【課件】種群數(shù)量變化課件高二上學(xué)期生物人教版選擇性必修2

1.2種群數(shù)量變化-11.怎樣構(gòu)建種群增長(zhǎng)模型2.種群的數(shù)量是怎樣變化的我們的手上難免沾染細(xì)菌。細(xì)菌的繁殖速率很快，因而我們要常洗手。假設(shè)在營(yíng)養(yǎng)和生存空間沒(méi)有限制的情況下，某種細(xì)菌20min就通過(guò)分裂繁殖一代。問(wèn)題探討討論1.第n代細(xì)菌數(shù)量的計(jì)算公式是什么？設(shè)細(xì)菌初始數(shù)量為N0,第一次分裂產(chǎn)生的細(xì)菌為第一代，數(shù)量為N0×2，第n代的數(shù)量為Nn=N0×2n我們的手上難免沾染細(xì)菌。細(xì)菌的繁殖速率很快，因而我們要常洗手。假設(shè)在營(yíng)養(yǎng)和生存空間沒(méi)有限制的情況下，某種細(xì)菌20min就通過(guò)分裂繁殖一代。問(wèn)題探討討論2.72h后，由一個(gè)細(xì)菌分裂產(chǎn)生的細(xì)菌數(shù)量是多少？Nn=N0×2nn=72×60÷20=216，N0=1Nn=2216我們的手上難免沾染細(xì)菌。細(xì)菌的繁殖速率很快，因而我們要常洗手。假設(shè)在營(yíng)養(yǎng)和生存空間沒(méi)有限制的情況下，某種細(xì)菌20min就通過(guò)分裂繁殖一代。問(wèn)題探討討論3.在一個(gè)培養(yǎng)瓶中，細(xì)菌的數(shù)量會(huì)一直按照這個(gè)公式描述的趨勢(shì)增長(zhǎng)嗎？如何驗(yàn)證你的觀點(diǎn)？不會(huì)。因?yàn)榕囵B(yǎng)瓶中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和空間是有限的。一、建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法1.建立數(shù)學(xué)模型數(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。建立數(shù)學(xué)模型的步驟如下：細(xì)菌每20min分裂一次，怎樣計(jì)算細(xì)菌繁殖n代后的數(shù)量？研究實(shí)例在資源和生存空間沒(méi)有限制的條件下，細(xì)菌種群的增長(zhǎng)不會(huì)受種群密度增加的影響1.觀察研究對(duì)象，提出問(wèn)題。研究方法2.提出合理的假說(shuō)。Nn=2nN代表細(xì)菌數(shù)量，n表示第幾代觀察、統(tǒng)計(jì)細(xì)菌數(shù)量，對(duì)自己所建立的模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正。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。研究實(shí)例研究方法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)，即建立數(shù)學(xué)模型?？偨Y(jié)：建立數(shù)學(xué)模型的步驟一、建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法觀察分析提出問(wèn)題做出假設(shè)建立數(shù)學(xué)模型檢驗(yàn)修正2.細(xì)菌種群增長(zhǎng)曲線時(shí)間/min020406080100120140160180細(xì)菌數(shù)量/個(gè)1248163264128256512①種群增長(zhǎng)曲線與數(shù)學(xué)公式相比，能更直觀地反映出種群的增長(zhǎng)趨勢(shì)。②種群增長(zhǎng)曲線與數(shù)學(xué)公式相比，表示的數(shù)學(xué)模型不夠精確。在自然界中，種群的數(shù)量變化情況是怎樣的呢？思考·討論：分析自然界種群增長(zhǎng)的實(shí)例資料11859年，澳大利亞24只野兔6億只野兔1個(gè)世紀(jì)資料21937—1942年，某島嶼上環(huán)頸雉種群數(shù)量增長(zhǎng)如右圖資料11859年，澳大利亞24只野兔6億只野兔1個(gè)世紀(jì)資料21937—1942年，某島嶼上環(huán)頸雉種群數(shù)量增長(zhǎng)如右圖討論1.這兩個(gè)資料中的種群增長(zhǎng)有什么共同點(diǎn)？種群數(shù)量增長(zhǎng)迅猛，且呈無(wú)限增長(zhǎng)趨勢(shì)。2.種群出現(xiàn)這種增長(zhǎng)的原因是什么？食物充足，缺少天敵。資料11859年，澳大利亞24只野兔6億只野兔1個(gè)世紀(jì)資料21937—1942年，某島嶼上環(huán)頸雉種群數(shù)量增長(zhǎng)如右圖討論3.這種種群增長(zhǎng)的趨勢(shì)能不能一直持續(xù)下去？為什么？不能。因?yàn)橘Y源和空間是有限的。二、種群的“J”形增長(zhǎng)資料11859年，澳大利亞24只野兔6億只野兔1個(gè)世紀(jì)資料21937—1942年，某島嶼上環(huán)頸雉種群數(shù)量增長(zhǎng)通過(guò)資料1和2可知：自然界中有類似細(xì)菌在理想條件下種群增長(zhǎng)的形式。二、種群的“J”形增長(zhǎng)在理想條件下，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，曲線則大致呈“J”形。這種類型的種群增長(zhǎng)稱為“J”形增長(zhǎng)。2.適用條件：食物和空間條件充裕氣候適宜沒(méi)有天敵(捕食和寄生天敵)沒(méi)有其他競(jìng)爭(zhēng)物種等。1.定義二、種群的“J”形增長(zhǎng)3.數(shù)學(xué)模型(公式)假設(shè)：種群數(shù)量每年以一定的倍數(shù)(λ)增長(zhǎng)。種群起始數(shù)量為N0N1=N0λN2=N1λ=λ2N0N3=N2λ=λ3N0

t年后該種群的數(shù)量該種群的起始數(shù)量每年增長(zhǎng)倍數(shù)時(shí)間

3.數(shù)學(xué)模型(公式)λ＞1，種群數(shù)量增長(zhǎng)λ=1，種群數(shù)量不變?chǔ)耍?，種群數(shù)量下降λ=當(dāng)年種群數(shù)量前一年種群數(shù)量λ＞1λ=1λ＜1二、種群的“J”形增長(zhǎng)4.實(shí)例①實(shí)驗(yàn)室中培養(yǎng)的微生物種群②外來(lái)物種剛引入適宜環(huán)境后的一段時(shí)間(如資料1和資料2中的種群)二、種群的“J”形增長(zhǎng)5.特點(diǎn)增長(zhǎng)率不受種群密度制約，種群增長(zhǎng)率保持不變。時(shí)間/t增長(zhǎng)率種群的增長(zhǎng)率=種群凈增加數(shù)原種群數(shù)量×100%=出生率—死亡率二、種群的“J”形增長(zhǎng)6.增長(zhǎng)速率(dN/dt)隨時(shí)間或種群數(shù)量增大，種群增長(zhǎng)速率不斷增大三、種群的“S”形增長(zhǎng)如果遇到資源、空間等方面的限制，種群還會(huì)呈

“J”形增長(zhǎng)嗎？生態(tài)學(xué)家高斯所做的實(shí)驗(yàn)：?jiǎn)为?dú)培養(yǎng)大草履蟲，結(jié)果如圖所示。種群經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的增長(zhǎng)后，數(shù)量趨于穩(wěn)定，增長(zhǎng)曲線呈“S”形。這種類型的種群增長(zhǎng)稱為“S”形增長(zhǎng)。1.定義三、種群的“S”形增長(zhǎng)①資源和空間有限②存在天敵和其他競(jìng)爭(zhēng)的物種。2.適用條件：三、種群的“S”形增長(zhǎng)①初始一段時(shí)間種群增長(zhǎng)較快；②當(dāng)種群密度增大時(shí)，種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)加劇，種群增長(zhǎng)較慢；③種群數(shù)量穩(wěn)定在一定水平(K值)。3.特點(diǎn)一定的環(huán)境條件所能維持的種群最大數(shù)量稱為環(huán)境容納量，又稱K值。4.K值①定義4.K值②K值在圖形中的表示4.K值②K值在圖形中的表示種群的K值為：____________________。K2~K3之間4.K值②K值在圖形中的表示捕食者和被捕食者的K值分別為：______________。M2和N2②K值受環(huán)境因素發(fā)生變化生存空間增大和資源增多，K值會(huì)增大，否則K值會(huì)減小，甚至滅絕。4.K值5.增長(zhǎng)率增長(zhǎng)率隨種群密度增大而下降增長(zhǎng)率受種群密度制約密度越大，增長(zhǎng)率越小。密度制約系數(shù)：1—N/K總資源為1，1—N/K表示種群數(shù)量為N時(shí)，剩余的資源。1/K為每個(gè)個(gè)體所占有的資源，N/K為N個(gè)個(gè)體所占有的資源。6.增長(zhǎng)速率(dN/dt)①增長(zhǎng)速率先增大后減小，最后為0。②當(dāng)種群數(shù)量為k/2時(shí)，增長(zhǎng)速率達(dá)到最大。思考·討論環(huán)境容納量與現(xiàn)實(shí)生活1.有人說(shuō)目前全世界人口數(shù)量已經(jīng)達(dá)到地球的環(huán)境容納量，需要控制人口出生率，有人卻認(rèn)為科技進(jìn)步可以提高地球?qū)θ祟惖沫h(huán)境容納量，對(duì)此你持什么觀點(diǎn)？你有哪些證據(jù)支持你的觀點(diǎn)？開(kāi)放性題目例如，隨著科技進(jìn)步，農(nóng)作物產(chǎn)量不斷提高，人類開(kāi)發(fā)、利用和保護(hù)資源的能力不斷加強(qiáng)，因而可以養(yǎng)活更多的人口。例如，世界范圍內(nèi)存在的資源危機(jī)和能源問(wèn)題，說(shuō)明地球上的人口可能已經(jīng)接近或達(dá)到環(huán)境容納量，因此應(yīng)當(dāng)控制人口增長(zhǎng)。思考·討論環(huán)境容納量與現(xiàn)實(shí)生活2.鼠害導(dǎo)致作物減產(chǎn)，蚊、蠅會(huì)傳播疾病。從環(huán)境容納量的角度思考，對(duì)家鼠等有害動(dòng)物的控制，應(yīng)當(dāng)采取什么措施？對(duì)鼠害等有害動(dòng)物的控制，可以采取器械捕殺、藥物防治等措施。從環(huán)境容納量的角度思考，還可以采取措施降低有害動(dòng)物種群的環(huán)境容納量。①將糧食和其他儲(chǔ)藏在安全處，斷絕或減少它們的食物來(lái)源；②室內(nèi)采取硬化地面等措施，減少它們挖造巢穴的場(chǎng)所；③養(yǎng)殖或釋放它們的天敵；④搞好環(huán)境衛(wèi)生等。7.K與K/2的應(yīng)用①人類對(duì)生物資源開(kāi)發(fā)利用時(shí)，如漁業(yè)捕撈、放牧等，必須保證環(huán)境中的種群數(shù)量不低于K/2，以保證最大持續(xù)捕獲量。②在有害生物防治方面，可通過(guò)降低K值，從根本上限制有害生物種群數(shù)量的快速增長(zhǎng)。例如：可通過(guò)封閉糧食、清除生活垃圾、室內(nèi)地面硬化等方法防治鼠害。項(xiàng)目J型增長(zhǎng)S型增長(zhǎng)前提條件(適用種群)K值理想狀態(tài)：食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒(méi)有天敵和其他競(jìng)爭(zhēng)物種等。實(shí)際狀態(tài)：環(huán)境資源有限，存在天敵和其他競(jìng)爭(zhēng)物種。無(wú)K值有K值J形型增長(zhǎng)與S形增長(zhǎng)比較項(xiàng)目J型增長(zhǎng)S型增長(zhǎng)模型J形型增長(zhǎng)與S形增長(zhǎng)比較項(xiàng)目J型增長(zhǎng)S型增長(zhǎng)增長(zhǎng)率增長(zhǎng)率J形型增長(zhǎng)與S形增長(zhǎng)比較項(xiàng)目J型增長(zhǎng)S型增長(zhǎng)增長(zhǎng)速率(dN/dt)J形型增長(zhǎng)與S形增長(zhǎng)比較J形型增長(zhǎng)與S形增長(zhǎng)比較環(huán)境阻力四、種群數(shù)量的波動(dòng)在自然界中，有的種群能夠在一段時(shí)間內(nèi)維持?jǐn)?shù)量穩(wěn)定，但是大多數(shù)生物種群，種群數(shù)量總是在波動(dòng)之中。1.暴發(fā)蝗災(zāi)、鼠災(zāi)、赤潮等就是種群數(shù)量暴發(fā)增長(zhǎng)的結(jié)果某地區(qū)東亞飛蝗種群數(shù)量的波動(dòng)2.下降當(dāng)種群長(zhǎng)久處于不利條件下，種群數(shù)量會(huì)出現(xiàn)持續(xù)性的或急劇的下降。種群的延續(xù)需要有一定的個(gè)體