《種群數(shù)量的變化》課件

1、溫故而知新？種群不同于個(gè)體具有哪些特征？研究出生率和死亡率、遷入率和遷出率有什么意義？研究年齡組成和性別比例有什么意義一、建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法 在營(yíng)養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況在營(yíng)養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，某種細(xì)菌每下，某種細(xì)菌每2020分鐘就通過(guò)分裂繁殖分鐘就通過(guò)分裂繁殖一代。一代。時(shí)間時(shí)間（min)min)2020404060608080100100120120140140160160180180分裂次數(shù)分裂次數(shù)細(xì)菌數(shù)量細(xì)菌數(shù)量（個(gè)）（個(gè)）248163264128 2565121234567891.1.填寫下表：計(jì)算一個(gè)細(xì)菌在不同時(shí)間填寫下表：計(jì)算一個(gè)細(xì)菌在不同時(shí)間（單位為（單位為mi

2、nmin）產(chǎn)生后代的數(shù)量。）產(chǎn)生后代的數(shù)量。2n代細(xì)菌數(shù)量的計(jì)算公式是：代細(xì)菌數(shù)量的計(jì)算公式是：3小時(shí)后，由一個(gè)細(xì)菌分裂產(chǎn)生小時(shí)后，由一個(gè)細(xì)菌分裂產(chǎn)生的細(xì)菌數(shù)量是多少？的細(xì)菌數(shù)量是多少？解：解：n min xhminNnn ? 若一開始接種到培養(yǎng)基上的細(xì)菌為N0呢細(xì)菌種群的增長(zhǎng)曲線細(xì)菌種群的增長(zhǎng)曲線種群數(shù)量種群數(shù)量時(shí)間時(shí)間直觀，直觀，但不夠精確。但不夠精確。一、建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法一、建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法1.1.數(shù)學(xué)模型：數(shù)學(xué)模型：是用來(lái)描述一個(gè)系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式是用來(lái)描述一個(gè)系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式2.2.數(shù)學(xué)模型建構(gòu)的步驟數(shù)學(xué)模型建構(gòu)的步驟研究實(shí)例研究實(shí)例研究方法研究方法細(xì)菌每細(xì)

3、菌每20min20min分裂一次分裂一次觀察研究對(duì)象，提出問(wèn)題觀察研究對(duì)象，提出問(wèn)題在資源和空間無(wú)限多的環(huán)在資源和空間無(wú)限多的環(huán)境中，細(xì)菌種群的增長(zhǎng)不境中，細(xì)菌種群的增長(zhǎng)不會(huì)受種群密度增加的影響會(huì)受種群密度增加的影響提出合理的假設(shè)提出合理的假設(shè)NNn n=2=2n n ， NN代表細(xì)菌數(shù)量，代表細(xì)菌數(shù)量，n n表示第幾代表示第幾代根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)母鶕?jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對(duì)事物的性質(zhì)進(jìn)數(shù)學(xué)形式對(duì)事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)行表達(dá)觀察、統(tǒng)計(jì)細(xì)菌數(shù)量，對(duì)觀察、統(tǒng)計(jì)細(xì)菌數(shù)量，對(duì)自己所建立的模型進(jìn)行檢自己所建立的模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正驗(yàn)或修正通過(guò)進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)或觀察通過(guò)進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)或觀察等，對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)或等，

4、對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正修正實(shí)例：實(shí)例：1.1859年，一位英國(guó)人來(lái)到澳大利亞定年，一位英國(guó)人來(lái)到澳大利亞定居，他帶來(lái)了居，他帶來(lái)了24只野兔。讓他沒有想到只野兔。讓他沒有想到的是，一個(gè)世紀(jì)之后，這的是，一個(gè)世紀(jì)之后，這24只野兔的后只野兔的后代竟達(dá)到代竟達(dá)到6億只以上。漫山遍野的野兔與億只以上。漫山遍野的野兔與牛羊爭(zhēng)食牧草，啃嚙樹皮，造成植被破牛羊爭(zhēng)食牧草，啃嚙樹皮，造成植被破壞，導(dǎo)致水土流失壞，導(dǎo)致水土流失。 2.在在20世紀(jì)世紀(jì)30年代，人們將環(huán)頸雉引入美年代，人們將環(huán)頸雉引入美國(guó)的一個(gè)島嶼。在國(guó)的一個(gè)島嶼。在19371942年期間，年期間，這個(gè)種群數(shù)量的增長(zhǎng)如下圖所示。這個(gè)種群數(shù)量的增長(zhǎng)如

5、下圖所示。 環(huán)頸雉種群增長(zhǎng)環(huán)頸雉種群增長(zhǎng)500500100010001500150039391937193740404242年年種群數(shù)量種群數(shù)量二、種群的數(shù)量變化二、種群的數(shù)量變化1.1.種群增長(zhǎng)的種群增長(zhǎng)的“J”J”型曲線型曲線自然界確有類似細(xì)菌在自然界確有類似細(xì)菌在種群數(shù)量增種群數(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，曲線則大致呈縱坐標(biāo)畫出曲線來(lái)表示，曲線則大致呈“J”J”型型J型增長(zhǎng)數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建 研究對(duì)象，提出問(wèn)題-研究自然界呈“J”型生長(zhǎng)的種群，且這些種群每年都按照一定倍數(shù)增長(zhǎng)（用表示）提出合理假設(shè)-“理想環(huán)境”適當(dāng)

6、的數(shù)學(xué)形式表示-t年后種群數(shù)量為： Nt = N0 t 通過(guò)觀察統(tǒng)計(jì)每一年種群的數(shù)量，對(duì)自己所建立的模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正。 n模型假設(shè)：在食物和空間條件充模型假設(shè)：在食物和空間條件充裕、氣候適宜、敵害等條件下，裕、氣候適宜、敵害等條件下，種群增長(zhǎng)不會(huì)受種群密度的影響種群增長(zhǎng)不會(huì)受種群密度的影響，種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長(zhǎng)，第二年的數(shù)量是第一年的長(zhǎng)，第二年的數(shù)量是第一年的 倍。倍。n建立模型：建立模型：t t年后種群數(shù)量為：年后種群數(shù)量為： n NNt t = N= N0 0 t t n模型中各參數(shù)的意義：模型中各參數(shù)的意義： NN0 0為某種為某種動(dòng)物種群的起始數(shù)

7、量，動(dòng)物種群的起始數(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， 表表示該種群數(shù)量是一年前種群示該種群數(shù)量是一年前種群數(shù)量的倍數(shù)。數(shù)量的倍數(shù)。種群數(shù)量種群數(shù)量時(shí)間時(shí)間2. “J”2. “J”型增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型型增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型0 04 48 81212100010001200120014001400160016001800180020002000人口人口/ /億億我國(guó)我國(guó)1000-19901000-1990年的人口數(shù)量變化年的人口數(shù)量變化 課后延伸與拓展：課后延伸與拓展：看圖分析看圖分析實(shí)例實(shí)例:生態(tài)學(xué)家曾經(jīng)做過(guò)這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)：在生態(tài)學(xué)家曾經(jīng)做過(guò)這樣一個(gè)實(shí)

8、驗(yàn)：在05mL培養(yǎng)液中放入培養(yǎng)液中放入5個(gè)大草履蟲，然后每個(gè)大草履蟲，然后每隔隔24h統(tǒng)計(jì)一次大草履蟲的數(shù)量。經(jīng)過(guò)反復(fù)統(tǒng)計(jì)一次大草履蟲的數(shù)量。經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)得出了如圖所示的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)得出了如圖所示的結(jié)果。什么原因引起如此變化？3.3.種群增長(zhǎng)的種群增長(zhǎng)的“S”S”型曲線型曲線種群數(shù)量種群數(shù)量1 2 3 4 5 6100200300400K=375t/d大草履蟲種群的增長(zhǎng)曲線大草履蟲種群的增長(zhǎng)曲線種群經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的增長(zhǎng)后，數(shù)量趨于穩(wěn)定的種群經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的增長(zhǎng)后，數(shù)量趨于穩(wěn)定的增長(zhǎng)曲線，稱為增長(zhǎng)曲線，稱為“S”S”型曲線型曲線在在，一定空間中所，一定空間中所能維持的種群最大數(shù)量能維持的種群最大數(shù)量稱

9、為環(huán)境容納量，又稱稱為環(huán)境容納量，又稱KK值，上述大草履蟲種值，上述大草履蟲種群的群的KK值是值是375375個(gè)個(gè)產(chǎn)生條件：產(chǎn)生條件：存在環(huán)境阻力：存在環(huán)境阻力：自然條件（現(xiàn)實(shí)狀態(tài)）自然條件（現(xiàn)實(shí)狀態(tài)）食物等資源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，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)定在一定的水平有時(shí)會(huì)穩(wěn)定在一定的水平增長(zhǎng)特點(diǎn)：增長(zhǎng)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

10、環(huán)境所允許的最大值（K K值）值）后，將停止增長(zhǎng)并在后，將停止增長(zhǎng)并在K K值左右保持相對(duì)穩(wěn)定。值左右保持相對(duì)穩(wěn)定。 總結(jié)總結(jié)K K值是環(huán)境最大容值是環(huán)境最大容納量，環(huán)境阻力代納量，環(huán)境阻力代表自然選擇的作用。表自然選擇的作用。農(nóng)、林、牧業(yè)生產(chǎn)農(nóng)、林、牧業(yè)生產(chǎn)就是在這個(gè)范圍內(nèi)就是在這個(gè)范圍內(nèi)謀求產(chǎn)量的提高謀求產(chǎn)量的提高, ,其潛力有一定限制。其潛力有一定限制。K值的現(xiàn)實(shí)意義n大熊貓棲息地n怎樣才能有效滅鼠建立自然保護(hù)區(qū)，改善大熊貓的建立自然保護(hù)區(qū)，改善大熊貓的棲息環(huán)境，提高環(huán)境容納量。棲息環(huán)境，提高環(huán)境容納量?？梢圆扇〈胧┙档陀泻?dòng)物種群的環(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，

11、如將食物儲(chǔ)藏在安全處，斷絕或減少它們的食物如將食物儲(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。巢穴的場(chǎng)所；養(yǎng)殖或釋放它們的天敵，等等。蒼鷺的保護(hù)蒼鷺的保護(hù)云豹的保護(hù)云豹的保護(hù)野豬的保護(hù)野豬的保護(hù)救護(hù)被困的鯨魚救護(hù)被困的鯨魚全力防蝗減災(zāi)全力防蝗減災(zāi)思考？n適量取材 對(duì)于捕撈魚而言，是在種群快速增長(zhǎng)時(shí)捕撈，增長(zhǎng)開始減慢時(shí)捕撈，還是一定要種群數(shù)量達(dá)到K值時(shí)才能捕撈，捕撈量又為多少呢？答案：在過(guò)K/2值時(shí)進(jìn)行捕撈，捕撈量應(yīng)該使剩余的在K/2左右研究種群數(shù)量變化的現(xiàn)實(shí)意義n控制有害種群規(guī)模n保護(hù)和利用生物資源n追求人與自然界的和諧練 習(xí)D D鞏固練鞏固練習(xí)習(xí) n如果種群處在一個(gè)理想的環(huán)境中，如果種群處在一個(gè)理想的環(huán)境中，n沒有自然和空間的限制，種群內(nèi)個(gè)沒有自然和空間的限制，種群內(nèi)個(gè)n體數(shù)量的增長(zhǎng)曲線是體數(shù)量的增長(zhǎng)曲線是_,用達(dá)爾文用達(dá)爾文n的進(jìn)化理論解釋，這是由于生物具的進(jìn)化理論解釋，這是由于生物具n有有_特性。特性。 n如果將該種群置入有限制的自然如果將該種群置入有限制的自然n環(huán)境中，種群內(nèi)個(gè)體數(shù)量