高二生物 4.2 種群的數(shù)量變化 新人教版

1、1.種群具有哪些基本特征（數(shù)量特征)？ 2.最基本的數(shù)量特征是什么？ 3.決定種群大小和種群密度的重要因素是什么？ 4.預(yù)測種群數(shù)量的變化趨勢具有重要意義的種群特征是什么？ 5.樣方法的適用范圍是什么？,種群密度、出生率和死亡率、遷出率和遷入率、年齡組成和性別比例,種群密度,出生率和死亡率、遷入率和遷出率,年齡組成,植物和活動能力弱的動物,溫故知新,學習目標： 1.說明建構(gòu)種群增長模型的方法 2.用數(shù)學模型解釋種群的數(shù)量變化 3.關(guān)注人類活動對種群數(shù)量變化的影響 教學重難點： 建構(gòu)種群增長的數(shù)學模型，并據(jù)此解釋種 群的數(shù)量變化,種群數(shù)量的變化,問題探討：在營養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，某種細

2、菌每20分鐘就通過分裂繁殖一代。,2,4,8,16,32,64,128,256,512,1,2,3,4,5,6,7,8,9,1.填寫下表：計算一個細菌在不同時間（單位為min）產(chǎn)生后代的數(shù)量。,(2)根據(jù)上表，寫出n代細菌數(shù)量的計算公式。,Nnn,（3）將數(shù)學公式（N=2n)變?yōu)榍€圖,根據(jù)表格中得到的數(shù)據(jù)，以時間為橫軸，以細菌數(shù)量為縱軸，畫出細菌種群數(shù)量增長的曲線。,思考：在上述“問題探討”中，同數(shù)學方程式（Nnn）相比，曲線圖有什么優(yōu)缺點？,曲線圖 優(yōu)點:直觀 缺點：但不夠精確,觀察研究對象，提出問題,細菌每20min分裂一次,資源空間無限多，細菌種群的增長不受種群密度增加的影響,Nnn,

3、觀察、統(tǒng)計細菌數(shù)量，對自己所建立的模型進行檢驗或修正,一、建構(gòu)種群增長模型的方法,數(shù)學模型：用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學形式。建立數(shù)學模型一般包括以下步驟：,1.建立數(shù)學模型研究方法中包括以下步驟提出合理的假設(shè) 檢驗和修正 用適當?shù)臄?shù)學形式對事物的性質(zhì)進行表達 觀察研究對象，提出問題。研究步驟的正確順序為（ ） A B C D,同步練習,C,2.下列哪項不是建立數(shù)學模型的一般步驟（ ） A.觀察研究對象 B.提出合理假設(shè) C.設(shè)置對照實驗 D.根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，用數(shù)學形式進行表達,C,在自然界中，是否存在類似細菌在理想條件下種群數(shù)量增長的形式呢？,我們來分析以下兩個實例：,思考,實例1：澳大利

4、亞野兔,實例二：環(huán)頸雉,在20世紀30年代，人們將環(huán)頸雉引入美國的一個島嶼。19371942年期間，這個種群數(shù)量的增長如下圖所示。,通過上述兩個實例可以看出，自然界確有類似細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，種群數(shù)量為縱坐標畫出曲線來表示，曲線大致呈“J”型。,二、種群增長的“J”型曲線,1.種群增長的“J”型曲線,2.是在當一個種群剛遷入一個新的適宜環(huán)境時,討論1：上述兩個實例中種群呈“J”增長的原因有哪些？,特別提醒,“J”增長的原因：食物空間條件充裕、沒有天敵、氣候適等。,現(xiàn)實條件下，“J”型數(shù)量增長的兩種情形：,1.是在實驗條件下（理想狀態(tài)）,2.“J”型增長的數(shù)學

5、模型,1.模型假設(shè)：,在食物空間條件充裕，氣候適宜，沒有敵害等條件下，種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長，第二年是第一年的倍。,各參數(shù)的意義：Nt表示t年后該種群的數(shù)量，N0為起始數(shù)量， t為時間，表示該種群數(shù)量是一年前種群數(shù)量的倍數(shù)。,2.種群 “J”型增長的數(shù)學模型公式：,Nt=N0 t,增長率=（第二代個體數(shù)-第一代個體數(shù)）/第一代個體數(shù) 在“J”型曲線中：增長率=（ N0 2- N0 1）/ N0 1=-1,是不變的。,3.“J”型增長的增長率曲線,3.在下列圖中，表示種群在無環(huán)境阻力狀況下增長的是（ ）,B,同步練習,4.種群的指數(shù)增長（J型）是有條件的，條件之一是（ ） A在該環(huán)境中只

6、有一個種群 B該種群對環(huán)境的適應(yīng)比其他種群優(yōu)越得多 C環(huán)境資源是無限的 D環(huán)境資源是有限的,C,5.我國海關(guān)對凡入境的貨物都進行嚴格檢疫，嚴禁境 外有害生物（包括蟲卵和微生物）流入境內(nèi)，若有害 生物一旦流入境內(nèi)適宜的環(huán)境中，結(jié)果是（ ） 有害生物的數(shù)量在一段時間內(nèi)呈“J”型增長 其 天敵數(shù)量較多 境內(nèi)生物多樣性受到威脅 很 快被淘汰 A. B. C. D.,C,思考：“J”型增長能一直持續(xù)下去嗎？,解析：自然條件（現(xiàn)實狀態(tài)）下食物和空間等資源有限；當種群密度增大時，種內(nèi)斗爭加?。惶鞌硵?shù)量增加，導致該種群的出生率_，死亡率_。 當出生率與死亡率_時，種群的增長就會停止，有時會穩(wěn)定在一定的水平。,

7、答案：不能,降低,升高,相等,實例：生態(tài)學家高斯的實驗：,大草履蟲種群的增長曲線,三、種群增長的“S”型曲線,1.“S”型曲線,種群數(shù)量達到環(huán)境所允許的最大值（K值）后，將停止增長并在K值左右保持相對穩(wěn)定。,三、種群增長的“S”型曲線,思考：同一種群的K是固定不變的嗎？,三、種群增長的“S”型曲線,提示：同一種群的K不是固定不變的，會受到環(huán)境等因素的影響。環(huán)境條件變好，K值增大；環(huán)境條件變差，K值減小。,討論：從環(huán)境容納量（K值）的角度思考：（1）對瀕危動物如大熊貓應(yīng)采取什么保護措施？,（2）對家鼠等有害動物的控制，應(yīng)當采取什么措施？,建立自然保護區(qū)，改善大熊貓的棲息環(huán)境，提高環(huán)境容納量。,可

8、以采取措施降低家鼠種群的環(huán)境容納量，如（1）嚴密儲藏食物，斷絕或減少它們的食物來源；（2）硬化室內(nèi)地面等措施，減少它們挖造巢穴的場所；（3）放養(yǎng)它們的天敵，等等。,三、種群增長的“S”型曲線,“S”型曲線中的增長率：隨著種群數(shù)量的增大先 增大后減小。 （1）在種群數(shù)量為0-K/2時：逐漸增大； （2）K/2時：最大； （3）K/2-K時：逐漸減??； （4）達到K值：增長率=0。,2.“S”型曲線的增長率,三、種群增長的“S”型曲線,1、有利于野生生物資源的開發(fā)和利用 一般將種群數(shù)量控制在環(huán)境容納量的一半即K/2值時，種群增長率最大，可提供的資源數(shù)量最多。 當種群數(shù)量大于K/2時，可以獵捕一定數(shù)

9、量的該生物資源，則獲得量最大。 過度獵取時，種群增長率減小，資源總量減少。 2、有害生物防治 當害蟲的數(shù)量在K/2以下時，就要進行防治，一旦達到 K/2，有害生物繁殖很快，再防治就來不及了。,研究“S”型曲線的增長率有什么實踐意義？,種群數(shù)量,種群增長的“J”型曲線 （在理想狀態(tài)下的種群增長）,種群增長的“S”型曲線 （在有限環(huán)境下的種群增長）,A,B,A是種群增長的理論曲線（ “J”型曲線）,時間,種群數(shù)量,圖中陰影部分表示環(huán)境阻力。,K（環(huán)境所允許的最大值）,達爾文的進化理論觀點分析：陰影部分表示通過生存斗爭被淘汰的個體數(shù)量。,B是種群實際增長曲線（“S”型曲線）,拓展：綜合“J”型和“S

10、”型曲線,6.在一個玻璃容器內(nèi)，裝入一定量的符合小球藻生活的營養(yǎng)液，接種少量的小球藻，每隔一段時間測定小球藻的個體數(shù)量，繪制成曲線，如右圖所示。下列4圖中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（ ）,D,同步練習,7.下圖表示接種到一定容積培養(yǎng)液中的酵母菌生長曲線圖，曲線中哪段表示由于有限空間資源的限制使種內(nèi)斗爭增加（ ）,ACD段（增長速度慢）BDE段（速度加快） CEF段（變化速率加快）DFG段（速度逐漸變慢）,D,8.為了保護魚類資源不受破壞，并能持續(xù)地獲 得最大捕魚量，根據(jù)種群增長的“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 為在這個水平上（） A.種

11、群數(shù)量相對穩(wěn)定 B.種群增長率最大 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,B,4種群數(shù)量達到K值時，都能在K值維持穩(wěn)定嗎？,思考：,在自然界中，影響種群數(shù)量的因素有很多。因此，大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動之中的；,四、種群數(shù)量的波動和下降,東亞飛蝗種群數(shù)量的波動,在不利條件之下，種群數(shù)量還會急劇下降甚至消亡。,1.環(huán)境因素：如氣候、食物、天敵、傳染病 2.人為因素：人類活動。,影響種群數(shù)量的因素,四、種群數(shù)量的波動和下降,隨著人口的增長，科技水平的提高，人類活動范圍的擴大，人類活動對自然界種群數(shù)量變化的影響越來越大，有時甚至成為決定性的因素。,五、探究酵母菌種群數(shù)量的變化,（一）實

12、驗原理,酵母菌可以用液體培養(yǎng)基來培養(yǎng)。培養(yǎng)基中酵母菌種群的增長情況與培養(yǎng)液的成分、空間、PH、溫度等因素有關(guān)的影響。,（二）實驗?zāi)康?初步學會酵母菌等微生物的計數(shù)及種群數(shù)量變化曲線的繪制。,（三）實驗步驟,1.取相同試管若干支,分別加入5mL肉湯培養(yǎng)液塞上棉塞。2.滅菌后,冷卻至室溫,分別標記1、2、33.將酵母菌接種到試管的培養(yǎng)液中，記錄起始數(shù)量(N0),做好記錄。4.將試管送進恒溫箱28下培養(yǎng) 5.每天同一時間采用抽樣檢測法計數(shù)酵母菌數(shù)量,。 6.將所得記錄數(shù)值用曲線圖表示出來，分析實驗結(jié)果，得出酵母菌種群數(shù)量變化規(guī)律。,（四）實驗結(jié)果及分析,1.根據(jù)實驗數(shù)據(jù)可得下圖所示增長曲線,2.增長

13、曲線的總趨勢是先增加再降低。原因是開始時培養(yǎng)液的營養(yǎng)充足、空間充裕，條件適宜，酵母菌大量繁殖，數(shù)量劇增。隨著種群密度增大,營養(yǎng)物質(zhì)消耗,有害代謝廢物積累,PH變化加大,酵母菌種內(nèi)斗爭加劇, 使酵母菌的出生率小于死亡率,種群數(shù)量下降。,3.影響酵母菌種群數(shù)量的因素可能有營養(yǎng)物質(zhì)、溫度、PH及有害代謝廢物等。,1.計數(shù)時應(yīng)注意的問題 （1）從試管中吸出培養(yǎng)液進行計數(shù)前，需將試管輕輕震蕩幾次，目的是使試管中酵母菌均勻分布，減少誤差。 （2）顯微計數(shù)時，除了計數(shù)小方格內(nèi)的酵母菌外， 對于壓在小方格界線上的酵母菌，應(yīng)只計數(shù)相鄰兩邊及其頂角的酵母菌。 （3）若一個小方格內(nèi)酵母菌過多，難以數(shù)清，則可按一定比

14、例稀釋后再計數(shù)。 （4）每天計數(shù)酵母菌數(shù)量的時間要固定。 2.本探究不需要設(shè)置對照實驗，也不需要重復實驗。,特別提醒,建構(gòu)種群增長模型的方法 種群增長的“J”型曲線 種群增長的“S”型曲線 種群數(shù)量的波動和下降 探究酵母菌種群數(shù)量的變化,本節(jié)小結(jié),1.自然界中生物種群增長常表現(xiàn)為“S”型曲線。下 列有關(guān)種群“S”型增長曲線的正確說法是（ ） A.“S”型增長曲線表示了種群數(shù)量和食物的關(guān) 系 B.種群增長率在各階段是不同的 C.“S”型增長曲線表示了種群數(shù)量與時間無關(guān) D.種群增長不受種群密度的制約,B,達標練習,B,2.自然界中生物種群增長常表現(xiàn)為“S”型增長曲線。下列有關(guān)種群“S”型增長的正

15、確說法是（ ） A“S”型增長曲線表示了種群數(shù)量和食物的關(guān)系 B種群的增長率先升高后降低 C在K值之前，不存在種內(nèi)斗爭 D當魚的種群達到K值時開始捕撈，可持續(xù)獲得最高產(chǎn)量,3.下圖表示某種魚遷入一生態(tài)系統(tǒng)后，種群數(shù)量增長 速率隨時間變化的曲線。下列敘述正確的是（ ） A.在t0t2時間內(nèi)，種群數(shù)量呈“J”型增長 B.若在t2時種群的數(shù)量為K，則在t1時種群的數(shù)量為 K/2 C.捕獲該魚的最佳時期為t2時 D.在t1t2時，該魚的種群數(shù)量呈下降趨勢,B,4.關(guān)于種群數(shù)量變化的敘述錯誤的是（ ） A.種群數(shù)量的變化包括增長、波動、穩(wěn)定和下降等 B.種群數(shù)量的變化主要是由遷入、遷出、出生和死 亡引起

16、的 C.在自然界中，種群的增長一般呈“J”型型曲線 D.在自然界中，種群的增長一般呈“S”型曲線,C,5.某種群死亡率如圖中曲線，出生率如圖中 曲線，則在哪一時期此種群的個體總數(shù)達到 其生活環(huán)境負荷量的頂點（ ） A.a B.bC.c D.d,C,6.經(jīng)調(diào)查，第一年某種昆蟲種群數(shù)量為N0，如 果在理想的條件下，每年的增長率=1.3保持 不變，則第三年該種群數(shù)量為 （ ） A1.3 N0 B1.69 N0 C2.3 N0 D5.29 N0,B,7.右圖是某動物種群遷入一個適宜環(huán)境后的 增長曲線圖，下列說法不正確的是 （ ） Ac點以后環(huán)境阻力明顯變大 B圖中表示種群增長率最快的點是b C圖中a點的種群增長率大于d 點 D圖中第8年后，種群數(shù)量不可能發(fā)生變化,D,8.右圖所示為自然環(huán)境中生物種群數(shù)量 變化曲線，下列有關(guān)敘述錯誤的（ ） A“竭澤而漁”會使魚蝦數(shù)量下降至b以 下，使生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展停滯甚至崩潰 Bd處波動主要是因為出生率和死亡率 變動所致 C若該種群在c點時數(shù)量為400，則b點 為200