種群數(shù)量增長(zhǎng)曲線(xiàn)

1、必修三必修三穩(wěn)態(tài)與環(huán)境穩(wěn)態(tài)與環(huán)境復(fù)習(xí) 種群的特征種群的特征種群的數(shù)量特征是種群的數(shù)量特征是: : 是種群最基本的數(shù)量特征是種群最基本的數(shù)量特征 可以預(yù)測(cè)種群數(shù)量大小可以預(yù)測(cè)種群數(shù)量大小. . 決定種群數(shù)量大小決定種群數(shù)量大小 數(shù)量特征數(shù)量特征空間特征空間特征種群密度種群密度出生率出生率死亡率死亡率遷入率遷入率遷出率遷出率年齡組成年齡組成性別比例性別比例種群密度種群密度年齡組成年齡組成死亡率死亡率出生率出生率遷入率遷入率遷出率遷出率第二節(jié)種群數(shù)量的變化第二節(jié)種群數(shù)量的變化種群數(shù)量的變化種群數(shù)量的變化 在描述、解釋和預(yù)測(cè)種群數(shù)量的在描述、解釋和預(yù)測(cè)種群數(shù)量的變化時(shí)，常常需要建立數(shù)學(xué)模型。變化時(shí)，常

2、常需要建立數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)模型的表現(xiàn)形式可以為數(shù)學(xué)模型的表現(xiàn)形式可以為公式、公式、圖表圖表等形式。等形式。討論：討論：1 1、n n代細(xì)菌的數(shù)代細(xì)菌的數(shù)量是多少？計(jì)算量是多少？計(jì)算公式是什么？公式是什么？2 2、72H72H后，由后，由一個(gè)細(xì)菌分裂產(chǎn)一個(gè)細(xì)菌分裂產(chǎn)生的細(xì)菌數(shù)量是生的細(xì)菌數(shù)量是多少？多少？解：解：n min xhminnn 討論：討論：3 3、請(qǐng)你計(jì)算一個(gè)細(xì)菌產(chǎn)生的后代在不同時(shí)、請(qǐng)你計(jì)算一個(gè)細(xì)菌產(chǎn)生的后代在不同時(shí)間的數(shù)量，完成表格！間的數(shù)量，完成表格！4 4、以時(shí)間為橫坐、以時(shí)間為橫坐標(biāo)，細(xì)菌數(shù)量為縱標(biāo)，細(xì)菌數(shù)量為縱坐標(biāo)，畫(huà)出細(xì)菌的坐標(biāo)，畫(huà)出細(xì)菌的種群增長(zhǎng)曲線(xiàn)種群增長(zhǎng)曲線(xiàn)時(shí)間（mi

3、n)20406080100120140160180分裂次數(shù)細(xì)菌數(shù)量（個(gè)）248163264128 256512123456789曲線(xiàn)圖與數(shù)學(xué)方程式比較，優(yōu)缺點(diǎn)？曲線(xiàn)圖與數(shù)學(xué)方程式比較，優(yōu)缺點(diǎn)？曲線(xiàn)圖：直觀(guān)，但不夠精確。曲線(xiàn)圖：直觀(guān)，但不夠精確。數(shù)學(xué)公式：精確，但不夠直觀(guān)。數(shù)學(xué)公式：精確，但不夠直觀(guān)。數(shù)學(xué)公式：數(shù)學(xué)公式：Nn=1X2n一、構(gòu)建種群增長(zhǎng)模型的方法一、構(gòu)建種群增長(zhǎng)模型的方法數(shù)學(xué)模型：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)形用來(lái)描述一個(gè)系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式建立數(shù)學(xué)模型一般包括以下步驟：式建立數(shù)學(xué)模型一般包括以下步驟：觀(guān)察研究對(duì)象，提出觀(guān)察研究對(duì)象，提出問(wèn)題：?jiǎn)栴}：提出合理假設(shè)：

4、提出合理假設(shè)：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)形式數(shù)學(xué)形式對(duì)事物的性質(zhì)進(jìn)行對(duì)事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)：表達(dá)：通過(guò)進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)或觀(guān)通過(guò)進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)或觀(guān)察等，對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)察等，對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正：或修正：在食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒(méi)在食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒(méi)有敵害等條件下，細(xì)菌種群的增長(zhǎng)不會(huì)有敵害等條件下，細(xì)菌種群的增長(zhǎng)不會(huì)受種群密度增加的影響。受種群密度增加的影響。N Nn n=2=2n n種群數(shù)量每年以種群數(shù)量每年以什么樣什么樣的規(guī)律在的規(guī)律在增長(zhǎng)增長(zhǎng)? ?繪出上述實(shí)例中相關(guān)生物的增繪出上述實(shí)例中相關(guān)生物的增長(zhǎng)長(zhǎng)曲線(xiàn)曲線(xiàn)示意圖、寫(xiě)出示意圖、寫(xiě)出公式公式來(lái)描來(lái)描述述觀(guān)察、

5、統(tǒng)計(jì)細(xì)菌的數(shù)量，對(duì)觀(guān)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)自己所建立的模型進(jìn)行檢驗(yàn)或或修正修正實(shí)例實(shí)例1：澳大利亞本來(lái)并沒(méi)有兔子。澳大利亞本來(lái)并沒(méi)有兔子。 1859年，年，24只歐只歐洲野兔從英國(guó)被帶到了澳大利亞。這些野兔發(fā)現(xiàn)自己來(lái)到洲野兔從英國(guó)被帶到了澳大利亞。這些野兔發(fā)現(xiàn)自己來(lái)到了天堂。因?yàn)檫@里有茂盛的牧草，卻沒(méi)有鷹等天敵。這里了天堂。因?yàn)檫@里有茂盛的牧草，卻沒(méi)有鷹等天敵。這里的土壤疏松，打洞做窩非常方便。于是，兔子開(kāi)始了幾乎的土壤疏松，打洞做窩非常方便。于是，兔子開(kāi)始了幾乎不受任何限制的大量繁殖。不到不受任何限制的大量繁殖。不到100年，兔子的數(shù)量達(dá)到年，兔子的數(shù)量達(dá)到6 億只以

6、上，遍布整個(gè)大陸。億只以上，遍布整個(gè)大陸。二、二、種群增長(zhǎng)的種群增長(zhǎng)的“J”J”型曲線(xiàn)型曲線(xiàn): :實(shí)例實(shí)例2、20世紀(jì)世紀(jì)30年代年代,人們將環(huán)頸雉引入美國(guó)人們將環(huán)頸雉引入美國(guó)的一個(gè)島嶼的一個(gè)島嶼 鳳眼蓮鳳眼蓮 自然界確有類(lèi)似細(xì)菌在理想條件下種自然界確有類(lèi)似細(xì)菌在理想條件下種群數(shù)量增長(zhǎng)的形式群數(shù)量增長(zhǎng)的形式,如果以時(shí)間為橫坐如果以時(shí)間為橫坐標(biāo)標(biāo),種群數(shù)量為縱坐標(biāo)畫(huà)出曲線(xiàn)來(lái)表示種群數(shù)量為縱坐標(biāo)畫(huà)出曲線(xiàn)來(lái)表示,曲線(xiàn)大致呈曲線(xiàn)大致呈“J”型型模型假設(shè)：模型假設(shè)：在食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒(méi)在食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒(méi)有敵害等有敵害等理想條件理想條件下，有一個(gè)種群，起始數(shù)量為下，有一個(gè)種群

7、，起始數(shù)量為N N0 0，每年增長(zhǎng)率都每年增長(zhǎng)率都保持不變保持不變，第二年的種群數(shù)量是第一，第二年的種群數(shù)量是第一年的年的 倍倍，t t年后該年后該種群的數(shù)量將會(huì)怎樣變化？種群的數(shù)量將會(huì)怎樣變化？ “J”型增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型型起始數(shù)量為起始數(shù)量為N0，每年的，每年的增長(zhǎng)率都保持不變?cè)鲩L(zhǎng)率都保持不變，第二年的，第二年的種群數(shù)量是第一年的種群數(shù)量是第一年的 倍，那么，倍，那么，一年后該種群的數(shù)量應(yīng)為：一年后該種群的數(shù)量應(yīng)為： N1=N0 二年后該種群的數(shù)量應(yīng)為：二年后該種群的數(shù)量應(yīng)為：N2=N1 =N0 2t t 年后該種群的數(shù)量為：年后該種群的數(shù)量為：Nt=N0 t三三年后該種群的數(shù)量

8、應(yīng)為：年后該種群的數(shù)量應(yīng)為：N3=N2 =N0 3前面實(shí)例細(xì)菌食物和生存空間充足條件前面實(shí)例細(xì)菌食物和生存空間充足條件下，下，2020分鐘分裂一次，那么，第分鐘分裂一次，那么，第8 8代有代有多少細(xì)菌？多少細(xì)菌？ 分析：第分析：第8 8代即是代即是N N8 8，細(xì)菌起始數(shù)，細(xì)菌起始數(shù)量為量為1 1個(gè)，即個(gè)，即N N0 0=1=1，每次分裂是前一次，每次分裂是前一次的的2 2倍，即倍，即 =2。 N8=N0 8=128=256個(gè)個(gè)t年后該種群的年后該種群的數(shù)量應(yīng)為數(shù)量應(yīng)為Nt=N0 t（N0為起始數(shù)量，為起始數(shù)量， t為時(shí)間，為時(shí)間，Nt表示表示t年后該種年后該種群的數(shù)量，群的數(shù)量，為年均增長(zhǎng)率

9、）為年均增長(zhǎng)率）種群增長(zhǎng)的種群增長(zhǎng)的“J”型曲線(xiàn)：型曲線(xiàn)： 產(chǎn)生條件：產(chǎn)生條件： 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(méi)有敵害等；沒(méi)有敵害等；增長(zhǎng)特點(diǎn)：增長(zhǎng)特點(diǎn)： 種群數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增種群數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長(zhǎng)，第二年是第一年的長(zhǎng)，第二年是第一年的倍倍量的計(jì)算：量的計(jì)算：t t年后種群的數(shù)量為年后種群的數(shù)量為 Nt=N0 t （N0為起始數(shù)量，為起始數(shù)量， t為時(shí)間，為時(shí)間，Nt表示表示t年后該種群的年后該種群的數(shù)量，數(shù)量，為年均增長(zhǎng)率）為年均增長(zhǎng)率） 與社會(huì)的聯(lián)系與社會(huì)的聯(lián)系:我國(guó)自我國(guó)自13931990年以來(lái)人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如下：年以來(lái)人口統(tǒng)計(jì)數(shù)

10、據(jù)如下：以上人口增長(zhǎng)曲線(xiàn)符合哪種類(lèi)型？以上人口增長(zhǎng)曲線(xiàn)符合哪種類(lèi)型？年份年份1393157817641849192819821990億0.60.62.04.14.710.3 11.6思考思考理想化的情況在自然界中并不存在。理想化的情況在自然界中并不存在。那么，到底有哪些因素會(huì)影響到種群那么，到底有哪些因素會(huì)影響到種群數(shù)量的變化呢？數(shù)量的變化呢？ 在大自然中在大自然中食物有限食物有限空間有限空間有限種內(nèi)斗爭(zhēng)種內(nèi)斗爭(zhēng)種間競(jìng)爭(zhēng)種間競(jìng)爭(zhēng)天敵捕食天敵捕食環(huán)境阻力環(huán)境阻力思考思考既然存在環(huán)境阻力既然存在環(huán)境阻力種群增長(zhǎng)的種群增長(zhǎng)的“J”J”型型曲線(xiàn)應(yīng)該從哪些方面進(jìn)行修正呢？曲線(xiàn)應(yīng)該從哪些方面進(jìn)行修正呢？

11、例例 生態(tài)學(xué)家高斯的實(shí)驗(yàn)：生態(tài)學(xué)家高斯的實(shí)驗(yàn)：大草履蟲(chóng)種群的增長(zhǎng)曲線(xiàn)大草履蟲(chóng)種群的增長(zhǎng)曲線(xiàn)種群增長(zhǎng)的種群增長(zhǎng)的“S”型曲線(xiàn)型曲線(xiàn)種群數(shù)量達(dá)到環(huán)境所允許的最大值（種群數(shù)量達(dá)到環(huán)境所允許的最大值（K K值）后，值）后，將停止增長(zhǎng)并在將停止增長(zhǎng)并在K K值左右保持相對(duì)穩(wěn)定。值左右保持相對(duì)穩(wěn)定。 K值：值：在環(huán)境條件在環(huán)境條件不受破壞的情下，不受破壞的情下，一定空間中所能維一定空間中所能維持的持的種群最大數(shù)量種群最大數(shù)量稱(chēng)為稱(chēng)為環(huán)境容量此環(huán)境容量此時(shí)出生率死亡率時(shí)出生率死亡率三、種群增長(zhǎng)的三、種群增長(zhǎng)的“S”S”型曲線(xiàn)型曲線(xiàn) 產(chǎn)生條件：產(chǎn)生條件：存在環(huán)境阻力：存在環(huán)境阻力：自然條件（現(xiàn)實(shí)狀態(tài)）自然條件

12、（現(xiàn)實(shí)狀態(tài)）食物等資源和空間總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，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)定在一定的水平有時(shí)會(huì)穩(wěn)定在一定的水平增長(zhǎng)特點(diǎn)：增長(zhǎng)特點(diǎn)：種群數(shù)量達(dá)到環(huán)境所允許的最大值（種群數(shù)量達(dá)到環(huán)境所允許的最大值（K值）后，值）后，將停止增長(zhǎng)并在將停止增長(zhǎng)并在K值左右保持相對(duì)穩(wěn)定。值左右保持相對(duì)穩(wěn)定。氣候、食物、被捕食、傳染病氣候、食物、被捕食、傳染?。?）種群數(shù)量變化的類(lèi)型：）種群

13、數(shù)量變化的類(lèi)型：增長(zhǎng)，穩(wěn)定，波動(dòng)、下降等增長(zhǎng)，穩(wěn)定，波動(dòng)、下降等自然因素：自然因素：人為因素：人為因素：人類(lèi)活動(dòng)等人類(lèi)活動(dòng)等四、種群數(shù)量的波動(dòng)和下降四、種群數(shù)量的波動(dòng)和下降（1 1）影響種群數(shù)量變化的因素：）影響種群數(shù)量變化的因素：大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動(dòng)之中的，大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動(dòng)之中的，在不利條件之下，還會(huì)急劇下降，甚至在不利條件之下，還會(huì)急劇下降，甚至滅亡滅亡 種群的數(shù)量是由出生率和死亡率、遷入種群的數(shù)量是由出生率和死亡率、遷入率和遷出率決定的，因此，凡是影響上述種率和遷出率決定的，因此，凡是影響上述種群特征的因素，都會(huì)引起種群數(shù)量的變化。群特征的因素，都會(huì)引起種群數(shù)量的變化。環(huán)

14、境因素環(huán)境因素種群的出生率、死亡率、遷出和遷入種群的出生率、死亡率、遷出和遷入種群數(shù)量的變化種群數(shù)量的變化氣候、食物、被捕食、傳染病等氣候、食物、被捕食、傳染病等增或減增或減增長(zhǎng)、波動(dòng)、穩(wěn)定、下降等增長(zhǎng)、波動(dòng)、穩(wěn)定、下降等影響種群數(shù)量變化的因素影響種群數(shù)量變化的因素（1 1）有害動(dòng)物的防治）有害動(dòng)物的防治（2 2）野生動(dòng)物資源的保護(hù)和利用）野生動(dòng)物資源的保護(hù)和利用 （3 3）瀕危動(dòng)物種群的拯救和恢復(fù)）瀕危動(dòng)物種群的拯救和恢復(fù)思考與討論思考與討論提示：對(duì)家鼠等有害動(dòng)物的控制，可以采提示：對(duì)家鼠等有害動(dòng)物的控制，可以采取器械捕殺、藥物捕殺等措施。從環(huán)境容納取器械捕殺、藥物捕殺等措施。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，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)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。殖或釋放它們的天敵，等等。云豹的保護(hù)云豹的保護(hù)蒼鷺的保護(hù)蒼鷺的保護(hù)野豬的保護(hù)野豬的保護(hù)救護(hù)被困的