42種群的數(shù)量變化

1、種群的數(shù)量變化在營養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，某在營養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，某種不知名的細(xì)菌每種不知名的細(xì)菌每20min20min就通過分裂繁殖就通過分裂繁殖一代一代時間時間（min)min)0 02020 4040 6060 8080 100100 120120 140140 160160 180180分裂次數(shù)分裂次數(shù)0 0數(shù)量（個）數(shù)量（個） 1 1用數(shù)學(xué)方程式表示用數(shù)學(xué)方程式表示n n代后細(xì)菌的數(shù)量代后細(xì)菌的數(shù)量 N N2 24 48 8161632326464 128128 2562561 12 23 34 45 56 67 78 85125129 9 N=2 N=2n n72

2、72小時后，由一個小時后，由一個細(xì)菌分裂產(chǎn)生的細(xì)細(xì)菌分裂產(chǎn)生的細(xì)菌數(shù)量是多少？菌數(shù)量是多少？NN 216min2072h60minn以時間為橫坐標(biāo)，細(xì)菌數(shù)量為縱坐標(biāo)，繪制細(xì)菌的數(shù)量以時間為橫坐標(biāo)，細(xì)菌數(shù)量為縱坐標(biāo)，繪制細(xì)菌的數(shù)量增長曲線增長曲線20406080 100 120 140 160 180時間時間/ /分鐘分鐘細(xì)菌數(shù)量細(xì)菌數(shù)量/ /個個 N=2 N=2n n數(shù)學(xué)公式：數(shù)學(xué)公式：科學(xué)、準(zhǔn)確科學(xué)、準(zhǔn)確曲線圖：曲線圖：直觀直觀建構(gòu)種群增長模型的方法建構(gòu)種群增長模型的方法數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型1. 1. 概念：概念：用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式形式2. 2.

3、 建立數(shù)學(xué)模型的步驟：建立數(shù)學(xué)模型的步驟：研究實例研究實例研究方法研究方法細(xì)菌每細(xì)菌每20min20min分裂一次分裂一次觀察研究對象，提出問題觀察研究對象，提出問題在資源和空間無限多的環(huán)境在資源和空間無限多的環(huán)境中，細(xì)菌種群的增長不會受中，細(xì)菌種群的增長不會受種群密度增加的影響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根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)形式對事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)觀察、統(tǒng)計細(xì)菌數(shù)量，對觀察、統(tǒng)計細(xì)菌數(shù)量，對自己所建立的模型進(jìn)行檢自己所建立的模型進(jìn)行檢驗或修正驗或修正通過進(jìn)一步實驗或觀察等，通過進(jìn)一步實驗或觀察等

4、，對模型進(jìn)行檢驗或修正對模型進(jìn)行檢驗或修正20406080 100 120 140 160 180時間時間/ /分鐘分鐘細(xì)菌數(shù)量細(xì)菌數(shù)量/ /個個理想條件理想條件下細(xì)菌數(shù)量增下細(xì)菌數(shù)量增長的推測長的推測自然界自然界中有此類型嗎？中有此類型嗎？1859年，年，24只只野兔野兔 6億只以上億只以上的野兔的野兔近近100100年后年后實例實例1 1：澳大利亞野兔：澳大利亞野兔種群增長的種群增長的“J”型曲線型曲線在在20世紀(jì)世紀(jì)30年代時，年代時，人們將環(huán)頸雉引入到人們將環(huán)頸雉引入到美國的一個島嶼，在美國的一個島嶼，在19371942年期間，年期間，這個環(huán)頸雉種群的增這個環(huán)頸雉種群的增長大致符合右圖

5、。長大致符合右圖。 實例實例2 2：美國環(huán)頸雉：美國環(huán)頸雉種群增長的種群增長的“J”型曲線型曲線自然界確有類似細(xì)菌在理想條件下種群數(shù)量自然界確有類似細(xì)菌在理想條件下種群數(shù)量增長的形式，如果以時間為橫坐標(biāo)，種群數(shù)增長的形式，如果以時間為橫坐標(biāo)，種群數(shù)量為縱坐標(biāo)，曲線則大致呈量為縱坐標(biāo)，曲線則大致呈“ J ”型型種群增長的種群增長的“J”型曲線型曲線理想狀態(tài)理想狀態(tài)食物充足，空間不限，氣候適宜，食物充足，空間不限，氣候適宜，沒有敵害等；沒有敵害等；種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長，第二年是種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長，第二年是第一年的第一年的倍倍。建立模型：建立模型：t t年后種群數(shù)量為年后種群數(shù)

6、量為Nt=N0 t 增增長長率率時間時間種群增長的種群增長的“J”型曲線型曲線在一個培養(yǎng)基中，細(xì)菌的數(shù)量會一直按照這在一個培養(yǎng)基中，細(xì)菌的數(shù)量會一直按照這個公式增長嗎個公式增長嗎？如何驗證這個觀點？如何驗證這個觀點？不會，自然界的資源和空間總是有限的。種內(nèi)競不會，自然界的資源和空間總是有限的。種內(nèi)競爭就會加劇；捕食者增加。爭就會加??；捕食者增加。生態(tài)學(xué)家高斯曾經(jīng)做過這樣一個實驗：在生態(tài)學(xué)家高斯曾經(jīng)做過這樣一個實驗：在0.5ml0.5ml培養(yǎng)液中放入培養(yǎng)液中放入5 5個大草履蟲，然后每隔個大草履蟲，然后每隔24h24h統(tǒng)計一次統(tǒng)計一次大草履蟲的數(shù)量。經(jīng)過反復(fù)實驗，得出了如圖所示大草履蟲的數(shù)量。經(jīng)

7、過反復(fù)實驗，得出了如圖所示的結(jié)果。的結(jié)果。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，值時，種群數(shù)量達(dá)到種群數(shù)量達(dá)到K K值時，值時，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，值時，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，值時，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，一定空間在環(huán)境條件不受破壞的情況下，一定空間中所能維持的中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/

8、2K K值：值：環(huán)境容納量環(huán)境容納量種群增長的種群增長的“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)實狀態(tài)現(xiàn)實狀態(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，種內(nèi)斗爭不斷是有限的，當(dāng)種群密度增大時，種內(nèi)斗爭不斷加劇，天敵數(shù)量不斷增加，導(dǎo)致該種群的出生加劇，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。率降低，死亡率增高。增長特點：增長特點： 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（1 1）種群數(shù)量有最大值（種群數(shù)量有最大值（K K值）值） （2 2）種群增長率先上升，后下降，有最大值種群增長率先上升，后下

9、降，有最大值 種群增長的種群增長的“S”型曲線型曲線1 1、種群數(shù)量處于、種群數(shù)量處于K K值時，值時，增長率增長率=0=0， 2 2、種群數(shù)量處于、種群數(shù)量處于K/2K/2值時，增長率最大值時，增長率最大從環(huán)境容納量（從環(huán)境容納量（K K值）的角度思考：值）的角度思考：（1 1）對瀕危動物如大熊貓應(yīng)采取什么保護(hù)措施？）對瀕危動物如大熊貓應(yīng)采取什么保護(hù)措施？（2 2）對家鼠等有害動物的控制，應(yīng)當(dāng)采取什）對家鼠等有害動物的控制，應(yīng)當(dāng)采取什么措施？么措施？建立自然保護(hù)區(qū)，改善大熊貓的棲息環(huán)境，提建立自然保護(hù)區(qū)，改善大熊貓的棲息環(huán)境，提高環(huán)境容納量。高環(huán)境容納量?？梢圆扇〈胧┙档陀泻游锓N群的環(huán)境容

10、納量，可以采取措施降低有害動物種群的環(huán)境容納量，如將食物儲藏在安全處，斷絕或減少它們的食物如將食物儲藏在安全處，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)殖或釋放它們的天敵，等等。巢穴的場所；養(yǎng)殖或釋放它們的天敵，等等。用達(dá)爾文的觀點分析用達(dá)爾文的觀點分析“J”J”、“S”S”曲線曲線時間時間種種群群數(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)爾文的觀點分析表明生物型曲線用達(dá)爾文的觀點分析表明生物具有具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：

11、環(huán)境阻力環(huán)境阻力； 用達(dá)爾文的觀點分析：通過用達(dá)爾文的觀點分析：通過生存斗爭生存斗爭被被淘汰淘汰的個體數(shù)量，也即代表自然選擇的作用。的個體數(shù)量，也即代表自然選擇的作用?！癑 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？大多數(shù)種群的數(shù)量總是在大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動波動中，在不利條件下，中，在不利條件下，還會急劇還會急劇下降下降，甚至，甚至消亡消亡。東亞飛蝗種群數(shù)量的波動?xùn)|亞飛蝗種群數(shù)量的波動種群數(shù)量的波動和下降種群數(shù)量的波動和下降 種群的數(shù)量是由出生率和死亡率、遷入率和遷種群的數(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

12、影響上述種群特征的因出率決定的，因此，凡是影響上述種群特征的因素，都會引起種群數(shù)量的變化。素，都會引起種群數(shù)量的變化。影響種群數(shù)量變化的因素影響種群數(shù)量變化的因素自然因素：自然因素： 氣候、食物、天敵、傳染病等氣候、食物、天敵、傳染病等人為因素：人類的活動人為因素：人類的活動種群數(shù)量的波動和下降種群數(shù)量的波動和下降為了保護(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)種群增長的量，根據(jù)種群增長的S型曲線，應(yīng)使被捕魚群的種群數(shù)型曲線，應(yīng)使被捕魚群的種群數(shù)量保持在量保持在 K/2水平。這是因為在這個水平上水平。這是因為在這個水平上( ) A. 種群

13、數(shù)量相對穩(wěn)定種群數(shù)量相對穩(wěn)定 B. 種群增長率最大種群增長率最大 C. 種群數(shù)量最大種群數(shù)量最大 D. 環(huán)境條件所允許的種群數(shù)量最大環(huán)境條件所允許的種群數(shù)量最大K時間時間K/2種群數(shù)量種群數(shù)量B在一個玻璃容器內(nèi)，裝入一定量在一個玻璃容器內(nèi)，裝入一定量的符合小球藻生活的管養(yǎng)液，接的符合小球藻生活的管養(yǎng)液，接種少量的小球藻，每隔一段時間種少量的小球藻，每隔一段時間測定小球藻的個體數(shù)量，繪制成測定小球藻的個體數(shù)量，繪制成曲線，如右圖所示。下列四圖中曲線，如右圖所示。下列四圖中能正確表示小球藻種群數(shù)量增長能正確表示小球藻種群數(shù)量增長率隨時間變化趨勢的曲線是（率隨時間變化趨勢的曲線是（ ）DD下列有關(guān)種

14、群增長的下列有關(guān)種群增長的S型曲線的敘述，錯誤的是（型曲線的敘述，錯誤的是（ ）A通常自然界中的種群增長曲線最終呈通常自然界中的種群增長曲線最終呈S型型 B達(dá)到達(dá)到K值時種群增長率為零值時種群增長率為零C種群增長受自身密度的影響種群增長受自身密度的影響 D種群的增長速度逐步降低種群的增長速度逐步降低時間時間K種群大小種群大小如圖表示有限環(huán)境中某一種群增長的曲線。下列有如圖表示有限環(huán)境中某一種群增長的曲線。下列有關(guān)敘述正確的是（關(guān)敘述正確的是（ ） K值是環(huán)境條件所允許達(dá)到的種群數(shù)量最大值值是環(huán)境條件所允許達(dá)到的種群數(shù)量最大值在在K值時，種群的增長率最大值時，種群的增長率最大如果不考慮遷入遷出等

15、其它因素，在如果不考慮遷入遷出等其它因素，在K值時出生值時出生率等于死亡率率等于死亡率假設(shè)這是魚的種群，當(dāng)種群達(dá)到假設(shè)這是魚的種群，當(dāng)種群達(dá)到K值時開始捕撈值時開始捕撈，可持續(xù)獲得最高產(chǎn)量，可持續(xù)獲得最高產(chǎn)量 A. B. C. D.B步驟步驟: :(1)(1)提出問題：培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量是怎樣隨時間變化的？提出問題：培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量是怎樣隨時間變化的？(2)(2)作出假設(shè)：作出假設(shè)： 培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化 在理想的無限環(huán)境中，酵母菌種群的增長呈在理想的無限環(huán)境中，酵母菌種群的增長呈“J”型曲線；在有限的環(huán)境下，酵母菌種群的型曲線；在有限的環(huán)境下，酵

16、母菌種群的增長呈增長呈“S”型曲線。型曲線。培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化n血細(xì)胞計數(shù)板是一種專門用于計算較大血細(xì)胞計數(shù)板是一種專門用于計算較大單細(xì)胞微生物的一種儀器。單細(xì)胞微生物的一種儀器。n計數(shù)時，常采用計數(shù)時，常采用樣方法樣方法。 1 1、怎樣進(jìn)行酵母菌的計數(shù)？、怎樣進(jìn)行酵母菌的計數(shù)？培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化 蓋玻片下的培養(yǎng)液厚度為蓋玻片下的培養(yǎng)液厚度為0.1mm0.1mm，可算出，可算出10ml10ml培養(yǎng)液中酵母菌總數(shù)的公式：培養(yǎng)液中酵母菌總數(shù)的公式：2.52.5104a104a(a(a為小方格內(nèi)酵母菌數(shù)為小方格內(nèi)酵母菌數(shù)) )2 2、從試管中吸出培養(yǎng)液進(jìn)行計數(shù)之前，建議你將、從試管中吸出培養(yǎng)液進(jìn)行計數(shù)之前，建議你將試管輕輕振蕩幾次。這是為什么？試管輕輕振蕩幾次。這是為什么？目的是使培養(yǎng)液中的酵母菌均勻分布，以保證估算目的是使培養(yǎng)液中的酵母菌均勻分布，以保證估算的準(zhǔn)確性，減少誤差的準(zhǔn)確性，減少誤差。 6 6、如果一個小方格內(nèi)酵母菌過多，難以計數(shù)，應(yīng)采取、如果一個小方格內(nèi)酵母菌過多，難以計數(shù)，應(yīng)采取怎樣的措施？怎樣的措施？搖勻試管取搖勻試管