J型曲线S型曲线存在条件理想条件自然条件数量变化规律持续增加先增加，达到K值后，保持相对稳定状态增长率不变不断下降增长速率不断增大先升后降，1/2K时达到最大值环境阻力无有影响因素出生率、死亡率等很多，包括环境阻力 联系：两种曲线的纵坐标起点均不为0，差异主要在于有无环境阻力6、用达尔文的观点分析“J、S”曲线时间种群数量J型曲线S型曲线K值1、 “J”型曲线用达尔文的观点分析表明生物具有过渡繁殖的

14、特性。2、图中阴影部分表示：环境阻力；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。7“S”型增长曲线的开始部分不是“J”型增长曲线(1)“S”型曲线的种群增长率是一直下降的，而“J”型曲线的种群增长率始终保持不变。(2)“J”型曲线是一种理想条件下的种群数量增长曲线， “S”型曲线的前段是种群对新环境的一个适应阶段，始终存在环境阻力。8、当一个新的物种迁入一个新的环境后，通常在一定时间内出现J型增长，然后呈S型增长。1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”型增长的正确说法是( )A “S”型增长曲线表示了种群数量和食物的关系B 种群增长

15、率在各阶段是不相同的C “S”型增长曲线表示了种群数量和时间无关D 种群增长不受种群密度制约如图为某种群在不同生态系统中的增长曲线，请仔细分析图中曲线后回答问题。(1)如果种群处于一个理想的环境中，没有资源和空间的限制，种群数量增长的曲线是 ？(2)如果将种群置于有限的自然环境中，种群数量增长曲线是 ？ab例 、下图种群在理想环境中呈“J”型增长，在有环境阻力条件下呈“S”型增长。下列有关种群数量增长曲线及其应用的叙述中正确的是()A当种群数量达到e点后，增长率为0B种群增长过程中出现环境阻力是在d点之后C防治蝗灾应在害虫数量达到c点时进行D渔业捕捞后需控制剩余量在b点例、如图为种群数量增长曲线，有关叙述不正确的是()A改善空间和资源条件有望使K值提高BBC段种群增长速率逐渐下降，出生率小于死亡率C一般情况下，在B到C变化过程中，其天