生物學(xué)課件 4.2種群的數(shù)量變化

4.2種群數(shù)量的變化1.細(xì)菌是真核生物還是原核生物？

思考回答2．細(xì)菌的繁殖的方式是什么？0204060n?3．細(xì)菌繁殖了n代后的數(shù)量是多少？細(xì)菌增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型研究4．請(qǐng)?jiān)谧鳂I(yè)紙上繪制細(xì)菌增長(zhǎng)的曲線圖。時(shí)間（min)20406080100120140160180細(xì)菌數(shù)量（個(gè)）248163264128256512增長(zhǎng)速度v(個(gè)/20min)4-2=248163264128256增長(zhǎng)速度越來(lái)越快10020030040050060020406080100180時(shí)間增長(zhǎng)速度越來(lái)越快時(shí)間（min)20406080100120140160180細(xì)菌數(shù)量（個(gè)）增長(zhǎng)速度v(個(gè)/20min)248163264128256512

4-2=248163264128256增長(zhǎng)率r(個(gè)/20min

個(gè))增長(zhǎng)率穩(wěn)定(4-2)/2=11111111Nt=N0×λt10020030040050060020406080100180時(shí)間0一、建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法1.數(shù)學(xué)模型：是用來(lái)描述一個(gè)系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式4.數(shù)學(xué)模型建構(gòu)的步驟2.數(shù)學(xué)模型的表現(xiàn)形式:數(shù)學(xué)方程式曲線圖3.建構(gòu)數(shù)學(xué)模型的意義:描述、解釋和預(yù)測(cè)種群數(shù)量的變化。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)表格畫(huà)曲線，推導(dǎo)公式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：4.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)自然界的確有類似細(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。1859年，一個(gè)英格蘭的農(nóng)民帶著24只野兔，登陸澳大利亞并定居下來(lái)，但誰(shuí)也沒(méi)想到，一個(gè)世紀(jì)之后，這個(gè)澳洲“客人”的數(shù)量呈指數(shù)增長(zhǎng)，達(dá)到6億只之巨。實(shí)例一理想條件下的種群增長(zhǎng)模型種群遷入一個(gè)新環(huán)境后，常常在一定時(shí)期內(nèi)出現(xiàn)“J”型增長(zhǎng)。例如，在20世紀(jì)30年代時(shí)，人們將環(huán)頸雉引入到美國(guó)的一個(gè)島嶼，在1937～1942年期間，這個(gè)環(huán)頸雉種群的增長(zhǎng)大致符合“J”型曲線（右圖）。

實(shí)例二理想條件下的種群增長(zhǎng)模型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量的計(jì)算：t年后種群的數(shù)量為

Nt=N0

λt（N0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．）

種群增長(zhǎng)的Ｊ型曲線在一個(gè)培養(yǎng)基中，細(xì)菌的數(shù)量會(huì)一直按照這個(gè)公式增長(zhǎng)嗎？為什么？如何驗(yàn)證您的觀點(diǎn)？問(wèn)題探討3：不會(huì).原因：自然界的資源和空間是有限的。總之……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)境阻力越大大草履蟲(chóng)數(shù)量增長(zhǎng)過(guò)程如何？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A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，稱為“S”型曲線．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。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)量稱為環(huán)境容納量，又稱K值。

同一種群的K值不是固定不變的，會(huì)受到環(huán)境的影響。

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。資源有限條件下的種群增長(zhǎng)為了保護(hù)魚(yú)類資源不受破壞，并能持續(xù)地獲得最大捕魚(yú)量，應(yīng)使被捕魚(yú)群的種群數(shù)量保持在什么水平?為什么？為了保護(hù)魚(yú)類資源不受破壞，并能持續(xù)地獲得最大捕魚(yú)量，根據(jù)種群增長(zhǎng)的S型曲線，應(yīng)使被捕魚(yú)群的種群數(shù)量保持在K／2水平。這是因?yàn)樵谶@個(gè)水平上種群增長(zhǎng)量最大。提示：從環(huán)境容納量的角度思考，可以采取措施降低有害動(dòng)物種群的環(huán)境容納量，如將食物儲(chǔ)藏在安全處，斷絕或減少它們的食物來(lái)源；室內(nèi)采取硬化地面等措施，減少它們挖造巢穴的場(chǎng)所；養(yǎng)殖或釋放它們的天敵，等等。同一種群的K值不是固定不變的，會(huì)受到環(huán)境的影響。思考怎樣做才是最有效的滅鼠措施？思考怎樣做才是保護(hù)大熊貓的根本措施？建立自然保護(hù)區(qū)，改善大熊貓的棲息環(huán)境，提高環(huán)境容納量。K值是環(huán)境最大容納量。環(huán)境阻力代表自然選擇的作用。農(nóng)、林、牧業(yè)生產(chǎn)就是在這個(gè)范圍內(nèi)謀求產(chǎn)量的提高,其潛力有一定限制。總結(jié)兩種曲線的比較種群在沒(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