二種群數(shù)量的變動(dòng) (2)

1、4.2 種群數(shù)量的變化怎樣建構(gòu)種群數(shù)量增長(zhǎng)的模型？種群的數(shù)量是怎樣變化的？什么是環(huán)境容納量？影響種群數(shù)量變化的因素有哪些？ 在營(yíng)養(yǎng)和生存空間沒(méi)有限制的情況下，某1個(gè)細(xì)菌每20分鐘分裂繁殖一代。討論：1、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？2、n代細(xì)菌數(shù)量的計(jì)算公式？Nnn解：n 60min20min x72 216N2216問(wèn)題探討種群的研究核心就是種群的數(shù)量變動(dòng)一、建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法觀察研究對(duì)象，提出問(wèn)題提出合理的假設(shè)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)種群數(shù)量以什么樣的規(guī)律在增長(zhǎng)? 如:細(xì)胞每20min分裂一次建立

2、數(shù)學(xué)模型一般包括以下步驟：在食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒(méi)有敵害等條件下，細(xì)菌種群的增長(zhǎng)不會(huì)受種群密度增加的影響。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 Nnn N代表細(xì)菌數(shù)量，n表示第幾代一、建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法時(shí)間（min)20406080100120140160180分裂次數(shù)數(shù)量（個(gè)）248163264128256512123456789 3、填寫(xiě)66頁(yè)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4.以時(shí)間為橫坐標(biāo)，細(xì)菌數(shù)量為縱坐標(biāo)，畫(huà)出細(xì)菌的數(shù)量增長(zhǎng)曲線。20406080100120140160時(shí)間/分鐘細(xì)菌數(shù)量/個(gè)曲線圖：直觀，但不夠精確數(shù)學(xué)公式：精確

3、，但不夠直觀曲線圖與數(shù)學(xué)方程式比較，有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？食物充足空間充裕環(huán)境適宜沒(méi)有天敵資源無(wú)限指數(shù)增長(zhǎng) 實(shí)例：澳大利亞野兔泛濫實(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。 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”型增長(zhǎng)。例如，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19371942年期間，這個(gè)環(huán)頸雉種群的增長(zhǎng)大致符合“J”型曲線（右圖）。 實(shí)例二理想條件下的種群增長(zhǎng)

4、模型人口增長(zhǎng)也會(huì)如此嗎？二種群增長(zhǎng)的“”型曲線自然界確有類似細(xì)菌在理想條件下種群數(shù)量增長(zhǎng)的形式，如果用坐標(biāo)曲線來(lái)表示，曲線則大致呈J型。J型增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型模型中各參數(shù)的意義： N0為某種動(dòng)物種群的起始數(shù)量，t為時(shí)間， Nt表示t年后該種群的數(shù)量，表示該種群數(shù)量是一年前種群數(shù)量的倍數(shù)。模型假設(shè)：在食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒(méi)有敵害等條件下，種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長(zhǎng)，第二年的數(shù)量是第一年的倍。建立模型：t年后種群數(shù)量為： Nt = N0 t二、種群增長(zhǎng)的“J”型曲線產(chǎn)生條件： 理想狀態(tài)食物充足和空間充裕， 氣候適宜，沒(méi)有天敵等；增長(zhǎng)特點(diǎn)： 種群數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長(zhǎng)，第二年是第一年的倍

5、。數(shù)學(xué)方程式：t年后種群的數(shù)量為： Nt=N0t （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，） 適用情形： 實(shí)驗(yàn)室條件下、當(dāng)一個(gè)種群剛遷入到一個(gè)新的適宜環(huán)境時(shí)的最初一段時(shí)間小結(jié)：計(jì)算： 某一地區(qū)2001年人口普查時(shí)有10萬(wàn)人，2002年比2001年增長(zhǎng)1。請(qǐng)預(yù)測(cè)，按照此生長(zhǎng)速度，2006年該地區(qū)的人口將有多少？Nt10（1+1）2006-2001問(wèn)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？如何驗(yàn)證你的觀點(diǎn)？ 細(xì)菌的數(shù)量不會(huì)一直按照這個(gè)公式增長(zhǎng)， 因?yàn)榕囵B(yǎng)基中的營(yíng)養(yǎng)成分和空間有限，當(dāng)細(xì)菌數(shù)量達(dá)到一定量時(shí)，細(xì)菌種群出現(xiàn)生存斗爭(zhēng)?？捎脤?shí)驗(yàn)計(jì)數(shù)法驗(yàn)證。Nnn高斯（19

6、34）把5個(gè)大草履蟲(chóng)置于0.5mL的培養(yǎng)液中，每隔24小時(shí)統(tǒng)計(jì)一次數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下： 高斯對(duì)大草履蟲(chóng)種群研究的實(shí)驗(yàn)請(qǐng)繪制大草履蟲(chóng)的種群增長(zhǎng)曲線20375369319137大草履蟲(chóng)數(shù)量增長(zhǎng)過(guò)程如何？其種群達(dá)到基本穩(wěn)定的數(shù)量值稱為什么？大草履蟲(chóng)種群的增長(zhǎng)三 種群增長(zhǎng)的“S”型曲線在資源有限條件下的情況下，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)加速調(diào)整期，個(gè)體數(shù)量較少增長(zhǎng)緩慢減速期，增長(zhǎng)緩慢穩(wěn)定期，增長(zhǎng)速率為零環(huán)境容納量: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

7、量，又稱K值。同一種群的K值不是固定不變的，會(huì)受到環(huán)境的影響。 產(chǎn)生條件：存在環(huán)境阻力：自然條件（現(xiàn)實(shí)狀態(tài)）食物等資源和空間總是有限的，種內(nèi)斗爭(zhēng)不斷加劇，捕食者數(shù)量不斷增加。導(dǎo)致該種群的出生率降低，死亡率增高當(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)定在一定的水平小結(jié): 種群增長(zhǎng)的“”型曲線增長(zhǎng)特點(diǎn)： 種群數(shù)量達(dá)到環(huán)境所允許的最大值（K值）后，將停止增長(zhǎng)并在K值左右保持相對(duì)穩(wěn)定。 20種群數(shù)量變化曲線與種群增長(zhǎng)速率曲線的關(guān)系圖乙的fg段相當(dāng)于圖甲的ac段圖乙的g點(diǎn)相當(dāng)于圖甲的c點(diǎn)圖乙的gh段相當(dāng)于圖甲的cd段圖乙的h點(diǎn)相當(dāng)于圖甲的de段K/2abcdghfe甲乙種群增長(zhǎng)的“”型曲線0

8、K/2時(shí)逐漸增大K/2 K時(shí)逐漸減小在 K/2時(shí)達(dá)到最大在K時(shí)增長(zhǎng)速率為0增長(zhǎng)速率變化：種群數(shù)量變化：數(shù)量增長(zhǎng)，達(dá)到K值時(shí)停止增長(zhǎng)種群增長(zhǎng)速率時(shí)間種群數(shù)量“S”型增長(zhǎng)曲線（種群數(shù)量）K/2K種群增長(zhǎng)速率時(shí)間D: 出生率死亡率，即種群數(shù)量處于K值。B: 出生率與死亡率之差最大，即種群數(shù)量處于K/2值。種群增長(zhǎng)的“”型曲線在生產(chǎn)中的應(yīng)用K/2 種群增長(zhǎng)曲線的生產(chǎn)生活中的應(yīng)用： 有害動(dòng)物的防治，應(yīng)通過(guò)降低其環(huán)境容納量 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。 生產(chǎn)上的捕獲期應(yīng)確定在種群數(shù)量略比K/2多 時(shí)最好；而殺蟲(chóng)效果最好的時(shí)期在潛伏期（ K/2以下）。K/2的應(yīng)用資源開(kāi)發(fā)與利用

9、：種群數(shù)量達(dá)環(huán)境容納量的一半時(shí)種群增長(zhǎng)速率最大，再生能力最強(qiáng)把握K/2值處黃金開(kāi)發(fā)點(diǎn)，維持被開(kāi)發(fā)資源的種群數(shù)量在K/2值處，可實(shí)現(xiàn)“既有較大收獲量又可保持種群高速增長(zhǎng)”，從而不影響種群再生，符合可持續(xù)發(fā)展的原則。K/2 為了保護(hù)魚(yú)類資源不受破壞，并能持續(xù)地獲得最大捕魚(yú)量，應(yīng)使被捕魚(yú)群的種群數(shù)量保持在什么水平?為什么？ 為了保護(hù)魚(yú)類資源不受破壞，并能持續(xù)地獲得最大捕魚(yú)量，根據(jù)種群增長(zhǎng)的S型曲線，應(yīng)使被捕魚(yú)群的種群數(shù)量保持在K2水平。這是因?yàn)樵谶@個(gè)水平上種群增長(zhǎng)量最大 。有害生物防治：務(wù)必及時(shí)控制種群數(shù)量，嚴(yán)防達(dá)K/2值處(若達(dá)K/2值處，可導(dǎo)致該有害生物成災(zāi)，如蝗蟲(chóng)的防控)K/2的應(yīng)用K/2提示

10、：從環(huán)境容納量的角度思考，可以采取措施降低有害動(dòng)物種群的環(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同一種群的K值不是固定不變的，會(huì)受到環(huán)境的影響思考怎樣做才是最有效的滅鼠措施？ 思考怎樣做才是保護(hù)大熊貓的根本措施？ 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。K值是環(huán)境最大容納量。環(huán)境阻力代表自然選擇的作用。農(nóng)、林、牧業(yè)生產(chǎn)就是在這個(gè)范圍內(nèi)謀求產(chǎn)量的提高,其潛力有一定限制?？偨Y(jié)比較種群增長(zhǎng)兩種曲線的聯(lián)系與區(qū)別J型曲線S型曲線前提條件種群增長(zhǎng)（速）率有無(wú)K值曲線環(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(chóng)傳染病等比較種群增長(zhǎng)兩種曲線的聯(lián)系與區(qū)別種群增長(zhǎng)（速）率種群增長(zhǎng)速率種群在沒(méi)有環(huán)境阻力的條件下呈現(xiàn)“J”型增長(zhǎng)，實(shí)際上類似是“S”型增長(zhǎng)的最初階段，“J”型增長(zhǎng)是一定時(shí)間內(nèi)的增長(zhǎng)方式，最終是以”S”型增長(zhǎng)結(jié)束，這是生態(tài)因素和物種本身相互影響的結(jié)果時(shí)間種群數(shù)量J型曲線S型曲線K值比較種群增長(zhǎng)兩種曲線的聯(lián)系與區(qū)別32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