种群数量的变化(定稿).ppt
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本节聚焦本节聚焦一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法二、种群增长的二、种群增长的“J”J”型曲线型曲线三、种群增长的三、种群增长的“S”S”型曲线型曲线四、种群数量的波动和下降四、种群数量的波动和下降五、研究种群数量变化的意义五、研究种群数量变化的意义1问题的提出问题的提出中国水利网中国水利网：
宁：
宁波、昆明、武汉等地，波、昆明、武汉等地，人躺在铺满人躺在铺满凤眼莲凤眼莲的的湖面上，可以不沉；湖面上，可以不沉；上海去年上海去年33万吨的凤眼万吨的凤眼莲打捞量，今年已翻莲打捞量，今年已翻了了33倍有余，上升至倍有余，上升至1010万吨；凤眼莲所带来万吨；凤眼莲所带来的水体富营养化，让的水体富营养化，让越来越多的水中生物越来越多的水中生物痛失痛失“家园家园”。
2问题的提出问题的提出国家地理国家地理：
在几百年前，：
在几百年前，金丝猴金丝猴在许多地区广泛分布，在许多地区广泛分布，人口的增加和山林的破坏使人口的增加和山林的破坏使金丝猴的分布区越来越小。
金丝猴的分布区越来越小。
现在，黔金丝猴的数量只有现在，黔金丝猴的数量只有500500600600只，处于濒危状只，处于濒危状态，只在贵州省的梵净山区态，只在贵州省的梵净山区生存。
滇金丝猴生活在云南生存。
滇金丝猴生活在云南西北部、西藏东南端及四川西北部、西藏东南端及四川西部长江上端金沙江上游的西部长江上端金沙江上游的高山中，数量不到高山中，数量不到20002000只，只，也处境濒危。
也处境濒危。
3假设你的家长承包了一个水库养鱼虾，如果一次假设你的家长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。
产极为不利。
那什么时候是捕捞的最佳数量期？
那什么时候是捕捞的最佳数量期？
问题：
如何合理利用和保护生物资源？
问题：
如何合理利用和保护生物资源？
问题：
种群的数量变化有怎样的规律？
问题：
种群的数量变化有怎样的规律？
问题的提出问题的提出4预习提纲预习提纲1.怎样构建种群数量增长的模型？
怎样构建种群数量增长的模型？
2.种群数量是怎样变化的？
种群数量是怎样变化的？
3.什么是环境容纳量？
什么是环境容纳量？
4.影响种群数量变化的因素有哪些？
影响种群数量变化的因素有哪些？
5数学模型数学模型：
是用来描述是用来描述一个系统一个系统或或它的性质它的性质的数学形式。
的数学形式。
数学模型的表现形式可以为数学模型的表现形式可以为公式公式、图表图表等形式。
等形式。
一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法描述、解释和预测种群数量的变化，常常需要描述、解释和预测种群数量的变化，常常需要建立建立数学模型数学模型。
6一、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营养和生存空间在营养和生存空间没有限制的情况下，没有限制的情况下，某某种细菌每种细菌每20min20min就通过就通过分裂繁殖一代。
分裂繁殖一代。
7一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法时间时间（min）min）2020404060608080100100120120140140160160180180分裂次数分裂次数数量数量（个）（个）22448816163232646412812825625651251211223344556677889911、填写下表：
计算一个细菌在不同时间（单位为、填写下表：
计算一个细菌在不同时间（单位为minmin）产产生后代的数量。
生后代的数量。
22nn代细菌数量代细菌数量NnNnNnNn的计算公式是：
的计算公式是：
NnNn337272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？
11nn解：
解：
nnminxminxhhminminNnNn11nnnn8细菌数量一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法44、以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，画出细菌的数、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。
量增长曲线。
曲线图与数学方程式比较，有曲线图与数学方程式比较，有哪些优缺点？
哪些优缺点？
曲线图：
曲线图：
直观，但不够精确。
直观，但不够精确。
数学公式：
数学公式：
精确，但不够直观。
精确，但不够直观。
NnNnNnNn11nn9一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法5.类型：
类型：
坐标式（曲线图、柱状图）坐标式（曲线图、柱状图）数据分析表格式数据分析表格式数学方程式数学方程式Nn=2n方程式方程式精确精确曲线图曲线图直观直观10一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法11、观察研究对象，观察研究对象，提出提出问题问题细菌每细菌每2020分钟分裂一次，分钟分裂一次，问题：
细菌数量怎样变化的？
问题：
细菌数量怎样变化的？
22、提出提出合理的合理的假设假设在资源和空间无限多的环境中，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细菌种群的增长不受种群密度增加的影响加的影响33、根据实验数据，用适根据实验数据，用适当的当的数学形式数学形式对事物的性对事物的性质进行质进行表达表达（建立数学模型建立数学模型）列出表格，根据表格画曲线，推列出表格，根据表格画曲线，推导公式导公式44、通过进一步实验或观通过进一步实验或观察等，对模型进行察等，对模型进行检验或检验或修正修正观察、统计细菌的数量，对自己观察、统计细菌的数量，对自己所建立的模型进行检验或修正所建立的模型进行检验或修正6、建立数学模型一般包括以下步骤：
、建立数学模型一般包括以下步骤：
11细菌的数量个理理想想条条件件下下细细菌菌数数量量增增长长的的推推测测：
自自然然界界中中有有此此类类型型吗？
吗？
二、种群增长的二、种群增长的“J”型曲型曲线线12实例一：
实例一：
18591859年，一位英国人来到澳大利亚定居，年，一位英国人来到澳大利亚定居，他带来了他带来了2424只野兔。
让他没有想到的是，一个世只野兔。
让他没有想到的是，一个世纪之后，这纪之后，这2424只只野兔的后代竟达到野兔的后代竟达到66亿只亿只以上。
漫以上。
漫山遍野的野兔与牛羊争食牧草，啃啮树皮，造成植山遍野的野兔与牛羊争食牧草，啃啮树皮，造成植被破坏，导致水土流失。
被破坏，导致水土流失。
后来，人们引入了黏液瘤后来，人们引入了黏液瘤病毒才使野兔的数量得到控制。
病毒才使野兔的数量得到控制。
13实例二：
实例二：
凤眼莲凤眼莲（水葫芦）原产于南美，仅以一种观赏性植物零散（水葫芦）原产于南美，仅以一种观赏性植物零散分布，分布，18441844年在美国的博览会上曾被喻为年在美国的博览会上曾被喻为“美化世界的淡紫色花冠美化世界的淡紫色花冠”。
自此以后凤眼莲被作为观赏植物引种栽培，现已在亚、非、欧、。
自此以后凤眼莲被作为观赏植物引种栽培，现已在亚、非、欧、北美洲等数十个国家造成危害。
北美洲等数十个国家造成危害。
19011901年作为花卉引入中国，年作为花卉引入中国，3030年代年代作为畜禽饲料引入中国内地各省，并作为观赏和净化水质的植物推作为畜禽饲料引入中国内地各省，并作为观赏和净化水质的植物推广种植，后逃逸为野生。
由于繁殖迅速，又几乎没有竞争对手和天广种植，后逃逸为野生。
由于繁殖迅速，又几乎没有竞争对手和天敌敌，在我国南方江河湖泊中发展迅速，目前我国有这种凤眼莲，在我国南方江河湖泊中发展迅速，目前我国有这种凤眼莲184184万吨，成为我国淡水水体中主要的外来入侵物种之一。
万吨，成为我国淡水水体中主要的外来入侵物种之一。
14凤眼莲（水葫芦）凤眼莲（水葫芦）15实例三：
实例三：
在在2020世纪世纪3030年代，年代，人们将人们将环颈雉环颈雉引入美国的引入美国的一个岛屿。
在一个岛屿。
在1937193719421942年期间，这个种群数量的年期间，这个种群数量的增长如下图所示。
增长如下图所示。
如果以如果以时间时间为横坐标，为横坐标，种群数量种群数量为纵坐标画出为纵坐标画出曲线来表示，曲线大致曲线来表示，曲线大致呈什么型？
呈什么型？
17二、种群增长的二、种群增长的“J”型曲线型曲线实例实例3：
自然界确有类似细菌自然界确有类似细菌在在理想条件下理想条件下种群数种群数量增长的形式，如果量增长的形式，如果以以时间时间为横坐标，为横坐标，种种群数量群数量为纵坐标，曲为纵坐标，曲线则大致呈线则大致呈“J”型型美国某岛屿环颈雉美国某岛屿环颈雉种群数量的增长种群数量的增长18二、种群增长的二、种群增长的“J”J”型曲线型曲线产生条件：
产生条件：
理想状态理想状态食物充足，空间不限，食物充足，空间不限，气候适宜，没有天敌等；气候适宜，没有天敌等；增长特点：
增长特点：
种群数量每年以一定的倍数增长，种群数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的第二年是第一年的倍。
倍。
量的计算：
量的计算：
tt年后种群的数量为年后种群的数量为NNtt=N=N00tt（NN00为起始数量，为起始数量，tt为时间，为时间，NNtt表示表示tt年后该种群的数量，年后该种群的数量，为一年前种群数量的倍数）为一年前种群数量的倍数）例子：
例子：
实验室条件下、外来物种入侵、实验室条件下、外来物种入侵、迁移入新环境。
迁移入新环境。
19n问题：
问题：
“J”型增长能一直持续下去吗？
型增长能一直持续下去吗？
存在环境阻力存在环境阻力自然界的资源和空间总是有限的；种内自然界的资源和空间总是有限的；种内斗争斗争就就会加剧；捕食者增加会加剧；捕食者增加等等。
当种群数量增加到一定阶段时，种群数量就会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。
稳定在一定的水平。
20问题探讨问题探讨在一个培养基中，细菌的数量会一直按照这个公在一个培养基中，细菌的数量会一直按照这个公式增长吗？
为什么？
式增长吗？
为什么？
如何验证这个观点？
如何验证这个观点？
不会。
原因是资源和空间是有限的。
不会。
原因是资源和空间是有限的。
生态学家高斯曾经做过这生态学家高斯曾经做过这样一个实验：
在样一个实验：
在0.5ml0.5ml培养液中培养液中放入放入55个大草履虫，然后每隔个大草履虫，然后每隔24h24h统计一次大草履虫的数量。
统计一次大草履虫的数量。
经过反复实验，得出了如图所经过反复实验，得出了如图所示的结果。
示的结果。
21三、种群增长的三、种群增长的“S”型曲线型曲线K=3751.概念：
在资源和空间有限时，概念：
在资源和空间有限时，种群经过一种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定的增长曲线定时间的增长后，数量趋于稳定的增长曲线称为称为“S”型曲线。
型曲线。
2.K值：
在环境条件不受破坏的情况下，一定空值：
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成为间中所能维持的种群最大数量成为环境容纳量环境容纳量，又称又称K值值。
如：
大草履虫种如：
大草履虫种群的增长曲线群的增长曲线22种群增长种群增长速速率不断低率不断低种群数量种群数量K/2K/2KK值时，值时，33.对对种种群群增增长长的的“S”型型曲曲线线的的分分析析种群数量达到种群数量达到KK值时，值时，种群增长种群增长速速率为率为零零,但种群但种群数数量达到最大量达到最大，且，且种内斗争最剧种内斗争最剧烈烈。
种群数量在种群数量在K/2K/2值时，值时，种群增长种群增长速速率率最大最大种群数量由种群数量由00K/2K/2值时，值时，种群增长速率增大种群增长速率增大K/2转折期，增转折期，增转折期，增转折期，增长速率最快长速率最快长速率最快长速率最快KK值：
值：
环境容纳量环境容纳量加速期，个体数量增加，增长加速加速期，个体数量增加，增长加速潜伏期，个体数量较少增长缓慢潜伏期，个体数量较少增
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