種群數(shù)量表變化

1、 第第2 2節(jié)節(jié) 種群數(shù)量的變化種群數(shù)量的變化第四章種群和群落第四章種群和群落學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)1 1種群增長數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建。種群增長數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建。2 2、J J型曲線公式的構(gòu)建。型曲線公式的構(gòu)建。3.S3.S型曲線型曲線K K值的含義。值的含義。4 4.S型曲線增長率的變化。型曲線增長率的變化。5.J5.J型曲線與型曲線與S S型曲線的比較。型曲線的比較。問題探討問題探討 在營養(yǎng)和生存空在營養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況間沒有限制的情況下，某種細(xì)菌每下，某種細(xì)菌每20min20min就通過分裂就通過分裂繁殖一代。繁殖一代。Zx xk時間（時間（min)min)202040406060808010

2、0100120120140140160160180180分裂次數(shù)分裂次數(shù)數(shù)量（個）數(shù)量（個）2 24 48 8161632326464128128256256 5125121 12 23 34 45 56 67 78 89 91 1、填寫下表：計算一個細(xì)菌在不同時間（單位為、填寫下表：計算一個細(xì)菌在不同時間（單位為minmin）產(chǎn)生后代的數(shù)量。產(chǎn)生后代的數(shù)量。2 2、用數(shù)學(xué)方程式表示：n 代后細(xì)菌的數(shù)量 N ？3 3、7272小時后，由一個細(xì)菌分裂產(chǎn)生的細(xì)菌數(shù)量是多少？小時后，由一個細(xì)菌分裂產(chǎn)生的細(xì)菌數(shù)量是多少？解：解：n n min min h hminminNN N=2 N=2n n細(xì)菌數(shù)

3、量4 4、以時間為橫坐標(biāo)，細(xì)菌數(shù)量為縱坐標(biāo)，畫出細(xì)菌的數(shù)、以時間為橫坐標(biāo)，細(xì)菌數(shù)量為縱坐標(biāo)，畫出細(xì)菌的數(shù)量增長曲線。量增長曲線。Z x xk曲線圖與數(shù)學(xué)方程式比較，各曲線圖與數(shù)學(xué)方程式比較，各有哪些優(yōu)點(diǎn)？有哪些優(yōu)點(diǎn)？曲線圖：曲線圖： 直觀直觀數(shù)學(xué)公式：數(shù)學(xué)公式： 科學(xué)、準(zhǔn)確科學(xué)、準(zhǔn)確20406080100120140160180時間時間/ /分鐘分鐘細(xì)菌數(shù)量細(xì)菌數(shù)量/ /個個數(shù)學(xué)模型：數(shù)學(xué)模型：1. 1. 概念：概念：用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式。式。2. 2. 建立數(shù)學(xué)模型的步驟：建立數(shù)學(xué)模型的步驟：建構(gòu)種群增長模型的方法建構(gòu)種群增長模型的方法研究實(shí)

4、例研究實(shí)例研究方法研究方法細(xì)菌每細(xì)菌每20min20min分裂一次分裂一次觀察研究對象，提出問題觀察研究對象，提出問題在資源和空間無限多的環(huán)在資源和空間無限多的環(huán)境中，細(xì)菌種群的增長不境中，細(xì)菌種群的增長不會受種群密度增加的影響會受種群密度增加的影響提出合理的假設(shè)提出合理的假設(shè)NNn n=2=2n n ， NN代表細(xì)菌數(shù)量，代表細(xì)菌數(shù)量，n n表示第幾代表示第幾代根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)母鶕?jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對事物的性質(zhì)進(jìn)數(shù)學(xué)形式對事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)行表達(dá)觀察、統(tǒng)計細(xì)菌數(shù)量，對觀察、統(tǒng)計細(xì)菌數(shù)量，對自己所建立的模型進(jìn)行檢自己所建立的模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正驗(yàn)或修正zx xk通過進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)或觀察

5、通過進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)或觀察等，對模型進(jìn)行檢驗(yàn)或等，對模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正修正細(xì)菌的數(shù)量個 理想條件理想條件下細(xì)菌下細(xì)菌數(shù)量增長的推測：數(shù)量增長的推測：自自然界然界中有此類型嗎？中有此類型嗎？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(shí)例實(shí)例1 1：澳大利亞野兔：澳大利亞野兔種群增長的種群增長的“J J”型曲線型曲線 在在20世紀(jì)世紀(jì)30年代時，年代時，人們將環(huán)頸雉引入到美人們將環(huán)頸雉引入到美國的一個島嶼，在國的一個島嶼，在19371942年期間，這年期間，這個環(huán)頸雉種群的增長大個環(huán)頸雉種群的增長大致符合右圖。致符合右圖。 實(shí)例實(shí)例2自然界自然界確有確有類似

6、細(xì)菌在理想條件下種群數(shù)量類似細(xì)菌在理想條件下種群數(shù)量增長的形式，如果以時間為橫坐標(biāo)，種群數(shù)增長的形式，如果以時間為橫坐標(biāo)，種群數(shù)量為縱坐標(biāo)，曲線則大致呈量為縱坐標(biāo)，曲線則大致呈“ J ”型型 如果種群的起始數(shù)量為N0，并且第二代的數(shù)量是第一代的倍，那么： z x xk 一代后種群數(shù)量N1_，兩代后種群數(shù)量N2_，N0 N0 2N0 tJ J型曲線型曲線t t代后種群數(shù)量代后種群數(shù)量Nt=_Nt=_動動動動腦筋腦筋“J”“J”型曲線種群數(shù)量增長率如何變化？型曲線種群數(shù)量增長率如何變化？ 增增長長率率時間時間“J”型增長的數(shù)學(xué)模型型增長的數(shù)學(xué)模型 1 1、模型假設(shè)：、模型假設(shè)： 理想狀態(tài)理想狀態(tài)食

7、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(shù)量，為起始數(shù)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(shù)年后該種群的數(shù)量，量，表示該種群數(shù)量是一年前種群數(shù)量的倍數(shù)）表示該種群數(shù)量是一年前種群數(shù)量的倍數(shù)） 2 2、建立模型：、建立模型：t t年后種群數(shù)量為年后種群數(shù)量為Nt=N0 t 種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長，第二年是種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長，第二年是第一年的第一年的倍倍。產(chǎn)生條件：產(chǎn)生條件： 理想條件理想條件食物充足，空間不限，食物充足，空間不限， 氣候適宜，沒有天敵等；氣候適宜，沒有天敵等；增長特點(diǎn)：

8、增長特點(diǎn)： 種群的數(shù)量往往會連續(xù)增長，且種群的數(shù)量往往會連續(xù)增長，且增增長率不變長率不變。數(shù)量的計算：數(shù)量的計算：t t年后種群的數(shù)量為年后種群的數(shù)量為 N Nt t=N=N0 0 t t 例子：例子：歸納：一、歸納：一、“J”型增長的數(shù)學(xué)模型型增長的數(shù)學(xué)模型 實(shí)驗(yàn)條件下或新物種遷入的開始階段。實(shí)驗(yàn)條件下或新物種遷入的開始階段。問題探討問題探討在一個培養(yǎng)基中，細(xì)菌的數(shù)量會一直按照這個公在一個培養(yǎng)基中，細(xì)菌的數(shù)量會一直按照這個公式增長嗎？為什么？式增長嗎？為什么？如何驗(yàn)證這個觀點(diǎn)？如何驗(yàn)證這個觀點(diǎn)？ 不會，不會，自然界的資源和空間總是有限的。種內(nèi)自然界的資源和空間總是有限的。種內(nèi)競爭就會加劇；捕

9、食者增加。競爭就會加?。徊妒痴咴黾印Ｉ鷳B(tài)學(xué)家高斯曾經(jīng)做過這樣生態(tài)學(xué)家高斯曾經(jīng)做過這樣一個實(shí)驗(yàn)：在一個實(shí)驗(yàn)：在0.5ml0.5ml培養(yǎng)液中放培養(yǎng)液中放入入5 5個大草履蟲，然后每隔個大草履蟲，然后每隔24h24h統(tǒng)計一次大草履蟲的數(shù)量。經(jīng)過統(tǒng)計一次大草履蟲的數(shù)量。經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，得出了如圖所示的結(jié)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，得出了如圖所示的結(jié)果。果。思考：思考：1 1、曲線形狀象什么？其種、曲線形狀象什么？其種群達(dá)到基本穩(wěn)定的數(shù)量值群達(dá)到基本穩(wěn)定的數(shù)量值稱為什么？稱為什么？“S S”型曲線型曲線2 2、大草履蟲數(shù)量增長過程、大草履蟲數(shù)量增長過程如何？如何？種群增長的種群增長的“S S”型曲線型曲線K K值值種群增長

10、率不斷降低種群增長率不斷降低種群數(shù)量種群數(shù)量K/2 K/2 K K值時，值時，種群增長的種群增長的“S S”型曲線型曲線種群數(shù)量達(dá)到種群數(shù)量達(dá)到K K值時，值時，種群增長率為零種群增長率為零, ,但種群數(shù)量但種群數(shù)量達(dá)到最大，且種內(nèi)斗爭最劇烈。達(dá)到最大，且種內(nèi)斗爭最劇烈。種群數(shù)量在種群數(shù)量在 K/2 K/2值時，值時，種群增長率最大種群增長率最大種群數(shù)量由種群數(shù)量由0 0K/2K/2值時，值時，種群增長率增大種群增長率增大K K值：值：在環(huán)境條件不受破壞的情況下，一定空間中在環(huán)境條件不受破壞的情況下，一定空間中所能維持的所能維持的種群最大數(shù)量種群最大數(shù)量稱為稱為環(huán)境容納量環(huán)境容納量。K/2K

11、K值：值：環(huán)境容納量環(huán)境容納量歸納：二、種群增長的歸納：二、種群增長的“S S”型曲線型曲線產(chǎn)生條件：產(chǎn)生條件： 自然條件自然條件( (現(xiàn)實(shí)狀態(tài)現(xiàn)實(shí)狀態(tài)) )食物等資源和空間總是食物等資源和空間總是有限的，當(dāng)種群密度增大時，種內(nèi)斗爭不斷加劇，有限的，當(dāng)種群密度增大時，種內(nèi)斗爭不斷加劇，天敵數(shù)量不斷增加，導(dǎo)致該種群的出生率降低，死天敵數(shù)量不斷增加，導(dǎo)致該種群的出生率降低，死亡率增高。亡率增高。增長特點(diǎn)：增長特點(diǎn)： 存在環(huán)境阻力存在環(huán)境阻力 種群密度越大種群密度越大 環(huán)境阻力越大環(huán)境阻力越大（1 1）種群數(shù)量有最大值（種群數(shù)量有最大值（K K值）。值）。 （2 2）種群增長率先上升，后下降，有最大

12、值。種群增長率先上升，后下降，有最大值。 種群增長的種群增長的“S”型曲型曲線線（自然條件下）（自然條件下）1 1、種群數(shù)量處于、種群數(shù)量處于K K值時，值時，增長率增長率=0=0， 2 2、種群數(shù)量處于、種群數(shù)量處于K/2K/2值時，增長率最大值時，增長率最大討論：討論：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(yīng)采取什么保護(hù)措施？）對瀕危動物如大熊貓應(yīng)采取什么保護(hù)措施？（2 2）對家鼠等有害動物的控制，應(yīng)當(dāng)采取什么）對家鼠等有害動物的控制，應(yīng)當(dāng)采取什么 措施？措施？建立自然保護(hù)區(qū)，改善大熊貓的棲息環(huán)境，提建立自然保護(hù)區(qū)，改善大熊貓的棲息環(huán)

13、境，提高環(huán)境容納量。高環(huán)境容納量?？梢圆扇〈胧┙档陀泻游锓N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(nèi)采取硬化地面等措施，減少它們挖造來源；室內(nèi)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。用達(dá)爾文的觀點(diǎn)分析用達(dá)爾文的觀點(diǎn)分析“J J”、“S S”曲線曲線時間時間種種群群數(shù)數(shù)量量J J型型曲線曲線S S型型曲線曲線K K值值1 1、“J J”型曲線用達(dá)爾文的觀點(diǎn)分析表明生物具型曲線用達(dá)爾文的觀點(diǎn)分析表明生物具有有過度繁殖

14、過度繁殖的特性。的特性。2 2、圖中陰影部分表示：、圖中陰影部分表示：環(huán)境阻力環(huán)境阻力； 用達(dá)爾文的觀點(diǎn)分析：通過用達(dá)爾文的觀點(diǎn)分析：通過生存斗爭生存斗爭被被淘汰淘汰的個體數(shù)量，也即代表自然選擇的作用。的個體數(shù)量，也即代表自然選擇的作用?！癑 J”型曲線表明型曲線表明生物具有什么特性？生物具有什么特性？圖中陰影部分表示圖中陰影部分表示什么？什么？J J型曲線型曲線S S型曲線型曲線存在條件存在條件增長率增長率有無有無K K值值理想條件理想條件自然條件自然條件穩(wěn)定不變穩(wěn)定不變先上升后下降先上升后下降無無有有種群數(shù)量達(dá)到種群數(shù)量達(dá)到K值時，都能在值時，都能在K值維持穩(wěn)定嗎？值維持穩(wěn)定嗎？種群數(shù)量的

15、波動和下降種群數(shù)量的波動和下降 大多數(shù)種群的數(shù)量總是在大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動波動中，在不利條件下，中，在不利條件下，還會急劇還會急劇下降下降，甚至，甚至消亡消亡。東亞飛蝗種群數(shù)量的波動?xùn)|亞飛蝗種群數(shù)量的波動歸納：三、種群數(shù)量的波動和下降歸納：三、種群數(shù)量的波動和下降 種群的數(shù)量是由出生率和死亡率、遷入率和遷種群的數(shù)量是由出生率和死亡率、遷入率和遷出率決定的，因此，凡是影響上述種群特征的因出率決定的，因此，凡是影響上述種群特征的因素，都會引起種群數(shù)量的變化。素，都會引起種群數(shù)量的變化。影響種群數(shù)量變化的因素影響種群數(shù)量變化的因素自然因素：自然因素： 氣候、食物、天敵、傳染病等氣候、食物、天敵

16、、傳染病等人為因素：人類的活動人為因素：人類的活動 （2 2）野生生物資源的保護(hù)和利用。）野生生物資源的保護(hù)和利用。 （1 1）對于有害動物的防治。）對于有害動物的防治。（3 3）瀕危動物種群的拯救和恢復(fù)。）瀕危動物種群的拯救和恢復(fù)。 歸納：四、研究種群數(shù)量變化的意義歸納：四、研究種群數(shù)量變化的意義K/2KD: 出生率死亡率，即出生率死亡率，即種群數(shù)量處于種群數(shù)量處于K值。值。B: 出生率與死亡率之差出生率與死亡率之差最大，即種群數(shù)量處于最大，即種群數(shù)量處于K/2值。值。1 1在下列圖中，表示種群在無環(huán)境阻力在下列圖中，表示種群在無環(huán)境阻力狀況下增長的是狀況下增長的是B例例( 05全國卷全國卷

17、I）2、 為了保護(hù)魚類資源不受破壞，并能持為了保護(hù)魚類資源不受破壞，并能持續(xù)地獲得最大捕魚量，根據(jù)種群增長的續(xù)地獲得最大捕魚量，根據(jù)種群增長的S型曲線，應(yīng)使型曲線，應(yīng)使被捕魚群的種群數(shù)量保持在被捕魚群的種群數(shù)量保持在 K/2水平。這是因?yàn)樵谶@個水平。這是因?yàn)樵谶@個水平上水平上 A. 種群數(shù)量相對穩(wěn)定種群數(shù)量相對穩(wěn)定 B. 種群增長量最大種群增長量最大 C. 種群數(shù)量最大種群數(shù)量最大 D. 環(huán)境條件所允許的種群數(shù)量最大環(huán)境條件所允許的種群數(shù)量最大K時間時間K/2種群數(shù)量種群數(shù)量2.（2002高考）在一個玻璃容器高考）在一個玻璃容器內(nèi)，裝入一定量的符合小球藻生內(nèi)，裝入一定量的符合小球藻生活的管養(yǎng)液

18、，接種少量的小球藻，活的管養(yǎng)液，接種少量的小球藻，每隔一段時間測定小球藻的個體每隔一段時間測定小球藻的個體數(shù)量，繪制成曲線，如右圖所示。數(shù)量，繪制成曲線，如右圖所示。下列四圖中能正確表示小球藻種下列四圖中能正確表示小球藻種群數(shù)量增長率隨時間變化趨勢的群數(shù)量增長率隨時間變化趨勢的曲線是（曲線是（ ）D（07理綜I）3下列有關(guān)種群增長的S型曲線的敘述，錯誤的是A通常自然界中的種群增長曲線最終呈S型 B達(dá)到K值時種群增長率為零C種群增長受自身密度的影響 D種群的增長速度逐步降低D時間時間K種群大小種群大小4、如圖表示有限環(huán)境中某一種群增長的曲線。下列有關(guān)、如圖表示有限環(huán)境中某一種群增長的曲線。下列有

19、關(guān)敘述正確的是敘述正確的是 K值是環(huán)境條件所允許達(dá)到的種群數(shù)量最大值值是環(huán)境條件所允許達(dá)到的種群數(shù)量最大值在在K值時，種群的增長率最大值時，種群的增長率最大如果不考慮遷入遷出等其它因素，在如果不考慮遷入遷出等其它因素，在K值時出生率等于值時出生率等于死亡率死亡率假設(shè)這是魚的種群，當(dāng)種群達(dá)到假設(shè)這是魚的種群，當(dāng)種群達(dá)到K值時開始捕撈，可持值時開始捕撈，可持續(xù)獲得最高產(chǎn)量續(xù)獲得最高產(chǎn)量 A. B. C. D.B探究探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化步驟步驟: :(1)(1)提出問題：培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量是怎樣隨時間變化的？提出問題：培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量是怎樣隨時間變化

20、的？(2)(2)作出假設(shè)：作出假設(shè)： 。(3)(3)討論探究思路：問題討論探究思路：問題(4)(4)制定計劃：制定計劃：(5)(5)實(shí)施計劃：實(shí)施計劃：(6)(6)分析結(jié)果，得出結(jié)論：分析結(jié)果，得出結(jié)論：(7)(7)表達(dá)和交流：表達(dá)和交流：(8)(8)進(jìn)一步探究：進(jìn)一步探究：步驟步驟: :(1)(1)提出問題：培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量是怎樣隨時間變化的？提出問題：培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量是怎樣隨時間變化的？(2)(2)作出假設(shè)：作出假設(shè)： 。在理想的無限環(huán)境中，酵母菌種群的增長在理想的無限環(huán)境中，酵母菌種群的增長呈呈“J J”型曲線；在有限的環(huán)境下，酵母菌種型曲線；在有限的環(huán)境下，酵母菌種群的增長

21、呈群的增長呈“S S”型曲線。型曲線。 血細(xì)胞計數(shù)板是一種專門用于計算較大單細(xì)胞血細(xì)胞計數(shù)板是一種專門用于計算較大單細(xì)胞微生物的一種儀器。微生物的一種儀器。 計數(shù)時，常采用計數(shù)時，常采用樣方法樣方法。 （3 3）討論探究思路）討論探究思路1、怎樣進(jìn)行酵母菌的計數(shù)？、怎樣進(jìn)行酵母菌的計數(shù)？ 先將蓋玻片放在計數(shù)室上，用吸管先將蓋玻片放在計數(shù)室上，用吸管吸取培養(yǎng)液，滴于蓋玻片邊緣，讓培養(yǎng)吸取培養(yǎng)液，滴于蓋玻片邊緣，讓培養(yǎng)液自行滲入，多余培養(yǎng)液用濾紙吸去，液自行滲入，多余培養(yǎng)液用濾紙吸去，稍待片刻，待酵母菌細(xì)胞全部沉降到計稍待片刻，待酵母菌細(xì)胞全部沉降到計數(shù)室底部，將計數(shù)板放在載物臺的中央，數(shù)室底部，將計數(shù)板放在載物臺的中央，計數(shù)一個小方格內(nèi)的酵母菌數(shù)量。計數(shù)一個小方格內(nèi)的酵母菌數(shù)量。血細(xì)胞計數(shù)板的使用血細(xì)胞計數(shù)板的使用計算公式：計算公式： 蓋玻片下的培養(yǎng)液厚度為蓋玻片下的培養(yǎng)液厚度為0.1mm0.1mm，可算出，可算出10ml10ml培養(yǎng)培養(yǎng)液中酵母菌總數(shù)的公式：液中酵母菌總數(shù)的公式：2.52.510104 4a a(a(a為小方格內(nèi)酵母為小方格內(nèi)酵母菌數(shù)菌數(shù)) ) 、從試管中吸出培養(yǎng)液進(jìn)行計數(shù)之前，建議你將試管輕、從試管中吸出培養(yǎng)液進(jìn)行計數(shù)之前，建議你將試管輕輕振蕩幾次。這是為什么？輕振蕩幾次。這