资源简介

(共31张PPT)
种群的数量特征
种群密度
出生率、死亡率
迁入率、迁出率
年龄结构、性别比例
﹙ 最基本的数量特征﹚
调查研究种群密度的方法
估算法
逐个计数法
黑光灯诱捕法
样方法
标记重捕法
复习巩固
复习巩固
甲、乙、丙、丁代表的数量特征是什么
出生率、迁入率
死亡率、迁出率
年龄结构
性别比例
第2节 种群的数量的变化
第1章 种群及其动态
选择性必修二
自主学习
1、数学模型是用来描述一个_________或它的性质的____________，表现形式有_______、______________等
2、“J”形曲线的公式____________，出现“J”形曲线的条件____________________________
______________
3、出现“S”形曲线的条件_____________________________________
4、_______的环境条件所能_______的种群最大数量称为环境容纳量，又称_______。它_____(是/不是）固定不变的。
数学形式
系统
曲线图
数学公式
Nt=N0×λt
食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌和其他竞争物种等
自然条件
一定
维持
K值
不是
问题探讨
细菌通过二分裂繁殖，每二十分钟就繁殖一代，假设在营养和生存空间没有限制的情况下，一个细菌繁殖10代后数量为多少？
可用什么方法描述细菌的数量随时间的变化而变化呢？
数学公式、曲线图等数学形式
210
数学模型：
用来描述一个系统或它的性质的数学形式
（减数分裂过程中染色体、DNA的数量变化曲线图）
观察研究对象，提出问题
提出合理的假设
细菌每20min分裂一次，怎样计算繁殖n代的数量？
在资源和生存空间没有限制的条件下，细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响。
根据实验数据，建立数学模型
时间（min) 20 40 60 80 100 120 140 160 180
分裂次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9
数量（个） 2 4 8 16 32 64 128 216 512
指数形式
探索新知
时间（min) 20 40 60 80 100 120 140 160 180
分裂次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9
数量（个） 2 4 8 16 32 64 128 216 512
指数形式
细菌数量/个
时间/min
0
100
200
300
400
500
600
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
写出第t代细菌数量的计算公式__________________
Nt=1×2 t
曲线图----------直观但不精确
数学公式------精确但不直观
探索新知
通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正
一只兔子一生生一窝，并不是向细菌一样是二分裂，此时的数学计算公式应为
Nt=1×λt
公式Nt=1×2 t 中的2代表什么？
细菌每次分裂产生的个体数是上一代的两倍，即增长倍数
初始数量为N0个细菌第n代细菌数量(Nn)的计算公式是什么？
Nt=N0×λt
建立数学模型，可描述、解释和预测种群数量的变化
探索新知
λ = 当年种群数量 / 前一年种群数量
细菌每20min分裂一次，怎样计算繁殖n代的数量？
在资源和生存空间没有限制的条件下，细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响
Nn=2n
N代表细菌数量，n表示第几代
观察、统计细菌数量，对自己年建立的模型进行检验或修正
观察研究对象，提出问题
提出合理的假设
根据实验数据，用适当的形式对事物的性质进行表述，即建立数学模型
通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正
研究实例
研究方法
科学 方法
建立数学模型
探索新知
以上的公式和曲线，是在理想条件下（食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌和其他竞争物种等）的预测。
在自然界中，种群的数量变化情况是怎样的呢？
探索新知
资料1：1859年，一位英国人在他澳大利亚的农场中放生了24只野兔。让他没想到的是，一个世纪之后，这24只野兔的后代超过6亿只。漫山遍野的野兔不仅与牛羊争食牧草，还啃噬树皮，造成植被破坏，导致水土流失。直到人们引入了黏液瘤病毒才使野兔的数量的到控制。
“J”形曲线
N0只野兔，呈指数倍增长，第二年是第一年的λ倍，t年后野兔的数量是多少
Nt=N0×λt
探索新知
“J”形曲线
资料2：20世纪30年代，人们将环颈雉引入某地一个岛屿。1937-1942年间增长如图所示。
500
1000
1500
1937 1938 1939 1940 1941 1942
年份
种群数量/只
0
讨论1：这两个资料中的种群增长有什么共同点
讨论2：种群出现这种增长的原因是什么
种群数量增长迅猛，且呈无限增长趋势，种群呈“J”形曲线增长。
理想条件：食物和空间条件充裕、没有天敌、气候适宜等。
探索新知
种群的“J”形增长
（1） 概念：在理想条件下，以时间为横坐标，种群数量为纵坐标，画出的种群增长曲线大致呈“J”形。
时间（t）
种群数量
N0
（2）模型假设:
理想条件
食物和空间条件充裕。
气候适宜
没有天敌和其他竞争物种等
（3） 适用对象：
①实验室条件下；
②当一个种群刚迁入到一个新的适宜环境的早期阶段 。
J形
探索新知
种群的“J”形增长
（4）数学公式
t 年后种群的数量为 Nt = N0 λ t
种群数量变化符合数学公式: Nt=N0×λt 时，种群增长曲线一定是“J”形吗
①当入=1时，种群数量如何变化
②当入>1时，种群数量如何变化
③当入<1时,种群数量如何变化
④当入>1时，种群一定呈“J”形增长吗
种群数量不变(相对稳定)
种群数量增长
种群数量下降
不一定;只有入>1且为定值时，种群增长才为“J”形增长;
巩固练习
①1-4年，种群数量__________ ②4-5年，种群数量__________
③5-9年，种群数量__________ ④9-10年，种群数量_______
⑤10-11年，种群数量_____________ ⑥11-13年，种群数量_______________________
⑦前9年，种群数量第_______年最高 ⑧9-13年，种群数量第______年最低
呈“J”形增长
增长
相对稳定
下降
下降
11-12年下降，12-13年增长
5
12
系统集成 P11 自查自纠 典例1 变式训练1
探索新知
理想条件下,细菌36 h可繁殖108个世代,总数为2107个,这么多的细菌可把地球表面铺满33cm厚。
你觉得密闭条件下一定体积的培养液中，不更换容器和培养液细菌种群的数量是怎样随着时间变化的
时间（t）
种群数量
探索新知
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：
问题2：大草履虫的数量在第几天增长较快？
第二天和第三天
问题3：第几天以后基本维持在375个左右？
第五天
问题1：大草履虫种群增长的曲线与“J”形曲线有什么不同？
大草履虫种群增长的曲线呈“S”形。
问题4：为什么大草履虫种群没有出现“J”形增长？
随着大草履虫数量增多，对食物和空间的竞争趋于激烈，导致种群出生率降低，死亡率升高。
探索新知
种群的“S”形增长
种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定，增长曲线呈“S”形。
定义：
“S”形增长形成原因
①资源和空间有限
②种群密度增大时
③种内竞争加剧
①资源和空间有限
②种群密度增大时
③种内竞争加剧
适用对象
一般自然条件下（现实状态）种群的增长
K值：一定的环境条件所能维持的种群最大数量称为环境容纳量，又称K值。
探索新知
种群的“S”形增长
K
种群数量
时间
0
B
C
D
E
t1
t2
A
K/2
“S”曲线的分析：
增长速率：
单位时间内增加的个体数量。
种群基数小，需要适应新环境，增长较缓慢。
(1)AB段：
(2)BC段：
(3)C点：
资源和空间丰富，出生率升高，种群数量增长迅速。
种群数量为K/2，种群增长速率达到最大。
“一个种群有1000个个体，一年后增加到1100”，
增长速率为
（1100-1000）/1年=100个/年。
探索新知
种群的“S”形增长
K
种群数量
时间
0
B
C
D
E
t1
t2
A
K/2
增长速率：
单位时间内增加的个体数量。
(4)CD段：
资源和空间有限，种群密度增大，种内竞争加剧，出生率降低，死亡率升高，种群增长减缓；
(5)DE段：
出生率约等于死亡率，种群增长速率几乎为0，种群数量达到K值，且维持相对稳定。
探索新知
种群的“S”形增长
K
种群数量
时间
0
B
C
D
E
t1
t2
A
K/2
画出种群“S”形增长的增长速率曲线。
S型曲线增长速率曲线
增长速率
时间
t1
t2
K/2
K
A
B
C
D
E
（1）增长速率先增大后减小，最后为0。
（2）当种群数量为k/2时，增长速率达到最大。
探索新知
同理，画出种群“J”形增长的增长速率曲线。
O
增长速率
时间
增长率
增长率：指在单位时间内种群数量增加的量占初始数量的比例，是一个百分比，无单位。
新增个体数 原有个体数
增长率 =
“J”形增长的增长率曲线
“S”形增长的增长率曲线
O
增长率
λ - 1
时间
N0λt＋1－N0λt
N0λt
= λ－1
时间/t
增长率
“一个种群有1000个个体，一年后增加到1100”，
则该种群的增长率为
（1100-1000）/1000×100%=10%。
探索新知
“S”形增长数学公式模型的应用
为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续地获得最大捕鱼量，应使被捕鱼群的种群数量保持在什么水平？为什么？
应使被捕鱼群的种群数量保持在K/2水平，因为在这个水平上种群增长率最大。
K
种群数量
时间
0
B
C
D
E
t1
t2
A
K/2
（1）资源的合理应用
要获得当日做大的捕捞量呢？
K值
探索新知
（2）“有害”生物的防治
从环境容纳量的角度思考，对家鼠等有害动物的控制，应当采取什么措施？
从环境容纳量（K值）考虑：
从1/2K值考虑：
降低环境容纳量
①养殖家猫捕食老鼠
②将食物储存在安全处
③硬化地面、搞好卫生
“天敌”
“食物”
“环境”
在1/2K前捕杀，防止老鼠种群数量达到K/2处
“S”形增长数学公式模型的应用
探索新知
（3）动物保护
野生大熊猫种群数量锐减的关键原因是什么？
野生大熊猫的栖息地遭到破坏，由于食物的减少和活动范围的缩小，K 值就会变小。
保护大熊猫的根本措施是什么？
建立自然保护区，给大熊猫更宽广的生活空间，改善它们的栖息环境，从而提高环境容纳量（K值变大）。
“S”形增长数学公式模型的应用
（1）K值的应用
①增大K值 → 保护野生生物资源
② 降低K值 → 防治有害生物
（2）K/2值的应用
①渔业捕捞后的种群数量要在K/2值处
②K/2值前防治有害生物，严防达到K/2值处
K值和K/2值的应用
探索新知
“S”形增长数学公式模型的应用
探索新知
细菌20min繁殖一代，在密闭条件下一定体积的培养液中，不更换容器和培养液细菌种群的数量会一直保持K值吗？
K
种群数量
时间
0
t1
t2
A
K/2
K
种群数量
时间
0
t1
t2
A
K/2
若更换容器，增加培养液，细菌数量怎么变？
②在池塘中投放鲤鱼达到K值后，若不改变环境条件，罗非鱼数量变化
K 值是种群数量的最大值吗？
K值：一定的环境条件所能维持的种群最大数量
（而不是达到）
在该池塘中放生大型肉食性鱼，鲤鱼的数量变化？
K 值是固定不变的吗？
某地区东亚飞蝗种群数量的波动
探索新知
1. 在自然界，有的种群能够在一段时期内维持数量的___________。例如，某地野牛、狮的种群数量往往比较稳定。
2. 对于大多数生物种群来说，种群数量总是在_____中。处于波动状态的种群，在某些特定的条件下可能出现__________。蝗灾、鼠灾、赤潮等，就是种群数量爆发增长的结果。
种群数量的波动
相对稳定
波动
种群爆发
3. 当种群长久处于不利条件下，种群数量会出现持续性的或急剧的______。 当一个种群的数量过少，种群可能会由于近亲繁殖等原因而_____________。
东亚飞蝗在我国的大爆发没有周期性规律，干旱是大爆发的主要原因。在黄河三角洲上的湿地草地，若遇到连年干旱，土壤中的蝗卵成活率就会提高，这是造成蝗虫大爆发的主要原因。在淮河流域，前一年大涝，第二年飞蝗大发生的概率最大。故河北蝗区常出现“先涝后旱，蚂蚱成片”，“大水之后，必闹蝗灾”的情况。
探索新知
对那些已经低于种群延续所需要的最小种群数量的物种，需要采取有效的措施进行保护。
种群数量的波动
下降
衰退、消亡
探索新知
“J”形增长和“S”形增长的比较
时间
种群数量
K
S形
J形
环境阻力
生物学含义
自然选择淘汰的个体
“S”形曲线中，有一段时期近似于“J”形曲线，这一段是否等同于“J”形曲线？为什么？
不等同，自然选择一直存在（已经存在环境阻力）。
食物不足、空间有限
种内斗争、天敌捕食
气候不适、传染病等
环境阻力减小，K 值_______；
环境阻力增大，K 值______。
增大
减小
食物、空间条件充裕
气候适宜
没有敌害、疾病
食物、空间有限
各种生态因素综合作用
无
（以一定的倍数连续增长）
有
数学模型Nt＝N0λt
项目 “J”形曲线 “S”形曲线
增长模型
前提条件 现实状态：
①_______________
②_______________
K值有无
探索新知
“J”形增长和“S”形增长的比较
项目 “J”形曲线 “S”形曲线
增长模型
前提条件 现实状态：
①_______________
②_______________
K值有无
探索新知
“J”形增长和“S”形增长的比较
理想条件
①食物、空间条件充裕
②气候适宜
③没有天敌、无疾病
无
食物、空间有限
各种生态因素的综合运用
有

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