《種群數(shù)量的變化》PPT課件.ppt

1.種群的數(shù)量特征及其之間的關(guān)系,遷出率,遷入率,出生率,年齡組成,基本特征,2.調(diào)查種群密度的方法：,問題回顧,樣方法和標(biāo)志重捕法,4.2 種群數(shù)量的變化,.,【課標(biāo)點(diǎn)擊】 教學(xué)目標(biāo): 、知識(shí)方面:用數(shù)學(xué)模型解釋種群數(shù)量的變化。 、能力方面:說明建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法。 、情感態(tài)度與價(jià)值觀方面:關(guān)注人類活動(dòng)對(duì)種群數(shù)量變化的影響。 學(xué)習(xí)重點(diǎn)：嘗試建構(gòu)種群增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型，并據(jù)此解釋種群數(shù)量的變化。 學(xué)習(xí)難點(diǎn)：建構(gòu)種群增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型。,在營(yíng)養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，某種細(xì)菌每20分鐘就通過分裂繁殖一代。,2,4,8,16,32,64,128,256,512,1,2,3,4,5,6,7,8,9,1.填寫下表：計(jì)算一個(gè)細(xì)菌在不同時(shí)間（單位為min）產(chǎn)生后代的數(shù)量。,問題探討：,2n代細(xì)菌數(shù)量的計(jì)算公式是： 372小時(shí)后，由一個(gè)細(xì)菌分裂產(chǎn)生的細(xì)菌數(shù)量是多少？,Nn2n,解：n 60 min 72 h20 min216 Nn2n 2 216,4.以時(shí)間為橫坐標(biāo)，細(xì)菌數(shù)量為縱坐標(biāo)，畫出細(xì)菌的數(shù)量增長(zhǎng)曲線。,將數(shù)學(xué)公式（N=2n)變?yōu)榍€圖,曲線圖與數(shù)學(xué)方程式比較，有哪些 優(yōu)缺點(diǎn)？,曲線圖：更直觀(不夠精確) 數(shù)學(xué)方程式：更精確（不夠直觀）,思考,為了直觀、簡(jiǎn)便地研究種群的數(shù)量變動(dòng)的規(guī)律，數(shù)學(xué)模型建構(gòu)是常用的方法之一。,一、建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法,1、數(shù)學(xué)模型概念: 用來描述一個(gè)系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式,2、建立數(shù)學(xué)模型一般步驟,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,資源空間無限多，細(xì)菌種群的增長(zhǎng)不受種群密度增加的影響,Nnn,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,研究實(shí)例,研究方法,一、建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法,3. 數(shù)學(xué)模型的表現(xiàn)形式：,坐標(biāo)式（曲線圖、柱狀圖）,數(shù)據(jù)分析表格式,數(shù)學(xué)方程式,Nn=2n,方程式精確,曲線圖直觀,增長(zhǎng)類型,種群數(shù)量變化的類型：,“J”型曲線,細(xì)菌的數(shù)量個(gè),理想條件下細(xì)菌數(shù)量增長(zhǎng)，如果以時(shí)間為橫坐標(biāo)，種群數(shù)量為縱坐標(biāo)，曲線則大致呈“ J ”型。,二、種群增長(zhǎng)的“J”型曲線,自然界中有此類嗎？,實(shí)例1：澳大利亞本來并沒有兔子。 1859年，24只歐洲野兔從英國(guó)被帶到了澳大利亞。這些野兔發(fā)現(xiàn)自己來到了天堂。因?yàn)檫@里有茂盛的牧草，卻沒有鷹等天敵這里的土壤疏松，打洞做窩非常方便。于是，兔子開始了幾乎不受任何限制的大量繁殖。不到100年，兔子的數(shù)量達(dá)到6 億只以上，遍布整個(gè)大陸。,實(shí)例2：鳳眼蓮（水葫蘆）,實(shí)例2：鳳眼蓮,又稱水葫蘆。是目前世界上危害最嚴(yán)重的多年生惡性水生雜草之一。 原產(chǎn)南美，1901年作為一種花卉引入我國(guó)，5060年代作為豬飼料推廣種植，并發(fā)展為水質(zhì)凈化種類，后逸為野生。 現(xiàn)廣泛分布于華南、華中、華北和東北地區(qū)。90年代中期，在我國(guó)南方的一些河道和湖泊，鳳眼蓮覆蓋面積達(dá)100%。在云南省昆明市滇池內(nèi)，1994年鳳眼蓮的覆蓋面積約達(dá)10 km2。,實(shí)例3: 20世紀(jì)30年代,人們將環(huán)頸雉引入美國(guó)的一個(gè)島嶼,這3個(gè)實(shí)例中，種群呈“J”型增長(zhǎng)的原因有哪些？,食物充足,空間充裕,環(huán)境適宜,沒有敵害 ,資源無限 指數(shù)生長(zhǎng),種群增長(zhǎng)的型曲線,模型建立,“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，表示該種群數(shù)量是一年前種群數(shù)量的倍數(shù)）,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。,分析特點(diǎn),不變,2,4,8,16,32,64,128,256,512,增長(zhǎng)率r (個(gè)/20min個(gè)),增長(zhǎng)率穩(wěn)定,(4-2)/2 =1,1,1,1,1,1,1,1,Nt=N0=2,0,2,2,2,2,2,2,2,2,2,1,總結(jié),1.條件：食物充足，空間不限，氣候適宜，沒有敵害等；,二.種群增長(zhǎng)的“J”型曲線：,4.產(chǎn)生的時(shí)期：新物種遷入的開始階段 或?qū)嶒?yàn)條件下,3.特點(diǎn)：種群的增長(zhǎng)率不變,Nt=N0 t,2.數(shù)學(xué)模型公式：,練習(xí),某一地區(qū)2001年人口普查時(shí)有10萬人，2002年比2001年增長(zhǎng)1。請(qǐng)預(yù)測(cè)，按照此生長(zhǎng)速度，2006年該地區(qū)的人口將有多少？,Nt10（1+1）2006-2001,“J”型增長(zhǎng)能一直持續(xù)下去嗎？,自然界的資源和空間總是有限的；當(dāng)種群數(shù)量增加時(shí)種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)就會(huì)加??；捕食者也會(huì)增加。,存在環(huán)境阻力,實(shí)例,高斯（Gause，1934）把5個(gè)大草履蟲置于0.5mL的培養(yǎng)液中，每隔24小時(shí)統(tǒng)計(jì)一次數(shù)據(jù)，經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下：,請(qǐng)你繪制大草履蟲的種群增長(zhǎng)曲線！,實(shí)例 生態(tài)學(xué)家高斯的實(shí)驗(yàn),大草履蟲種群的增長(zhǎng)曲線,當(dāng)種群數(shù)量增加到一定階段時(shí)，種群數(shù)量就會(huì)穩(wěn)定在一定的水平。,“S”型曲線,食物等資源和空間有限（存在環(huán)境阻力）,三、種群增長(zhǎng)的“S”型曲線,1.產(chǎn)生條件：,2.特點(diǎn)：,說明：同一種群的K值不是固定不變的，會(huì)受到環(huán)境的影響。,討論,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？,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。,建立自然保護(hù)區(qū)，改善大熊貓的棲息境，提高環(huán)境容納量。,特點(diǎn)二,種 群 數(shù) 量 “S” 型 增 長(zhǎng) 曲 線,（種群數(shù)量）,K/2,K,D: 出生率死亡率，即 種群數(shù)量處于K值。,1：種群數(shù)量達(dá)到K值時(shí)， 種群,增長(zhǎng)停止,2：種群數(shù)量在 K/2值時(shí)， 種群,增長(zhǎng)最快,3：種群數(shù)量小于K/2值時(shí) 種群,增長(zhǎng)逐漸加快,4：種群數(shù)量大于K/2值時(shí) 種群,增長(zhǎng)逐漸減慢,B: 出生率與死亡率之差 最大，即種群數(shù)量處于 K/2值。,增長(zhǎng)率為0,增長(zhǎng)率最大,為了保護(hù)魚類資源不受破壞，并能持續(xù)地獲得最大捕魚量，根據(jù)種群增長(zhǎng)的S型曲線，應(yīng)使被捕魚群的種群數(shù)量保持在 水平。這是因?yàn)樵谶@個(gè)水平上種群增長(zhǎng)率最大 。,k/2,K值是環(huán)境最大容納量。環(huán)境阻力代表自然選擇的作用。,小結(jié),理想條件下 資源無限,自然條件下 資源有限,實(shí)驗(yàn)室和種群遷入新的環(huán)境中最初的一段時(shí)間內(nèi)的增長(zhǎng),一般自然種群的增長(zhǎng),不變,變化,無,有,4種群數(shù)量達(dá)到K值時(shí)，都能在K值維持穩(wěn)定嗎？,思考？,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,例子,在Faroe Islands上， 捕鯨現(xiàn)場(chǎng)成了血的海洋,在不利條件之下，還會(huì)急劇下降，甚至滅亡,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,影響種群數(shù)量變化的因素,直接因素(內(nèi)因）：,間接因素（外因）：,重要因素：人類的活動(dòng),出生率、死亡率、遷入率、遷出率,食物、氣候、傳染病、天敵,保護(hù),蒼鷺的保護(hù),云豹的保護(hù),野豬的保護(hù),救護(hù)被困的鯨魚,全力防蝗減災(zāi),有利于野生生物資源的合理利用及保護(hù)。 通過研究種群數(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)。 為引進(jìn)外來物種提供理性的思考。 ,研究種群數(shù)量變化有何意義？,建構(gòu)種群增長(zhǎng)數(shù)學(xué)模型的方法包括以下步驟：,1.提出合理的假設(shè) 2.對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正 3.用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對(duì)事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá) 4.觀察研究對(duì)象，提出問題 A.1234 B.2314 C.4132 D.4123,C,課堂練習(xí),下列對(duì)陰影部分的解釋正確的是（ ）,環(huán)境中影響種群增長(zhǎng)的阻力 環(huán)境中允許種群增長(zhǎng)的最大值 其數(shù)量表示種群內(nèi)遷出的個(gè)體數(shù) 其數(shù)量表示通過生存斗爭(zhēng)被淘汰的個(gè)體數(shù) A. B. C. D. ,C,q,某種魚遷入一生態(tài)系統(tǒng)后，種群數(shù)量增長(zhǎng)率 隨時(shí)間變化的曲線，下列敘述正確的是（ ） A.在T0-T2時(shí)，種群數(shù)量呈“J”型增長(zhǎng) B.若在T2時(shí)種群的數(shù)量為N，則在T1時(shí)種群的 數(shù)量為N/2； C.捕獲該魚的最佳時(shí)期為T2時(shí) D.在TI-T2時(shí)，該魚種群數(shù)量呈下降趨勢(shì)。,B,葉蜂產(chǎn)卵于葉上；泥蜂儲(chǔ)存其他昆蟲的幼蟲為子代的食物；蜜蜂的幼蟲由工蜂直接喂養(yǎng)。這三種蜂的生存曲線依次是（ ） A.甲乙丙 B.乙丙甲 C.乙甲丙 D.甲丙乙,100 50,生 存 率（%),甲,乙,丙,A,卵 成蟲,1種群數(shù)量的最大點(diǎn)在 ； 2種群數(shù)量增長(zhǎng)最快的在 ； 3該種群的增長(zhǎng)率由緩慢到逐漸加快是在 年后開始的；環(huán)境阻力增長(zhǎng)是在 年開始 4既要獲得最大的捕獲量，又要使該動(dòng)物資源的更新能力不受到破壞，應(yīng)該使該動(dòng)物種群數(shù)量保持在圖中 點(diǎn)所代表的水平上；,因?yàn)樵谶@個(gè)水平上（ ） A.種群數(shù)量相對(duì)穩(wěn)定 B.種群增長(zhǎng)率最