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第二节
不同条件下种群的增长方式不同
果蝇
建立数学模型来分析果蝇种群数量变化的特点及原因
研究种群的核心问题是种群数量的变化规律
探究果蝇种群的增长
一、
思考：
1. 为什么要用三个广口瓶来培养果蝇？
2. 2cm厚的棉花有什么作用？
3. 半根香蕉的作用？
4. 1~2滴乙醚的作用？处理时间可以很长吗？
防止实验偶然性。
吸收香蕉腐败的汁液；为果蝇化蛹提供场所，所以棉花层不宜过薄不然香蕉汁液会没过棉花，会影响蛹后果蝇的羽化。
作为食物。
将果蝇麻醉，便于计数。
注意：乙醚不能过多，以免麻醉过度。若果蝇翅膀与身体呈45角翘起说明已经死亡。
探究果蝇种群的增长
一、
活动：探究果蝇种群的增长
探究果蝇种群的增长
一、
1. 为什么最后几天数量变化不大？
因为空间有限、资源有限
2. 如果观察时间再长一些，果蝇个体数会出现什么变化？
变少，因为资源耗尽了
果蝇数量变化记录表
果蝇种群的增长曲线
数学模型：方程式或曲线
意义：描述、解释和预测种群数量的变化。
探究果蝇种群的增长
一、
在资源无限、空间无限和不受其他生物制约的理想条件下，细菌种群的增长不会受 的影响，即在理想条件下种群增长的曲线为“ ”形，即指数增长。
思考：如果是在空间无限、资源无限，不受其他生物制约的理想条件下，增长曲线还像刚才这样吗？
种群密度增加
J
某种群的起始数量为N0，并且第二年的数量是第一年的λ倍(该种群每年的增长倍数都保持不变)，则：一年后种群数量N1＝ ，两年后种群数量N2＝ ，t年后种群数量Nt＝___________(t为时间，Nt表示t年后该种群的数量)。
N0×λ
N0×λ2
N0×λt
实例一：1859年，一个英格兰的农民带着24只野兔，登陆澳大利亚并定居下来，但谁也没想到迁入一个新环境后，这些野兔发现自己来到了天堂。因为这里有茂盛的牧草，却没有鹰等天敌。一个世纪之后，这个澳洲“客人”的数量呈指数增长，达到6亿只，引起了一次农业灾害。它们吃庄稼，毁坏新播下的种子，啃嫩树皮，并且打地洞损坏田地和河堤。
发生条件：在食物（养料）和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌等理想条件下。
实例二：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1937-1942年期间，这个环颈雉种群迁入一个新环境后，种群的增长大致符合“J”形曲线。
种群迁入一个新环境后，常常在一定时期内出现”J“形增长。
实例三：生物入侵——凤眼莲原产于南美，1901年作为花卉引入中国。由于繁殖迅速，又几乎没有竞争对手和天敌，我国目前有184万吨。它对其生活的水面采取了野蛮的封锁策略，挡住阳光，导致水下植物得不到足够光照而死亡 。
①产生条件：
理想状态——资源无限，空间无限，不受其他生物制约等
③增长特点：
起始增长很慢，随种群基数的加大，增长越来越快，每单位时间都按种群的一定百分数或倍数增长，呈指数增长。
②数学模型：
公式：Nt=N0 λt
曲线： J形
种群的个体数量
时间
种群的指数增长
二、
种群的增长率和增长速率
种群在单位时间内新增加的个体数与原有数量的比例。
计算公式：增长率=（本次总数－上次总数）/上次总数
增长率：
增长速率：
种群在单位时间内新增加的个体数。
计算公式：增长速率=（本次总数－上次总数）/单位时间
种群的指数增长
二、
即：曲线的斜率
指数增长的增长率和增长速率
增长速率
t
增长率
t
增长率=（本次总数－上次总数）/上次总数
增长速率=（本次总数－上次总数）/单位时间
思考：是否所有种群的增长都是呈指数增长呢？
二、
高斯把5个大草履虫置于0.5 mL的培养液中，每隔24小时统计一次草履虫的数量，经过反复实验，结果如下：
时间（天） 1 2 3 4 5 6
种群中个体数量 20 137 319 369 375 365
每天的增长速率 —— 117 182 50 6 -10
每天的增长率 —— 5.85 1.33 0.16 0.02 -0.03
逻辑斯谛增长——S形增长曲线
1.大草履虫的种群为什么不呈指数增长？
2.其种群数量增长过程是怎样的？
3.其种群数量达到基本稳定的数量值称做什么？
实例：高斯对大草履虫种群研究的实验
K值：即环境容纳量。指长时期内，环境条件所能维持的种群最大数量。
同一种群的K值固定不变吗？
K值大小由环境中的有效资源决定，会根据环境条件的改变而变化。
思考：是否所有种群的增长都是呈指数增长呢？
高斯把5个大草履虫置于0.5 mL的培养液中，每隔24小时统计一次草履虫的数量，经过反复实验，结果如下：
时间（天） 1 2 3 4 5 6
种群中个体数量 20 137 319 369 375 365
每天的增长速率 —— 117 182 50 6 -10
每天的增长率 —— 5.85 1.33 0.16 0.02 -0.03
逻辑斯谛增长——S型增长曲线
实例：高斯对大草履虫种群研究的实验
种群数量达到K值时，都能在K值维持恒定吗？
k值只代表种群数量的一个平均值，在环境不遭受破坏的条件下，实际的种群数量在这个平均值的上下波动。所以K值是种群在该环境中的稳定平衡密度。
K值
原因：存在环境阻力——自然界中食物和空间等资源总是有限的，当种群密度增大时，种内斗争和种间竞争会不断加剧，捕食者数量也会不断增加，还有气候、传染病等因素作用，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。
·
K/2
K值
种群数量小于K/2时，种群增长逐渐加快；
种群数量等于K/2时，种群增长最快；
种群数量大于K/2时， 种群增长逐渐减慢；
种群数量达到K值时，种群增长停止或在K值上下波动
种群数量达到K值时，都能在K值维持恒定吗？
①产生条件：
资源有限，空间有限，受其他生物制约
③增长特点：
起始呈加速增长，K/2时增长最快，此后开始减速增长，到达K值时停止增长或在K值上下波动。
②数学模型：
S 形曲线
种群的逻辑斯谛增长
三、
逻辑斯谛增长的增长率和增长速率
增长速率
t
增长率
t
增长率=（本次总数－上次总数）/上次总数
增长速率=（本次总数－上次总数）/单位时间
(1)K值不是一成不变的：K值会随着环境的改变而发生变化，当环境遭到破坏时，K值会下降；当环境条件状况改善时，K值会上升。
(2)在环境不遭受破坏的情况下，种群数量会在K值附近上下波动。当种群数量偏离K值的时候，会通过负反馈调节使种群数量回到K值。
(3)K值并不是种群数量的最大值：K值是一个平均值，即在保证环境不被破坏前提下所能容纳的最大值；
K值的变化分析
02
增长方式 指数增长 逻辑斯谛增长
增长曲线 “J” 形曲线 “S”形曲线
形成条件 资源无限、空间无限、不受其他生物制约 资源有限、空间有限、受其他生物制约
适用范围 理想条件 自然条件
K值 无 有
增长率变化 保持稳定不变 逐渐下降
增长速率变化 一直增大 先上升，到K/2后下降
指数增长和逻辑斯谛增长的区别
四、
“三看法”辨别种群的“J”形增长和“S”形增长
（1）有害生物的防治：
思考：从环境容纳量的角度思考，怎样做才是最有效的灭鼠措施？
采取措施降低有害动物种群的环境容纳量：
①将食物储藏在安全处，断绝或减少它们的食物来源。
②室内采取硬化地面等措施，减少它们挖造巢穴的场所。
③养殖或释放它们的天敌
……
研究种群数量变化的意义
五、
思考：怎样做才是保护大熊猫等濒危动物的根本措施？
建立自然保护区，改善它们的栖息环境，从而提高环境容纳量。
研究种群数量变化的意义
五、
（2）野生动物的保护：
思考：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。
原因：此时种群的增长速率最大。
海洋鱼类的最大捕获量
研究种群数量变化的意义
五、
（2）野生生物资源的合理利用：
由于存在环境阻力，在自然选择（生存斗争）中被淘汰的个体数量。
Q.用达尔文进化观点分析，图中阴影部分表示什么？
1.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”形曲线，应使被捕鱼群的种群数量保持在K/2水平。这是因为在这个水平上( )
A.种群数量最大
B.单位时间内种群增长量最大
C.种群数量相对稳定
D.环境条件所允许的种群数量最大
B
课堂练习
2.右图表示在理想状态和在自然环境条件下某生物的种群数量变化曲线。下列关于两条曲线间的阴影部分的解释，正确的是( )
A.环境中允许种群增长的最天值
B.其数量表示种群内迁出的个体数
C.其数量表示种群内出生的个体数
D.为种群在自然环境中增长所受到的环境阻力
D
课堂练习
3.某地乌鸦连续10年的种群数量增长情况如右图所示，后一年的种群数量是前一年的λ倍。下列叙述正确的是( )
A.第3年乌鸦种群数量最大
B.第3年以前乌鸦种群呈指数增长
C.第6年以前乌鸦种群呈逻辑斯谛增长
D.第5年和第7年的乌鸦种群数量相同
A
课堂练习

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