高中生物-第四章-種群和群落-43-種群的數(shù)量波動(dòng)及調(diào)節(jié)-浙科版必修3課件

種群數(shù)量的增長(zhǎng)種群數(shù)量的增長(zhǎng)1現(xiàn)行課標(biāo)要求：

領(lǐng)悟系統(tǒng)分析、建立數(shù)學(xué)模型等科學(xué)方法及其在科學(xué)研究中的應(yīng)用

嘗試建立數(shù)學(xué)模型解釋種群的數(shù)量變動(dòng)——理解活動(dòng)建議：探究培養(yǎng)液中酵母種群數(shù)量動(dòng)態(tài)變化現(xiàn)行課標(biāo)要求：2知識(shí)目標(biāo)數(shù)量特征空間特征遺傳特征1.列舉種群的特征2.解釋種群的數(shù)量變化3.描述群落的結(jié)構(gòu)特征4.闡明群落的演替能力目標(biāo)掌握調(diào)查種群密度的方法嘗試建立數(shù)學(xué)模型種群增長(zhǎng)曲線(xiàn)種群數(shù)量變化規(guī)律關(guān)注人類(lèi)活動(dòng)對(duì)種群數(shù)量變化的影響關(guān)注人類(lèi)活動(dòng)對(duì)群落演替的影響組成種間關(guān)系空間結(jié)構(gòu)情感態(tài)度價(jià)值觀地位——研究核心知識(shí)目標(biāo)數(shù)量特征1.列舉種群的特征能力目標(biāo)掌握調(diào)查種群密度的3核心素養(yǎng)生命觀念理性思維科學(xué)探究社會(huì)責(zé)任結(jié)構(gòu)與功能觀物質(zhì)與能量觀穩(wěn)態(tài)與平衡觀進(jìn)化與適應(yīng)觀歸納與概括演繹與推理模型與建模批判性思維觀察提問(wèn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案實(shí)施交流討論參與相關(guān)事務(wù)的討論生態(tài)意識(shí)、環(huán)保實(shí)踐健康生活、關(guān)愛(ài)生命新課標(biāo)的生物學(xué)核心素養(yǎng)的要求在教學(xué)實(shí)踐中有意識(shí)地落實(shí)這些要求，體現(xiàn)這些元素？核心素養(yǎng)生命觀念理性思維科學(xué)探究社會(huì)責(zé)任結(jié)構(gòu)與功能觀歸納與概4理性思維（模型與建模）科學(xué)探究（設(shè)計(jì)、實(shí)施實(shí)驗(yàn)、結(jié)果討論等）——對(duì)種群數(shù)量變化的理解是學(xué)生通過(guò)探究培養(yǎng)液中酵母種群數(shù)量動(dòng)態(tài)變化這一活動(dòng)來(lái)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型自己得出的社會(huì)責(zé)任——研究種群的核心問(wèn)題是種群的大小及變化規(guī)律：它決定生物的益或害、開(kāi)發(fā)與保護(hù)、防治與不防治、及檢查保護(hù)與防治效果、害蟲(chóng)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)、人口控制生命觀念——解釋影響種群變化的因素中體現(xiàn)穩(wěn)態(tài)與平衡、進(jìn)化與適應(yīng)等理性思維（模型與建模）5教學(xué)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：能夠解釋生物種群數(shù)量增長(zhǎng)的一般規(guī)律

說(shuō)明建構(gòu)種群數(shù)量增長(zhǎng)數(shù)學(xué)模型的方法過(guò)程能力目標(biāo)：

嘗試建構(gòu)種群數(shù)量增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型

運(yùn)用種群數(shù)量變化規(guī)律解釋、解決生產(chǎn)生活中的實(shí)際問(wèn)題情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：

認(rèn)同數(shù)學(xué)模型在生物學(xué)研究中的應(yīng)用

關(guān)注瀕危生物保護(hù)措施與生物入侵防范措施的討論，關(guān)注人類(lèi)活動(dòng)對(duì)種群數(shù)量變化的影響。教學(xué)目標(biāo)6教學(xué)重點(diǎn)：

嘗試建構(gòu)種群增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型

根據(jù)建構(gòu)的數(shù)學(xué)模型解釋種群數(shù)量的變化

教學(xué)難點(diǎn)：

建構(gòu)種群增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型教學(xué)策略：?jiǎn)栴}解決——構(gòu)建模型——形成概念——概念應(yīng)用教學(xué)重點(diǎn)：7教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)：復(fù)習(xí)引入提出問(wèn)題（關(guān)注現(xiàn)實(shí)，典型案例？）模型假設(shè)做出假設(shè)：整體數(shù)量變化趨勢(shì)

具體賦值，理論計(jì)算事實(shí)驗(yàn)證：實(shí)驗(yàn)調(diào)查事例基于數(shù)據(jù)分析形成規(guī)律：J型增長(zhǎng)、S型增長(zhǎng)（及變式）概念應(yīng)用：資源利用、有害生物防治等教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)：復(fù)習(xí)引入提出問(wèn)題（關(guān)注現(xiàn)實(shí)，典型案例？）8

第三節(jié)種群的數(shù)量波動(dòng)及調(diào)節(jié)背景：研究種群的核心是種群的大小及變化規(guī)律

決定種群大小的因素：Nt+1=Nt+B–D+I-E如何研究一個(gè)種群的數(shù)量變化及規(guī)律呢？

第三節(jié)種群的數(shù)量波動(dòng)及調(diào)節(jié)9在自然條件下，開(kāi)放的種群大小會(huì)因遷入、遷出等過(guò)程影響而發(fā)生較大的變化，因此，我們常常借助于人工控制的封閉種群來(lái)研究種群的數(shù)量增長(zhǎng)變化規(guī)律，即先進(jìn)行數(shù)學(xué)模型的研究。在自然條件下，開(kāi)放的種群大小會(huì)因遷入、遷出等過(guò)程影響而發(fā)生較10第二節(jié)種群數(shù)量的增長(zhǎng)基本策略：復(fù)雜——簡(jiǎn)單常常借助于人工控制的封閉種群來(lái)研究種群的數(shù)量增長(zhǎng)變化規(guī)律，即先進(jìn)行數(shù)學(xué)模型的研究。研究材料——模式生物的選取最好具有繁殖快，世代時(shí)間短、實(shí)驗(yàn)室里易于觀察和培養(yǎng)、容易進(jìn)行數(shù)量統(tǒng)計(jì)等特點(diǎn)數(shù)學(xué)模型價(jià)值：解釋、預(yù)測(cè)第二節(jié)種群數(shù)量的增長(zhǎng)基本策略：11酵母菌：?jiǎn)渭?xì)胞真核生物，顯微鏡下便于觀察。條件好時(shí)可2小時(shí)繁殖一次。酵母菌：?jiǎn)渭?xì)胞真核生物，顯微鏡下便于觀察。12將等量、少量酵母菌分別接種：10噸的發(fā)酵罐10ml的試管中溫度等其它條件事宜將等量、少量酵母菌分別接種：13提出問(wèn)題：在這兩種培養(yǎng)條件下，酵母菌種群的數(shù)量隨時(shí)間的推移（7天）而發(fā)生怎樣的變化？請(qǐng)你作出假設(shè)預(yù)期，并解釋說(shuō)明你的假設(shè)？提示：設(shè)定：接種了N0

個(gè)酵母菌，酵母菌每2個(gè)小時(shí)可繁殖1次假設(shè)預(yù)期：表達(dá)形式可以是你總結(jié)出的數(shù)學(xué)公式；也可以用坐標(biāo)曲線(xiàn)圖進(jìn)行說(shuō)明提出問(wèn)題：14理想條件下：數(shù)學(xué)公式N=N02n時(shí)間小時(shí)24681012141618細(xì)胞數(shù)量248163264128256512理想條件下：數(shù)學(xué)公式N=N02n時(shí)間24681012141615如何驗(yàn)證我們的假設(shè)呢？采用什么樣的研究方法？實(shí)施試驗(yàn)、定期取樣法定期取樣——顯微測(cè)量計(jì)數(shù)——收集數(shù)據(jù)——處理數(shù)據(jù)——檢測(cè)修正模型顯微計(jì)數(shù)：血細(xì)胞計(jì)數(shù)板如何驗(yàn)證我們的假設(shè)呢？采用什么樣的研究方法？16加樣處加樣處17高中生物-第四章-種群和群落-418高中生物-第四章-種群和群落-419再證：自然條件下？例：澳洲本來(lái)沒(méi)有兔子，1859年，一個(gè)叫托馬斯·奧斯汀的英國(guó)人來(lái)澳定居，帶來(lái)了24只野兔，放養(yǎng)在他的莊園里，供他打獵取樂(lè)。奧斯汀絕對(duì)沒(méi)有想到，一個(gè)世紀(jì)之后，這24只野兔的后代達(dá)到6億只之多。野兔種群能快速增長(zhǎng)的原因有哪些？再證：自然條件下？20討論：1、野兔種群能快速增長(zhǎng)的原因有哪些？

2、假設(shè)：最初為10只野兔（N0），到第二年數(shù)量為200只。年增長(zhǎng)率（λ)？λ=20如果種群以此增長(zhǎng)率年復(fù)一年地增長(zhǎng)，t年后，種群的數(shù)量可達(dá)到多少？討論：21N0

＝10N1＝N0

λ＝10×20＝200（=10*201）N2＝N1λ＝200×20＝4000（=10*202）N3＝N2λ＝4000×20＝80000（=10*203）……Nt＝N

t—1

λ

或Nt＝N0

λt

3、以時(shí)間為橫坐標(biāo)，種群個(gè)體數(shù)為縱坐標(biāo)做圖N0＝1022t年后該種群的數(shù)量應(yīng)為Nt=N0λtt年后該種群的數(shù)量應(yīng)為Nt=N0λt23人口/億年份我國(guó)1000-1990年的人口數(shù)量變化某海島上環(huán)頸雉種群的增長(zhǎng)（實(shí)線(xiàn)為實(shí)際增長(zhǎng)曲線(xiàn)，虛線(xiàn)為理論上的“J”型曲線(xiàn)）年份種群數(shù)量/個(gè)其它實(shí)例：人口/億年份我國(guó)1000-1990年某海島上環(huán)頸雉種群的增長(zhǎng)24第0天第1天第2天第3天第4天第5天第6天第1組545165715118014351270第2組735130730111011551280第3組5453151445130511851060第4組22210022569515601900第5組419100650132016501860第6組92313061094015751575第7組518105240240375430酵母種群數(shù)量統(tǒng)計(jì)表單位107個(gè)/ml對(duì)收集到的數(shù)據(jù)做何處理？要獲得哪些參數(shù)？第0天第1天第2天第3天第4天第5天第6天第1組54516525第0天第1天第2天第3天第4天第5天第6天第1組545165715118014351270第2組735130730111011551280第3組5453151445130511851060第4組22210022569515601900第5組419100650132016501860第6組92313061094015751575平均值5.331.5156.7729.21091.71426.71490.8單位107個(gè)/ml第0天第1天第2天第3天第4天第5天第6天第1組54516526第0天第1天第2天第3天第4天第5天第6天平均值5.331.5156.7729.21091.71426.71490.8第0天第1天第2天第3天第4天第5天第6天平均值5.33127第0天第1天第2天第3天第4天第5天第6天平均值5.331.5156.7729.21091.71426.71490.8增長(zhǎng)速率（個(gè)/每天）26.2125.2572.5362.5335.064.2第0天第1天第2天第3天第4天第5天第6天平均值5.33128第0天第1天第2天第3天第4天第5天第6天平均值5.331.5156.7729.21091.71426.71490.8增長(zhǎng)速率（個(gè)/每天）26.2125.2572.5362.5335.064.2自然增長(zhǎng)率4.94.03.70.50.30.0自然增長(zhǎng)率：逐漸減小增長(zhǎng)速率的特點(diǎn)：？先增加，逐漸達(dá)到最大；后降低，最后趨于0第0天第1天第2天第3天第4天第5天第6天平均值5.33129K種群個(gè)體數(shù)量(N)時(shí)間種群不能無(wú)限增長(zhǎng)的原因：資源空間有限，種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)加劇天敵、種間競(jìng)爭(zhēng)加劇出生率降低死亡率升高K種群個(gè)體數(shù)量(N)時(shí)間種群不能無(wú)限增長(zhǎng)的原因：資源空間有限30出生率隨種群密度增加而下降擬谷盜存活率隨種群密度增加而下降大山雀窩卵數(shù)與種群密度的關(guān)系擬谷盜存活率隨種群密度增加而下降大山雀窩卵數(shù)與種群密度的關(guān)系3102648101214時(shí)間（days）種群相對(duì)密度02648101214時(shí)間（days）種群相對(duì)密度32高中生物-第四章-種群和群落-433K種群個(gè)體數(shù)量(N)時(shí)間K/2環(huán)境容納量（K值）：在環(huán)境不受破壞的條件下，一定空間中所能維持的種群最大數(shù)量（長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)環(huán)境所能容納的種群最大數(shù)量）K種群個(gè)體數(shù)量(N)時(shí)間K/2環(huán)境容納量（K值）：34總結(jié)：總結(jié)：35一、指數(shù)增長(zhǎng)——“J”型增長(zhǎng)1、條件：理想條件下？在食物和空間條件充裕、氣候適宜、無(wú)敵害等條件下，種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長(zhǎng)。

Nt＝N0

λt

2、增長(zhǎng)特點(diǎn)：？增長(zhǎng)率恒定增長(zhǎng)速率逐漸增大——爆炸式增長(zhǎng)一、指數(shù)增長(zhǎng)——“J”型增長(zhǎng)363、自然環(huán)境中：？一定時(shí)間內(nèi);實(shí)驗(yàn)室條件下;外來(lái)生物的入侵；3、自然環(huán)境中：？37二、邏輯斯諦增長(zhǎng)——“S”型增長(zhǎng)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(xiàn)，稱(chēng)為“S”型曲線(xiàn)1、條件：？2、環(huán)境容納量（稱(chēng)K值）：長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)環(huán)境所能維持的種群最大數(shù)量—限制種群增長(zhǎng)3、特點(diǎn)：增長(zhǎng)速率？

先增

1/2K時(shí)達(dá)到最大

后降，達(dá)到K值停止增長(zhǎng)或在Ｋ值上下波動(dòng)A二、邏輯斯諦增長(zhǎng)——“S”型增長(zhǎng)種群經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的增長(zhǎng)后，數(shù)38高中生物-第四章-種群和群落-439高中生物-第四章-種群和群落-440三、研究種群數(shù)量變化的意義K值可能變化嗎？當(dāng)種群數(shù)量超過(guò)K值時(shí)，會(huì)造成環(huán)境中某些資源的破壞過(guò)度放牧導(dǎo)致草場(chǎng)資源退化，K值降低三、研究種群數(shù)量變化的意義過(guò)度放牧導(dǎo)致草場(chǎng)資源退化，K值降低41三、種群數(shù)量變化的意義（1）資源的合理利用（規(guī)模、利用時(shí)機(jī)）（2）珍稀生物的保護(hù)（3）有害生物的控制（4）控制人口

三、種群數(shù)量變化的意義42小結(jié)：數(shù)學(xué)模型：

用來(lái)描述現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)或其性質(zhì)的一個(gè)抽象的、簡(jiǎn)化的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)?？茖W(xué)工作者用它來(lái)揭開(kāi)此系統(tǒng)的內(nèi)在機(jī)制