種群數(shù)量的變化4

當(dāng)前第1頁(yè)\共有32頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)在營(yíng)養(yǎng)和生存空間沒(méi)有限制的情況下，某種細(xì)菌每20min就通過(guò)分裂繁殖一代。2、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、n代細(xì)菌數(shù)量的數(shù)學(xué)方程式？Nn＝2nNn＝2216當(dāng)前第2頁(yè)\共有32頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)計(jì)算一個(gè)細(xì)菌在不同時(shí)間產(chǎn)生后代的數(shù)量，并填入下表，然后畫(huà)出細(xì)菌種群數(shù)量增長(zhǎng)的曲線。時(shí)間（min）20406080100120140160180細(xì)菌數(shù)量（個(gè)）248163264128256512細(xì)菌數(shù)量/個(gè)時(shí)間/min204080100140160180600曲線圖與數(shù)學(xué)方程式比較，有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？100200300400500當(dāng)前第3頁(yè)\共有32頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)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)模式。為了直觀、簡(jiǎn)便地研究種群的數(shù)量變動(dòng)的規(guī)律，數(shù)學(xué)模型建構(gòu)是常用的方法之一。構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的一般步驟：對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正建立數(shù)學(xué)模型提出合理的假設(shè)觀察對(duì)象，提出問(wèn)題數(shù)學(xué)方程式坐標(biāo)曲線圖：能準(zhǔn)確的反應(yīng)出種群數(shù)量的變化。：能直觀的反應(yīng)出種群數(shù)量增長(zhǎng)趨勢(shì)。當(dāng)前第4頁(yè)\共有32頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)種群數(shù)量以什么樣的規(guī)律在增長(zhǎng)？如：細(xì)菌每20min分裂一次。在資源和空間無(wú)限的環(huán)境中，細(xì)菌種群的增長(zhǎng)不會(huì)受種群密度增加的影響。列出表格，根據(jù)表格畫(huà)曲線，推導(dǎo)公式。Nn＝2n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。通過(guò)進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)或觀察等，對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正根據(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)提出合理的假設(shè)觀察研究對(duì)象，提出問(wèn)題建構(gòu)細(xì)菌種群增長(zhǎng)模型：當(dāng)前第5頁(yè)\共有32頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)二、種群增長(zhǎng)的“J”型曲線實(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(méi)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(shù)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。當(dāng)前第6頁(yè)\共有32頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)實(shí)例二：在20世紀(jì)30年代時(shí)，人們將環(huán)頸雉引入到美國(guó)的一個(gè)島嶼。在1937～1942年期間，這個(gè)環(huán)頸雉種群數(shù)量的增長(zhǎng)如下圖所示。種群數(shù)量/個(gè)37384041423905001000年份某島嶼環(huán)頸雉種群數(shù)量的增長(zhǎng)1500種群遷入一個(gè)新環(huán)境后，常常在一定時(shí)期內(nèi)出現(xiàn)“J”型曲線。當(dāng)前第7頁(yè)\共有32頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)實(shí)例三：世界人口的指數(shù)增長(zhǎng)曲線當(dāng)前第8頁(yè)\共有32頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)“J”型增長(zhǎng)曲線的含義：種群在理想條件下，即食物和空間充裕、氣候適宜、沒(méi)有天敵等，其增長(zhǎng)率不隨種群密度變化而變化，這類(lèi)增長(zhǎng)通常呈指數(shù)增長(zhǎng)，如果以時(shí)間為橫坐標(biāo)，種群數(shù)量為縱坐標(biāo)畫(huà)出曲線來(lái)表示，曲線大致呈“J”型。種群數(shù)量/個(gè)0時(shí)間/min當(dāng)前第9頁(yè)\共有32頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)1、模型假設(shè)：理想狀態(tài)——食物充足，空間不限，氣候適宜，沒(méi)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?！癑”型增長(zhǎng)曲線的數(shù)學(xué)模型：①種群數(shù)量持續(xù)增長(zhǎng)②增長(zhǎng)率保持不變：（λ－1）③增長(zhǎng)速率越來(lái)越快：N0

λt（λ－1）當(dāng)前第10頁(yè)\共有32頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)3、建立模型：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表示該種群數(shù)量是一年前種群數(shù)量的倍數(shù)。4、模型中各參數(shù)的意義：①實(shí)驗(yàn)室條件下②外來(lái)種群入侵遷入新環(huán)境N1=N0·λ一年后種群的數(shù)量為：5、適用情形：N2=N1·λ=N0·λ2

兩年后種群的數(shù)量為：Nt=N0

λt

t年后種群的數(shù)量為：當(dāng)前第11頁(yè)\共有32頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)6、決定“J”型曲線的兩個(gè)因素：①N0（起始數(shù)量）②λ（根據(jù)λ值可以判斷種群數(shù)量）Nt=N0

λt

（λ值取決于每年的自然出生率與死亡率）當(dāng)λ＞1時(shí)，種群呈“J”型增長(zhǎng)；（增長(zhǎng)型）當(dāng)λ＝1時(shí)，種群數(shù)量穩(wěn)定；（穩(wěn)定型）當(dāng)0＜λ＜1時(shí)，種群數(shù)量下降；（衰退型）當(dāng)λ＝0時(shí)，種群無(wú)繁殖現(xiàn)象，且下一代滅亡。當(dāng)前第12頁(yè)\共有32頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)細(xì)菌數(shù)量/個(gè)時(shí)間/min204080100140160180600100200300400500時(shí)間（min）20406080100120140160180細(xì)菌數(shù)量（個(gè)）248163264128256512Nt＝N0

λt

種群數(shù)量持續(xù)增長(zhǎng)種群密度：種群在單位面積或單位體積中的個(gè)體數(shù)。當(dāng)前第13頁(yè)\共有32頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)種群增長(zhǎng)速率時(shí)間/min0時(shí)間（min）20406080100120140160180細(xì)菌數(shù)量（個(gè)）248163264128256512增長(zhǎng)速率v（個(gè)/20min）增長(zhǎng)速度越來(lái)越快現(xiàn)有個(gè)體數(shù)－原有個(gè)體數(shù)增長(zhǎng)時(shí)間增長(zhǎng)速率＝248163264128256種群增長(zhǎng)速率：指種群在單位時(shí)間內(nèi)變化的量。當(dāng)前第14頁(yè)\共有32頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)時(shí)間（min）20406080100120140160180細(xì)菌數(shù)量（個(gè)）248163264128256512增長(zhǎng)率r（個(gè)/20min個(gè)）增長(zhǎng)率保持不變種群增長(zhǎng)率時(shí)間/min0現(xiàn)有個(gè)體數(shù)－原有個(gè)體數(shù)原有個(gè)體數(shù)增長(zhǎng)率＝＝出生率－死亡率111111111種群增長(zhǎng)率：指單位時(shí)間內(nèi)種群數(shù)量增加的量占初始數(shù)量的比例。當(dāng)前第15頁(yè)\共有32頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)三、種群增長(zhǎng)的“S”型曲線資源和空間有限，若種群密度上升種內(nèi)斗爭(zhēng)加劇，捕食者增加出生率降低，死亡率增加種群增長(zhǎng)率下降種群保持穩(wěn)定（條件有限的情況下）種群在一個(gè)現(xiàn)實(shí)的環(huán)境中時(shí):環(huán)境阻力當(dāng)前第16頁(yè)\共有32頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)高斯實(shí)驗(yàn)：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(chóng)，然后每隔24h統(tǒng)計(jì)一次大草履蟲(chóng)的數(shù)量。經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，得出下圖所示的結(jié)果。從圖中可以看出，大草履蟲(chóng)的數(shù)量在第二天和第三天增長(zhǎng)較快。第五天以后基本維持在375個(gè)左右。種群數(shù)量/個(gè)245630100200時(shí)間/天大腸桿菌種群的增長(zhǎng)曲線3001400K=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(chēng)為“S”型曲線。當(dāng)前第17頁(yè)\共有32頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)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(chēng)為環(huán)境容納量。種群數(shù)量/個(gè)245630100200時(shí)間/天大腸桿菌種群的增長(zhǎng)曲線3001400K=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(chēng)為“S”型曲線。①出生率=死亡率②種群數(shù)量相對(duì)穩(wěn)定③種群增長(zhǎng)率為零K值特點(diǎn)達(dá)到最大值后，保持相對(duì)穩(wěn)定當(dāng)前第18頁(yè)\共有32頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)0時(shí)間/天K/2轉(zhuǎn)折期，增長(zhǎng)速率最快調(diào)整期，個(gè)體數(shù)量較少，增長(zhǎng)緩慢減速期，增長(zhǎng)速率緩慢穩(wěn)定期，增長(zhǎng)速率為零K值（環(huán)境容納量）種群數(shù)量/個(gè)“S”型種群增長(zhǎng)速率的變化特點(diǎn)：加速期，個(gè)體數(shù)量增加，增長(zhǎng)加速（消滅害蟲(chóng)的最佳時(shí)機(jī)）當(dāng)前第19頁(yè)\共有32頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)種群數(shù)量0時(shí)間種群增長(zhǎng)速率0時(shí)間ak/2bcbackk/2k①可持續(xù)發(fā)展②種群再生能力最強(qiáng)③種群增長(zhǎng)速率最大K/2值特點(diǎn)當(dāng)前第20頁(yè)\共有32頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)AB時(shí)間種群數(shù)量圖中陰影部分表示環(huán)境阻力，也就是通過(guò)生存斗爭(zhēng)被淘汰的個(gè)體數(shù)量。K值種群增長(zhǎng)曲線的比較：食物不足空間有限種內(nèi)斗爭(zhēng)種間競(jìng)爭(zhēng)天敵捕食氣候不適寄生蟲(chóng)傳染病等種群密度越大環(huán)境阻力越大環(huán)境阻力0當(dāng)前第21頁(yè)\共有32頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)（1）同一種群的K值是否固定不變？環(huán)境條件改變，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。不同物種在同一環(huán)境中K值不同。（2）對(duì)保護(hù)大熊貓應(yīng)采取什么措施才會(huì)事半功倍？（野生生物資源如何保護(hù)？）建立自然保護(hù)區(qū)，改善大熊貓棲息環(huán)境，減少環(huán)境阻力，提高K值?！癝”型曲線在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用：當(dāng)前第22頁(yè)\共有32頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)（3）對(duì)家鼠等有害動(dòng)物的控制，應(yīng)當(dāng)采取什么措施？（有害生物如何防治？）增大環(huán)境阻力，降低環(huán)境容納量（如封儲(chǔ)糧食，清除生活垃圾，養(yǎng)殖它們天敵）；嚴(yán)防達(dá)到K/2，甚至在K/2以前就應(yīng)采取相應(yīng)措施。（4）為保護(hù)魚(yú)類(lèi)資源不受破壞，并持續(xù)獲得最大捕魚(yú)量，被捕魚(yú)群種群數(shù)量保持在什么水平？（如何開(kāi)發(fā)與利用資源？）種群數(shù)量達(dá)到K/2時(shí)，種群增長(zhǎng)速率最大，再生能力最強(qiáng)；對(duì)養(yǎng)殖的生物進(jìn)行捕撈時(shí)，捕撈后的種群數(shù)量要維持在K/2處，以保證持續(xù)獲取高產(chǎn)量。當(dāng)前第23頁(yè)\共有32頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)四、種群數(shù)量的波動(dòng)和下降東亞飛蝗種群數(shù)量的波動(dòng)2、特點(diǎn)：大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動(dòng)之中，在不利條件之下，還會(huì)急劇下降，甚至滅亡。1、種群數(shù)量變化的類(lèi)型：增長(zhǎng)，穩(wěn)定，波動(dòng)、下降等。當(dāng)前第24頁(yè)\共有32頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)3、影響種群數(shù)量變化的因素：②內(nèi)部因素：出生率和死亡率、遷入率和遷出率、年齡組成和性別比例等。①外界因素：種間因素和其他非生物因素，如食物、天敵、氣候、傳染病等。③人為因素：對(duì)野生生物的亂捕濫獵、對(duì)種群數(shù)量的人工控制等。4、研究種群數(shù)量變化的意義：②野生動(dòng)物資源的保護(hù)和利用。①有害動(dòng)物的防治。③瀕危動(dòng)物種群的拯救和恢復(fù)。當(dāng)前第25頁(yè)\共有32頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)1、建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法；2、種群增長(zhǎng)的“J”型曲線；3、種群增長(zhǎng)的“S”型曲線；4、種群數(shù)量的波動(dòng)和下降?？偨Y(jié)當(dāng)前第26頁(yè)\共有32頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)課下作業(yè)1、總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容；2、完成P69的課后練習(xí)題；3、完成本節(jié)課的導(dǎo)學(xué)案和課時(shí)作業(yè)；4、預(yù)習(xí)第四章第三節(jié)《群落的結(jié)構(gòu)》。當(dāng)前第27頁(yè)\共有32頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)本章總概念圖當(dāng)前第28頁(yè)\共有32頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)本節(jié)概念圖當(dāng)前第29頁(yè)\共有32頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)本節(jié)概念圖當(dāng)前第30頁(yè)\共有32頁(yè)\編于星期五\7點(diǎn)重要提示：在“J”型曲線中增長(zhǎng)率是不變的。增長(zhǎng)率=（第二代個(gè)體數(shù)-第一代個(gè)體數(shù)）/第一代個(gè)體數(shù)，增長(zhǎng)速率=增加的個(gè)體數(shù)/單位時(shí)間，顯然“J”型曲線的增長(zhǎng)速率是不