生物學③必修種群數量變化

1、 種群數量的變化 v怎樣建構種群數量增長的模型？怎樣建構種群數量增長的模型？ v種群的數量是怎樣變化的？種群的數量是怎樣變化的？ v哪些因素會影響種群數量的變化？哪些因素會影響種群數量的變化？ v如何利用種群數量的變化規(guī)律為生產如何利用種群數量的變化規(guī)律為生產 實際所用？實際所用？ 數學模型：是用來描述一個系統(tǒng)或 它的性質的數學形式。 大腸桿菌大腸桿菌 一、建構種群增長模型的方法一、建構種群增長模型的方法 培養(yǎng)大腸桿菌的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌的培養(yǎng)基 思考：思考：在營養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，在營養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下， 某某1個細菌每個細菌每20分鐘分裂繁殖一代分鐘分裂繁殖一代 時間時

2、間 分鐘分鐘 20406080100120140160180 細菌細菌 數量數量 (2)根據上表，寫出根據上表，寫出n代細菌數量的計算公式。代細菌數量的計算公式。 (1)請你計算出一個細菌產生的后代在不同時請你計算出一個細菌產生的后代在不同時 間的數量間的數量: （3）將數學公式（）將數學公式（N=2n)變?yōu)榍€圖變?yōu)榍€圖 曲線圖與數學方程式比較，有哪些優(yōu)缺點？曲線圖與數學方程式比較，有哪些優(yōu)缺點？ 直觀，直觀， 但不夠精確。但不夠精確。 數學模型：數學模型：用來描述一個系統(tǒng)或它的性質的數學形用來描述一個系統(tǒng)或它的性質的數學形 式式 建立數學模型一般包括以下步驟：建立數學模型一般包括以下步驟

3、： 觀察研究對象，觀察研究對象， 提出問題提出問題 提出合理的假設提出合理的假設 通過進一步的實驗或觀察等，通過進一步的實驗或觀察等， 對模型進行檢驗或修正對模型進行檢驗或修正 根據實驗數據，用適根據實驗數據，用適 當的數學形式對事物當的數學形式對事物 的性質進行表達的性質進行表達 細胞每細胞每20min20min分裂一次分裂一次 資源空間無限多，細菌種群資源空間無限多，細菌種群 的增長不受種群密度增加的的增長不受種群密度增加的 影響影響 觀察、統(tǒng)計細菌數量，觀察、統(tǒng)計細菌數量， 對自己所建立的模型對自己所建立的模型 進行檢驗或修正進行檢驗或修正 細菌的數量個 理想條件下細菌數量增長的推測：自

4、 然界中有此類型嗎？ 二、種群增長的二、種群增長的“J J”型曲線型曲線 1859年，年，24只只野兔野兔 6億只以上億只以上的野兔的野兔 近近100100年后年后 實例實例1 1：澳大利亞野兔澳大利亞野兔 實例實例2 2：鳳眼蓮鳳眼蓮 繪出上述實例中相關生物的增長曲線示意圖繪出上述實例中相關生物的增長曲線示意圖 討論討論1 1：出現這種增長的原因有哪些？出現這種增長的原因有哪些？ 三、三、“J”型增長的數學模型型增長的數學模型 1 1、模型假設：、模型假設： 理想狀態(tài)理想狀態(tài)食物充足，空間不限，氣候適宜，食物充足，空間不限，氣候適宜， 沒有敵害等；沒有敵害等； （N N0 0為起始數量，為起

5、始數量， t t為時間，為時間，N Nt t表示表示t t年后該種群的數年后該種群的數 量，量，為年均增長率）為年均增長率） 2 2、種群、種群 “J J”型增長的數學模型公式：型增長的數學模型公式： Nt=N0 t 種群的數量每年以一定的倍數增長，第二年是種群的數量每年以一定的倍數增長，第二年是 第一年的第一年的倍倍。 例例 生態(tài)學家高斯的實驗：生態(tài)學家高斯的實驗： 種群經過一定時間的種群經過一定時間的 增長后，增長后， 曲線，稱為曲線，稱為 “S”型曲線型曲線 大草履蟲種群的增長曲線大草履蟲種群的增長曲線 討論討論2 2：大草履蟲的大草履蟲的 增長呈增長呈“S S”型曲線的型曲線的 原因有

6、哪些？原因有哪些？ 存在環(huán)境阻力存在環(huán)境阻力 自然條件（現實狀態(tài)）自然條件（現實狀態(tài)）食物等資源食物等資源 和空間總是有限的，種內競爭不斷加劇，捕和空間總是有限的，種內競爭不斷加劇，捕 食者數量不斷增加，導致該種群的出生率降食者數量不斷增加，導致該種群的出生率降 低，死亡率增高。低，死亡率增高。 當出生率與死亡率相等時，種群的增長就當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。會停止，有時會穩(wěn)定在一定的水平。 四、種群增長的四、種群增長的“S S”型曲線型曲線 種群數量達到環(huán)境所允許的最大值（種群數量達到環(huán)境所允許的最大值（K K值值）后，）后， 將停止增長并在將停止增

7、長并在K K值左右保持相對穩(wěn)定。值左右保持相對穩(wěn)定。 K值：值：在環(huán)境條件不受在環(huán)境條件不受 破壞的情況下，一定破壞的情況下，一定 空間中所能維持的空間中所能維持的種種 群最大數量群最大數量稱為稱為環(huán)境環(huán)境 容納量。容納量。 討論討論4 4：從環(huán)境容納量（從環(huán)境容納量（K K值）的角度思考：值）的角度思考： （1 1）對瀕危動物如大熊貓應采取什么保護措施？）對瀕危動物如大熊貓應采取什么保護措施？ （2 2）對家鼠等有害動物的控制，應當采取什么）對家鼠等有害動物的控制，應當采取什么 措施？措施？ 建立自然保護區(qū)，改善大熊貓的棲息環(huán)境，提建立自然保護區(qū)，改善大熊貓的棲息環(huán)境，提 高環(huán)境容納量。高環(huán)

8、境容納量。 可以采取措施降低有害動物種群的環(huán)境容納量，可以采取措施降低有害動物種群的環(huán)境容納量， 如將食物儲藏在安全處，斷絕或減少它們的食物如將食物儲藏在安全處，斷絕或減少它們的食物 來源；室內采取硬化地面等措施，減少它們挖造來源；室內采取硬化地面等措施，減少它們挖造 巢穴的場所；養(yǎng)殖或釋放它們的天敵，等等。巢穴的場所；養(yǎng)殖或釋放它們的天敵，等等。 種群數量 種群增長的種群增長的“J”型曲線型曲線 （在理想狀態(tài)下的種群增長）（在理想狀態(tài)下的種群增長） 種群增長的種群增長的“S”型曲線型曲線 （在有限環(huán)境下的種群增長）（在有限環(huán)境下的種群增長） 大多數種群的數量總是在波動之中的，大多數種群的數量

9、總是在波動之中的， 五、種群數量的波動和下降五、種群數量的波動和下降 東亞飛蝗種群數量的波動東亞飛蝗種群數量的波動 在不利條件之下，還會急劇下降，甚至滅亡在不利條件之下，還會急劇下降，甚至滅亡 課后調查：課后調查：長江流域，近百年有多少物種消長江流域，近百年有多少物種消 失或瀕臨滅絕失或瀕臨滅絕? ?同時探究在其背后的原因。同時探究在其背后的原因。 在Faroe Islands上， 捕鯨現場成了血的海洋 例：例：我國自我國自13931990年以來人口統(tǒng)年以來人口統(tǒng) 計數據如下：計數據如下： 繪出上述時間內我國人口數量變化繪出上述時間內我國人口數量變化 的曲線示意圖。的曲線示意圖。 按照此曲線發(fā)

10、展下去將會出現怎樣按照此曲線發(fā)展下去將會出現怎樣 的狀況？的狀況？ 鑒于我國人口的現狀應當采取鑒于我國人口的現狀應當采取 什么措施？什么措施？ 年份年份1393157817641849192819821990 億億0.60.62.04.14.710.3 11.6 我國人口的調節(jié)：我國人口的調節(jié)： v總方針總方針控制人口的增長，提高人口控制人口的增長，提高人口 的素質；的素質； v目標目標20002000前力爭把中國平均人口自前力爭把中國平均人口自 然增長率控制在然增長率控制在12.512.5內，期望本世紀內，期望本世紀 中葉穩(wěn)定在中葉穩(wěn)定在15151616億；億； v措施措施堅持優(yōu)生優(yōu)育，計劃

11、生育；掃堅持優(yōu)生優(yōu)育，計劃生育；掃 除青壯年文盲，實行九年制義務教育。除青壯年文盲，實行九年制義務教育。 v有利于野生生物資源的合理利用及保護。有利于野生生物資源的合理利用及保護。 v通過研究種群數量變動規(guī)律，為害蟲的預通過研究種群數量變動規(guī)律，為害蟲的預 測及防治提供科學依據。測及防治提供科學依據。 v為引進外來物種提供理性的思考。為引進外來物種提供理性的思考。 v 研究種群數量變化有何意義？研究種群數量變化有何意義？ 蒼鷺的保護蒼鷺的保護 云豹的保護云豹的保護 野豬的保護野豬的保護 救護被困的鯨魚救護被困的鯨魚 全力防蝗減災全力防蝗減災 （3）將數學公式（）將數學公式（N=2n)變?yōu)榍€圖

12、變?yōu)榍€圖 曲線圖與數學方程式比較，有哪些優(yōu)缺點？曲線圖與數學方程式比較，有哪些優(yōu)缺點？ 直觀，直觀， 但不夠精確。但不夠精確。 數學模型：數學模型：用來描述一個系統(tǒng)或它的性質的數學形用來描述一個系統(tǒng)或它的性質的數學形 式式 建立數學模型一般包括以下步驟：建立數學模型一般包括以下步驟： 觀察研究對象，觀察研究對象， 提出問題提出問題 提出合理的假設提出合理的假設 通過進一步的實驗或觀察等，通過進一步的實驗或觀察等， 對模型進行檢驗或修正對模型進行檢驗或修正 根據實驗數據，用適根據實驗數據，用適 當的數學形式對事物當的數學形式對事物 的性質進行表達的性質進行表達 細胞每細胞每20min20min分裂一次分裂一次 資源空間無限多，細菌種群資源空間無限多，細菌種群 的增長不受種群密度增加的的增長不受種群密度增加的 影響影響 觀察、統(tǒng)計細菌數量，觀察、統(tǒng)計細菌數量， 對自己所建立的模型對自己所建立的模型 進行檢驗或修正進行檢驗或修正 繪出上述實例中相關生物的增長曲線示意圖繪出上述實例中相關生物的增長曲線示意圖 討論討論1 1：出現這種增