高中生物(人教版必修3)第四章同步教學(xué)課件4.2種群的數(shù)量變化(共33張PPT)

1、學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo) 怎樣建構(gòu)種群數(shù)量增長的模型怎樣建構(gòu)種群數(shù)量增長的模型？ 種群增長的種群增長的“J”型曲線和型曲線和“S”型曲線型曲線假設(shè)在營養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，某假設(shè)在營養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，某種細(xì)菌每種細(xì)菌每20分鐘就通過分裂繁殖一代分鐘就通過分裂繁殖一代。 目標(biāo)一、建構(gòu)種群增長模型的方法目標(biāo)一、建構(gòu)種群增長模型的方法 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1個細(xì)菌每個細(xì)菌每20分鐘分裂繁殖一代。討論：分鐘分裂繁殖一代。討論：n代細(xì)菌數(shù)量的計(jì)算公式？代細(xì)菌數(shù)量的計(jì)算公式？72小時后，由一個細(xì)菌分裂產(chǎn)生的細(xì)菌數(shù)小時后，由一個細(xì)菌分裂產(chǎn)生的細(xì)

2、菌數(shù)量是多少？量是多少？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？如何驗(yàn)證你的觀點(diǎn)？個公式增長嗎？如何驗(yàn)證你的觀點(diǎn)？解：解：n n 60min x72h60min x72h20min20min216216N Nn nn n 2 2216216為了直觀、簡便地研究種群的數(shù)量變動的規(guī)律，為了直觀、簡便地研究種群的數(shù)量變動的規(guī)律，數(shù)學(xué)模型建構(gòu)數(shù)學(xué)模型建構(gòu)是常用的方法之一。是常用的方法之一。建構(gòu)種群增長模型的方法建構(gòu)種群增長模型的方法物理模型物理模型數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型概念模型概念模型模型模型DNADNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型雙螺旋結(jié)構(gòu)模型 真核生物三維結(jié)構(gòu)模型等真

3、核生物三維結(jié)構(gòu)模型等孟德爾遺傳定律孟德爾遺傳定律 種群增長模型等種群增長模型等人體細(xì)胞與外界環(huán)境的物質(zhì)交換模型人體細(xì)胞與外界環(huán)境的物質(zhì)交換模型血糖調(diào)節(jié)的模型等血糖調(diào)節(jié)的模型等觀察研究對象，觀察研究對象，提出問題提出問題提出合理的假設(shè)提出合理的假設(shè)通過進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)通過進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)或觀察等，對模型或觀察等，對模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正進(jìn)行檢驗(yàn)或修正根據(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)臄?shù)學(xué)形式對事物當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)細(xì)胞每細(xì)胞每20min20min分裂一次分裂一次資源空間無限多，細(xì)資源空間無限多，細(xì)菌種群的增長不受種菌種群的增長不受種群密度增加的影響群密度增加的影響觀察、統(tǒng)計(jì)

4、細(xì)菌數(shù)量，觀察、統(tǒng)計(jì)細(xì)菌數(shù)量，對自己所建立的模型對自己所建立的模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正進(jìn)行檢驗(yàn)或修正數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式建立用來描述一個系統(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：數(shù)學(xué)模型一般包括以下步驟：表現(xiàn)形式：表現(xiàn)形式：數(shù)據(jù)分析表格式數(shù)據(jù)分析表格式時時 間間20406080100 120 140 160 180細(xì)菌數(shù)量細(xì)菌數(shù)量數(shù)學(xué)方程式數(shù)學(xué)方程式Nn=2n坐標(biāo)式（曲線圖、柱狀圖）坐標(biāo)式（曲線圖、柱狀圖）坐標(biāo)式（曲線圖、柱狀圖）坐標(biāo)式（曲線圖、柱狀圖）數(shù)據(jù)分析表格式數(shù)據(jù)分析表格式數(shù)學(xué)方程式數(shù)學(xué)方程式Nn=2n方程式方程式精確精確曲線圖曲線圖直觀直觀表現(xiàn)形

5、式：表現(xiàn)形式：細(xì)菌的數(shù)量個 理想條件下細(xì)理想條件下細(xì)菌數(shù)量增長的推測：菌數(shù)量增長的推測：自然界中有此類型自然界中有此類型嗎？嗎？目標(biāo)二、目標(biāo)二、 種群增長的種群增長的“J J”型曲線和型曲線和“S S”型曲線型曲線實(shí)例實(shí)例1：澳大利亞本來并沒有兔子。澳大利亞本來并沒有兔子。 1859年，年，24只歐洲只歐洲野兔從英國被帶到了澳大利亞。這些野兔發(fā)現(xiàn)自己來到了野兔從英國被帶到了澳大利亞。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，兔子開始了幾乎不土壤疏松，打洞做窩非常方便。于是，兔子開始

6、了幾乎不受任何限制的大量繁殖。不到受任何限制的大量繁殖。不到100年，兔子的數(shù)量達(dá)到年，兔子的數(shù)量達(dá)到6 億億只以上，遍布整個大陸。只以上，遍布整個大陸。( (一一) )種群增長的種群增長的“J J”型曲線型曲線: :鳳眼蓮鳳眼蓮（水葫蘆）（水葫蘆）鳳眼蓮原產(chǎn)于南美，鳳眼蓮原產(chǎn)于南美，1901年作為花卉引年作為花卉引入中國入中國.由于繁殖迅由于繁殖迅速，又幾乎沒有競速，又幾乎沒有競爭對手和天敵，我爭對手和天敵，我國目前有國目前有184萬噸萬噸.它對其生活的水面它對其生活的水面采取了野蠻的封鎖采取了野蠻的封鎖策略，擋住陽光，策略，擋住陽光，導(dǎo)致水下植物得不導(dǎo)致水下植物得不到足夠光照而死亡到足夠光

7、照而死亡 實(shí)例實(shí)例3:20世紀(jì)世紀(jì)30年代年代,人們將人們將環(huán)頸雉環(huán)頸雉引入美國的一個島嶼引入美國的一個島嶼自然界確有類似細(xì)菌在理想自然界確有類似細(xì)菌在理想條件下種群數(shù)量增長的形式，如條件下種群數(shù)量增長的形式，如果以果以時間為橫坐標(biāo)，種群數(shù)量為時間為橫坐標(biāo)，種群數(shù)量為縱坐標(biāo)縱坐標(biāo)畫出曲線來表示，曲線大畫出曲線來表示，曲線大致呈致呈“”型型種群數(shù)量時間討論：討論：出現(xiàn)這種增長曲線出現(xiàn)這種增長曲線 的條件有哪些？的條件有哪些？“J”型增長的數(shù)學(xué)模型型增長的數(shù)學(xué)模型 提出合理的假設(shè)：提出合理的假設(shè)： 理想狀態(tài)理想狀態(tài)食物充足，空間不限，氣候適食物充足，空間不限，氣候適 宜，沒有敵害等；宜，沒有敵害等

8、；（N N0 0為起始數(shù)量，為起始數(shù)量， t t為時間，為時間，N Nt t表示表示t t年后該種群的數(shù)年后該種群的數(shù)量，量，為年均增長率）為年均增長率） 適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式表達(dá)：適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式表達(dá)：Nt=N0 t 種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長，第二年的種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長，第二年的數(shù)量是第一年的數(shù)量是第一年的倍倍。 例：我國自例：我國自13931990年以來人口年以來人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如下：統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如下：以上人口增長曲線符合哪種類型？以上人口增長曲線符合哪種類型？ 按照此曲線發(fā)展下去將會出現(xiàn)什么按照此曲線發(fā)展下去將會出現(xiàn)什么狀況，鑒于我國人口的現(xiàn)狀應(yīng)當(dāng)采取什狀況，鑒于我國人口的現(xiàn)狀應(yīng)當(dāng)采取

9、什么措施？么措施？年份年份1393157817641849192819821990億0.60.62.04.14.710.311.6理想化的情況在自然界中并不存在。理想化的情況在自然界中并不存在。那么，有哪些因素會影響到種群數(shù)量那么，有哪些因素會影響到種群數(shù)量的變化呢？的變化呢？ 在大自然中在大自然中食物有限食物有限空間有限空間有限種內(nèi)斗爭種內(nèi)斗爭種間競爭種間競爭天敵捕食天敵捕食環(huán)境阻力環(huán)境阻力在自然界中，在自然界中，種群增長的種群增長的“J”型曲線型曲線應(yīng)該從哪些方面進(jìn)行修正呢？應(yīng)該從哪些方面進(jìn)行修正呢？ 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？ 例例 生態(tài)學(xué)家高斯的實(shí)驗(yàn)：生態(tài)學(xué)家

10、高斯的實(shí)驗(yàn)：大草履蟲種群的增長曲線大草履蟲種群的增長曲線大草履蟲的增長呈大草履蟲的增長呈“S S”型曲線的原因有型曲線的原因有哪些？哪些？食物有限食物有限空間有限空間有限種內(nèi)斗爭種內(nèi)斗爭種間競爭種間競爭天敵捕食天敵捕食資源有限資源有限阻滯生長阻滯生長資源有限條件下的種群增長資源有限條件下的種群增長“S”型曲線：種群經(jīng)過一定時間的增長后，數(shù)量型曲線：種群經(jīng)過一定時間的增長后，數(shù)量 曲線。曲線。 該實(shí)驗(yàn)中在第該實(shí)驗(yàn)中在第 天時增長率最快。天時增長率最快。 環(huán)境容納量（又稱環(huán)境容納量（又稱 ）：在環(huán)境條件）：在環(huán)境條件 的情況下，的情況下，一定空間中所能維持的種群的最大的數(shù)量稱為環(huán)境容納量。一定空間

11、中所能維持的種群的最大的數(shù)量稱為環(huán)境容納量。 k/2A為了保護(hù)魚類資源不受破壞，并能持為了保護(hù)魚類資源不受破壞，并能持續(xù)地獲得最大捕魚量，應(yīng)使被捕魚群續(xù)地獲得最大捕魚量，應(yīng)使被捕魚群的種群數(shù)量保持在什么水平的種群數(shù)量保持在什么水平? ?為什么？為什么？ 根據(jù)種群增長的根據(jù)種群增長的S S型曲線，應(yīng)使被捕魚群型曲線，應(yīng)使被捕魚群的種群數(shù)量的種群數(shù)量保持在保持在K/2K/2水平水平。這是因?yàn)?。這是因?yàn)樵谶@個水平上在這個水平上種群增長量最大種群增長量最大 。討論：從環(huán)境容納量（討論：從環(huán)境容納量（K K值）的角度思考：值）的角度思考：家鼠的繁殖力很強(qiáng)，種群家鼠的繁殖力很強(qiáng)，種群數(shù)量每天可增加數(shù)量每天

12、可增加1.47%。 理論上，在某一區(qū)域，理論上，在某一區(qū)域，1010只家鼠在只家鼠在100100天后天后的數(shù)量將會達(dá)到多少？的數(shù)量將會達(dá)到多少？ 你考慮應(yīng)當(dāng)采取什么措施來控制家鼠的數(shù)你考慮應(yīng)當(dāng)采取什么措施來控制家鼠的數(shù)量才是最有效的？量才是最有效的？10（1+1.47%）100同一種群的同一種群的K K值會受到環(huán)境的影響。值會受到環(huán)境的影響。 對家鼠等有害動物的控制，可以采取器械對家鼠等有害動物的控制，可以采取器械捕殺、藥物捕殺等措施。從環(huán)境容納量的角度捕殺、藥物捕殺等措施。從環(huán)境容納量的角度思考，可以采取措施降低有害動物種群的環(huán)境思考，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

13、安全處，斷絕或減少容納量，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，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)殖或釋放它們的減少它們挖造巢穴的場所；養(yǎng)殖或釋放它們的天敵，等等。天敵，等等。 思考思考怎樣做才是保護(hù)大熊貓的根本措施？怎樣做才是保護(hù)大熊貓的根本措施？ 建立自然保護(hù)建立自然保護(hù)區(qū)，改善大熊區(qū)，改善大熊貓的棲息環(huán)境，貓的棲息環(huán)境，提高環(huán)境容納提高環(huán)境容納量。量。種群數(shù)量種群增長的種群增長的“J”型曲線型曲線（在理想狀態(tài)下的種群增長）（在理想狀態(tài)下的種群增長）種群增長的種群增長的“S”型曲線型曲線（在有限環(huán)境下的種群增長）（在有限環(huán)境

14、下的種群增長）01002003004001234567時間時間/ /天天酵母數(shù)酵母數(shù)環(huán)境阻力環(huán)境阻力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K值值:環(huán)境容納量環(huán)境容納量種群數(shù)量（在理想狀態(tài)下的種群增長（在理想狀態(tài)下的種群增長）（在有限環(huán)境下的種群增長（在有限環(huán)境下的種群增長）“S”型曲線型曲線“J”型曲線型曲線前提條件前提條件種群增長率種群增長率有無有無K值值環(huán)境資源有限環(huán)境資源有限環(huán)境資源無限環(huán)境資源無限隨種群密度上升而下降隨種群密度上升而下降保持穩(wěn)定保持穩(wěn)定有有K值值無無K值值東亞飛蝗種群數(shù)量的波動?xùn)|亞飛蝗種群數(shù)量的波動大

15、多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動之中的大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動之中的影響種群數(shù)量變化的因素影響種群數(shù)量變化的因素直接因素直接因素( (內(nèi)因）：內(nèi)因）： 間接因素（外因）：間接因素（外因）： 重要因素：人類的活動重要因素：人類的活動出生率、死亡率、遷入率、遷出率出生率、死亡率、遷入率、遷出率食物、氣候、傳染病、天敵食物、氣候、傳染病、天敵（1 1）有利于野生生物資源的合理利用及保護(hù)。）有利于野生生物資源的合理利用及保護(hù)。 （2 2）為人工養(yǎng)殖及種植業(yè)中合理控制種群）為人工養(yǎng)殖及種植業(yè)中合理控制種群數(shù)量、適時捕撈、采伐等提供理論指導(dǎo)。數(shù)量、適時捕撈、采伐等提供理論指導(dǎo)。 （3 3）通過研究種群數(shù)量變動規(guī)律，為害蟲的）通過研究種群數(shù)量變動規(guī)律，為害蟲的預(yù)測及防治提供科學(xué)依據(jù)。預(yù)測及防治提供科學(xué)依據(jù)。（4 4）有利于對瀕危動物種群的拯救和恢復(fù)。）有利于對瀕危動物種群的拯救和恢復(fù)。本課小結(jié)本課小結(jié)第四章第四章 第二節(jié)第二節(jié) 種群數(shù)量的變化種群數(shù)量的變化 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-數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型建立數(shù)學(xué)模型的一般步驟建立數(shù)學(xué)模型的一般步驟 二、種群增長的二、種群增長