种群数量的变化.pptx

1、第第2节节 种群数量的变化种群数量的变化在营养和生存在营养和生存空间没有限制空间没有限制的情况下，某的情况下，某种种细菌细菌20min20min就就通过分裂增殖通过分裂增殖一次。一次。任务任务1：计算：计算1个细菌产生的后代在不同时间的数量，并填入下表：个细菌产生的后代在不同时间的数量，并填入下表：时间时间（min）20406080100 120 140 160 180细菌数量细菌数量248163264128256512任务任务2：用公式表示出第：用公式表示出第n代的细菌数量代的细菌数量Nn（20min时为第一代）：时为第一代）：N Nn n=2n任务任务3：利用表格中数据画出细菌的种群增长曲

2、线：利用表格中数据画出细菌的种群增长曲线（p66）：）：思考：思考：真实情况下细菌的数量变化真如公式和曲真实情况下细菌的数量变化真如公式和曲线图所示吗？线图所示吗？用细胞计数仪对用细胞计数仪对细菌数量进行精细菌数量进行精确计数发现，确计数发现，大大约约1717小时后，细小时后，细菌数量不再增多菌数量不再增多一、研究种群数量变化的方法一、研究种群数量变化的方法构建构建数学模型数学模型1.概念概念：用来用来描述一个系统或描述一个系统或它的它的性质的数学形式。性质的数学形式。2.步骤：步骤：研究实例研究实例研究方法研究方法细菌每细菌每2020分钟分钟分裂一次分裂一次观察研究对象观察研究对象提出问题提

3、出问题在资源和空间无限的环在资源和空间无限的环境中，细菌种群的增长境中，细菌种群的增长不受影响的情况下不受影响的情况下提出提出合理的合理的假设假设Nn=2n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对事物的性质性质进行表达进行表达观察、统计细菌数量，观察、统计细菌数量，对自己建立的模型进行对自己建立的模型进行检验或修正检验或修正通过进一步实验或通过进一步实验或观察等对模型进行观察等对模型进行检验或修正检验或修正3.建立数学模型，解决实际问题：建立数学模型，解决实际问题：实验实验1 1：有人在适宜条件下培养大草履虫，并且每天有人在适宜条件下培养大草履虫，并且每天更换培养

4、液，保证大草履虫有充足的营养和生存空间，更换培养液，保证大草履虫有充足的营养和生存空间，最先放入最先放入5 5只大草履虫，每天记录其数量变化如下表只大草履虫，每天记录其数量变化如下表所示，请问一周所示，请问一周（7 7天天）后，该大草履虫种群的数量后，该大草履虫种群的数量大约为多少？大约为多少？时间时间初始初始1天天后后2天天后后3天天后后种群数量种群数量51981325思考思考1 1：仔细观察表格，你能发现什么规律？仔细观察表格，你能发现什么规律？答：答：81920提示：提示：4 45 5的的值值为为102410244 46 6的的值值为为409640964 47 7的值为的值为163841

5、6384思考思考2 2：若假设后一天的数量始终是前一天数若假设后一天的数量始终是前一天数量的量的4 4倍倍，你能否在假设的基础上建立数学，你能否在假设的基础上建立数学模型解决实验中的问题：模型解决实验中的问题：7 7天后大草履虫的天后大草履虫的数量数量思考思考3 3：若若N N0 0为某种群起始数量，为某种群起始数量，N Nt t表示经过表示经过t t天天后后该种群的该种群的数量，且后一天的数量始终为前一天数量，且后一天的数量始终为前一天数量的数量的倍，试建立表示该种群数量变化的一倍，试建立表示该种群数量变化的一般公式并作出曲线般公式并作出曲线Nt=N0 t tN0Nt思考思考4 4：除了利用

6、建立的数学模型来预测除了利用建立的数学模型来预测7 7天后天后的种群数量之外，我们还能利用该数学模型的种群数量之外，我们还能利用该数学模型来解决哪些生物学问题？来解决哪些生物学问题？预测变化趋势，计算增长率等预测变化趋势，计算增长率等讨论讨论5 5：当种群数量呈现增长趋势时，能否通过该当种群数量呈现增长趋势时，能否通过该数学模型得出种群数量数学模型得出种群数量增长率增长率的变化规律？的变化规律？增长率始终为增长率始终为“-1”二二、种群数量变化的类型、种群数量变化的类型1.“J”型：型：资料资料1：1859年，一个英格兰的年，一个英格兰的农民带着农民带着24只野兔，登只野兔，登陆澳大利亚并定居

7、下来，陆澳大利亚并定居下来，但谁也没想到，一个世但谁也没想到，一个世纪之后，这个澳洲纪之后，这个澳洲“客客人人”的数量呈指数增长，的数量呈指数增长，达到达到6亿只之巨。亿只之巨。资料资料2：种群种群迁入一个新环境后迁入一个新环境后，常，常常在常在一定时期内出现一定时期内出现“J”型增长。型增长。例如，在例如，在20世纪世纪30年代时，人们将环颈雉引入年代时，人们将环颈雉引入到美国的一个岛屿，在到美国的一个岛屿，在19371942年期间，这个环颈雉年期间，这个环颈雉种群的增长大致符合种群的增长大致符合“J”型曲线。型曲线。“J”型增长曲线型增长曲线（3 3）形成原因）形成原因理理想想状状态态食食

8、物物充充足足，空空间间不不限限，气气候候适适宜宜，没没有敌害有敌害等等（不存在环境阻力）（不存在环境阻力）（2 2）适用范围适用范围a.a.实验室中营养充分的情况实验室中营养充分的情况b.b.种群刚刚迁入一个新环境时种群刚刚迁入一个新环境时（1 1）数量变化特点）数量变化特点种群每年以一定的倍数增长，即增长倍数（种群每年以一定的倍数增长，即增长倍数（）不变）不变增长率增长率=增长倍数（增长倍数（）-1-1，固定不变，固定不变。整理笔记（5 5）增长率随时间变化曲线）增长率随时间变化曲线-1（4 4）数学模型）数学模型Nt=N0 t 模模型型假假设设1 1：理理想想状状态态（食食物物空空间间充充

9、足足，气气候候适适宜宜，没有敌害）没有敌害）假设假设2 2：后一年的数量始终是前一年的后一年的数量始终是前一年的倍倍N0表表示示该该物物种种起起始始数数量量，t为为时时间间，Nt表表示示t年年后后该该种种群群的的数数量量，表表示示该该种种群群数数量量是是一一年年前前种种群群数数量量的的倍数倍数增长率增长率增长速率增长速率整理笔记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。（就是（就是J、S型曲线的斜率）型曲线的斜率）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是指种群在单位时间内净增加的个体数占个体是指

10、种群在单位时间内净增加的个体数占个体总数的比率总数的比率。（不是（不是J、S型曲线斜率）型曲线斜率）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。整理笔记（6 6）与生活的联系）与生活的联系中国的人口增长是否属于中国的人口增长是否属于“J J”型增长型增长？实验实验2 2：高斯高斯（GauseGause，19341934）把）把5 5个大草履虫置于个大草履虫置于0.5mL0.5mL的培养液中的培养液中，每隔，每隔2424小时统计一次数据，经过小时统计一次数据，经过反复实验，结果如下：反复实验，结果如下：在自然条件下，在自然条件下，J型曲线能一直增长下去吗？

11、型曲线能一直增长下去吗？2.“S”型：型：“S”型增长曲线型增长曲线（2 2）适用范围）适用范围（1 1）数量变化特点）数量变化特点种种群群经经过过一一定定时时间间的的增增长长后后，数数量量趋趋于于稳稳定定（稳定于（稳定于“K K值值”）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）（3 3）形成原因）形成原因 种群密度增加种群密度增加种内斗争加剧种内斗争加剧死亡率升高死亡率升高 出生率出生率降低降低增长率降低增长率降低（环境阻力）环境阻力）（种群数量）（种群数量）（4 4）“K K”值值思考：思考：K K值是否固定不变值是否固定不变呢？呢？种种群群数数量量“S”型型增增长长

12、曲曲线线（种群数量）（种群数量）K/2K种种群群数数量量增增长长速速率率时间时间D:种群数量处于种群数量处于K值，值，增长速率为增长速率为0B:种群数量处于种群数量处于K/2值，值，种群增长速率最大种群增长速率最大（5 5）增长速率随时间变化曲线）增长速率随时间变化曲线BD（6 6）与生活的联系）与生活的联系思考：思考：在池塘中养鱼，渔民总是希望自己捕的鱼越多越好，但是为了考虑池塘的鱼可持续发展，捕鱼应该选择在种群数量是多少时最好？K/2K超过种群的数量超过种群的数量K/2K/2时开始捕鱼时开始捕鱼捕到数量下降到捕到数量下降到K/2K/2时停止时停止思考：思考：从环境容纳量（K值）的角度思考：

13、（1 1）对濒危动物如大熊猫应采取什么保护措施？）对濒危动物如大熊猫应采取什么保护措施？（2 2）对家鼠等有害动物的控制，应当采取什么）对家鼠等有害动物的控制，应当采取什么 措施？措施？建立自然保护区，改善大熊猫的栖息环境，建立自然保护区，改善大熊猫的栖息环境，提提高环境容纳量高环境容纳量。可以采取措施可以采取措施降低有害动物种群的环境容纳量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。巢穴的场所；养殖或

14、释放它们的天敌，等等。“S”“S”型曲线型曲线（1）适用条件：食物、空间等资源有限，有天敌）适用条件：食物、空间等资源有限，有天敌（2）S型曲线增长速率型曲线增长速率时间时间AB S型曲线增长速率先型曲线增长速率先增大后减小增大后减小种种群群数数量量增增长长速速率率A:种群数量处于种群数量处于K/2值值，增长速率增长速率最大最大B:种群数量处于种群数量处于K值值，种群增长速率为种群增长速率为0整理笔记“S”“S”型曲线型曲线（3）S型曲线各阶段增长变化原因型曲线各阶段增长变化原因AS型曲线初始阶段，型曲线初始阶段，增长缓慢，因为种增长缓慢，因为种群还群还未适应环境未适应环境，数量少。数量少。随

15、后，种群随后，种群适应了环境适应了环境（气候适宜），（气候适宜），天敌少天敌少，食物、空间充足食物、空间充足，种群增长迅速。，种群增长迅速。最后，因为最后，因为资源空间有限资源空间有限，种群密度增大，种群密度增大，种种内斗争加剧内斗争加剧，天敌增加天敌增加，使出生率下降，死亡，使出生率下降，死亡率上升，当出生率率上升，当出生率=死亡率时，种群数量稳定死亡率时，种群数量稳定整理笔记（4）影响）影响K值的因素：食物、空间、气候、天值的因素：食物、空间、气候、天敌、传染病、人类的影响等敌、传染病、人类的影响等（5）研究种群数量变化的意义研究种群数量变化的意义P68与社会的联系与社会的联系合理利用和保

16、护野生生物资源合理利用和保护野生生物资源鱼类捕捞：若想持续获得最大捕捞量，需要保证捕捞后种群数鱼类捕捞：若想持续获得最大捕捞量，需要保证捕捞后种群数量维持在量维持在K/2左右，因为此时左右，因为此时种群数量增长速率最快，数量种群数量增长速率最快，数量能很快恢复能很快恢复大熊猫的保护：大熊猫的保护：根本措施根本措施是建立自然保护区，增大环境容纳量是建立自然保护区，增大环境容纳量有效防治有害生物有效防治有害生物老鼠的防治：从降低环境容纳量角度考虑，可以养猫，严密封老鼠的防治：从降低环境容纳量角度考虑，可以养猫，严密封存食物，硬化地面。存食物，硬化地面。蝗虫的防治：蝗虫的防治：K/2以下，以下，越早越好越早越好。整理笔记3.波动波动型曲线：型曲线：种群数量达到种群数量达到K K值时，都能在值时，都能在K K值维持稳定吗值维持稳定吗？波动波动型曲线型曲线（1 1）数量变化特点）数量变化特点（3 3）形成原因）形成原因种群数量在种群数量在“K K”值附近波动值附近波动气候、食物、天敌、传染病、气候、食物、天敌、传染病、人类活动等人类活动等种群数量种群增长的种群增长的“J”型曲线型曲线（在理想状态