种群数量的变化-导学案

1、怎样建构种群数量增长的模型？种群的数量是怎样变化的？什么是环境容纳量？影响种群数量变化的因素有哪些？在食物(养料)和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等理想条件下，种群的数量变化是怎样的呢？思考大肠杆菌的分裂生殖(二分裂)问题探讨在营养和生存空间没有限制的情况下（理想的条件），某种细菌每20min就通过分裂繁殖一代 在营养和生存空间没有限制的情况下，某1个细菌每20分钟分裂繁殖一代。讨论：1、72小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？2、n代细菌数量的计算公式？Nn1n解：n 60min x72h20min216Nn2216一、建构种群增长模型种群的研究核心就是种群的数量变动为了直观、简便

2、地研究种群的数量变动的规律，数学模型建构是常用的方法之一。建构种群增长模型的方法？用来描述一个系统或它的性质的数学形式 数学方程式法 坐标曲线法 是联系实际问题与数学的桥梁，具有解释、 判断、预测等重要功能观察研究对象，提出问题提出合理的假设通过进一步的实验或观察等，对模型进行检验或修正根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达种群数量以什么样的规律在增长? 如:细胞每20min分裂一次建立数学模型一般包括以下步骤：理想的条件观察、统计细菌的数量，对自己所建立的模型进行检验或修正列出表格，根据表格画曲线，推导公式。 Nnn N代表细菌数量，n表示第几代一、建构种群增长模型的方法时间（m

3、in)20406080100120140160180分裂次数数量（个）248163264128256512123456789 3、填写下表：计算一个细菌在不同时间（单位为min）产生后代的数量增长率是指单位数量的个体在单位时间内新增加的个体数。增长速率是指单位时间内增长的数量。 增长率=（增长后的值-增长前的值）/增长前的值 (不变)增长速率=（增长后的值-增长前的值）/时间 （不断增加）4.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。20406080100120140160时间/分钟细菌数量/个曲线图：直观，但不够精确曲线图与数学方程式比较，有哪些优缺点？二、种群增长的“J”型

4、曲线（数学公式：精确，但不够直观）产生条件： 理想状态食物充足，空间不限， 环境适宜，没有天敌等；增长特点： 种群数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的倍。模型建构：t年后种群的数量为 Nt=N0t （N0为起始数量， t为时间，Nt表示t年后该种群的数 量，-1为年均增长率） 适用情形： 实验室条件下、当一个种群刚迁入到一个新的适宜环境时的最初一段时间食物充足空间充裕环境适宜没有天敌资源无限指数生长实例一：1859年，一位英国人来到澳大利亚定居，他带来了24只野兔。让他没有想到的是，一个世纪之后，这24只野兔的后代竟达到6亿只以上。漫山遍野的野兔与牛羊争食牧草，啃啮树皮，造成植被破坏，导

5、致水土流失。后来，人们引入了黏液瘤病毒才使野兔的数量得到控制。 种群迁入一个新环境后，常常在一定时期内出现“J”型增长。例如，在20世纪30年代时，人们将环颈雉引入到美国的一个岛屿，在19371942年期间，这个环颈雉种群的增长大致符合“J”型曲线（右图）。 实例二二种群增长的“”型曲线自然界确有类似的细菌，在理想条件下种群数量的增长会如图中J型曲线增长。其理想条件是什么？气候适宜食物充足空间充裕外无天敌人口增长也会如此吗？世界人口的指数增长曲线实例三理想条件下的种群增长模型实例四理想条件下的种群增长模型J型增长的数学模型模型中各参数的意义： N0为某种动物种群的起始数量，t为时间， Nt表示

6、t年后该种群的数量，表示该种群数量是一年前种群数量的倍数。模型假设：在食物和空间条件充裕、气候适宜、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。建立模型：t年后种群数量为： Nt = N0 t在大自然中食物有限空间有限种内斗争种间竞争天敌捕食环境阻力种群密度越大环境阻力越大、自然界的资源和空间总是有限的；种内竞争就会加剧；捕食者增加。结果： 当种群数量增加到一定阶段时，种群数量就会稳定在一定的水平。高斯（1934）把5个大草履虫置于0.5mL的培养液中，每隔24小时统计一次数据，经过反复实验，结果如下： 高斯对大草履虫种群研究的实验请绘制大草履虫的种群增长曲线大草履

7、虫数量增长过程如何？其种群达到基本稳定的数量值称为什么？大草履虫种群的增长三 种群增长的“S”型曲线在资源有限条件下的情况下，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”型曲线环境容纳量: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称为环境容纳量，又称K值。K/2转折期，增长速率最大K值：加速期，个体数量增加，增长加速调整期，个体数量较少增长缓慢减速期，增长缓慢稳定期，增长速率为零1.同一种群的K值不是固定不变的，会受到环境的影响。 2.NK2，此时种群增长速度最快，可提供的资源数量也最多 ，而又不影响资源的再生。 产生条件：存在环境阻力：自然条件（现实状态）食

8、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种群增长的“”型曲线增长特点： 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。 在“J”型曲线增长的种群中，增长率保持不变；“S”型增长曲线中增长率越来越小。J型曲线增长率S型曲线增长率种群增长速率与种群增长率“J”型曲线增长的种群中，增长速率是逐渐增大。在“S”型曲线增长的种群中，“增长速率”是该曲线上“某点”的斜率，斜率越大，增长速率就越大，且斜率最大时在“ 1/2K”。之后增长速率逐渐减小。在“

9、S”曲线到达K值时，增长速率就为0.J型曲线增长速率S型曲线增长速率种群增长的“J”型曲线和“S”型曲线的比较J型曲线S型曲线种群数量曲线增长率增长速率29种群数量变化曲线与种群增长速率曲线的关系图乙的fg段相当于图甲的图乙的g点相当于图甲的图乙的gh段相当于图甲的图乙的h点相当于图甲的K/2abcdghfe甲乙种群增长的“”型曲线0K/2时逐渐增大K/2 K时逐渐减小在 K/2时达到最大在K时增长速率为0增长速率变化：种群数量变化：在K值时达到最大t0t1t2ac段c点cd段de段种群数量“S”型增长曲线（种群数量）K/2K种群数量增长速率时间D: 出生率死亡率，即种群数量处于K值。B: 出

10、生率与死亡率之差最大，即种群数量处于K/2值。种群增长的“”型曲线在生产中的应用K/2 种群增长曲线的生产生活中的应用： 有害动物的防治，应通过降低其环境容纳量 受保护动物的拯救和恢复，应通过改善其栖 息环境，提高K值。 生产上的捕获期应确定在种群数量略比K/2多 时最好；而杀虫效果最好的时期在潜伏期（ K/2以下）。K/2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，再生能力最强把握K/2值处黄金开发点，维持被开发资源的种群数量在K/2值处，可实现“既有较大收获量又可保持种群高速增长”，从而不影响种群再生，符合可持续发展的原则。K/2 为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续

11、地获得最大捕鱼量，应使被捕鱼群的种群数量保持在什么水平?为什么？ 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型曲线，应使被捕鱼群的种群数量保持在K2水平。这是因为在这个水平上种群增长量最大 。有害生物防治：务必及时控制种群数量，严防达K/2值处(若达K/2值处，可导致该有害生物成灾，如蝗虫的防控)K/2的应用K/2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措施，减少它们挖造巢穴的场所；养殖或释放它们的天敌等同一种群的K值不是固定不变的，会受到环境的影响思考怎样做才是最有效的

12、灭鼠措施？ 思考怎样做才是保护大熊猫的根本措施？ 建立自然保护区，改善大熊猫的栖息环境，提高环境容纳量。K值是环境最大容纳量。环境阻力代表自然选择的作用。农、林、牧业生产就是在这个范围内谋求产量的提高,其潜力有一定限制。总结种群增长速率与种群增长率 常见误区：1、误认认为种群“S”型增长曲线中的K/2时的增长率是种群的最大增长率K/2时，不是增长率最大，而是增长速度（增长速率或者增长量）最快 。2、误认为增长率或增长速度最大视作种群数量最大当种群数量达到最大值时，种群增长率或增长速率变为0。3、 误认为在K/2水平时捕鱼是最佳的或捕获量最大根据种群增长的S型曲线，应使被捕鱼群的种群数量保持在K

13、/2水平。即要在大于K/2水平一点的时候，而不是在K/2水平去捕捞鱼。要使捕鱼量最大，则应该在K值时去捕捞。39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度繁殖的特性。2、图中阴影部分表示：环境阻力，种群密度越大 环境阻力越大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，也即代表自然选择的作用。“J”型曲线表明生物具有什么特性？图中阴影部分表示什么？大多数种群的数量总是在波动之中的， 东亚飞蝗种群数量的波动四、种群数量的波动和下降（1）影响种群数量变化的因素：A.内部/直接因素：出生（死亡）率、迁入（出）率、年

14、龄组成、性别比例。B.自然/间接因素：空间、气候、食物、天敌、传染病、自然灾害等。C.人为/重要因素：对野生生物的乱捕滥猎、对种群数量的人工控制等。（3）影响结果：大多数种群的数量总是在波动之中，在不利条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡。四、种群数量的波动和下降 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环境因素种群的出生率、死亡率、迁出和迁入率种群数量的变化气候、食物、天敌、传染病等增或减增长、波动、稳定、下降等影响种群数量变化的因素1、为野生生物资源的合理利用及保护提供理论指导 。 既要使生物资源的产量达到最大，又不危害生物资

15、源的可持续发展，砍伐、捕捞、狩猎后，保证种群的增长速率为最大值。2、为人工养殖及种植业中合理控制种群数量、适时捕捞、采伐等提供理论指导。3、通过研究种群数量变动规律，为有害生物的预测及防治提供科学依据。4、为引进外来物种提供理性的思考。 五、研究种群数量变化的意义苍鹭的保护野猪的保护救护被困的鲸鱼全力防蝗减灾云豹的保护C2下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斗争增加（ ） ACD段（增长速度慢） BDE段（速度加快） CEF段（变化速率加快） DFG段（速度逐渐变慢）D3.（广东广西河南2002）在一个玻璃容器内，装入一定量的符合小球藻生活的管养液，接种少量的小球藻，每隔一段时间测定小球藻的个体数量，绘制成曲线，如右图所示。下列四图中能正确表示小球藻种群数量增长率随时间变化趋势的曲线是（ ）C4.池塘养鱼时，为保护池塘生态系统和长期保持较高的产鱼量，应采取的最佳方案是（ ） A大量增加饵料的投入量 B大量增加鱼苗的投入量 C及时、适量的捕捞成鱼 D限制捕鱼 C5、种群的指数增长（J型）是有条件的，条件之一是（）A在该环境中只有一个种群B该种群对环境的适应比其他种群优越得多C环境资源是无限的D环境资源是有限的C1.用牛奶瓶培养黑腹果蝇，观察成虫数量的变化，结果如下表：时间(天)1591317212529333