生物與環(huán)境種群及其動態(tài)種群數(shù)量的變化種群數(shù)量的變化（共17張）

第2節(jié)種群數(shù)量的變化（第一課時）第1章種群及其動態(tài)2023/6/212023/6/21？問題探討

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)在營養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，某種細(xì)菌每20min就通過分裂繁殖一次。討論：1.第n代細(xì)菌數(shù)量的計算公式是什么？

2.72h后，由一個細(xì)菌分裂產(chǎn)生的細(xì)菌數(shù)量是多少？3.在一個培養(yǎng)瓶中，細(xì)菌的數(shù)量會一直按照這個公式描述的趨勢增長嗎？細(xì)菌繁殖產(chǎn)生的后代數(shù)量

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。

2216個。

不會。因為培養(yǎng)瓶中的營養(yǎng)物質(zhì)和空間是有限的。2023/6/21一、建構(gòu)種群增長模型的方法科學(xué)方法——建立數(shù)學(xué)模型1.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。2.建構(gòu)數(shù)學(xué)模型的步驟：（以“問題探討”中的素材為例）研究實例研究方法細(xì)菌每20min分裂一次，怎樣計算細(xì)菌繁殖n代后的數(shù)量？觀察研究對象，提出問題在資源和生存空間沒有限制的條件下，細(xì)菌種群的增長不會受種群密度增加的影響提出合理的假設(shè)Nn=2n，N代表細(xì)菌數(shù)量，n代表第幾代根據(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，即建立數(shù)學(xué)模型觀察、統(tǒng)計細(xì)菌數(shù)量，對自己所建立的模型進行檢驗或修正通過進一步實驗或觀察等，對模型進行檢驗或修正2023/6/21任務(wù)一：計算一個細(xì)菌產(chǎn)生的后代在不同時間的數(shù)量時間/min20406080100120140160180分裂次數(shù)123456789細(xì)菌數(shù)量/個248163264128256512任務(wù)二：n代細(xì)菌數(shù)量Nn的計算公式是：Nn=2n任務(wù)三：以時間為橫坐標(biāo)，細(xì)菌數(shù)量為縱坐標(biāo)，畫出細(xì)菌種群的增長曲線。3.數(shù)學(xué)模型的種類數(shù)學(xué)方程式：精確，但不夠直觀。曲線圖：直觀，但不夠精確。2023/6/21

同數(shù)學(xué)公式相比，曲線圖表示的模型有什么局限性？

同數(shù)學(xué)公式相比，曲線圖表示的數(shù)學(xué)模型不夠精確。2023/6/21思考·討論·分析自然界種群增長的實例1.這兩個資料中種群增長有什么共同點?2.種群出現(xiàn)這種增長的原因是什么？3.這種種群增長的趨勢能不能一直持續(xù)下去？為什么？

種群數(shù)量增長迅猛，且呈無限增長趨勢。資料1

1859年，一位來到澳大利亞定居的英國人在他的農(nóng)場中放生了24只野兔。讓他沒有想到的是，一個世紀(jì)之后，這24只野兔的后代竟超過6億只。漫山遍野的野兔不僅與牛羊爭食牧草，還啃樹皮，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。資料2

20世紀(jì)30年代，人們將環(huán)頸雉引入某地一個島嶼。1937-1942年，這個種群增長如圖所示。

食物充足，缺少天敵等。

不能，因為資源和空間是有限的。2023/6/21二、種群的“J”形增長1.模型假設(shè)：在食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒有天敵和其他競爭物種等條件下，種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長，第二年的數(shù)量是第一年的λ倍。2.建立模型：t年后種群數(shù)量為Nt=N0×λt（N0為起始數(shù)量，t為時間，Nt表示t年后該種群的數(shù)量，λ表示該種群數(shù)量是前一年種群數(shù)量的倍數(shù)）1-4年，種群數(shù)量__________4-5年，種群數(shù)量__________5-9年，種群數(shù)量__________9-10年，種群數(shù)量_______10-11年，種群數(shù)量_____________11-13年，種群數(shù)量_____________________前9年，種群數(shù)量第_______年最高9-13年，種群數(shù)量第______年最低呈“J”形增長增長相對穩(wěn)定下降下降11-12年下降，12-13年增長5122023/6/213.據(jù)圖說出種群數(shù)量如何變化2023/6/21

查一查歷年來世界和我國人口增長的數(shù)據(jù)，分析人口是否呈“J”形增長？

近代以來，世界人口呈現(xiàn)出“J”形增長；我國人口在20世紀(jì)大部分時間呈現(xiàn)出“J”形增長，在1979年之后則基本穩(wěn)定在較低的增長率水平上。2023/6/21三、種群的“S”形增長

生態(tài)學(xué)家高斯（G.F.Gause,1910-1986）曾經(jīng)做過單獨培養(yǎng)大草履蟲的實驗：在0.5ml培養(yǎng)液中放入5個大草履蟲，然后每隔24h統(tǒng)計一次大草履蟲的數(shù)量。經(jīng)過反復(fù)實驗，得出了如圖所示的結(jié)果。1.模型假設(shè)：資源和空間有限，天敵的制約等（即存在環(huán)境阻力）2.建立模型：一定環(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。3.曲線圖分析ab段：bc段：cd段：de段：種群基數(shù)小，需要適應(yīng)新環(huán)境，增長較緩慢；資源和空間豐富，出生率升高，種群數(shù)量增長迅速；資源和空間有限，種群密度增大，種內(nèi)競爭加劇，出生率降低，死亡率升高，種群增長減緩；出生率約等于死亡率，種群增長速率幾乎為0，種群數(shù)量達到K值，且維持相對穩(wěn)定。2023/6/212023/6/214.同一種群的K值是不是固定不變的呢？（1）K值不是一成不變的：K值會隨著環(huán)境的改變而發(fā)生變化，當(dāng)環(huán)境遭到破壞時，K值會下降；當(dāng)環(huán)境條件狀況改善時，K值會上升。（2）在環(huán)境條件沒有遭受破壞的情況下，種群數(shù)量會在K值附近上下波動。當(dāng)種群數(shù)量偏離K值的時候，會通過負(fù)反饋調(diào)節(jié)使種群數(shù)量回到K值。（1）圖中陰影部分表示什么？（2）環(huán)境阻力如何用自然選擇學(xué)說內(nèi)容解釋？（3）“S”形曲線中，有一段時期近似于“J”形曲線，這一段是否等同于“J”形曲線？為什么？環(huán)境阻力。生存斗爭中被淘汰的個體數(shù)。不等同，已經(jīng)存在環(huán)境阻力。2023/6/215.K值和K/2值的應(yīng)用（1）野生生物的保護

建立自然保護區(qū)，提供更寬廣的生存空間，改善它們的棲息環(huán)境，減小環(huán)境阻力，從而提高環(huán)境容納量，是保護它們的根本措施。（2）有害生物的防治

①從環(huán)境容納量考慮：增大環(huán)境阻力，降低環(huán)境容納量；②從K/2考慮：在種群增長剛開始（達到K/2之前）的時候就進行防治。（絕對不能讓種群數(shù)量增長到K/2值）2023/6/21（3）資源的合理利用

捕魚時，在超過K/2時開始捕撈；要使被捕種群的剩余量維持在K/2值附近。目的：以持續(xù)獲得最大的捕撈量。2023/6/21

K/2時是最佳捕撈時期！2023/6/216.增長率和增長速率（1）“J”形曲線（2）“S”形曲線2023/6/21思考·討論·環(huán)境容納量與現(xiàn)實生活1.有人說目前全世界人口數(shù)量已經(jīng)達到地球的環(huán)境容納量，必須采取更加嚴(yán)格的措施控制人口出生率；有人卻認(rèn)為科技進步能提高地球?qū)θ祟惖沫h(huán)境容納量，例如，育種和種植技術(shù)的進步，能提高作物產(chǎn)量，從而養(yǎng)活更多人口。對此你持什么觀點?你有哪些證據(jù)支持你的觀點?2.鼠害導(dǎo)致作物減產(chǎn)，蚊、蠅會傳播疾病。從環(huán)境容納量的角度思考，對家鼠等有害動物的控制，應(yīng)當(dāng)采取什么措施?

世界范圍內(nèi)存在的資源危機和能源緊缺等問題，說明地球上的人口可能已經(jīng)接近或達到環(huán)境容納量，因此應(yīng)當(dāng)控制人口增長；隨著科技進步，農(nóng)作物產(chǎn)量不斷提高，人類開發(fā)、利