高三生物一輪復(fù)習(xí)課件：種群數(shù)量變化及影響因素

考點(diǎn)二

種群數(shù)量的變化及應(yīng)用

？問題探討

假設(shè)在營養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，某種細(xì)菌每20min就通過分裂繁殖一次。討論：1.第n代細(xì)菌數(shù)量的計(jì)算公式是什么？

細(xì)菌繁殖產(chǎn)生的后代數(shù)量1、填寫下表：計(jì)算一個細(xì)菌在不同時間（單位為min）產(chǎn)生后代的數(shù)量。2、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。曲線圖：直觀，但不夠精確數(shù)學(xué)公式：精確，但不夠直觀時間（min)20406080100120140160180分裂次數(shù)123456789細(xì)菌數(shù)量24816Nn＝N0×２n一、建構(gòu)種群增長模型的方法----建立數(shù)學(xué)模型1.數(shù)學(xué)模型概念：數(shù)學(xué)模型是用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式。一、建構(gòu)種群增長模型的方法----建立數(shù)學(xué)模型一、建構(gòu)種群增長模型的方法----建立數(shù)學(xué)模型觀察研究對象，提出問題細(xì)胞每20min分裂一次，怎樣計(jì)算細(xì)菌繁殖第n代后的數(shù)量？提出合理的假設(shè)資源空間無限制，細(xì)菌種群的增長不受種群密度增加的影響根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用適當(dāng)數(shù)學(xué)形式對事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)，即建立數(shù)學(xué)模型列表畫曲線，推導(dǎo)公式。

Nn＝２nN代表細(xì)菌數(shù)量，n表示第幾代通過進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)或觀察，對模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正。觀察、統(tǒng)計(jì)細(xì)菌數(shù)量，對自己所建立的模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正2.假說演繹法在構(gòu)建數(shù)學(xué)模型上的應(yīng)用3.數(shù)學(xué)模型的表現(xiàn)形式：

曲線圖（直觀、形象）數(shù)學(xué)方程式（科學(xué)、準(zhǔn)確）一、建構(gòu)種群增長模型的方法----建立數(shù)學(xué)模型4.建立數(shù)學(xué)模型的意義：描述、解釋和預(yù)測種群數(shù)量的變化。7數(shù)學(xué)模型：如種群增長曲線物理模型：以實(shí)物或圖畫形式直觀地表達(dá)認(rèn)識對象的特征。如DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，真核細(xì)胞三維結(jié)構(gòu)模型概念模型，如各類流程圖、概念圖

1、填寫下表：計(jì)算一個細(xì)菌在不同時間（單位為min）產(chǎn)生后代的數(shù)量。一、建構(gòu)種群增長模型的方法----數(shù)學(xué)模型2、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。時間（min)20406080100120140160180分裂次數(shù)123456789細(xì)菌數(shù)量24816Nn＝N0×２n1、模型中“2”的含義是什么？下一代的數(shù)量是上一代的2倍2、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？自然界中是否存在該增長模型？注意：該曲線的起點(diǎn)不是原點(diǎn)；

自然界確有類似細(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)量為縱坐標(biāo)畫出曲線來表示，曲線則大致呈“J”形，這種類型的種群增長稱為“J”形增長1.概念：2.條件：（1）食物和空間條件充裕（2）氣候適宜（3）沒有敵害（4）其他競爭物種3.適用對象：②當(dāng)一個種群剛遷入到一個新的適宜環(huán)境時。二、種群增長的“J”形增長曲線①人為控制的實(shí)驗(yàn)室條件下4.增長特點(diǎn)：在食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒有敵害等的條件下，種群數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長，第二年的數(shù)量是第一年的λ

倍。

5.建立模型(數(shù)學(xué)公式）：(N0為起始數(shù)量，t為時間，Nt表示t年后該種群的數(shù)量，λ表示該種群數(shù)量是一年前種群數(shù)量的倍數(shù)。)二、種群增長的“J”形增長曲線=λ當(dāng)年種群數(shù)量前一年種群數(shù)量Nt=N0

λt

1-4年，種群數(shù)量__________4-5年，種群數(shù)量__________5-9年，種群數(shù)量__________9-10年，種群數(shù)量_______10-11年，種群數(shù)量_____________11-13年，種群數(shù)量_____________________前9年，種群數(shù)量第_______年最高9-13年，種群數(shù)量第______年最低呈“J”形增長增長相對穩(wěn)定下降下降11-12年下降，12-13年增長512據(jù)圖說出種群數(shù)量如何變化項(xiàng)目種群數(shù)量變化年齡結(jié)構(gòu)λ>1

λ＝1

λ<1

λ＝0增加增長型相對穩(wěn)定穩(wěn)定型減少衰退型種群無繁殖，下一代將滅亡只有λ＞1且為定值時，種群增長才為“J”形增長。Nt=N0

λt

二、種群增長的“J”形增長曲線=λ當(dāng)年種群數(shù)量前一年種群數(shù)量1.在一個培養(yǎng)基中，細(xì)菌的數(shù)量會一直按照“J”型曲線增長嗎？為什么？2.如何驗(yàn)證這個觀點(diǎn)？不會。資源和空間是有限的。

生態(tài)學(xué)家高斯曾經(jīng)做過這樣一個實(shí)驗(yàn)：在0.5ml培養(yǎng)液中放入5個大草履蟲，然后每隔24h統(tǒng)計(jì)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)果。3.為什么大草履蟲第二、三天增長較快，而第五天以后數(shù)量基本穩(wěn)定？第二、三天資源和空間充足，出生率大于死亡率，隨著種群數(shù)量增長，資源和空間越來越有限，出生率與死亡率相當(dāng)。1.“S”型曲線產(chǎn)生原因:出生率

死亡率在資源和空間有限，天敵的制約等環(huán)境阻力條件下，當(dāng)種群密度增大時，種內(nèi)競爭不斷加劇，種群的出生率降低，死亡率升高。當(dāng)死亡率和出生率相等時，種群的增長就會停止，穩(wěn)定在一定水平。三、種群增長的“S”形增長曲線2.“S”形曲線曲線圖分析:種群基數(shù)小，需要適應(yīng)新環(huán)境，增長較緩慢；資源和空間豐富，出生率升高，種群數(shù)量增長迅速；資源和空間有限，種群密度增大，種內(nèi)競爭加劇，出生率降低，死亡率升高，種群增長減緩；出生率約等于死亡率，種群增長速率幾乎為0，種群數(shù)量達(dá)到K值，且維持相對穩(wěn)定。種群數(shù)量達(dá)到最大,且種內(nèi)斗爭最劇烈。ab段：bc段：c點(diǎn)：cd段：de段：種群數(shù)量為K/2，種群增長速率達(dá)到最大；種群數(shù)量達(dá)到一定環(huán)境條件所能維持的種群最大數(shù)量稱為環(huán)境容納量，又稱K值。三、種群增長的“S”形增長曲線K值不是一成不變的：K值會隨著環(huán)境的改變而發(fā)生變化，當(dāng)環(huán)境遭到破壞時，K值會下降；當(dāng)環(huán)境條件狀況改善時，K值會上升。K值并不是種群數(shù)量的最大值：K值是環(huán)境容納量；種群所達(dá)到的最大值會超過K值，但這個值存在的時間很短，因?yàn)榄h(huán)境會遭到破壞。在環(huán)境不遭受破壞的情況下，種群數(shù)量會在K值附近上下波動。當(dāng)種群數(shù)量偏離K值的時候，會通過負(fù)反饋調(diào)節(jié)使種群數(shù)量回到K值?！舅伎肌客环N群的K值是不是恒定不變的呢？

(2)B點(diǎn)對應(yīng)的種群出生率與死亡率相等,種群數(shù)量達(dá)到最大,為

。K值(3)①

對應(yīng)的種群數(shù)量為K值。②

對應(yīng)的種群出生率與死亡率差值最大，為K/2值。(4)①

對應(yīng)的種群個體數(shù)最多,即K值。②

對應(yīng)的種群個體數(shù)為K/2值。C點(diǎn)C'點(diǎn)D點(diǎn)D'點(diǎn)(1)①

對應(yīng)的種群增長速率為0,數(shù)量最大,為K值。②

對應(yīng)的種群增長速率最大,為K/2值。A點(diǎn)A'點(diǎn)K值的四種表示方法3.增長率及增長速率：

增長率逐漸減??；增長速率先增大后減??；種群數(shù)量達(dá)到K值后一般不變。三、種群增長的“S”形增長曲線重點(diǎn)區(qū)分：增長率≠增長速率①“J”型曲線的增長率穩(wěn)定不變，增長速率逐漸增加；②“S”型曲線的增長率逐漸降低，增長速率先增加后降低。為何要研究種群數(shù)量變化？五、研究種群數(shù)量變化有何意義（1）有利于野生生物資源的合理利用及保護(hù)（2）為人工養(yǎng)殖及種植業(yè)中合理控制種群數(shù)量、適時捕撈、采伐等提供理論指導(dǎo)（3）通過研究種群數(shù)量變動規(guī)律，為害蟲的預(yù)測及防治提供科學(xué)依據(jù)（4）有利于對瀕危動物種群的拯救和恢復(fù)六、影響種群數(shù)量變化的因素【總結(jié)】