资源简介

(共33张PPT)
第1章 种群及其动态
第2节 种群数量的变化
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
细菌数量（个） 2 4 8 16 32 64 128 216 512
指数形式
21
22
23
24
25
26
27
28
29
①1个细菌第n代细菌数量(Nn)的计算公式是什么？
Nn=1×2n
②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？
Nn=N0×2n
假设在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每20 min就通过二分裂繁殖一代。下表是一个细菌不同时间产生的后代数量：
一、建构种群增长模型的方法
阅读教材P7《问题·探讨》，解决下列问题：
P7
问题探讨
1.第n代细菌数量的计算公式是什么？
2.72h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？
Nn=N0×2n
2216个
在一个培养瓶中，细菌数量会一直按这个公式描述的趋势增长吗
不会。因为培养瓶中的营养物质和空间是有限的。
阅读教材P7《问题·探讨》，解决下列问题
n ＝ ６０min x７２h／２０min＝２１６
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。
思考：曲线图与数学公式比较，有哪些优缺点？
曲线图: 直观，但不够精确。
数学公式: 精确，但不够直观。
阅读：“建立数学模型”的四步
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
细菌数量（个） 2 4 8 16 32 64 128 216 512
将数学公式（Nn＝1×2n）变为曲线图
一、建构种群增长模型的方法
2.数学模型的表现形式：
公式法
曲线图法
Nn= N0×2n
准确
直观
1.数学模型概念：
是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。
3.数学模型作用：
描述、解释和预测种群数量的变化。
一、建构种群增长模型的方法
科学方法 建立数学模型
细菌每20 min分裂一次，怎样计算细菌繁殖n代后的数量？
在资源和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
观察研究对象，提出问题
提出合理的假设
Nn=N0×2n，Nn代表繁殖n代后细菌数量，N0为细菌起始数量，n代表繁殖代数
观察、统计细菌数量，对所建立的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，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
4. 建立数学模型的步骤
提出问题
作出假设
建立模型
模型的检验与修正
所得出的公式和曲线，是在理想条件下对细菌数量增长的推测。
在自然界中，种群的数量变化情况是怎样的呢？
Nn＝ N0×2n
0
100
200
300
400
500
600
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
细菌数量/个
时间/min
讨论:
1.这两个资料中种群增长有什么共同点
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。
食物充足，空间充足，缺少天敌等
分析自然界种群增长的实例
思考.讨论
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。一个世纪之后，这24只野兔的后代超过6亿只。直到人们引入了黏液瘤病毒才使野兔的数量的到控制。
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。
某海岛环颈雉种群数量变化
1. 含义:
2. 形成条件:
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
时间（t）
种群数量
N0
二、种群的“J”形增长
自然界确有类似的细菌在理想条件下种群数量增长的形式，如果以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线大致呈“J”形。
种群数量呈指数增长
3. 数学公式:
Nt=N0 λt
（N0为起始数量， t为时间，Nt表示t年后该种群的数量，λ代表前后2年数量的比值）
即种群数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的λ倍。
4.“J”形增长的特点：
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
种群数量相对稳定，种群密度保持稳定
种群数量增加，种群密度增加
种群数量减小，种群密度减小
不一定;只有入>1且为定值时，种群增长才为“J”形增长;
5. 分析“J”形曲线:
λ
现在种群数量
上一年种群数量
=
Nt=N0 λt
注：种群数量变化符合数学公式Nt=N0×λt ，种群增长曲线不一定是“J”形。
只有λ＞1且为定值时，种群增长才为“J”形增长。
（1）关于λ的分析(新课程P13）：
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
细菌数量（个） 2 4 8 16 32 64 128 256 512
（1）增长率：指在单位时间内种群数量增加的量占原有数量的比例，无单位。
= λ－1
①公式：
（2）关于J形曲线的种群增长率和增长速率的分析：
①增长率 =（现有个体数-原有个体数）÷种群原有个体数
增长率＝
末数－初数
初数
②曲线图：
（λ>1，且不变）
时间（t）
J形增长率
λ－1
J形曲线的种群增长率
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
细菌数量（个） 2 4 8 16 32 64 128 256 512
（2）增长速率：指单位时间内增加的个体数量，有单位（如：个/年等）。
①公式：
增长速率＝
末数－初数
单位时间
J形曲线的种群增长速率
实质就是“J”型曲线的斜率
J形增长速率
②曲线图：
福寿螺原产中美洲的热带和亚热带地区，如阿根廷、巴西等。 广泛分布于北美、亚洲、非洲等十多个国家，已成为世界性的外来入侵生物。
实例1：福寿螺的增长
6. “J”形增长的实例
实例2：凤眼莲（水葫芦）的疯长
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.
总结J型曲线出现的情况：
①迁入适宜的新环境后，刚开始阶段的数量变化；
②外来入侵物种的数量变化；
③实验室条件。
中国人口数据增长曲线
世界人口数据增长曲线
人口在20世纪大部分时期呈现出“J”形增长
思考：如果遇到资源、空间等方面的限制，种群还会呈“J”形增长吗？
实例3：20世纪的人口增长
【实例】生态学家高斯的实验：
在0.5 mL培养液中放入5个大草履虫，每隔24h统计一次大草履虫的数量。经反复实验，结果如下图所示。　
（1）大草履虫的数量在第几天增长较快？
第二天和第三天
（2）第几天以后基本维持在375个左右？
第五天
（3）为什么大草履虫种群没有出现“J”形增长？
随着大草履虫数量的增多，对食物和空间的竞争趋于激烈，导致出生率下降，死亡率升高。
斜率：先增大后减小。种群数量：先快速增长，后增长速度放缓，最终稳定在一定水平。
(4)观察曲线，我们可以发现曲线的斜率有什么变化？这说明大草履虫的数量增长出现什么变化？
(5)第5天后，大草履虫的数量基本维持在375个左右，这个数值意味着什么？
该环境条件下所能维持的种群最大数量，即环境容纳量，又称K值。
大草履虫数量呈“S”形增长。
(6)大草履虫种群增长的曲线与“J”形曲线有什么不同？
【实例】生态学家高斯的实验：
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。
①食物资源和空间有限
②种群密度增大时
出生率降低
死亡率升高
1.含义：
2.形成原因：
③种内竞争加剧
出生率＝死亡率时，
种群稳定在一定的水平
3.适用对象：
一般自然种群的增长
4.环境容纳量：
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。
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。
②种群密度增大时
③种内竞争加剧
三、种群的“S”形增长
5.“S”曲线的分析：
B
C
D
E
A
种群基数小，需适应新环境，增长较缓慢。
(1)AB段：
(2)BC段：
(3)C点：
(4)CD段：
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。
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。
B
C
D
E
A
请以时间为横坐标，种群增长速率为纵坐标，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
②种群数量为k/2时，增长速率达到最大。
K/2
K
A
B
C
D
E
5.“S”曲线的分析：
①增长速率先增大后减小，最后为0。
②种群数量为k/2时，增长速率达到最大。为k时,增长速率为0
注意：同一种群的K值不是固定不变的
（3）K 值 （是/不是）种群数量的最大值，在环境条件没有变化的情况下，种群数量在K值上下波动，动态平衡。
（1）该种群的K 值为 。
（2）同一种群的K 值不是固定不变的，会受到环境因素的影响： 环境改善，K值 ；环境恶化，K值 。
K2
不是
增加
减小
思考1：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。
思考2：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）。
6. K值和K/2值的应用
机械、药物捕杀
施用避孕药、激素
养殖或释放天敌
断绝或减少它们的食物来源
增大死亡率
降低环境容纳量
（K值变小）
降低出生率
思考3：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？（P10）
硬化地面、搞好卫生
6. K值和K/2值的应用
防止老鼠种群数量达到K/2处
思考4：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？
应保持在K/2水平，因为在这个水平上种群增长率最大，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
种群数量
时间
0
B
C
D
E
t1
t2
A
K/2
—“黄金开发点”
6. K值和K/2值的应用
a.改善栖息环境，建立 。
b.增大 。提高环境容纳量
（例如：减少 ，增加 ）
a. 捕杀，严防达到 ，
b.增大 ，降低 。
①濒危动物和野生资源的保护
a.渔业捕捞应在 ，越接近K越好
如：草原最大载畜量不能超过 ，
b.捕捞后种群数量维持在 ，
保证较大的增长速率，以便恢复。
自然保护区
K值
K/2后
K/2
K/2前
K/2
环境阻力
K值
生活空间
天敌
总结：K值和K/2值应用
②渔业或林业资源开发
③有害生物防治
K值
现学现用：若下图表示对濒危动物和有害动物作出措施后，种群数量的不同变化：
A
B
___图为濒危动物，具体做法为_____________；
___图为有害动物，具体做法为_____________。
A
提高环境容纳量
B
降低环境容纳量
但大多数生物的种群来说，种群数量总是在波动中。
东亚飞蝗种群数量的波动
在自然界，有的种群能够在一段时间内维持数量的相对稳定。
四、种群数量的波动
处在波动状态的种群，在特定条件下可能出现种群爆发。如蝗灾、赤潮等，就是种群数量爆发增长的结果。
蝗灾
鼠灾
赤潮
水华
1. 种群爆发
四、种群数量的波动
①当种群长久处于不利条件下，如遭遇人类乱捕滥杀和栖息地破坏，种群数量会出现持续性的或急剧性的下降。
2. 种群下降
四、种群数量的波动
捕鲸现场成了血的海洋
②种群的延续需要有一定的个体数量为基础。当一个种群数量过少，种群可能会由于近亲繁殖等原因而衰退、消亡。
③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。
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
有
数学模型Nt＝N0λt
项目 “J”形曲线 “S”形曲线
增长模型
形成条件 现实状态：
①_______________
②_______________
K值有无
理想状态：
①______________
②______________
③______________
比较种群的“J”形和“S”形增长：
1.某种群生活在一个较理想的环境中，则此种群数量增长的曲线是 。
2.如果种群生活在一个有限制的环境中，增长的曲线可能是 。
3.图中两曲线间的阴影部分代表 ，按达尔文自然选择学说解释，阴影部分表示 。
“S”形
“J”形
环境阻力
归纳总结：“J”形增长和“S”形增长的比较
0
K
时间
环境阻力
环境容纳量
S形
J形
种群数量
生存斗争中被淘汰的个体数。
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
食物、气候、天敌、传染病等
增或减
增长、波动、稳定、下降等
直接因素：出生率、死亡率、迁入、迁出
间接因素：年龄结构和性别比例
重要因素：人类的活动
自然因素：食物、气候、天敌、传染病等
影响种群数量变化的因素小结
练习与应用
一、概念检测
1. 在自然界，种群数量的增长既是有规律的， 又是复杂多样的。判断下列相关表述是否正确。
（1） 将一种生物引入一个新环境中，在一定时期内，这个生物种群就会出现“J”形增长。（ ）
（2） 种群的“S”形增长只适用于草履虫等单细胞生物。 （ ）
（3） 由于环境容纳量是有限的，种群增长到—定数量就会保持稳定。（ ）
2. 对一个生物种群来说，环境容纳量取决于环境条件。据此判断下列表述正确的是 （ ）
A. 对甲乙两地的蝮蛇种群来说，环境容纳量是相同的
B. 对生活在冻原的旅鼠来说，不同年份的环境容纳量是不同的
C. 当种群数量接近环境容纳量时，死亡率会升高，出生率不变
D. 对生活在同一个湖泊中的鲢鱼和鲤鱼来说，环境容纳量是相同的
×
×
×
B
[检测] “S”形曲线与其增长速率的关系
K/2
t0 t1 t2 时间
种群数量
K
a
b
c
d
e
⑴图乙的fg段相当于图甲的 段
⑵图乙的g点相当于图甲的 点
⑶图乙的gh段相当于图甲的 段
⑷图乙的h点相当于图甲的 段
甲
乙
增长速率变化:
0～K/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
ac
c
cd
de
t0 t1 t2 时间
0 K/2 K 数量
增长速率
f
g
h

展开更多......

收起↑