人教版教學(xué)課件湖南省安仁一中高二生物42種群數(shù)量的變化課件

1、一、建構(gòu)種群增長模型的方法一、建構(gòu)種群增長模型的方法二、種群增長的二、種群增長的“j”j”型曲線型曲線三、種群增長的三、種群增長的“s”s”型曲線型曲線四、種群數(shù)量的波動(dòng)和下降四、種群數(shù)量的波動(dòng)和下降五、研究種群數(shù)量變化的意義五、研究種群數(shù)量變化的意義2問題的提出問題的提出中國水利網(wǎng)中國水利網(wǎng)：寧：寧波、昆明、武漢等地，波、昆明、武漢等地，人躺在鋪滿鳳眼蓮的人躺在鋪滿鳳眼蓮的湖面上，可以不沉；湖面上，可以不沉；上海去年上海去年3 3萬噸的鳳眼萬噸的鳳眼蓮打撈量，今年已翻蓮打撈量，今年已翻了了3 3倍有余，上升至倍有余，上升至1010萬噸；鳳眼蓮所帶來萬噸；鳳眼蓮所帶來的水體富營養(yǎng)化，讓的水體富

2、營養(yǎng)化，讓越來越多的水中生物越來越多的水中生物痛失痛失“家園家園”。3 假設(shè)你家承包了一個(gè)水庫養(yǎng)魚蝦，養(yǎng)多少魚假設(shè)你家承包了一個(gè)水庫養(yǎng)魚蝦，養(yǎng)多少魚蝦最好？蝦最好？問題的提出問題的提出4數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型：是用來描述一個(gè)系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式。是用來描述一個(gè)系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式。數(shù)學(xué)模型的表現(xiàn)形式可以為數(shù)學(xué)模型的表現(xiàn)形式可以為公式公式、圖表圖表等形式。等形式。一、建構(gòu)種群增長模型的方法一、建構(gòu)種群增長模型的方法 描述、解釋和預(yù)測種群數(shù)量的變化，常常需描述、解釋和預(yù)測種群數(shù)量的變化，常常需要建立要建立數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型。5一、建構(gòu)種群增長模型的方法一、建構(gòu)種群增長模型的方法問題探討問題探討 在

3、營養(yǎng)和生存空間在營養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，沒有限制的情況下，某某種細(xì)菌每種細(xì)菌每20min20min就通過就通過分裂繁殖一代。分裂繁殖一代。6一、建構(gòu)種群增長模型的方法一、建構(gòu)種群增長模型的方法時(shí)間時(shí)間（min)min)2020 4040 6060 8080100100120120140140 160160 180180分裂次數(shù)分裂次數(shù)數(shù)量數(shù)量2 24 48 8161632326464128128 256256 5125121 12 23 34 45 56 67 78 89 91 1、填寫下表：計(jì)算一個(gè)細(xì)菌在不同時(shí)間（單位為、填寫下表：計(jì)算一個(gè)細(xì)菌在不同時(shí)間（單位為minmin）產(chǎn)生后代

4、的數(shù)量。產(chǎn)生后代的數(shù)量。2 2n n代細(xì)菌數(shù)量代細(xì)菌數(shù)量的計(jì)算公式是：的計(jì)算公式是：3 37272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？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？解：解：n n min xmin xh hminminnnnn1 1 7細(xì)菌數(shù)量一、建構(gòu)種群增長模型的方法一、建構(gòu)種群增長模型的方法4 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)、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)量增長曲線。量增長曲線。曲線圖與數(shù)學(xué)方程式比較，有曲線圖與數(shù)學(xué)方程式比較，有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？哪些優(yōu)缺點(diǎn)？曲線圖：曲線圖：直觀，但不夠精確。直觀，但不夠精確。數(shù)學(xué)公式：數(shù)學(xué)公式：精確，但

5、不夠直觀。精確，但不夠直觀。8一、建構(gòu)種群增長模型的方法一、建構(gòu)種群增長模型的方法1 1、觀察研究對(duì)象，觀察研究對(duì)象，提出提出問題問題細(xì)菌每細(xì)菌每2020分鐘分裂一次，分鐘分裂一次，問題：細(xì)菌數(shù)量怎樣變化的？問題：細(xì)菌數(shù)量怎樣變化的？2 2、做出做出合理的合理的假設(shè)假設(shè)在資源和空間無限多的環(huán)境中，在資源和空間無限多的環(huán)境中，細(xì)菌種群的增長不受種群密度增細(xì)菌種群的增長不受種群密度增加的影響加的影響3 3、根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用適根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)漠?dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式數(shù)學(xué)形式對(duì)事物的性對(duì)事物的性質(zhì)進(jìn)行質(zhì)進(jìn)行表達(dá)表達(dá)列出表格，根據(jù)表格畫曲線，推列出表格，根據(jù)表格畫曲線，推導(dǎo)公式導(dǎo)公式4 4、通過進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)或觀

6、通過進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)或觀察等，對(duì)模型進(jìn)行察等，對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)或檢驗(yàn)或修正修正觀察、統(tǒng)計(jì)細(xì)菌的數(shù)量，對(duì)自己觀察、統(tǒng)計(jì)細(xì)菌的數(shù)量，對(duì)自己所建立的模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正所建立的模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正建立數(shù)學(xué)模型一般包括以下步驟：建立數(shù)學(xué)模型一般包括以下步驟：9實(shí)例一：實(shí)例一：18591859年，一位英國人來到澳大利亞定居，年，一位英國人來到澳大利亞定居，他帶來了他帶來了2424只野兔。讓他沒有想到的是，一個(gè)世只野兔。讓他沒有想到的是，一個(gè)世紀(jì)之后，這紀(jì)之后，這2424只野兔的后代竟達(dá)到只野兔的后代竟達(dá)到6 6億只以上。漫億只以上。漫山遍野的野兔與牛羊爭食牧草，啃嚙樹皮，造成植山遍野的野兔與牛羊爭食牧草，啃嚙樹皮，

7、造成植被破壞，導(dǎo)致水土流失。被破壞，導(dǎo)致水土流失。后來，人們引入了黏液瘤后來，人們引入了黏液瘤病毒才使野兔的數(shù)量得到控制。病毒才使野兔的數(shù)量得到控制。 10實(shí)例二：實(shí)例二：鳳眼蓮原產(chǎn)于南美，僅以一種觀賞性植物零散分布，鳳眼蓮原產(chǎn)于南美，僅以一種觀賞性植物零散分布，18441844年在美國的博覽會(huì)上曾被喻為年在美國的博覽會(huì)上曾被喻為“美化世界的淡紫色花冠美化世界的淡紫色花冠”。自此以。自此以后鳳眼蓮被作為觀賞植物引種栽培，現(xiàn)已在亞、非、歐、北美洲等后鳳眼蓮被作為觀賞植物引種栽培，現(xiàn)已在亞、非、歐、北美洲等數(shù)十個(gè)國家造成危害。數(shù)十個(gè)國家造成危害。19011901年作為花卉引入中國，年作為花卉引入中

8、國，3030年代作為畜禽年代作為畜禽飼料引入中國內(nèi)地各省，并作為觀賞和凈化水質(zhì)的植物推廣種植，飼料引入中國內(nèi)地各省，并作為觀賞和凈化水質(zhì)的植物推廣種植，后逃逸為野生。由于繁殖迅速，又幾乎沒有競爭對(duì)手和天敵后逃逸為野生。由于繁殖迅速，又幾乎沒有競爭對(duì)手和天敵 ，在我，在我國南方江河湖泊中發(fā)展迅速，目前我國有這種鳳眼蓮國南方江河湖泊中發(fā)展迅速，目前我國有這種鳳眼蓮184184萬噸，成萬噸，成為我國淡水水體中主要的外來入侵物種之一。為我國淡水水體中主要的外來入侵物種之一。 11實(shí)例三：實(shí)例三：在在2020世紀(jì)世紀(jì)3030年代，年代，人們將環(huán)頸雉引入美國的人們將環(huán)頸雉引入美國的一個(gè)島嶼。在一個(gè)島嶼。在

9、1937193719421942年期間，這個(gè)種群數(shù)量的年期間，這個(gè)種群數(shù)量的增長如下圖所示。增長如下圖所示。 如果以時(shí)間為橫坐標(biāo)，如果以時(shí)間為橫坐標(biāo)，種群數(shù)量為縱坐標(biāo)畫出種群數(shù)量為縱坐標(biāo)畫出曲線來表示，曲線大致曲線來表示，曲線大致呈什么型？呈什么型？12二、種群增長的二、種群增長的“j”j”型曲線型曲線產(chǎn)生條件：產(chǎn)生條件： 理想狀態(tài)理想狀態(tài)食物充足，空間不限，食物充足，空間不限， 氣候適宜，沒有天敵等；氣候適宜，沒有天敵等；增長特點(diǎn)：增長特點(diǎn)： 種群數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長，種群數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長，第二年是第一年的第二年是第一年的倍。倍。量的計(jì)算：量的計(jì)算：t t年后種群的數(shù)量為年后種群

10、的數(shù)量為 n nt t=n=n0 0t t （nn0 0為起始數(shù)量，為起始數(shù)量， t t為時(shí)間，為時(shí)間，nnt t表示表示t t年后該種群的數(shù)量，年后該種群的數(shù)量，為年均增長率）為年均增長率） 例子：例子：實(shí)驗(yàn)室條件下、外來物種入侵、實(shí)驗(yàn)室條件下、外來物種入侵、 遷移入新環(huán)境。遷移入新環(huán)境。13問題探討問題探討在一個(gè)培養(yǎng)基中，細(xì)菌的數(shù)量會(huì)一直按照這個(gè)公在一個(gè)培養(yǎng)基中，細(xì)菌的數(shù)量會(huì)一直按照這個(gè)公式增長嗎？為什么？式增長嗎？為什么？如何驗(yàn)證這個(gè)觀點(diǎn)？如何驗(yàn)證這個(gè)觀點(diǎn)？不會(huì)。原因是資源和空間是有限的。不會(huì)。原因是資源和空間是有限的。生態(tài)學(xué)家曾經(jīng)做過這樣一生態(tài)學(xué)家曾經(jīng)做過這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)：在個(gè)實(shí)驗(yàn)：在0.

11、5ml0.5ml培養(yǎng)液中放入培養(yǎng)液中放入5 5個(gè)大草履蟲，然后每隔個(gè)大草履蟲，然后每隔24h24h統(tǒng)統(tǒng)計(jì)一次大草履蟲的數(shù)量。經(jīng)過計(jì)一次大草履蟲的數(shù)量。經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，得出了如圖所示的反復(fù)實(shí)驗(yàn)，得出了如圖所示的結(jié)果。結(jié)果。14思考：思考：1 1、曲線形狀象什么？、曲線形狀象什么？其種其種群達(dá)到基本穩(wěn)定的數(shù)量值群達(dá)到基本穩(wěn)定的數(shù)量值稱為什么？稱為什么？“s s”型曲線型曲線2 2、大草履蟲數(shù)量增長過程、大草履蟲數(shù)量增長過程如何？如何？三、種群增長的三、種群增長的“s”s”型曲線型曲線k k值值15種群增長率不斷降低種群增長率不斷降低種群數(shù)量種群數(shù)量k/2 k/2 k k值時(shí)，值時(shí)，三、種群增長的三、

12、種群增長的“s”s”型曲線型曲線種群數(shù)量達(dá)到種群數(shù)量達(dá)到k k值時(shí)，值時(shí)，種群增長率為零種群增長率為零, ,但種群數(shù)量但種群數(shù)量達(dá)到最大，且種內(nèi)斗爭最劇烈。達(dá)到最大，且種內(nèi)斗爭最劇烈。種群數(shù)量在種群數(shù)量在 k/2k/2值時(shí)，值時(shí)，種群增長率最大種群增長率最大種群數(shù)量由種群數(shù)量由0 0k/2k/2值時(shí)，值時(shí)，種群增長率增大種群增長率增大k k值：值：在環(huán)境條件不受破壞的情況下，一定空間中在環(huán)境條件不受破壞的情況下，一定空間中所能維持的所能維持的種群最大數(shù)量種群最大數(shù)量稱為稱為環(huán)境容納量環(huán)境容納量。k/2k k值：值：環(huán)境容納量環(huán)境容納量加速期，個(gè)體數(shù)量增加，增長加速加速期，個(gè)體數(shù)量增加，增長加速

13、潛伏期，個(gè)體數(shù)量較少增長緩慢潛伏期，個(gè)體數(shù)量較少增長緩慢減速期，增長緩慢減速期，增長緩慢16三、種群增長的三、種群增長的“s”s”型曲線型曲線產(chǎn)生條件：產(chǎn)生條件： 自然條件自然條件( (現(xiàn)實(shí)狀態(tài)現(xiàn)實(shí)狀態(tài)) )食物等資源和空間總食物等資源和空間總是有限的，當(dāng)種群密度增大時(shí)，種內(nèi)斗爭不斷加劇，是有限的，當(dāng)種群密度增大時(shí)，種內(nèi)斗爭不斷加劇，天敵數(shù)量不斷增加，導(dǎo)致該種群的出生率降低，死天敵數(shù)量不斷增加，導(dǎo)致該種群的出生率降低，死亡率增高。亡率增高。增長特點(diǎn)：增長特點(diǎn)： 種群數(shù)量達(dá)到環(huán)境所允許的最大值（種群數(shù)量達(dá)到環(huán)境所允許的最大值（k k值），值），將停止增長并在將停止增長并在k k值左右保持相對(duì)穩(wěn)定

14、。值左右保持相對(duì)穩(wěn)定。 存在環(huán)境阻力存在環(huán)境阻力 種群密度越大種群密度越大 環(huán)境阻力越大環(huán)境阻力越大17思考討論思考討論1 1、為了保護(hù)魚類資源不受破壞，并能持續(xù)獲得最大捕魚、為了保護(hù)魚類資源不受破壞，并能持續(xù)獲得最大捕魚量，應(yīng)使被捕魚群的種群數(shù)量保持在什么水平量，應(yīng)使被捕魚群的種群數(shù)量保持在什么水平? ?根據(jù)種群增長的根據(jù)種群增長的s s型曲線，應(yīng)使被捕魚群的種群數(shù)量保持型曲線，應(yīng)使被捕魚群的種群數(shù)量保持在在k/2k/2水平。這是因?yàn)樵谶@個(gè)水平上種群增長量最大水平。這是因?yàn)樵谶@個(gè)水平上種群增長量最大 。2 2、對(duì)家鼠等有害動(dòng)物的控制，從環(huán)境容納量的角度看，、對(duì)家鼠等有害動(dòng)物的控制，從環(huán)境容納

15、量的角度看，應(yīng)當(dāng)采取什么措施？應(yīng)當(dāng)采取什么措施？從環(huán)境容納量的角度思考，可以采取措施降低環(huán)境容納量，從環(huán)境容納量的角度思考，可以采取措施降低環(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所；養(yǎng)殖內(nèi)采取硬化地面等措施，減少它們挖造巢穴的場所；養(yǎng)殖或釋放它們的天敵，等等?；蜥尫潘鼈兊奶鞌?，等等。18比較種群增長兩種曲線的聯(lián)系與區(qū)別比較種群增長兩種曲線的聯(lián)系與區(qū)別j j型曲線型曲線s s型曲線型曲線條件條件種群增長率種群增長率有無有無k k值值曲線曲線環(huán)境資源無限環(huán)境資源無限環(huán)境資源有限環(huán)境資

16、源有限保持穩(wěn)定保持穩(wěn)定先升后降先升后降無，無，持續(xù)保持增長持續(xù)保持增長有有k k值值k k值：值：環(huán)境容納量環(huán)境容納量食物不足食物不足空間有限空間有限種內(nèi)斗爭種內(nèi)斗爭天敵捕食天敵捕食氣候不適氣候不適寄生蟲寄生蟲傳染病等傳染病等19用達(dá)爾文的觀點(diǎn)分析用達(dá)爾文的觀點(diǎn)分析“j”j”、“s”s”曲線曲線時(shí)間時(shí)間種種群群數(shù)數(shù)量量j j型型曲線曲線s s型型曲線曲線k k值值1 1、“j”j”型曲線用達(dá)爾文的觀點(diǎn)分析表明生物具型曲線用達(dá)爾文的觀點(diǎn)分析表明生物具有有過度繁殖過度繁殖的特性。的特性。2 2、圖中陰影部分表示：、圖中陰影部分表示：環(huán)境阻力環(huán)境阻力； 用達(dá)爾文的觀點(diǎn)分析指：通過用達(dá)爾文的觀點(diǎn)分析指

17、：通過生存斗爭生存斗爭被被淘淘汰汰的個(gè)體數(shù)量，也即代表自然選擇的作用。的個(gè)體數(shù)量，也即代表自然選擇的作用。“j”j”型曲線表明型曲線表明生物具有什么特性？生物具有什么特性？圖中陰影部分表示圖中陰影部分表示什么？什么？20k/2a ab bc cd dg gh hf fe e種群數(shù)量變化曲線與種群增長率曲線的關(guān)系種群數(shù)量變化曲線與種群增長率曲線的關(guān)系圖乙的圖乙的fgfg段相當(dāng)于圖甲的段相當(dāng)于圖甲的acac段。段。圖乙的圖乙的g g點(diǎn)相當(dāng)于圖甲的點(diǎn)相當(dāng)于圖甲的c c點(diǎn)。點(diǎn)。圖乙的圖乙的ghgh段相當(dāng)于圖甲的段相當(dāng)于圖甲的cdcd段。段。圖乙的圖乙的h h點(diǎn)相當(dāng)于圖甲的點(diǎn)相當(dāng)于圖甲的dede段。段。

18、甲甲乙乙種群增長曲線的生產(chǎn)生活中的應(yīng)用：種群增長曲線的生產(chǎn)生活中的應(yīng)用：有害動(dòng)物的防治，應(yīng)通過降低其環(huán)境容有害動(dòng)物的防治，應(yīng)通過降低其環(huán)境容納量（納量（k k值）值）受保護(hù)動(dòng)物的拯救和恢復(fù)，應(yīng)通過改善受保護(hù)動(dòng)物的拯救和恢復(fù)，應(yīng)通過改善其棲息環(huán)境，提高其棲息環(huán)境，提高k k值。值。生產(chǎn)上的捕獲期應(yīng)確定在種群數(shù)量為生產(chǎn)上的捕獲期應(yīng)確定在種群數(shù)量為k/k/2 2時(shí)最好；而殺蟲效果最好的時(shí)期在潛伏時(shí)最好；而殺蟲效果最好的時(shí)期在潛伏期。期。21四、種群數(shù)量的波動(dòng)和下降四、種群數(shù)量的波動(dòng)和下降 大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動(dòng)之中的，在不利大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動(dòng)之中的，在不利條件之下，還會(huì)急劇下降，甚至滅亡。條件之下，還會(huì)急劇下降，甚至滅亡。22四、種群數(shù)量的波動(dòng)和下降四、種群數(shù)量的波動(dòng)和下降 種群的數(shù)量是由出生率和死亡率、遷入率和種群的數(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。因素，都會(huì)引起種群數(shù)量的變化。環(huán)境因素環(huán)境因素種群的出生率、死亡率、遷出和遷入率種群的出生率、死亡率、遷出和遷入率種群數(shù)量的變化種群數(shù)量