【課件】種群數(shù)量變化課件高二上學(xué)期生物人教版選擇性必修2

1.2種群數(shù)量變化-11.怎樣構(gòu)建種群增長模型2.種群的數(shù)量是怎樣變化的我們的手上難免沾染細(xì)菌。細(xì)菌的繁殖速率很快，因而我們要常洗手。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20min就通過分裂繁殖一代。問題探討討論1.第n代細(xì)菌數(shù)量的計(jì)算公式是什么？設(shè)細(xì)菌初始數(shù)量為N0,第一次分裂產(chǎn)生的細(xì)菌為第一代，數(shù)量為N0×2，第n代的數(shù)量為Nn=N0×2n我們的手上難免沾染細(xì)菌。細(xì)菌的繁殖速率很快，因而我們要常洗手。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20min就通過分裂繁殖一代。問題探討討論2.72h后，由一個(gè)細(xì)菌分裂產(chǎn)生的細(xì)菌數(shù)量是多少？Nn=N0×2nn=72×60÷20=216，N0=1Nn=2216我們的手上難免沾染細(xì)菌。細(xì)菌的繁殖速率很快，因而我們要常洗手。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20min就通過分裂繁殖一代。問題探討討論3.在一個(gè)培養(yǎng)瓶中，細(xì)菌的數(shù)量會一直按照這個(gè)公式描述的趨勢增長嗎？如何驗(yàn)證你的觀點(diǎn)？不會。因?yàn)榕囵B(yǎng)瓶中的營養(yǎng)物質(zhì)和空間是有限的。一、建構(gòu)種群增長模型的方法1.建立數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型是用來描述一個(gè)系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式。建立數(shù)學(xué)模型的步驟如下：細(xì)菌每20min分裂一次，怎樣計(jì)算細(xì)菌繁殖n代后的數(shù)量？研究實(shí)例在資源和生存空間沒有限制的條件下，細(xì)菌種群的增長不會受種群密度增加的影響1.觀察研究對象，提出問題。研究方法2.提出合理的假說。Nn=2nN代表細(xì)菌數(shù)量，n表示第幾代觀察、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。4.通過進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)或觀察等，對模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正。研究實(shí)例研究方法3.根據(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)行表達(dá)，即建立數(shù)學(xué)模型?？偨Y(jié)：建立數(shù)學(xué)模型的步驟一、建構(gòu)種群增長模型的方法觀察分析提出問題做出假設(shè)建立數(shù)學(xué)模型檢驗(yàn)修正2.細(xì)菌種群增長曲線時(shí)間/min020406080100120140160180細(xì)菌數(shù)量/個(gè)1248163264128256512①種群增長曲線與數(shù)學(xué)公式相比，能更直觀地反映出種群的增長趨勢。②種群增長曲線與數(shù)學(xué)公式相比，表示的數(shù)學(xué)模型不夠精確。在自然界中，種群的數(shù)量變化情況是怎樣的呢？思考·討論：分析自然界種群增長的實(shí)例資料11859年，澳大利亞24只野兔6億只野兔1個(gè)世紀(jì)資料21937—1942年，某島嶼上環(huán)頸雉種群數(shù)量增長如右圖資料11859年，澳大利亞24只野兔6億只野兔1個(gè)世紀(jì)資料21937—1942年，某島嶼上環(huán)頸雉種群數(shù)量增長如右圖討論1.這兩個(gè)資料中的種群增長有什么共同點(diǎn)？種群數(shù)量增長迅猛，且呈無限增長趨勢。2.種群出現(xiàn)這種增長的原因是什么？食物充足，缺少天敵。資料11859年，澳大利亞24只野兔6億只野兔1個(gè)世紀(jì)資料21937—1942年，某島嶼上環(huán)頸雉種群數(shù)量增長如右圖討論3.這種種群增長的趨勢能不能一直持續(xù)下去？為什么？不能。因?yàn)橘Y源和空間是有限的。二、種群的“J”形增長資料11859年，澳大利亞24只野兔6億只野兔1個(gè)世紀(jì)資料21937—1942年，某島嶼上環(huán)頸雉種群數(shù)量增長通過資料1和2可知：自然界中有類似細(xì)菌在理想條件下種群增長的形式。二、種群的“J”形增長在理想條件下，如果以時(shí)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。2.適用條件：食物和空間條件充裕氣候適宜沒有天敵(捕食和寄生天敵)沒有其他競爭物種等。1.定義二、種群的“J”形增長3.數(shù)學(xué)模型(公式)假設(shè)：種群數(shù)量每年以一定的倍數(shù)(λ)增長。種群起始數(shù)量為N0N1=N0λN2=N1λ=λ2N0N3=N2λ=λ3N0

t年后該種群的數(shù)量該種群的起始數(shù)量每年增長倍數(shù)時(shí)間

3.數(shù)學(xué)模型(公式)λ＞1，種群數(shù)量增長λ=1，種群數(shù)量不變λ＜1，種群數(shù)量下降λ=當(dāng)年種群數(shù)量前一年種群數(shù)量λ＞1λ=1λ＜1二、種群的“J”形增長4.實(shí)例①實(shí)驗(yàn)室中培養(yǎng)的微生物種群②外來物種剛引入適宜環(huán)境后的一段時(shí)間(如資料1和資料2中的種群)二、種群的“J”形增長5.特點(diǎn)增長率不受種群密度制約，種群增長率保持不變。時(shí)間/t增長率種群的增長率=種群凈增加數(shù)原種群數(shù)量×100%=出生率—死亡率二、種群的“J”形增長6.增長速率(dN/dt)隨時(shí)間或種群數(shù)量增大，種群增長速率不斷增大三、種群的“S”形增長如果遇到資源、空間等方面的限制，種群還會呈

“J”形增長嗎？生態(tài)學(xué)家高斯所做的實(shí)驗(yàn)：單獨(dú)培養(yǎng)大草履蟲，結(jié)果如圖所示。種群經(jīng)過一定時(shí)間的增長后，數(shù)量趨于穩(wěn)定，增長曲線呈“S”形。這種類型的種群增長稱為“S”形增長。1.定義三、種群的“S”形增長①資源和空間有限②存在天敵和其他競爭的物種。2.適用條件：三、種群的“S”形增長①初始一段時(shí)間種群增長較快；②當(dāng)種群密度增大時(shí)，種內(nèi)競爭加劇，種群增長較慢；③種群數(shù)量穩(wěn)定在一定水平(K值)。3.特點(diǎn)一定的環(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。4.K值①定義4.K值②K值在圖形中的表示4.K值②K值在圖形中的表示種群的K值為：____________________。K2~K3之間4.K值②K值在圖形中的表示捕食者和被捕食者的K值分別為：______________。M2和N2②K值受環(huán)境因素發(fā)生變化生存空間增大和資源增多，K值會增大，否則K值會減小，甚至滅絕。4.K值5.增長率增長率隨種群密度增大而下降增長率受種群密度制約密度越大，增長率越小。密度制約系數(shù)：1—N/K總資源為1，1—N/K表示種群數(shù)量為N時(shí)，剩余的資源。1/K為每個(gè)個(gè)體所占有的資源，N/K為N個(gè)個(gè)體所占有的資源。6.增長速率(dN/dt)①增長速率先增大后減小，最后為0。②當(dāng)種群數(shù)量為k/2時(shí)，增長速率達(dá)到最大。思考·討論環(huán)境容納量與現(xiàn)實(shí)生活1.有人說目前全世界人口數(shù)量已經(jīng)達(dá)到地球的環(huán)境容納量，需要控制人口出生率，有人卻認(rèn)為科技進(jìn)步可以提高地球?qū)θ祟惖沫h(huán)境容納量，對此你持什么觀點(diǎn)？你有哪些證據(jù)支持你的觀點(diǎn)？開放性題目例如，隨著科技進(jìn)步，農(nóng)作物產(chǎn)量不斷提高，人類開發(fā)、利用和保護(hù)資源的能力不斷加強(qiáng)，因而可以養(yǎng)活更多的人口。例如，世界范圍內(nèi)存在的資源危機(jī)和能源問題，說明地球上的人口可能已經(jīng)接近或達(dá)到環(huán)境容納量，因此應(yīng)當(dāng)控制人口增長。思考·討論環(huán)境容納量與現(xiàn)實(shí)生活2.鼠害導(dǎo)致作物減產(chǎn)，蚊、蠅會傳播疾病。從環(huán)境容納量的角度思考，對家鼠等有害動物的控制，應(yīng)當(dāng)采取什么措施？對鼠害等有害動物的控制，可以采取器械捕殺、藥物防治等措施。從環(huán)境容納量的角度思考，還可以采取措施降低有害動物種群的環(huán)境容納量。①將糧食和其他儲藏在安全處，斷絕或減少它們的食物來源；②室內(nèi)采取硬化地面等措施，減少它們挖造巢穴的場所；③養(yǎng)殖或釋放它們的天敵；④搞好環(huán)境衛(wèi)生等。7.K與K/2的應(yīng)用①人類對生物資源開發(fā)利用時(shí)，如漁業(yè)捕撈、放牧等，必須保證環(huán)境中的種群數(shù)量不低于K/2，以保證最大持續(xù)捕獲量。②在有害生物防治方面，可通過降低K值，從根本上限制有害生物種群數(shù)量的快速增長。例如：可通過封閉糧食、清除生活垃圾、室內(nèi)地面硬化等方法防治鼠害。項(xiàng)目J型增長S型增長前提條件(適用種群)K值理想狀態(tài)：食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒有天敵和其他競爭物種等。實(shí)際狀態(tài)：環(huán)境資源有限，存在天敵和其他競爭物種。無K值有K值J形型增長與S形增長比較項(xiàng)目J型增長S型增長模型J形型增長與S形增長比較項(xiàng)目J型增長S型增長增長率增長率J形型增長與S形增長比較項(xiàng)目J型增長S型增長增長速率(dN/dt)J形型增長與S形增長比較J形型增長與S形增長比較環(huán)境阻力四、種群數(shù)量的波動在自然界中，有的種群能夠在一段時(shí)間內(nèi)維持?jǐn)?shù)量穩(wěn)定，但是大多數(shù)生物種群，種群數(shù)量總是在波動之中。1.暴發(fā)蝗災(zāi)、鼠災(zāi)、赤潮等就是種群數(shù)量暴發(fā)增長的結(jié)果某地區(qū)東亞飛蝗種群數(shù)量的波動2.下降當(dāng)種群長久處于不利條件下，種群數(shù)量會出現(xiàn)持續(xù)性的或急劇的下降。種群的延續(xù)需要有一定的個(gè)體