高中生物必修三《42種群的數(shù)量變化》課件

生存資源的供給能力周期性變化外來(lái)干擾天敵數(shù)量的變化偶然因素影響種群數(shù)量的因素：第2節(jié)

種群數(shù)量的變化問(wèn)題探討在營(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（min)20406080100120140160180分裂次數(shù)數(shù)量（個(gè)）2481632641282565121234567891、填寫(xiě)下表：計(jì)算一個(gè)細(xì)菌在不同時(shí)間（單位為min）產(chǎn)生后代的數(shù)量。2．n代細(xì)菌數(shù)量Nn的計(jì)算公式是：

Nn3．72小時(shí)后，由一個(gè)細(xì)菌分裂產(chǎn)生的細(xì)菌數(shù)量是多少？＝1×２n解：n＝６０minx７２h／２０min＝２１６Nn＝1×２n

＝２２１６4、以時(shí)間為橫坐標(biāo)，細(xì)菌數(shù)量為縱坐標(biāo)，畫(huà)出細(xì)菌的數(shù)量增長(zhǎng)曲線。20406080100120140160180時(shí)間/分鐘細(xì)菌數(shù)量/個(gè)曲線圖與數(shù)學(xué)方程式比較，有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？曲線圖：直觀，但不夠精確。數(shù)學(xué)公式：精確，但不夠直觀。

Nn＝1×２n種群的研究核心就是種群的數(shù)量變動(dòng)。為了直觀、簡(jiǎn)便地研究種群的數(shù)量變動(dòng)的規(guī)律，數(shù)學(xué)模型建構(gòu)是常用的方法之一。一、建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法數(shù)學(xué)模型用來(lái)描述一個(gè)系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式方程式法曲線法是聯(lián)系實(shí)際問(wèn)題與數(shù)學(xué)的橋梁，具有解釋、判斷、預(yù)測(cè)等重要功能是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題和探索新規(guī)律的有效途徑之一1、觀察研究對(duì)象，提出問(wèn)題細(xì)菌每20分鐘分裂一次，問(wèn)題：細(xì)菌數(shù)量怎樣變化的？2、提出合理的假設(shè)在資源和空間無(wú)限多的環(huán)境中，細(xì)菌種群的增長(zhǎng)不受種群密度增加的影響3、根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對(duì)事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)列出表格，根據(jù)表格中數(shù)據(jù)畫(huà)出曲線圖或推導(dǎo)公式（Nn＝２n）4、通過(guò)進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)或觀察等，對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正觀察、統(tǒng)計(jì)細(xì)菌的數(shù)量，對(duì)自己所建立的模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正建立數(shù)學(xué)模型一般包括以下步驟：自然界的確有類(lèi)似細(xì)菌在理想狀態(tài)下種群數(shù)量增長(zhǎng)的形式，如果以時(shí)間為橫坐標(biāo)，種群數(shù)量為縱坐標(biāo)畫(huà)出曲線來(lái)表示，曲線則大致呈“J”型。種群增長(zhǎng)的“J”型曲線細(xì)菌增長(zhǎng)曲線實(shí)例一：1859年，一位英國(guó)人來(lái)到澳大利亞定居，他帶來(lái)了24只野兔。讓他沒(méi)有想到的是，一個(gè)世紀(jì)之后，這24只野兔的后代竟達(dá)到6億只以上。漫山遍野的野兔與牛羊爭(zhēng)食牧草，啃嚙樹(shù)皮，造成植被破壞，導(dǎo)致水土流失。后來(lái)，人們引入了黏液瘤病毒才使野兔的數(shù)量得到控制。12實(shí)例二：1901年鳳眼蓮（水葫蘆）作為花卉引入中國(guó)，30年代作為畜禽飼料引入中國(guó)內(nèi)地各省，并作為觀賞和凈化水質(zhì)的植物推廣種植，后逃逸為野生。由于繁殖迅速，又幾乎沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手和天敵，在我國(guó)南方江河湖泊中發(fā)展迅速。寧波、昆明、武漢等地，人躺在鋪滿(mǎn)鳳眼蓮的湖面上，可以不沉；上海去年3萬(wàn)噸的鳳眼蓮打撈量，今年已翻了3倍有余，上升至10萬(wàn)噸；鳳眼蓮所帶來(lái)的水體富營(yíng)養(yǎng)化，讓越來(lái)越多的水中生物痛失“家園”。13實(shí)例三：在20世紀(jì)30年代，人們將環(huán)頸雉引入美國(guó)的一個(gè)島嶼。在1937－1942年期間，這個(gè)種群數(shù)量的增長(zhǎng)如下圖所示。

如果以時(shí)間為橫坐標(biāo)，種群數(shù)量為縱坐標(biāo)畫(huà)出曲線來(lái)表示，曲線大致呈什么型？實(shí)例四食物充足空間充裕環(huán)境適宜沒(méi)有敵害資源無(wú)限指數(shù)生長(zhǎng)理想條件下的種群增長(zhǎng)模型種群增長(zhǎng)的Ｊ型曲線①產(chǎn)生條件：

理想狀態(tài)——食物充足，空間充裕，環(huán)境適宜，沒(méi)有敵害等；②增長(zhǎng)特點(diǎn)：

種群數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長(zhǎng)，第二年是第一年的λ倍．③適用情形：種群增長(zhǎng)的Ｊ型曲線實(shí)驗(yàn)室條件下當(dāng)一個(gè)種群剛遷入到一個(gè)新的適宜環(huán)境時(shí)④量的計(jì)算：t年后種群的數(shù)量為

Nt=N0

λtN0為起始數(shù)量，t為時(shí)間，Nt表示t年后該種群的數(shù)量，λ為年均增長(zhǎng)率

⑤圖像：計(jì)算：某一地區(qū)2001年人口普查時(shí)有10萬(wàn)人，2002年比2001年增長(zhǎng)1％。請(qǐng)預(yù)測(cè)，按照此生長(zhǎng)速度，2006年該地區(qū)的人口將有多少？Nt＝10×（1+1％）2006-2001在一個(gè)特定培養(yǎng)基中，細(xì)菌的數(shù)量會(huì)一直按照這個(gè)方式增長(zhǎng)嗎？不會(huì).原因：自然界的資源和空間是有限的。即……在大自然中食物有限空間有限種內(nèi)斗爭(zhēng)種間競(jìng)爭(zhēng)天敵捕食環(huán)境阻力種群密度越大環(huán)境阻力越大自然界中常見(jiàn)的種群增長(zhǎng)曲線？大草履蟲(chóng)數(shù)量增長(zhǎng)過(guò)程如何？其種群達(dá)到基本穩(wěn)定的數(shù)量值稱(chēng)為什么？高斯（Gause，1934）把5個(gè)大草履蟲(chóng)置于0.5mL的培養(yǎng)液中，每隔24小時(shí)統(tǒng)計(jì)一次數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下：高斯對(duì)大草履蟲(chóng)種群研究的實(shí)驗(yàn)種群增長(zhǎng)的“S”型曲線在資源有限條件下的情況下，種群經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的增長(zhǎng)后，數(shù)量趨于穩(wěn)定。K/2轉(zhuǎn)折期，增長(zhǎng)速率最快K值：環(huán)境容納量加速期，個(gè)體數(shù)量增加，增長(zhǎng)加速調(diào)整期，個(gè)體數(shù)量較少增長(zhǎng)緩慢減速期，增長(zhǎng)緩慢穩(wěn)定期，增長(zhǎng)速率為零環(huán)境容納量:在環(huán)境條件不受破壞的情況下，一定空間中所能維持的種群最大數(shù)量稱(chēng)為環(huán)境容納量，又稱(chēng)K值。1.同一種群的K值不是固定不變的，會(huì)受到環(huán)境的影響。2.N≈K／2，此時(shí)種群增長(zhǎng)速度最快，可提供的資源數(shù)量也最多，而又不影響資源的再生。①產(chǎn)生條件：存在環(huán)境阻力：

自然條件（現(xiàn)實(shí)狀態(tài)）——食物等資源和空間總是有限的，種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)不斷加劇，捕食者數(shù)量不斷增加。導(dǎo)致該種群的出生率降低，死亡率增高．當(dāng)出生率與死亡率相等時(shí)，種群的增長(zhǎng)就會(huì)停止，有時(shí)會(huì)穩(wěn)定在一定的水平．種群增長(zhǎng)的“Ｓ”型曲線②增長(zhǎng)特點(diǎn)：

種群數(shù)量達(dá)到環(huán)境所允許的最大值（K值）后，將停止增長(zhǎng)并在K值左右保持相對(duì)穩(wěn)定。25③種群數(shù)量變化曲線與種群增長(zhǎng)率曲線的關(guān)系⑴圖乙的fg段相當(dāng)于圖甲的ac段。⑵圖乙的g點(diǎn)相當(dāng)于圖甲的c點(diǎn)。⑶圖乙的gh段相當(dāng)于圖甲的cd段。⑷圖乙的h點(diǎn)相當(dāng)于圖甲的de段。K/2abcdghfe甲乙種群增長(zhǎng)的“Ｓ”型曲線增長(zhǎng)率=出生率-死亡率種群增長(zhǎng)的“Ｓ”型曲線③種群數(shù)量增長(zhǎng)速率：t0t1t2N=K/2，最大，t1N=K，為零0K/2，逐漸增大,t0—t1K/2K，逐漸減小,t1—t2K/2種群增長(zhǎng)的“Ｓ”型曲線④在生產(chǎn)中的應(yīng)用K/2種群增長(zhǎng)曲線的生產(chǎn)生活中的應(yīng)用：①有害動(dòng)物的防治，應(yīng)通過(guò)降低其環(huán)境容納量②受保護(hù)動(dòng)物的拯救和恢復(fù)，應(yīng)通過(guò)改善其棲息環(huán)境，提高K值。③生產(chǎn)上的捕獲期應(yīng)確定在種群數(shù)量略比K/2多時(shí)最好；而殺蟲(chóng)效果最好的時(shí)期在潛伏期（K/2以下）。K/2的應(yīng)用①資源開(kāi)發(fā)與利用：種群數(shù)量達(dá)環(huán)境容納量的一半時(shí)種群增長(zhǎng)速率最大，再生能力最強(qiáng)——把握K/2值處黃金開(kāi)發(fā)點(diǎn)，維持被開(kāi)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。K/2②有害生物防治：務(wù)必及時(shí)控制種群數(shù)量，嚴(yán)防達(dá)K/2值處(若達(dá)K/2值處，可導(dǎo)致該有害生物成災(zāi)，如蝗蟲(chóng)的防控即是如此)。K/2的應(yīng)用K/230比較種群增長(zhǎng)兩種曲線的聯(lián)系與區(qū)別J型曲線S型曲線條件種群增長(zhǎng)率有無(wú)K值曲線環(huán)境資源無(wú)限環(huán)境資源有限保持穩(wěn)定先升后降無(wú)，持續(xù)保持增長(zhǎng)有K值環(huán)境阻力K值：環(huán)境容納量生存斗爭(zhēng)被淘汰的個(gè)體比較種群增長(zhǎng)兩種曲線的聯(lián)系與區(qū)別種群在沒(méi)有環(huán)境阻力的條件下呈現(xiàn)“J”型增長(zhǎng)，實(shí)際上是“S”型增長(zhǎng)的最初階段，“J”型增長(zhǎng)是一定時(shí)間內(nèi)的增長(zhǎng)方式，最終是以”S”型增長(zhǎng)結(jié)束，這是生態(tài)因素和物種本身相互影響的結(jié)果。時(shí)間種群數(shù)量J型曲線S型曲線K值比較種群增長(zhǎng)兩種曲線的聯(lián)系與區(qū)別33用達(dá)爾文的觀點(diǎn)分析“J”、“S”曲線時(shí)間種群數(shù)量J型曲線S型曲線K值1、“J”型曲線用達(dá)爾文的觀點(diǎn)分析表明生物具有過(guò)度繁殖的特性。2、圖中陰影部分表示：環(huán)境阻力；3、用達(dá)爾文的觀點(diǎn)分析指：通過(guò)生存斗爭(zhēng)被淘汰的個(gè)體數(shù)量，也即代表自然選擇的作用?！癑”型曲線表明生物具有什么特性？圖中陰影部分表示什么？1.用牛奶瓶培養(yǎng)黑腹果蠅，觀察成蟲(chóng)數(shù)量的變化，結(jié)果如下表：時(shí)間(天)15913172125293337成蟲(chóng)數(shù)(只)6102871131207270302327341根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析，下列結(jié)論正確的是(

)A．第13～25天，成蟲(chóng)數(shù)量增長(zhǎng)快的主要原因是個(gè)體生長(zhǎng)加快B．第17～29天，成蟲(chóng)增長(zhǎng)率上升、死亡率下降C．第21～37天，成蟲(chóng)增長(zhǎng)率的下降與種群密度的改變有關(guān)D．第1～37天，成蟲(chóng)數(shù)量呈“J”型增長(zhǎng)C2.下圖表示出生率、死亡率和種群密度的關(guān)系，據(jù)此分析得出的正確表述是(

)A．在K/2時(shí)控制有害動(dòng)物最有效B．圖示規(guī)律可作為控制人口增長(zhǎng)的依據(jù)C．該圖可用于實(shí)踐中估算種群最大凈補(bǔ)充量D．在K/2時(shí)捕撈魚(yú)類(lèi)最易得到最大日捕獲量C3.某研究所對(duì)一條河流生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行了幾年的跟蹤調(diào)查，發(fā)現(xiàn)某種魚(yú)進(jìn)入此生態(tài)系統(tǒng)后的種群數(shù)量增長(zhǎng)率隨時(shí)間的變化呈現(xiàn)如下圖所示曲線。則在t1時(shí)該種群的年齡組成類(lèi)型、能反映該種群數(shù)量變化的曲線分別是(

)A．衰退型和①B．增長(zhǎng)型和②C．衰退型和③D．增長(zhǎng)型和④B直接因素：出生率、死亡率、遷入、遷出間接因素：食物、氣候、傳染病、天敵重要因素：人類(lèi)的活動(dòng)影響種群數(shù)量變化的因素1．合理利用和保護(hù)野生生物資源2．為防治有害生物提供科學(xué)依據(jù)魚(yú)類(lèi)的捕撈蝗蟲(chóng)的防治研究種群數(shù)量變化的意義1．實(shí)驗(yàn)原理(1)用液體培養(yǎng)基培養(yǎng)