種群的數(shù)量變化規(guī)律

第1頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2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。數(shù)學(xué)模型的表現(xiàn)形式可以為公式、圖表等形式。一、建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法描述、解釋和預(yù)測(cè)種群數(shù)量的變化，常常需要建立數(shù)學(xué)模型。第2頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期五3一、建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法問題探討在營(yíng)養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，某種細(xì)菌每20min就通過(guò)分裂繁殖一代。第3頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期五4一、建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法2481632641282565121234567891、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。2．n代細(xì)菌數(shù)量Nn的計(jì)算公式是：

Nn3．72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？＝1×２n解：n＝６０minx７２h／２０min＝２１６Nn＝1×２n

＝２２１６第4頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期五5細(xì)菌數(shù)量一、建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法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。曲線圖與數(shù)學(xué)方程式比較，有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？曲線圖：直觀，但不夠精確。數(shù)學(xué)公式：精確，但不夠直觀。Nn

＝1×２n第5頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期五6一、建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法5.類型：⑶坐標(biāo)式（曲線圖、柱狀圖）⑴數(shù)據(jù)分析表格式⑵數(shù)學(xué)方程式Nn=2n方程式——精確曲線圖——直觀第6頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期五7一、建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法1、觀察研究對(duì)象，提出問題細(xì)菌每20分鐘分裂一次，問題：細(xì)菌數(shù)量怎樣變化的？2、提出合理的假設(shè)在資源和空間無(wú)限多的環(huán)境中，細(xì)菌種群的增長(zhǎng)不受種群密度增加的影響3、根據(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)行表達(dá)（建立數(shù)學(xué)模型）列出表格，根據(jù)表格畫曲線，推導(dǎo)公式4、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)或修正觀察、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6、建立數(shù)學(xué)模型一般包括以下步驟：第7頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期五8細(xì)菌的數(shù)量／個(gè)

理想條件下細(xì)菌數(shù)量增長(zhǎng)的推測(cè)：自然界中有此類型嗎？第8頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期五9實(shí)例一：1859年，一位英國(guó)人來(lái)到澳大利亞定居，他帶來(lái)了24只野兔。讓他沒有想到的是，一個(gè)世紀(jì)之后，這24只野兔的后代竟達(dá)到6億只以上。漫山遍野的野兔與牛羊爭(zhēng)食牧草，啃嚙樹皮，造成植被破壞，導(dǎo)致水土流失。后來(lái)，人們引入了黏液瘤病毒才使野兔的數(shù)量得到控制。第9頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期五10實(shí)例二：鳳眼蓮（水葫蘆）原產(chǎn)于南美，僅以一種觀賞性植物零散分布，1844年在美國(guó)的博覽會(huì)上曾被喻為“美化世界的淡紫色花冠”。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、北美洲等數(shù)十個(gè)國(guó)家造成危害。1901年作為花卉引入中國(guó)，30年代作為畜禽飼料引入中國(guó)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(jìng)爭(zhēng)對(duì)手和天敵，在我國(guó)南方江河湖泊中發(fā)展迅速，目前我國(guó)有這種鳳眼蓮184萬(wàn)噸，成為我國(guó)淡水水體中主要的外來(lái)入侵物種之一。第10頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期五11鳳眼蓮（水葫蘆）第11頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期五12第12頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期五13實(shí)例三：在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。在1937－1942年期間，這個(gè)種群數(shù)量的增長(zhǎng)如下圖所示。

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，曲線大致呈什么型？第13頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期五14二、種群增長(zhǎng)的“J”型曲線實(shí)例3：自然界確有類似細(xì)菌在理想條件下種群數(shù)量增長(zhǎng)的形式，如果以時(shí)間為橫坐標(biāo)，種群數(shù)量為縱坐標(biāo)，曲線則大致呈“J”型美國(guó)某島嶼環(huán)頸雉種群數(shù)量的增長(zhǎng)第14頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期五15二、種群增長(zhǎng)的“J”型曲線①產(chǎn)生條件：

理想狀態(tài)——食物充足，空間不限，氣候適宜，沒有天敵等；②增長(zhǎng)特點(diǎn)：

種群數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長(zhǎng)，第二年是第一年的λ倍。③量的計(jì)算：t年后種群的數(shù)量為Nt=N0

λt

（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，λ為年均增長(zhǎng)率．）

④例子：實(shí)驗(yàn)室條件下、外來(lái)物種入侵、遷移入新環(huán)境。第15頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期五16問題：“J”型增長(zhǎng)能一直持續(xù)下去嗎？存在環(huán)境阻力———自然界的資源和空間總是有限的；種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)就會(huì)加??；捕食者增加。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。第16頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期五17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)公式增長(zhǎng)嗎？為什么？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。生態(tài)學(xué)家高斯曾經(jīng)做過(guò)這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)：在0.5ml培養(yǎng)液中放入5個(gè)大草履蟲，然后每隔24h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。第17頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期五18思考：1、曲線形狀象什么？其種群達(dá)到基本穩(wěn)定的數(shù)量值稱為什么？“S”型曲線2、大草履蟲數(shù)量增長(zhǎng)過(guò)程如何？三、種群增長(zhǎng)的“S”型曲線K值第18頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期五19三、種群增長(zhǎng)的“S”型曲線K=375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“S”型曲線。在環(huán)境條件不受破壞的情況下，一定空間中所能維持的種群最大數(shù)量成為環(huán)境容納量，又稱K值。第19頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期五20種群增長(zhǎng)率不斷降低種群數(shù)量K/2→K值時(shí)，三、種群增長(zhǎng)的“S”型曲線種群數(shù)量達(dá)到K值時(shí)，種群增長(zhǎng)率為零,但種群數(shù)量達(dá)到最大，且種內(nèi)斗爭(zhēng)最劇烈。種群數(shù)量在K/2值時(shí)，種群增長(zhǎng)率最大種群數(shù)量由0→K/2值時(shí)，種群增長(zhǎng)率增大K值：在環(huán)境條件不受破壞的情況下，一定空間中所能維持的種群最大數(shù)量稱為環(huán)境容納量。K/2轉(zhuǎn)折期，增長(zhǎng)速率最快K值：環(huán)境容納量加速期，個(gè)體數(shù)量增加，增長(zhǎng)加速潛伏期，個(gè)體數(shù)量較少增長(zhǎng)緩慢減速期，增長(zhǎng)緩慢飽和期，增長(zhǎng)速率為零第20頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期五21三、種群增長(zhǎng)的“S”型曲線①產(chǎn)生條件：自然條件(現(xiàn)實(shí)狀態(tài))——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(zhēng)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，死亡率增高。②增長(zhǎng)特點(diǎn)：種群數(shù)量達(dá)到環(huán)境所允許的最大值（K值），將停止增長(zhǎng)并在K值左右保持相對(duì)穩(wěn)定。存在環(huán)境阻力種群密度越大環(huán)境阻力越大當(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．第21頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期五22A種群數(shù)量達(dá)到K值時(shí)，種群—增長(zhǎng)停止種群數(shù)量在K/2值時(shí)，種群—增長(zhǎng)最快種群數(shù)量小于K/2值時(shí)種群—增長(zhǎng)逐漸加快種群數(shù)量大于K/2值時(shí)種群—增長(zhǎng)逐漸減慢問題探討第22頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期五23思考討論：從環(huán)境容納量（K值）的角度（2）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?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K/2水平。這是因?yàn)樵谶@個(gè)水平上種群增長(zhǎng)量最大。（3）對(duì)家鼠等有害動(dòng)物的控制，從環(huán)境容納量的角度看，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，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，減少它們挖造巢穴的場(chǎng)所；養(yǎng)殖或釋放它們的天敵，等等。（1）對(duì)瀕危動(dòng)物如大熊貓應(yīng)采取什么保護(hù)措施？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。第23頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期五24種群增長(zhǎng)的“S”型曲線問題：種群數(shù)量達(dá)到K值時(shí)，都能在K值維持穩(wěn)定嗎？環(huán)境條件的改變，K值也隨之發(fā)生改變，即改善環(huán)境條件可使K值增大，如環(huán)境條件受到破壞，則K值將會(huì)減小。第24頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期五25比較種群增長(zhǎng)兩種曲線的聯(lián)系與區(qū)別環(huán)境資源無(wú)限環(huán)境資源有限保持穩(wěn)定先升后降無(wú)，持續(xù)保持增長(zhǎng)有K值環(huán)境阻力K值：環(huán)境容納量食物不足空間有限種內(nèi)斗爭(zhēng)天敵捕食氣候不適寄生蟲傳染病等第25頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期五26用達(dá)爾文的觀點(diǎn)分析“J”、“S”曲線時(shí)間種群數(shù)量J型曲線S型曲線K值1、“J”型曲線用達(dá)爾文的觀點(diǎn)分析表明生物具有過(guò)度繁殖的特性。2、圖中陰影部分表示：環(huán)境阻力；用達(dá)爾文的觀點(diǎn)分析指：通過(guò)生存斗爭(zhēng)被淘汰的個(gè)體數(shù)量，也即代表自然選擇的作用?！癑”型曲線表明生物具有什么特性？圖中陰影部分表示什么？第26頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期五27K/2abcdghfe種群數(shù)量變化曲線與種群增長(zhǎng)率曲線的關(guān)系⑴圖乙的fg段相當(dāng)于圖甲的ac段。⑵圖乙的g點(diǎn)相當(dāng)于圖甲的c點(diǎn)。⑶圖乙的gh段相當(dāng)于圖甲的cd段。⑷圖乙的h點(diǎn)相當(dāng)于圖甲的de段。甲乙種群增長(zhǎng)曲線的生產(chǎn)生活中的應(yīng)用：①有害動(dòng)物的防治，應(yīng)通過(guò)降低其環(huán)境容納量（K值）②受保護(hù)動(dòng)物的拯救和恢復(fù)，應(yīng)通過(guò)改善其棲息環(huán)境，提高K值。③生產(chǎn)上的捕獲期應(yīng)確定在種群數(shù)量為K/2時(shí)最好；而殺蟲效果最好的時(shí)期在潛伏期。第27頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期五28

例：我國(guó)自1393－1990年以來(lái)人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如下：以上人口增長(zhǎng)曲線符合哪種類型？按照此曲線發(fā)展下去將會(huì)出現(xiàn)什么狀況，鑒于我國(guó)人口的現(xiàn)狀應(yīng)當(dāng)采取什么措施？第28頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期五29人口/億我國(guó)1000-1990年的人口數(shù)量變化課后延伸與拓展：看圖分析第29頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期五30四、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，在不利條件之下，還會(huì)急劇下降，甚至滅亡。第30頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期五311、野生生物資源合理利用和保護(hù)—魚類的捕撈2、害蟲的防治—蝗蟲的防治影響種群數(shù)量變化的因素有哪些呢？研究種群數(shù)量變化有何意義？直接因素：出生率、死亡率、遷入、遷出間接因素：食物、氣候、傳染病、天敵（環(huán)境因素）重要因素：人類的活動(dòng)

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。種群數(shù)量變化的類型：增長(zhǎng)，穩(wěn)定，波動(dòng)、下降等第31頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期五32藏羚羊在哭泣第32頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期五亂伐森林第33頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期五34被伐的森林和野牛第34頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期五35五、研究種群數(shù)量變化的意義1、為野生生物資源的合理利用及保護(hù)提供理論指導(dǎo)。

（合理利用和保護(hù)野生生物資源）既要使生物資源的產(chǎn)量達(dá)到最大，又不危害生物資源的可持續(xù)發(fā)展，砍伐、捕撈、狩獵后，保證種群的增長(zhǎng)速率為最大值。2、為人工養(yǎng)殖及種植業(yè)中合理控制種群數(shù)量、適時(shí)捕撈、采伐等提供理論指導(dǎo)。3、通過(guò)研究種群數(shù)量變動(dòng)規(guī)律，為有害生物的預(yù)測(cè)及防治提供科學(xué)依據(jù)。（為防治有害生物提供科學(xué)依據(jù)）降低環(huán)境的負(fù)荷量（K值）。如鼠害防治可通過(guò)嚴(yán)密封存糧食、清除生活垃圾、保護(hù)老鼠的天敵等措施來(lái)降低K值。4、為引進(jìn)外來(lái)物種提供理性的思考。必須考慮所引入的外來(lái)物種是否會(huì)構(gòu)成對(duì)原來(lái)物種的危害，即是否會(huì)構(gòu)成生物入侵。5、有利于對(duì)瀕危動(dòng)物種群的拯救和恢復(fù)。（拯救和恢復(fù)瀕危動(dòng)物種群）第35頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期五361．在研究下列幾個(gè)種群的增長(zhǎng)模型時(shí)，最可能與數(shù)學(xué)模型相符合的是 (

)A．麋鹿種群

B．大熊貓種群C．玉米種群

D．青蛙種群答案：C種群的增長(zhǎng)最符合數(shù)學(xué)模型的情形，就是種群中的個(gè)體在上下代之間不重疊的情況。第36頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期五372．在下列圖中，表示種群在無(wú)環(huán)境阻力狀況下增長(zhǎng)的是B第37頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期五383．(2009·廣東高考)太平洋一個(gè)小島上的某野兔種群的數(shù)量變化如下表：該種群變化率最大的時(shí)期為 (

)A．1925－1930年 B．1930－1935年C．1940－1945年

D．1945－1950年B第38頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期五394．下圖中能夠正確表示種群“S”型增長(zhǎng)曲線的增長(zhǎng)率的是 (

)答案：B第39頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期五405.（2002高考）在一個(gè)玻璃容器內(nèi)，裝入一定量的符合小球藻生活的管養(yǎng)液，接種少量的小球藻，每隔一段時(shí)間測(cè)定小球藻的個(gè)體數(shù)量，繪制成曲線，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(zhǎng)率隨時(shí)間變化趨勢(shì)的曲線是（）D第40頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期五416（2004江蘇）某海灘黃泥螺種群現(xiàn)存量約3000噸，正常狀況下，每年該種群最多可增加300噸，為充足利用黃泥螺資源，又不影響可持續(xù)發(fā)展，理論上每年最多捕撈黃泥螺的量為（）A、3000噸B、1650噸C、1500噸D、不超過(guò)300噸D第41頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期五427、下圖表示接種到一定容積培養(yǎng)液中的酵母菌生長(zhǎng)曲線圖，曲線中哪段表示由于有限空間資源的限制使種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)增加（）A．CD段（增長(zhǎng)速度慢） B．DE段（速度加快）C．EF段（變化速率加快） D．FG段（速度逐漸變慢）D第42頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期五438(05全國(guó)卷I）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K/2水平。這是因?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)量最大

C.種群數(shù)量最大

D.環(huán)境條件所允許的種群數(shù)量最大K時(shí)間K/2種群數(shù)量B第43頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期五449．右圖為魚塘中魚的數(shù)量增長(zhǎng)曲線，為了使魚塘的總產(chǎn)量達(dá)到最大值，應(yīng)該做到適時(shí)捕撈。下列做法中正確的是

(

)A．超過(guò)T4時(shí)捕撈，使剩余量保持在KB．超過(guò)T3時(shí)捕撈，使剩余量保持在3K/4C．超過(guò)T2時(shí)捕撈，使剩余量保持在K/2D．超過(guò)T4時(shí)捕撈，使剩余量保持在K/4答案：C第44頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期五45解析：一般將動(dòng)植物種群的數(shù)量控制在環(huán)境容納量的一半，即K/2值時(shí)，此時(shí)種群數(shù)量增長(zhǎng)速度最快，可提供的資源數(shù)量也最多，而又不影響資源的再生，當(dāng)種群數(shù)量大于K/2值時(shí)，種群增長(zhǎng)的速度將開始下降。所以，在開發(fā)動(dòng)植物資源時(shí)，種群數(shù)量大于K/2值時(shí)就可以獵取一定數(shù)量的該生物資源，而且獲得最大量，當(dāng)過(guò)度獵取會(huì)導(dǎo)致種群數(shù)量小于K/2值，種群的增長(zhǎng)速度將減慢，獲取的資源數(shù)量將減少，而且還會(huì)影響資源的再生。答案：

C第45頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期五4610（07理綜I）下列有關(guān)種群增長(zhǎng)的S型曲線的敘述，錯(cuò)誤的是A．通常自然界中的種群增長(zhǎng)曲線最終呈S型B．達(dá)到K值時(shí)種群增長(zhǎng)率為零C．種群增長(zhǎng)受自身密度的影響D．種群的增長(zhǎng)速度逐步降低D第46頁(yè)，共51頁(yè)，2023年，2月20日，星期五4711、如圖為某種群在不同生態(tài)系統(tǒng)中的增長(zhǎng)曲線，請(qǐng)仔細(xì)分析圖中曲線后回答問題。(1)如果種群處于一個(gè)理想的環(huán)境中，沒有資源和空間的限制，種群數(shù)量增長(zhǎng)的曲