1.2種群數(shù)量的變化第1課時(shí)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)量的變化建立種群增長(zhǎng)數(shù)學(xué)模型

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)菌每20min就通過(guò)分裂繁殖一代。

討論

1．第n代細(xì)菌數(shù)量的計(jì)算公式是什么？

時(shí)間/min20406080100120140160180細(xì)菌數(shù)量/個(gè)建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型

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)菌每20min就通過(guò)分裂繁殖一代。時(shí)間/min20406080100120140160180細(xì)菌數(shù)量/個(gè)248163264128256512第n代個(gè)體數(shù)

N=2n

(n表示第幾代)(函數(shù)表達(dá)式、表格、圖形(曲線圖、柱狀圖、扇形圖等))建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型(函數(shù)表達(dá)式、表格、圖形(曲線圖、柱狀圖、扇形圖等))

科學(xué)家通過(guò)數(shù)十年的研究發(fā)現(xiàn)，中國(guó)的亞洲象數(shù)量實(shí)際上在穩(wěn)步地增長(zhǎng)。第一篇相關(guān)的科研論文，是1976年中科院昆明動(dòng)物研究所發(fā)表的論文，文中說(shuō)中國(guó)當(dāng)時(shí)有146頭亞洲象。我們發(fā)現(xiàn)，在過(guò)去的這40多年間，我們國(guó)家的亞洲象種群在以每年3%左右的速度增長(zhǎng)。

注：亞洲象的繁殖周期較長(zhǎng)，雌象5~6年生一胎，一般從出生到性成熟并參與繁殖要12—14年。時(shí)間/年20406080100120140160180亞洲象數(shù)量/個(gè)討論：第n年亞洲象數(shù)量的計(jì)算公式是什么？

建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型(函數(shù)表達(dá)式、表格、圖形(曲線圖、柱狀圖、扇形圖等))假設(shè)在營(yíng)養(yǎng)和生存空間沒(méi)有限制的情況下，我們國(guó)家的亞洲象種群在以每年3%左右的速度增長(zhǎng)。

注：亞洲象的繁殖周期較長(zhǎng)，雌象5~6年生一胎，一般從出生到性成熟并參與繁殖要12—14年。時(shí)間/年20406080100120140160180亞洲象數(shù)量/個(gè)263.7476.3860.21553.62805.95067.89153.016531.429857.5第n年個(gè)體數(shù)

N=146×1.03n

在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)物種等條件下，種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長(zhǎng)。思考：指數(shù)增長(zhǎng)(J形增長(zhǎng))的條件自然界存在這樣的增長(zhǎng)情況嗎？保持上述條件不變，細(xì)菌種群經(jīng)過(guò)44小時(shí)/亞洲象種群經(jīng)過(guò)1491年，總質(zhì)量超過(guò)地球資料1：1859年，澳大利亞某農(nóng)場(chǎng)中放生了24只野兔。

一個(gè)世紀(jì)之后，澳大利亞野兔超過(guò)6億只。

后來(lái)，引入黏液瘤病毒控制了野兔的種群數(shù)量。資料2：20世紀(jì)30年代，

環(huán)頸雉引入某地小島。5年間增長(zhǎng)如圖所示。1.條件2.適用對(duì)象J形增長(zhǎng)分析固定倍數(shù)增長(zhǎng)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)物種人為創(chuàng)造的理想條件種群遷入到適宜條件的初期外來(lái)入侵物種紫莖澤蘭J形增長(zhǎng)分析3.特點(diǎn)Nt＝N0λt，λ表示該種群數(shù)量是前一年(代)種群數(shù)量的λ倍第n代細(xì)菌個(gè)體數(shù)

N=2n

(n表示第幾代)第n年大象個(gè)體數(shù)

N=146×1.03n

J形增長(zhǎng)分析3.特點(diǎn)Nt＝N0λt，λ表示該種群數(shù)量是前一年(代)種群數(shù)量的λ倍試計(jì)算第t年到第t+1年，種群的增長(zhǎng)率和增長(zhǎng)速率。二、種群的“J”形增長(zhǎng)種群數(shù)量變化符合數(shù)學(xué)公式Nt=N0×λt

時(shí)，種群增長(zhǎng)曲線一定是“J”形嗎？種群數(shù)量變化符合數(shù)學(xué)公式Nt=N0×λt

，種群增長(zhǎng)曲線不一定是“J”形。引用自人教版教師教學(xué)用書A______________B______________C______________D______________【例1】研究人員連續(xù)10年調(diào)查生態(tài)系統(tǒng)中某動(dòng)物的種群數(shù)量變化，繪制的λ值變化曲線如圖所示。圖中λ表示該種群數(shù)量是前一年種群數(shù)量的倍數(shù)，A、B、C、D四點(diǎn)時(shí)的種群數(shù)量相比，最多的是

點(diǎn)；最少的是

點(diǎn)。年齡結(jié)構(gòu)增長(zhǎng)型穩(wěn)定型衰退型BD穩(wěn)定型小結(jié)

J形增長(zhǎng)是種群在理想條件下的種群增長(zhǎng)的形式。這種理想條件是：________________________。

J形增長(zhǎng)的特點(diǎn)：增長(zhǎng)率______，增長(zhǎng)速率_____。J形增長(zhǎng)的種群存在嗎？J形增長(zhǎng)可能無(wú)限進(jìn)行下去嗎？λ-1生態(tài)學(xué)家高斯的實(shí)驗(yàn)：在0.5mL培養(yǎng)液中放入5個(gè)大草履蟲，每隔24h統(tǒng)計(jì)一次大草履蟲的數(shù)量。經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下圖所示。時(shí)間/d種群數(shù)量/個(gè)K=375時(shí)間0123456數(shù)量520137319369375373請(qǐng)繪制大草履蟲的種群增長(zhǎng)曲線1.條件2.適用對(duì)象S形增長(zhǎng)分析存在環(huán)境阻力一般自然種群普遍適用S形增長(zhǎng)分析3.特點(diǎn)在有限的資源和空間條件下，當(dāng)種群密度增大時(shí)，種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)不斷加劇，種群的出生率降低，死亡率升高。當(dāng)死亡率和出生率相等時(shí)，種群的增長(zhǎng)就會(huì)停止，穩(wěn)定在一定水平。環(huán)境容納量一定的環(huán)境條件所能維持的種群最大數(shù)量，又稱K值。S形增長(zhǎng)分析3.特點(diǎn)小結(jié)

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______形。

S形增長(zhǎng)的特點(diǎn)：增長(zhǎng)率______，增長(zhǎng)速率_____。

思考：如何運(yùn)用S形增長(zhǎng)的規(guī)律，指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐呢？（1）實(shí)踐應(yīng)用1——野生生物的保護(hù)建立自然保護(hù)區(qū)，給大熊貓更寬廣的生活空間，改善它們的棲息環(huán)境，從而提高環(huán)境容納量。K值的應(yīng)用（2）實(shí)踐應(yīng)用2——有害生物的防治增大死亡率1.降低環(huán)境容納量搞好衛(wèi)生降低出生率垃圾清理2.在增長(zhǎng)速率低時(shí)及早控制ABCABC種群數(shù)量達(dá)環(huán)境容納量的一半（K/2）時(shí)種群增長(zhǎng)速率最大，再生能力最強(qiáng)，維持被開發(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。漁業(yè)資源最佳捕撈時(shí)期？1/2K時(shí)（3）實(shí)踐應(yīng)用3——最佳捕撈時(shí)期【總結(jié)】K值與K/2值的應(yīng)用:K值減小環(huán)境阻力→增大K值→保護(hù)野生生物資源增大環(huán)境阻力→降低K值→防治有害生物最大養(yǎng)殖/放牧量不超過(guò)K值→合理確定載畜量，避免生態(tài)崩潰K/2值漁業(yè)捕撈后的種群數(shù)量要在K/2值處K/2值前防治有害生物，嚴(yán)防達(dá)到K/2值處【問(wèn)題探究】K值

（是/不是）種群數(shù)量的最大值【問(wèn)題探究】K值

（是/不是）種群數(shù)量的最大值請(qǐng)據(jù)圖分析：該種群的K值為

。同一種群的K值是固定不變的嗎？同一種群的K

值不是固定不變的，會(huì)受到環(huán)境因素的影響。K2生物自身的遺傳特性和食物、棲息場(chǎng)所、天敵及其他生存條件均會(huì)影響動(dòng)物的環(huán)境容納量。不是K值是種群在一定環(huán)境條件下所能維持（允許達(dá)到）的種群最大數(shù)量，在環(huán)境條件沒(méi)有變化的情況下，種群數(shù)量在K值上下波動(dòng)，動(dòng)態(tài)平衡?！究偨Y(jié)】種群“J”形和“S”形增長(zhǎng)曲線之間的關(guān)系（1）某種群生活在一個(gè)較理想的環(huán)境中，則此種群數(shù)量增長(zhǎng)的曲線是

。（2）如果此種群生活在一個(gè)有限制的自然環(huán)境中，種群的個(gè)體數(shù)量增長(zhǎng)的曲線可能是

。（3）圖中兩曲線間的陰影部分代表

，按自然選擇學(xué)說(shuō)，就表示在生存斗爭(zhēng)中被

的個(gè)體數(shù)量?！癝”形“J”形環(huán)境阻力淘汰食物不足空間有限種內(nèi)斗爭(zhēng)天敵捕食氣候、傳染病等環(huán)境阻力J型曲線S型曲線前提條件增長(zhǎng)模型有無(wú)K值種群增長(zhǎng)率種群增長(zhǎng)速率理想條件存在環(huán)境阻力比較種群增長(zhǎng)兩種曲線的聯(lián)系與區(qū)別無(wú)，持續(xù)保持增長(zhǎng)有K值保持穩(wěn)定先增加后下降有最大值逐漸下降逐漸增加無(wú)上限二種群的“J”型增長(zhǎng)三種群的“S”型增長(zhǎng)一建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法目錄CONTENTS四種群數(shù)量的波動(dòng)在自然界，有的種群能夠在一段時(shí)期內(nèi)維持?jǐn)?shù)量的相對(duì)穩(wěn)定。對(duì)于大多數(shù)生物種群來(lái)說(shuō)，種群數(shù)量總是在波動(dòng)中。某地區(qū)東亞飛蝗種群數(shù)量的波動(dòng)1.種群數(shù)量的相對(duì)穩(wěn)定2.種群數(shù)量的波動(dòng)在K值不變的情況下，種群的數(shù)量總是圍繞著K值上下波動(dòng)。3.種群數(shù)量的爆發(fā)處在波動(dòng)狀態(tài)的種群，在某些特定條件下可能出現(xiàn)種群爆發(fā)。如蝗災(zāi)、鼠災(zāi)、赤潮等。東亞飛蝗的爆發(fā)東亞飛蝗在我國(guó)的大發(fā)生沒(méi)有周期性規(guī)律，干旱是大發(fā)生的主要原因。在黃河三角洲上的濕生草地，若遇到連年干旱，土壤中的蝗卵成活率就會(huì)提高，這是造成蝗蟲大發(fā)生的主要原因。在淮河流域，前一年大澇，第二年飛蝗大發(fā)生的概率最大。故河北蝗區(qū)常出現(xiàn)“先澇后旱，螞蚱成片”，“大水之后，必鬧蝗災(zāi)”的情況。3.種群數(shù)量的爆發(fā)加拿大一枝黃花水葫蘆4.種群數(shù)量的下降當(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。如遭遇人類亂捕濫殺和棲息地破壞。種群的延續(xù)需要有一定的個(gè)體數(shù)量為基礎(chǔ)。當(dāng)一個(gè)種群的數(shù)量過(guò)少，種群可能會(huì)由于近親繁殖等原因而衰退、消亡。對(duì)于那些已經(jīng)低于種群延續(xù)所需要的最小種群數(shù)量的物種，需要采取有效的措施進(jìn)行保護(hù)。捕鯨現(xiàn)場(chǎng)1．下圖為種群數(shù)量增長(zhǎng)曲線，不考慮遷入和遷出，下列有關(guān)敘述不正確的是

（

）A．種群的數(shù)量變化除了“J”形和“S”形增長(zhǎng)，還有穩(wěn)定、波動(dòng)和下降等B．bc段種群增長(zhǎng)速率逐漸下降，是因?yàn)槌錾市∮谒劳?/p>