不同條件下種群的增長方式 課件-高二上學(xué)期生物學(xué)浙科版選擇性必修2 生物與環(huán)境

第二節(jié)不同條件下種群的增長方式不同研究種群的核心問題是種群數(shù)量的變化規(guī)律一、活動(dòng)探究果蠅種群的增長1.目的要求(1)學(xué)會(huì)培養(yǎng)果蠅的方法與技能。

(2)分析果蠅的數(shù)量變化,繪制果蠅增長的曲線圖,學(xué)會(huì)數(shù)學(xué)建模的方法。2.探究問題

(1)不同環(huán)境條件下果蠅種群是以什么方式增長的?

(2)果蠅種群的這種增長方式有何規(guī)律?3、材料

要求計(jì)數(shù)21天，獲得這4只果蠅一個(gè)世代全部子代的數(shù)量變化。4、方法步驟(1)取3個(gè)500mL廣口瓶,先在每個(gè)廣口瓶底部鋪一層厚約2cm的棉花,然后放入大小相等且熟透了的半根香蕉、2只雌果蠅和2只雄果蠅,最后用雙層紗布蓋住瓶口,并用橡皮筋扎緊,作為果蠅培養(yǎng)瓶。(2)將培養(yǎng)瓶置于溫度適宜(20~25℃)的環(huán)境中培養(yǎng)。防止實(shí)驗(yàn)偶然性。吸收香蕉腐敗的汁液；為果蠅化蛹提供場所，所以棉花層不宜過薄不然香蕉汁液會(huì)沒過棉花，會(huì)影響蛹后果蠅的羽化。作為食物。(3)每天觀察、記錄培養(yǎng)瓶中果蠅個(gè)體數(shù),持續(xù)3周。若培養(yǎng)瓶內(nèi)的果蠅數(shù)量不易直接觀察計(jì)數(shù)時(shí),另取一潔凈廣口瓶作為果蠅的麻醉瓶,放入滴有1~2滴乙醚的棉花團(tuán),并將其與培養(yǎng)瓶的瓶口對接,輕拍培養(yǎng)瓶把果蠅趕入麻醉瓶。待果蠅麻醉后,將其全部倒在白紙上,用毛筆進(jìn)行計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)結(jié)束后再將這些果蠅放回培養(yǎng)瓶中培養(yǎng)。將果蠅麻醉，便于計(jì)數(shù)。注意：乙醚不能過多，以免麻醉過度。若果蠅翅膀與身體呈45角翹起說明已經(jīng)死亡。5、統(tǒng)計(jì)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制增長曲線圖1.為什么最后幾天數(shù)量變化不大？因?yàn)榭臻g有限、資源有限2.如果觀察時(shí)間再長一些，果蠅個(gè)體數(shù)會(huì)出現(xiàn)什么變化？變少，因?yàn)橘Y源耗盡了二、建立數(shù)學(xué)模型是解釋種群數(shù)量變化的重要方法1.數(shù)學(xué)模型:用來描述現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)或其性質(zhì)的一個(gè)抽象簡化的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)。2.數(shù)學(xué)模型的表現(xiàn)形式:數(shù)學(xué)方程式或曲線圖。3.建構(gòu)數(shù)學(xué)模型的意義:描述、解釋和預(yù)測種群數(shù)量的變化。4.高中階段的模型有數(shù)學(xué)模型、物理模型、概念模型。探究——科學(xué)探究

下面是某種細(xì)菌在某條件下分裂繁殖的規(guī)律。(1)若該細(xì)菌的營養(yǎng)和生存空間沒有限制，請你仔細(xì)觀察細(xì)菌分裂繁殖的規(guī)律，完善下表：時(shí)間(min)020406080100120180繁殖代數(shù)(代)0123456__細(xì)菌數(shù)量(個(gè))1__________3264____248165129(2)觀察上表中細(xì)菌數(shù)量(N)和繁殖代數(shù)(n)之間的關(guān)系，寫出相應(yīng)的方程式：

。(3)根據(jù)所得到的方程式，在下面坐標(biāo)系中畫出細(xì)菌種群數(shù)量增長的曲線。N＝2n(4)我們從曲線的走向分析可以預(yù)計(jì)：①在資源無限、空間無限和不受其他生物制約的理想條件下，細(xì)菌種群的增長不會(huì)受

的影響，即在理想條件下種群增長的曲線為“

”形。②類比前述細(xì)菌種群數(shù)量模型構(gòu)建過程，若在食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒有敵害等條件下，某種群的起始數(shù)量為N0，并且第二年的數(shù)量是第一年的λ倍(該種群每年的增長倍數(shù)都保持不變)，則：a.一年后種群數(shù)量N1＝

，兩年后種群數(shù)量N2＝

，t年后種群數(shù)量Nt＝

(t為時(shí)間，Nt表示t年后該種群的數(shù)量)。種群密度增加JN0×λN0×λ2N0×λt在調(diào)查某林場松鼠的種群數(shù)量時(shí),計(jì)算當(dāng)年種群數(shù)量與前一年種群數(shù)量的比值(λ),并得到如右圖所示的曲線,則該種群在第幾年時(shí)種群數(shù)量最少呢?①

λ>1,種群數(shù)量增長

②

λ=1,種群數(shù)量不變③

0<λ<1,種群數(shù)量下降分析當(dāng)λ>1、λ=1、0<λ<1時(shí),種群的數(shù)量變化和年齡結(jié)構(gòu)的類型。b.若λ>1，請?jiān)谧鴺?biāo)系中繪出數(shù)學(xué)方程式Nt＝N0λt中種群數(shù)量Nt隨t的變化曲線圖。(5)總結(jié)：①“J”形增長曲線形成的條件：

資源無限、空間無限、不受其他生物制約；②適用范圍：

a.實(shí)驗(yàn)室條件下；

b.生態(tài)入侵；

c.引種到一個(gè)適宜的新環(huán)境中的早期。三、種群在無限環(huán)境條件下呈指數(shù)增長指數(shù)增長曲線：又稱“J”形增長資源空間理想條件很慢快公式為：Nt=Noλt思考：1.種群在指數(shù)增長過程中，增長率和增長速率是否改變？增長率=(現(xiàn)有個(gè)體數(shù)-原有個(gè)體數(shù))/原有個(gè)體數(shù)增長速率=(現(xiàn)有個(gè)體數(shù)-原有個(gè)體數(shù))/增長時(shí)間

不變,即λ-1逐漸增大種群的增長率和增長速率種群在單位時(shí)間內(nèi)新增加的個(gè)體數(shù)與原有數(shù)量的比例。計(jì)算公式：增長率=（本次總數(shù)－上次總數(shù)）/上次總數(shù)=出生率－死亡率增長率：增長速率：種群在單位時(shí)間內(nèi)新增加的個(gè)體數(shù)。計(jì)算公式：增長速率=（本次總數(shù)－上次總數(shù)）/單位時(shí)間=曲線的斜率種群爆炸生物種群繁殖不可能不受環(huán)境制約。當(dāng)生殖率大于死亡率，種群超常繁殖時(shí)，種群數(shù)量激增，生態(tài)學(xué)家將這種現(xiàn)象稱為種群“爆炸”。害蟲防治專家則把這種現(xiàn)象稱為害蟲猖獗或害蟲大發(fā)生。實(shí)例：高斯對大草履蟲種群研究的實(shí)驗(yàn)高斯把5個(gè)大草履蟲置于0.5mL的培養(yǎng)液中，每隔24小時(shí)統(tǒng)計(jì)一次草履蟲的數(shù)量，經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下：時(shí)間（天）123456種群中個(gè)體數(shù)量20137319369375365每天的增長速率——117182506-10每天的增長率——5.851.330.160.02-0.03邏輯斯諦增長——S型增長曲線Q1.大草履蟲的種群為什么不呈指數(shù)增長？Q2.其種群數(shù)量增長過程是怎樣的？Q3.其種群數(shù)量達(dá)到基本穩(wěn)定的數(shù)量值稱做什么？實(shí)例：高斯對大草履蟲種群研究的實(shí)驗(yàn)高斯把5個(gè)大草履蟲置于0.5mL的培養(yǎng)液中，每隔24小時(shí)統(tǒng)計(jì)一次草履蟲的數(shù)量，經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下：時(shí)間（天）123456種群中個(gè)體數(shù)量20137319369375365每天的增長速率——117182506-10每天的增長率——5.851.330.160.02-0.03邏輯斯諦增長——S形增長曲線K值：即環(huán)境容納量。指長時(shí)期內(nèi)，環(huán)境條件所能維持的種群最大數(shù)量。Q.同一種群的K值固定不變嗎？K值大小由環(huán)境中的有效資源決定，會(huì)根據(jù)環(huán)境條件的改變而變化。Q.種群數(shù)量達(dá)到K值時(shí)，都能在K值維持恒定嗎？·K/2k值只代表種群數(shù)量的一個(gè)平均值，在環(huán)境不遭受破壞的條件下，實(shí)際的種群數(shù)量在這個(gè)平均值的上下波動(dòng)。所以K值是種群在該環(huán)境中的穩(wěn)定平衡密度。K值原因：存在環(huán)境阻力——自然界中食物和空間等資源總是有限的，當(dāng)種群密度增大時(shí)，種內(nèi)斗爭和種間競爭會(huì)不斷加劇，捕食者數(shù)量也會(huì)不斷增加，還有氣候、傳染病等因素作用，導(dǎo)致該種群的出生率降低，死亡率增高（即種群增長率不斷下降），當(dāng)出生率與死亡率相等（即增長率為0）時(shí)，種群的增長就會(huì)停止，有時(shí)會(huì)穩(wěn)定在一定的水平。Q.種群數(shù)量達(dá)到K值時(shí)，都能在K值維持恒定嗎？·K/2K值種群數(shù)量小于K/2時(shí)，種群增長逐漸加快；種群數(shù)量等于K/2時(shí)，種群增長最快；種群數(shù)量大于K/2時(shí)，種群增長逐漸減慢；種群數(shù)量達(dá)到K值時(shí)，種群增長停止或在K值上下波動(dòng)K/2時(shí)種群的增長速率最快，K值時(shí)種群數(shù)量最大，但增長速率為0小結(jié)：種群的邏輯斯諦增長

①產(chǎn)生條件：存在環(huán)境阻力有限條件——資源有限，空間有限，受其他生物制約③增長特點(diǎn)：

起始呈加速增長，K/2時(shí)增長最快，此后開始減速增長，到達(dá)K值時(shí)停止增長或在K值上下波動(dòng)。

②數(shù)學(xué)模型：

S形曲線增長速率是先上升，后下降，而增長率逐漸下降。開始期加快轉(zhuǎn)折期減速期思考：1.在“S”形增長曲線中,有一段時(shí)期近似于“J”形增長曲線,這一段是否等同于“J”形增長曲線?“S”形曲線“J”形曲線陰影部分為環(huán)境阻力導(dǎo)致，實(shí)際為生存斗爭中被淘汰的個(gè)體環(huán)境阻力：指妨礙生物潛能實(shí)現(xiàn)的環(huán)境因子的總和，包括生物因子和非生物因子(2)對于瀕危野生動(dòng)物的保護(hù),可通過改善生存環(huán)境來增大環(huán)境容納量；(3)對于有害生物的防治,應(yīng)通過限制環(huán)境因素來降低環(huán)境容納量。應(yīng)用(1)討論：家鼠繁殖力極強(qiáng)，善于打洞，偷吃糧食，傳播疾病危害極大，請同學(xué)們討論應(yīng)該采取哪些措施控制家鼠數(shù)量？老鼠機(jī)械捕殺藥物捕殺施用性誘捕劑養(yǎng)殖或釋放天敵