種群數(shù)量的變化.ppt

第2節(jié) 種群數(shù)量的變化,高二生物必修三,主講：張新娟,大腸桿菌,培養(yǎng)大腸桿菌的培養(yǎng)基,討論： 1、n代細(xì)菌的數(shù)量是多少？計(jì)算公式是什么？ 2、72H后，由一個(gè)細(xì)菌分裂產(chǎn)生的細(xì)菌數(shù)量是多少？,解：n min xhmin Nnn ,n,Nn,討論： 3、請(qǐng)你計(jì)算一個(gè)細(xì)菌產(chǎn)生的后代在不同時(shí)間的數(shù)量，完成表格！,4、以時(shí)間為橫坐標(biāo)，細(xì)菌數(shù)量為縱坐標(biāo)，畫出細(xì)菌的種群增長(zhǎng)曲線,2,4,1,2,一、構(gòu)建種群增長(zhǎng)模型的方法,數(shù)學(xué)模型：用來(lái)描述一個(gè)系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式 建立數(shù)學(xué)模型一般包括以下步驟：,觀察研究對(duì)象，提出問題,細(xì)胞每20min分裂一次,資源空間無(wú)限多，細(xì)菌種群的增長(zhǎng)不受種群密度增加的影響,Nn= 2n， N代表細(xì)菌數(shù)量，n表示第幾代,觀察、統(tǒng)計(jì)細(xì)菌數(shù)量，對(duì)自己所建立的模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正,曲線圖與數(shù)學(xué)公式比較，優(yōu)缺點(diǎn)？,曲線圖：直觀，但不夠精確。 數(shù)學(xué)公式：精確，但不夠直觀。,數(shù)學(xué)公式： Nn=1X2n,細(xì)菌的數(shù)量個(gè),理想條件下細(xì)菌數(shù)量增長(zhǎng)的推測(cè)：自然界中有此類型嗎？,實(shí)例1：澳大利亞野兔,例2 在20世紀(jì)30年代時(shí)，人們將環(huán)頸雉引入到美國(guó)的一個(gè)島嶼。在19371942年期間，這個(gè)環(huán)頸雉種群的增長(zhǎng)大致符合“J”型曲線,自然界確有類似的細(xì)菌在理想條件下種群數(shù)量增長(zhǎng)的形式，如果以時(shí)間為橫坐標(biāo)，種群數(shù)量為縱坐標(biāo)畫出曲線來(lái)表示，曲線大致呈“”型,二、種群增長(zhǎng)的“J”型曲線,“J”型增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型,1、模型假設(shè)：,理想狀態(tài)食物充足，空間不限，氣候適宜，沒有敵害等；,（N0為起始數(shù)量， t為時(shí)間，Nt表示t年后該種群的數(shù)量，為年均增長(zhǎng)率）,2、種群 “J”型增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型公式：,Nt=N0 t,種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長(zhǎng)，第二年是第一年的倍。,中國(guó)水利網(wǎng)寧波、昆明、武漢等地，人躺在鋪滿水葫蘆的湖面上，可以不沉；上海去年3萬(wàn)噸的水葫蘆打撈量，今年已翻了3倍有余，上升至10萬(wàn)噸；水葫蘆所帶來(lái)的水體富營(yíng)養(yǎng)化，讓越來(lái)越多的水中生物痛失“家園”。,例：我國(guó)自13931990年以來(lái)人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如下： 以上人口增長(zhǎng)曲線符合哪種類型？ 按照此曲線發(fā)展下去將會(huì)出現(xiàn)什么狀況，鑒于我國(guó)人口的現(xiàn)狀應(yīng)當(dāng)采取什么措施？,人口/億,我國(guó)1000-1990年的人口數(shù)量變化,課后延伸與拓展：看圖分析,例生態(tài)學(xué)家高斯的實(shí)驗(yàn)：,“J”型增長(zhǎng)能一直持續(xù)下去嗎？,大草履蟲種群的增長(zhǎng)曲線,討論：大草履蟲的增長(zhǎng)呈“S”型曲線的原因有哪些？,存在環(huán)境阻力,自然條件（現(xiàn)實(shí)狀態(tài)）食物等資源和空間總是有限的，種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)不斷加劇，捕食者數(shù)量不斷增加，導(dǎo)致該種群的出生率降低，死亡率增高。,當(dāng)出生率與死亡率相等時(shí)，種群的增長(zhǎng)就會(huì)停止，有時(shí)會(huì)穩(wěn)定在一定的水平。,三、種群增長(zhǎng)的“S”型曲線,種群數(shù)量達(dá)到環(huán)境所允許的最大值（K值）后，將停止增長(zhǎng)并在K值左右保持相對(duì)穩(wěn)定。,三、種群增長(zhǎng)的“S”型曲線,當(dāng)種群數(shù)量K/2,種群數(shù)量達(dá)到K值時(shí)， 種群,增長(zhǎng)停止,種群數(shù)量在 K/2值時(shí)， 種群,增長(zhǎng)最快,種群數(shù)量 小于K/2值時(shí) 種群,增長(zhǎng)逐漸加快,種群數(shù)量 大于K/2值時(shí) 種群,增長(zhǎng)逐漸減慢,問題探討,討論：從環(huán)境容納量（K值）的角度思考： （1）對(duì)瀕危動(dòng)物如大熊貓應(yīng)采取什么保護(hù)措施？,（2）對(duì)家鼠等有害動(dòng)物的控制，應(yīng)當(dāng)采取什么 措施？,建立自然保護(hù)區(qū)，改善大熊貓的棲息環(huán)境，提高環(huán)境容納量。,可以采取措施降低有害動(dòng)物種群的環(huán)境容納量，如將食物儲(chǔ)藏在安全處，斷絕或減少它們的食物來(lái)源；室內(nèi)采取硬化地面等措施，減少它們挖造巢穴的場(chǎng)所；養(yǎng)殖或釋放它們的天敵，等等。,種群數(shù)量,種群增長(zhǎng)的“J”型曲線 （在理想狀態(tài)下的種群增長(zhǎng)）,種群增長(zhǎng)的“S”型曲線 （在有限環(huán)境下的種群增長(zhǎng)）,理想條件下,自然條件下,無(wú)K值,有K值,先增長(zhǎng)后減少,穩(wěn)定不變,大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動(dòng)之中的，,四、種群數(shù)量的波動(dòng)和下降,東亞飛蝗種群數(shù)量的波動(dòng),在不利條件之下，還會(huì)急劇下降，甚至滅亡,氣候,影響因素：,事例2：P68影響種群數(shù)量變化的因素是什么？,人類的不斷捕撈導(dǎo)致,除此之外還有：,自然因素： 人為因素：,氣候、食物、被捕食、傳染病,人類活動(dòng)（如環(huán)境污染、捕獵動(dòng)物等）,人類也是有使種群數(shù)量增加的時(shí)候，如隨著農(nóng)牧業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，受人工控制的種群數(shù)量不斷增加。,種群的數(shù)量是由出生率和死亡率、遷入率和遷出率決定的，因此，凡是影響上述種群特征的因素，都會(huì)引起種群數(shù)量的變化。,環(huán)境因素,種群的出生率、死亡率、遷出和遷入,種群數(shù)量的變化,影響種群數(shù)量變化的因素,（1）有利于野生生物資源的合理利用及保護(hù)。,（2）為人工養(yǎng)殖及種植業(yè)中合理控制種群數(shù)量、適時(shí)捕撈、采伐等提供理論指導(dǎo)。,（3）通過(guò)研究種群數(shù)量變動(dòng)規(guī)律，為害蟲的預(yù)測(cè)及防治提供科學(xué)依據(jù)。,五研究種群數(shù)量變化有何意義？,（4）有利于對(duì)瀕危動(dòng)物種群的拯救和恢復(fù)。,云豹的保護(hù),蒼鷺的保護(hù),野豬的保護(hù),救護(hù)被困的鯨魚,全力防蝗減災(zāi),如果種群處在一個(gè)理想的環(huán)境中， 沒有自然和空間的限制，種群內(nèi)個(gè) 體數(shù)量的增長(zhǎng)曲線是_,用達(dá)爾文 的進(jìn)化理論解釋，這是由于生物具 有_特性。 如果將該種群置入有限制的自然 環(huán)境中，種群內(nèi)個(gè)體數(shù)量的增長(zhǎng)曲 線是_，用達(dá)爾文進(jìn)化理論分析圖中的陰影部分表_。 影響種群密度的主要因素是種群的_、_、_和_,例：下圖為某種群在不同生態(tài)環(huán)境中的增長(zhǎng)曲線，仔細(xì)分析圖中去先后回答下列問題：,a,b,個(gè)體數(shù),時(shí)間,a,b,在生存斗爭(zhēng)過(guò)程中淘汰的個(gè)體數(shù),過(guò)度繁殖,死亡率,出生率,性別比例,年齡組成,在一個(gè)相對(duì)封閉的小型牧場(chǎng)內(nèi)，遷入一小群綿羊，8年后發(fā)展到500只左右，這個(gè)羊群數(shù)量會(huì) A、維持在一個(gè)水平上 B、不斷下降 C、緩慢上升 D、迅速上升,A,基礎(chǔ)題：1. 在食物充足、空間廣闊、氣候適宜、沒有天敵等優(yōu)越條件下，種群可能會(huì)呈“J”型增長(zhǎng)。 例如，澳大利亞昆蟲學(xué)家曾對(duì)果園中薊馬種群進(jìn)行過(guò)長(zhǎng)達(dá)14年的研究，發(fā)現(xiàn)在環(huán)境條件較好的年份，種群數(shù)量增長(zhǎng)迅速，表現(xiàn)出季節(jié)性的“J”型增長(zhǎng)。在有限的環(huán)境中，如果種群的初始密度很低，種群數(shù)量可能會(huì)出現(xiàn)迅速增長(zhǎng)。隨著種群密度的增加，種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)就會(huì)加劇，因此，種群數(shù)量增加到一定程度就會(huì)停止增長(zhǎng)，這就是“S”型增長(zhǎng)。 例如，柵列藻、小球藻等低等植物的種群增長(zhǎng)，常常具有“S”型增長(zhǎng)的特點(diǎn)。,2.提示： （1）以年份為橫坐標(biāo)，種群數(shù)量為縱坐標(biāo)，根據(jù)表中數(shù)字畫曲線。 （2）食物充足，沒有天敵，氣候適宜等。 （3）作為食物的植物被大量吃掉，導(dǎo)致食物匱乏；自然災(zāi)害等。 拓展題 這是涉及最大持續(xù)產(chǎn)量的問題。關(guān)于最大持續(xù)產(chǎn)量，可以查閱生態(tài)學(xué)專著。還可以請(qǐng)教有經(jīng)驗(yàn)的人或訪問相關(guān)網(wǎng)站，了解單位面積水面應(yīng)放養(yǎng)的魚的數(shù)量。,教學(xué)反思,從具體的生物現(xiàn)象與規(guī)律建立抽象的數(shù)學(xué)模型，又