生物必修Ⅲ人教新課標42種群數量的變化系列課件(共30張)

1、觀察研究對象，提出問題觀察研究對象，提出問題提出合理假設提出合理假設根據實驗數據，用適當的數學形根據實驗數據，用適當的數學形式對事物的性質進行表達式對事物的性質進行表達通過進一步實驗，對模型進行檢通過進一步實驗，對模型進行檢驗或修正驗或修正第第3 3節(jié)種群數量的變化節(jié)種群數量的變化一、建構種群增長模型的方法一、建構種群增長模型的方法細菌每細菌每20分鐘分裂一次分鐘分裂一次在理想條件下細菌種群的增長在理想條件下細菌種群的增長不受種群密度增加的影響不受種群密度增加的影響Nn=2n N：細菌數量，：細菌數量，n：第幾代：第幾代觀察統(tǒng)計細菌數量，對所建模觀察統(tǒng)計細菌數量，對所建模型進行檢驗修正型進行檢

2、驗修正【數學模型】描述一個系統(tǒng)或它的性質的數學形式?！緮祵W模型】描述一個系統(tǒng)或它的性質的數學形式。例例1 1在營養(yǎng)和生存空間無限的條件下，某種在營養(yǎng)和生存空間無限的條件下，某種細菌每細菌每20min20min通過分裂繁殖一代，現設細菌的分裂通過分裂繁殖一代，現設細菌的分裂是同步的，計算一個細菌產生的后代在不同時間、是同步的，計算一個細菌產生的后代在不同時間、世代的數量，填表并畫出種群的增長曲線。世代的數量，填表并畫出種群的增長曲線。時間時間(min)20406080100120140160180世代世代t123456789細菌細菌數量數量Nt21222324252627282936363434

3、3232303028282626242422222020181816161414121210108 86 64 42 2時間時間/min/min種群數量種群數量/ /個個2020404060608080100100120120140140160160180180NtNtNt=2Nt=2t t1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9世代世代/t/tN:N:細菌數量細菌數量t: t:第幾代第幾代數學方程式：數學方程式：Nt=NNt=N0 02 2t tNN0 0：為初始時細菌數量：為初始時細菌數量Nt = N0t =12 2t tN N0 0：種群的起始數量：種群的起

4、始數量N Nt t：第：第t t世代該種群的數量世代該種群的數量t t： 世代數世代數分析：在理想條件下，細菌種群的增長不受種群密度分析：在理想條件下，細菌種群的增長不受種群密度增加的影響，種群的世代凈繁殖率（某世代為上一世增加的影響，種群的世代凈繁殖率（某世代為上一世代的倍數代的倍數) ) 將世代保持不變：將世代保持不變：=1+r=1+r1 1（B BD D）r r：種群增長率（：種群增長率（r=B-D)r=B-D)B B：種群出生率：種群出生率D D：種群死亡率：種群死亡率時間時間種種群群數數量量Nt = N0t 當當1 1時：時：當當1 1時：時：時間時間種種群群數數量量當當1 10 0

5、時：時：時間時間種種群群數數量量當當0 0時：時：時間時間種種群群數數量量雌體未繁殖雌體未繁殖0 0種群在下一代滅亡種群在下一代滅亡在食物、空間充裕，氣候適宜，無敵害的在食物、空間充裕，氣候適宜，無敵害的理想條件下，種群世代不重疊，呈離散增長的理想條件下，種群世代不重疊，呈離散增長的種群數量模型。如：一年生植物和昆蟲。種群數量模型。如：一年生植物和昆蟲。=1+r=1+r=1+(B-D)=1+(B-D)出生率出生率(B)=(B)=死亡率死亡率(D)(D)r=0=1種群數量穩(wěn)定種群數量穩(wěn)定出生率出生率(B)(B)死亡率死亡率(D)(D)r0r01種群數量不斷上升種群數量不斷上升出生率出生率(B)(

6、B)死亡率死亡率(D)(D)r000 111 1種群上升種群上升 B2D2 r20 221 1種群上升種群上升B1-D1B2-D2 r1r2 121 種群種群1上升較快上升較快 （2） B3D3 r3=0 31 種群穩(wěn)定種群穩(wěn)定（3） B4D4 r40r01種群數量不斷上升種群數量不斷上升時間時間(t)(t)種種群群數數量量N Nt tNN0 0r0r0時：時：出生率出生率(b)(b)死亡率死亡率(d)(d)r000時：時：如圖所示，分析比較曲線如圖所示，分析比較曲線1 14 4的的、r r、及、及B B、D D之間的數量關系、種群的數量變化趨勢：之間的數量關系、種群的數量變化趨勢：種種群群數

7、數量量時間時間1234Nt（t） N Nt t=N=N0 0e ertrt瞬時增長率瞬時增長率r = b - dr = b - d=er（1 1） B1D1 r10 111 1種群上升種群上升 B2D2 r20 221 1種群上升種群上升B1-D1B2-D2 r1r2 121 種群種群1上升較快上升較快 （2） B3D3 r3=0 31 種群穩(wěn)定種群穩(wěn)定（3） B4D4 r40r01種群數量不斷上升種群數量不斷上升環(huán)境容納量環(huán)境容納量減速期減速期開始期開始期加速期加速期轉折點轉折點飽和期飽和期時間時間種群種群數量數量K K【高斯實驗分析】【高斯實驗分析】P67P67漁、牧、林業(yè)資漁、牧、林業(yè)資

8、源利用最適期源利用最適期NN0 0（K/2)K/2)三、種群增長的三、種群增長的“ “ S ” S ” 型曲線型曲線( ( 有限環(huán)境條件有限環(huán)境條件) )（種群個體數少，密度增長緩慢）（種群個體數少，密度增長緩慢）（隨個體數增加，密度增長加快）（隨個體數增加，密度增長加快）（密度增長最快）（密度增長最快）（密度增長變慢）（密度增長變慢）（種群個體數達到（種群個體數達到K K值而飽和值而飽和Nt=KNt=K，種群增長為零，種群斗爭最劇烈）種群增長為零，種群斗爭最劇烈）在有限資源環(huán)境下，隨著種群密度的增加，資源的缺乏，在有限資源環(huán)境下，隨著種群密度的增加，資源的缺乏，種群的數量能一直保持種群的數量

9、能一直保持“J”J”型增長嗎？型增長嗎？在有限資源環(huán)境下，隨著種群密度的增加，資源缺乏，在有限資源環(huán)境下，隨著種群密度的增加，資源缺乏，種群的出生率降低、死亡率升高，將使種群增長率降低。種群的出生率降低、死亡率升高，將使種群增長率降低。dNdt= r= rN N r=r r=rmm( 1-N /k )( 1-N /k )時間時間種種群群數數量量K K環(huán)境容納量環(huán)境容納量 r rmm( 1-N /k ) N( 1-N /k ) N積分式：積分式： Nt=K/(1+ea-rt) 式中式中a a值取決于值取決于NN0 0r rmm: :種群在理想條件下的瞬時增長率種群在理想條件下的瞬時增長率r: r

10、: 種群在有限條件下的瞬時增長率種群在有限條件下的瞬時增長率每增加一個個體，就產生每增加一個個體，就產生1/K1/K的抑制影響：的抑制影響：N/KN/K為環(huán)境阻力為環(huán)境阻力【 “ “S”S”型增長的數學模型】型增長的數學模型】以種群數量以種群數量NtNt對時間對時間t t作圖，得下圖作圖，得下圖“S”S”型曲線。型曲線。dNdt= r= rN N r rmm( 1-N /k ) N( 1-N /k ) N當當K KN N時，種群正增長時，種群正增長當當K KN N時，種群負增長時，種群負增長當當K KN N時，種群呈穩(wěn)定平衡時，種群呈穩(wěn)定平衡r r和和K K參數的意義：參數的意義：r r：物種

11、潛在的增長能力（生殖潛能）：物種潛在的增長能力（生殖潛能）K K：環(huán)境容納量，在特定環(huán)境中種群密度可能的最大值。：環(huán)境容納量，在特定環(huán)境中種群密度可能的最大值。0 N0 K/2 K N最大持續(xù)最大持續(xù)產量產量dN/dt種群的增長量種群的增長量種群數量種群數量魚類的最大捕獲量魚類的最大捕獲量種群增長的種群增長的“S”型曲線的另一種表現方式：型曲線的另一種表現方式：時間時間種種群群數數量量K K環(huán)境容納量環(huán)境容納量【分析】【分析】下圖為理想條件下和自然環(huán)境下的某生物種群下圖為理想條件下和自然環(huán)境下的某生物種群數量變化曲線。圖中的陰影部分的含義？數量變化曲線。圖中的陰影部分的含義？1 1、環(huán)境中影響

12、種群增長的阻力：、環(huán)境中影響種群增長的阻力：2 2、數量表示通過生存斗爭被淘汰的個體數量、數量表示通過生存斗爭被淘汰的個體數量【分析】同一種群的【分析】同一種群的K K值是否固定不變？值是否固定不變？大熊貓食物、活動范圍減少大熊貓食物、活動范圍減少K K值下降值下降棲息地被破壞棲息地被破壞1 1珍稀野生動物的保護：大熊貓珍稀野生動物的保護：大熊貓建自然保護區(qū)，改善棲息環(huán)境，擴大其生存空間，提高建自然保護區(qū)，改善棲息環(huán)境，擴大其生存空間，提高K K值值【應用】【應用】【保護大熊貓的根本措施】【保護大熊貓的根本措施】2 2、有害動物的控制：家鼠、有害動物的控制：家鼠斷食、切斷巢穴、養(yǎng)殖并釋放天敵斷

13、食、切斷巢穴、養(yǎng)殖并釋放天敵降低降低K K值值器械捕殺、藥物捕殺器械捕殺、藥物捕殺四、種群數量的波動和下降四、種群數量的波動和下降【影響種群數量的因素】【影響種群數量的因素】食物、天敵、傳染病、棲息空間、食物、天敵、傳染病、棲息空間、氣候、人類活動氣候、人類活動【分析】上述哪些因素的作用隨著種群的密度的變化而改變？【分析】上述哪些因素的作用隨著種群的密度的變化而改變？種種群群數數量量Nt時間時間tKNt (種群數量種群數量)1、密度制約因素、密度制約因素食物、天敵（捕食、寄生、競爭）、傳染病、棲息空間、食物、天敵（捕食、寄生、競爭）、傳染病、棲息空間、【密度制約因素的反饋調節(jié)】【密度制約因素的

14、反饋調節(jié)】時間時間/年年種種群群數數量量例例1：草（食物）對旅鼠的反饋調節(jié)作用：草（食物）對旅鼠的反饋調節(jié)作用例例2 2：抑制物的分泌：抑制物的分泌蝌蚪在種群密度高時分泌毒素蝌蚪在種群密度高時分泌毒素桉樹在種群密度高時自毒現象桉樹在種群密度高時自毒現象例例3 3：傳染病、寄生物對種群密度大的種群影響更大：傳染病、寄生物對種群密度大的種群影響更大使種群數量相對穩(wěn)定或有規(guī)則的波動。使種群數量相對穩(wěn)定或有規(guī)則的波動。具反饋調節(jié)機制具反饋調節(jié)機制【分析】密度制約因素對種群數量影響的特點？【分析】密度制約因素對種群數量影響的特點？（減少）（減少）羊羊狼狼草草（增加）（增加）（增加）（增加）（）（）（減少

15、）（減少）種種群群數數量量Nt時間時間tK羊羊Nt食物（草）食物（草）天敵（狼）天敵（狼）密度制約因素密度制約因素密度制約因素對種群數量的反饋調節(jié)密度制約因素對種群數量的反饋調節(jié)2、非密度制約因素、非密度制約因素氣候、人類活動（如使用殺蟲劑）氣候、人類活動（如使用殺蟲劑）【分析】非密度制約因素對種群數量影響的特點？【分析】非密度制約因素對種群數量影響的特點？例：干旱導致蝗蟲的大發(fā)生例：干旱導致蝗蟲的大發(fā)生人類使用殺蟲劑導致某害蟲種群數量驟減人類使用殺蟲劑導致某害蟲種群數量驟減引起種群數量不規(guī)則變動引起種群數量不規(guī)則變動作用本身沒有反饋調節(jié)，對種群數量的影響作用本身沒有反饋調節(jié)，對種群數量的影響

16、多為猛烈的、災難性的。多為猛烈的、災難性的。其作用可被密度制約因素所調節(jié)。其作用可被密度制約因素所調節(jié)。五、研究種群數量變化規(guī)律及影響因素的意義五、研究種群數量變化規(guī)律及影響因素的意義1 1、有害動物的防治、有害動物的防治2 2、野生生物資源的保護和合理利用、野生生物資源的保護和合理利用3 3、瀕危動植物種群的拯救和恢復、瀕危動植物種群的拯救和恢復【探究】【探究】培養(yǎng)液中酵母菌種群數量的變化培養(yǎng)液中酵母菌種群數量的變化1【問題】培養(yǎng)液中酵母菌的數量是怎樣隨時間變化的？【問題】培養(yǎng)液中酵母菌的數量是怎樣隨時間變化的？在不同溫度下酵母菌的數量隨時間變化？在不同溫度下酵母菌的數量隨時間變化？在不同通

17、氣條件（通在不同通氣條件（通O2O2與通與通CO2CO2）下酵母）下酵母菌的數量隨時間變化？菌的數量隨時間變化？在理想條件下酵母菌的數量隨時間變化？在理想條件下酵母菌的數量隨時間變化？在有限條件下酵母菌的數量隨時間變化？在有限條件下酵母菌的數量隨時間變化？2【作出假設】【作出假設】圍繞具體問題，合理提出符合邏輯的假設圍繞具體問題，合理提出符合邏輯的假設時間時間種種群群數數量量K1K1K2K23【討論探究思路】【討論探究思路】材料用具：菌種、無菌馬鈴薯培養(yǎng)液或肉湯培養(yǎng)液、試管、材料用具：菌種、無菌馬鈴薯培養(yǎng)液或肉湯培養(yǎng)液、試管、血球計數板（、滴管、恒溫培養(yǎng)箱、充氣泵、顯微鏡等。血球計數板（、滴管

18、、恒溫培養(yǎng)箱、充氣泵、顯微鏡等。對酵母菌計數的方法對酵母菌計數的方法血球計數板直接計數法血球計數板直接計數法微生物計數室微生物計數室微生物計數室（微生物計數室（ 1625）每小格長、寬都是每小格長、寬都是0.05mm，深度為深度為0.1mm，體積為：，體積為：0.050.050.1=0.00025mm3整個計數室的的體積：整個計數室的的體積：0.00025mm316250.1mm3相當于相當于1/10000mL每每mL菌數菌數40010000稀釋倍數稀釋倍數80個小方格的菌數個小方格的菌數80【操作步驟】【操作步驟】2滴加已知稀釋濃度的菌懸液滴加已知稀釋濃度的菌懸液1蓋片蓋片從一側滴加，不要產

19、生氣泡從一側滴加，不要產生氣泡3鏡檢計數：鏡檢計數：靜置數分鐘，待全部細胞沉降到玻片表面，再鏡檢。靜置數分鐘，待全部細胞沉降到玻片表面，再鏡檢。計數時數上不數下，數左不數右計數時數上不數下，數左不數右稀釋度以每小方格內有稀釋度以每小方格內有510個菌體為宜個菌體為宜調整細準焦螺旋，找到計數室內上、下全部菌體。調整細準焦螺旋，找到計數室內上、下全部菌體。計數應重復計數應重復3次，取平均值次，取平均值從試管中吸取菌體培養(yǎng)液時，將試管輕震蕩幾次從試管中吸取菌體培養(yǎng)液時，將試管輕震蕩幾次計數計數次數次數各中方格中的菌數各中方格中的菌數1mL1mL菌液中菌液中總菌數總菌數三次平均數三次平均數1 12 23 34 45 5第第1 1次次第第2 2次次第第3 3次次實驗結果記錄表實驗結果記錄表【分析】本實驗是否需要設計對照組