高中生物必修三《42種群的數(shù)量變化》課件

生存資源的供給能力周期性變化外來干擾天敵數(shù)量的變化偶然因素影響種群數(shù)量的因素：第2節(jié)

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，某種細菌每20min就通過分裂繁殖一代。時間（min)20406080100120140160180分裂次數(shù)數(shù)量（個）2481632641282565121234567891、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．n代細菌數(shù)量Nn的計算公式是：

Nn3．72小時后，由一個細菌分裂產(chǎn)生的細菌數(shù)量是多少？＝1×２n解：n＝６０minx７２h／２０min＝２１６Nn＝1×２n

＝２２１６4、以時間為橫坐標(biāo)，細菌數(shù)量為縱坐標(biāo)，畫出細菌的數(shù)量增長曲線。20406080100120140160180時間/分鐘細菌數(shù)量/個曲線圖與數(shù)學(xué)方程式比較，有哪些優(yōu)缺點？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種群的研究核心就是種群的數(shù)量變動。為了直觀、簡便地研究種群的數(shù)量變動的規(guī)律，數(shù)學(xué)模型建構(gòu)是常用的方法之一。一、建構(gòu)種群增長模型的方法數(shù)學(xué)模型用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式方程式法曲線法是聯(lián)系實際問題與數(shù)學(xué)的橋梁，具有解釋、判斷、預(yù)測等重要功能是發(fā)現(xiàn)問題、解決問題和探索新規(guī)律的有效途徑之一1、觀察研究對象，提出問題細菌每20分鐘分裂一次，問題：細菌數(shù)量怎樣變化的？2、提出合理的假設(shè)在資源和空間無限多的環(huán)境中，細菌種群的增長不受種群密度增加的影響3、根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對事物的性質(zhì)進行表達列出表格，根據(jù)表格中數(shù)據(jù)畫出曲線圖或推導(dǎo)公式（Nn＝２n）4、通過進一步實驗或觀察等，對模型進行檢驗或修正觀察、統(tǒng)計細菌的數(shù)量，對自己所建立的模型進行檢驗或修正建立數(shù)學(xué)模型一般包括以下步驟：自然界的確有類似細菌在理想狀態(tài)下種群數(shù)量增長的形式，如果以時間為橫坐標(biāo)，種群數(shù)量為縱坐標(biāo)畫出曲線來表示，曲線則大致呈“J”型。種群增長的“J”型曲線細菌增長曲線實例一：1859年，一位英國人來到澳大利亞定居，他帶來了24只野兔。讓他沒有想到的是，一個世紀(jì)之后，這24只野兔的后代竟達到6億只以上。漫山遍野的野兔與牛羊爭食牧草，啃嚙樹皮，造成植被破壞，導(dǎo)致水土流失。后來，人們引入了黏液瘤病毒才使野兔的數(shù)量得到控制。12實例二：1901年鳳眼蓮（水葫蘆）作為花卉引入中國，30年代作為畜禽飼料引入中國內(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，又幾乎沒有競爭對手和天敵，在我國南方江河湖泊中發(fā)展迅速。寧波、昆明、武漢等地，人躺在鋪滿鳳眼蓮的湖面上，可以不沉；上海去年3萬噸的鳳眼蓮打撈量，今年已翻了3倍有余，上升至10萬噸；鳳眼蓮所帶來的水體富營養(yǎng)化，讓越來越多的水中生物痛失“家園”。13實例三：在20世紀(jì)30年代，人們將環(huán)頸雉引入美國的一個島嶼。在1937－1942年期間，這個種群數(shù)量的增長如下圖所示。

如果以時間為橫坐標(biāo)，種群數(shù)量為縱坐標(biāo)畫出曲線來表示，曲線大致呈什么型？實例四食物充足空間充裕環(huán)境適宜沒有敵害資源無限指數(shù)生長理想條件下的種群增長模型種群增長的Ｊ型曲線①產(chǎn)生條件：

理想狀態(tài)——食物充足，空間充裕，環(huán)境適宜，沒有敵害等；②增長特點：

種群數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長，第二年是第一年的λ倍．③適用情形：種群增長的Ｊ型曲線實驗室條件下當(dāng)一個種群剛遷入到一個新的適宜環(huán)境時④量的計算：t年后種群的數(shù)量為

Nt=N0

λtN0為起始數(shù)量，t為時間，Nt表示t年后該種群的數(shù)量，λ為年均增長率

⑤圖像：計算：某一地區(qū)2001年人口普查時有10萬人，2002年比2001年增長1％。請預(yù)測，按照此生長速度，2006年該地區(qū)的人口將有多少？Nt＝10×（1+1％）2006-2001在一個特定培養(yǎng)基中，細菌的數(shù)量會一直按照這個方式增長嗎？不會.原因：自然界的資源和空間是有限的。即……在大自然中食物有限空間有限種內(nèi)斗爭種間競爭天敵捕食環(huán)境阻力種群密度越大環(huán)境阻力越大自然界中常見的種群增長曲線？大草履蟲數(shù)量增長過程如何？其種群達到基本穩(wěn)定的數(shù)量值稱為什么？高斯（Gause，1934）把5個大草履蟲置于0.5mL的培養(yǎng)液中，每隔24小時統(tǒng)計一次數(shù)據(jù)，經(jīng)過反復(fù)實驗，結(jié)果如下：高斯對大草履蟲種群研究的實驗種群增長的“S”型曲線在資源有限條件下的情況下，種群經(jīng)過一定時間的增長后，數(shù)量趨于穩(wěn)定。K/2轉(zhuǎn)折期，增長速率最快K值：環(huán)境容納量加速期，個體數(shù)量增加，增長加速調(diào)整期，個體數(shù)量較少增長緩慢減速期，增長緩慢穩(wěn)定期，增長速率為零環(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)境容納量，又稱K值。1.同一種群的K值不是固定不變的，會受到環(huán)境的影響。2.N≈K／2，此時種群增長速度最快，可提供的資源數(shù)量也最多，而又不影響資源的再生。①產(chǎn)生條件：存在環(huán)境阻力：

自然條件（現(xiàn)實狀態(tài)）——食物等資源和空間總是有限的，種內(nèi)競爭不斷加劇，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，種群的增長就會停止，有時會穩(wěn)定在一定的水平．種群增長的“Ｓ”型曲線②增長特點：

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。25③種群數(shù)量變化曲線與種群增長率曲線的關(guān)系⑴圖乙的fg段相當(dāng)于圖甲的ac段。⑵圖乙的g點相當(dāng)于圖甲的c點。⑶圖乙的gh段相當(dāng)于圖甲的cd段。⑷圖乙的h點相當(dāng)于圖甲的de段。K/2abcdghfe甲乙種群增長的“Ｓ”型曲線增長率=出生率-死亡率種群增長的“Ｓ”型曲線③種群數(shù)量增長速率：t0t1t2N=K/2，最大，t1N=K，為零0K/2，逐漸增大,t0—t1K/2K，逐漸減小,t1—t2K/2種群增長的“Ｓ”型曲線④在生產(chǎn)中的應(yīng)用K/2種群增長曲線的生產(chǎn)生活中的應(yīng)用：①有害動物的防治，應(yīng)通過降低其環(huán)境容納量②受保護動物的拯救和恢復(fù)，應(yīng)通過改善其棲息環(huán)境，提高K值。③生產(chǎn)上的捕獲期應(yīng)確定在種群數(shù)量略比K/2多時最好；而殺蟲效果最好的時期在潛伏期（K/2以下）。K/2的應(yīng)用①資源開發(fā)與利用：種群數(shù)量達環(huán)境容納量的一半時種群增長速率最大，再生能力最強——把握K/2值處黃金開發(fā)點，維持被開發(fā)資源的種群數(shù)量在K/2值處，可實現(xiàn)“既有較大收獲量又可保持種群高速增長”，從而不影響種群再生，符合可持續(xù)發(fā)展的原則。K/2②有害生物防治：務(wù)必及時控制種群數(shù)量，嚴(yán)防達K/2值處(若達K/2值處，可導(dǎo)致該有害生物成災(zāi)，如蝗蟲的防控即是如此)。K/2的應(yīng)用K/230比較種群增長兩種曲線的聯(lián)系與區(qū)別J型曲線S型曲線條件種群增長率有無K值曲線環(huán)境資源無限環(huán)境資源有限保持穩(wěn)定先升后降無，持續(xù)保持增長有K值環(huán)境阻力K值：環(huán)境容納量生存斗爭被淘汰的個體比較種群增長兩種曲線的聯(lián)系與區(qū)別種群在沒有環(huán)境阻力的條件下呈現(xiàn)“J”型增長，實際上是“S”型增長的最初階段，“J”型增長是一定時間內(nèi)的增長方式，最終是以”S”型增長結(jié)束，這是生態(tài)因素和物種本身相互影響的結(jié)果。時間種群數(shù)量J型曲線S型曲線K值比較種群增長兩種曲線的聯(lián)系與區(qū)別33用達爾文的觀點分析“J”、“S”曲線時間種群數(shù)量J型曲線S型曲線K值1、“J”型曲線用達爾文的觀點分析表明生物具有過度繁殖的特性。2、圖中陰影部分表示：環(huán)境阻力；3、用達爾文的觀點分析指：通過生存斗爭被淘汰的個體數(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？1.用牛奶瓶培養(yǎng)黑腹果蠅，觀察成蟲數(shù)量的變化，結(jié)果如下表：時間(天)15913172125293337成蟲數(shù)(只)6102871131207270302327341根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析，下列結(jié)論正確的是(

)A．第13～25天，成蟲數(shù)量增長快的主要原因是個體生長加快B．第17～29天，成蟲增長率上升、死亡率下降C．第21～37天，成蟲增長率的下降與種群密度的改變有關(guān)D．第1～37天，成蟲數(shù)量呈“J”型增長C2.下圖表示出生率、死亡率和種群密度的關(guān)系，據(jù)此分析得出的正確表述是(

)A．在K/2時控制有害動物最有效B．圖示規(guī)律可作為控制人口增長的依據(jù)C．該圖可用于實踐中估算種群最大凈補充量D．在K/2時捕撈魚類最易得到最大日捕獲量C3.某研究所對一條河流生態(tài)系統(tǒng)進行了幾年的跟蹤調(diào)查，發(fā)現(xiàn)某種魚進入此生態(tài)系統(tǒng)后的種群數(shù)量增長率隨時間的變化呈現(xiàn)如下圖所示曲線。則在t1時該種群的年齡組成類型、能反映該種群數(shù)量變化的曲線分別是(

)A．衰退型和①B．增長型和②C．衰退型和③D．增長型和④B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、天敵重要因素：人類的活動影響種群數(shù)量變化的因素1．合理利用和保護野生生物資源2．為防治有害生物提供科學(xué)依據(jù)魚類的捕撈蝗蟲的防治研究種群數(shù)量變化的意義1．實驗原理(1)用液體培養(yǎng)基培養(yǎng)