高二生物42種群數(shù)量的變化分析

1高二生物42種群數(shù)量的變化分析第1頁/共60頁2問題的提出《中國水利網(wǎng)》：寧波、昆明、武漢等地，人躺在鋪滿鳳眼蓮的湖面上，可以不沉；上海去年3萬噸的鳳眼蓮打撈量，今年已翻了3倍有余，上升至10萬噸；鳳眼蓮所帶來的水體富營養(yǎng)化，讓越來越多的水中生物痛失“家園”。第2頁/共60頁3問題的提出《國家地理》：在幾百年前，金絲猴在許多地區(qū)廣泛分布，人口的增加和山林的破壞使金絲猴的分布區(qū)越來越小?，F(xiàn)在，黔金絲猴的數(shù)量只有500～600只，處于瀕危狀態(tài)，只在貴州省的梵凈山區(qū)生存。滇金絲猴生活在云南西北部、西藏東南端及四川西部長江上端金沙江上游的高山中，數(shù)量不到2000只，也處境瀕危。第3頁/共60頁4假設你的家長承包了一個水庫養(yǎng)魚蝦，如果一次投放的幼苗過多或延遲捕撈，由于環(huán)境的負載能力限制，都不能達到效益的最優(yōu)化；相反，如果大量捕撈，使魚蝦數(shù)量大大減少，其種群往往要經(jīng)過相當長的延滯期才能進入指數(shù)增長期，對生產(chǎn)極為不利。那什么時候是捕撈的最佳數(shù)量期？問題：如何合理利用和保護生物資源？問題：種群的數(shù)量變化有怎樣的規(guī)律？問題的提出第4頁/共60頁5預習提綱

1.怎樣構建種群數(shù)量增長的模型？2.種群數(shù)量是怎樣變化的？3.什么是環(huán)境容納量？4.影響種群數(shù)量變化的因素有哪些？第5頁/共60頁6數(shù)學模型：是用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學形式。數(shù)學模型的表現(xiàn)形式可以為公式、圖表等形式。一、建構種群增長模型的方法描述、解釋和預測種群數(shù)量的變化，常常需要建立數(shù)學模型。第6頁/共60頁7一、建構種群增長模型的方法問題探討在營養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，某種細菌每20min就通過分裂繁殖一代。第7頁/共60頁8一、建構種群增長模型的方法時間（min)20406080100120140160180分裂次數(shù)數(shù)量（個）2481632641282565121234567891、填寫下表：計算一個細菌在不同時間（單位為min）產(chǎn)生后代的數(shù)量。2．n代細菌數(shù)量Nn的計算公式是：

Nn3．72小時后，由一個細菌分裂產(chǎn)生的細菌數(shù)量是多少？＝1×２n解：n＝６０minx７２h／２０min＝２１６Nn＝1×２n

＝２２１６第8頁/共60頁9細菌數(shù)量一、建構種群增長模型的方法4、以時間為橫坐標，細菌數(shù)量為縱坐標，畫出細菌的數(shù)量增長曲線。曲線圖與數(shù)學方程式比較，有哪些優(yōu)缺點？曲線圖：直觀，但不夠精確。數(shù)學公式：精確，但不夠直觀。Nn

＝1×２n第9頁/共60頁10一、建構種群增長模型的方法5.類型：⑶坐標式（曲線圖、柱狀圖）⑴數(shù)據(jù)分析表格式⑵數(shù)學方程式Nn=2n方程式——精確曲線圖——直觀第10頁/共60頁11一、建構種群增長模型的方法1、觀察研究對象，提出問題細菌每20分鐘分裂一次，問題：細菌數(shù)量怎樣變化的？2、提出合理的假設在資源和空間無限多的環(huán)境中，細菌種群的增長不受種群密度增加的影響3、根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，用適當?shù)臄?shù)學形式對事物的性質(zhì)進行表達（建立數(shù)學模型）列出表格，根據(jù)表格畫曲線，推導公式4、通過進一步實驗或觀察等，對模型進行檢驗或修正觀察、統(tǒng)計細菌的數(shù)量，對自己所建立的模型進行檢驗或修正6、建立數(shù)學模型一般包括以下步驟：第11頁/共60頁12細菌的數(shù)量／個

理想條件下細菌數(shù)量增長的推測：自然界中有此類型嗎？二、種群增長的“J”型曲線第12頁/共60頁13實例一：1859年，一位英國人來到澳大利亞定居，他帶來了24只野兔。讓他沒有想到的是，一個世紀之后，這24只野兔的后代竟達到6億只以上。漫山遍野的野兔與牛羊爭食牧草，啃嚙樹皮，造成植被破壞，導致水土流失。后來，人們引入了黏液瘤病毒才使野兔的數(shù)量得到控制。第13頁/共60頁14實例二：鳳眼蓮（水葫蘆）原產(chǎn)于南美，僅以一種觀賞性植物零散分布，1844年在美國的博覽會上曾被喻為“美化世界的淡紫色花冠”。自此以后鳳眼蓮被作為觀賞植物引種栽培，現(xiàn)已在亞、非、歐、北美洲等數(shù)十個國家造成危害。1901年作為花卉引入中國，30年代作為畜禽飼料引入中國內(nèi)地各省，并作為觀賞和凈化水質(zhì)的植物推廣種植，后逃逸為野生。由于繁殖迅速，又幾乎沒有競爭對手和天敵，在我國南方江河湖泊中發(fā)展迅速，目前我國有這種鳳眼蓮184萬噸，成為我國淡水水體中主要的外來入侵物種之一。第14頁/共60頁15鳳眼蓮（水葫蘆）第15頁/共60頁16第16頁/共60頁17實例三：在20世紀30年代，人們將環(huán)頸雉引入美國的一個島嶼。在1937－1942年期間，這個種群數(shù)量的增長如下圖所示。

如果以時間為橫坐標，種群數(shù)量為縱坐標畫出曲線來表示，曲線大致呈什么型？第17頁/共60頁18二、種群增長的“J”型曲線實例3：自然界確有類似細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，種群數(shù)量為縱坐標，曲線則大致呈“J”型美國某島嶼環(huán)頸雉種群數(shù)量的增長第18頁/共60頁19二、種群增長的“J”型曲線①產(chǎn)生條件：

理想狀態(tài)——食物充足，空間不限，氣候適宜，沒有天敵等；②增長特點：

種群數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長，第二年是第一年的λ倍。③量的計算：t年后種群的數(shù)量為Nt=N0

λt

（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為一年前種群數(shù)量的倍數(shù)．）

④例子：實驗室條件下、外來物種入侵、遷移入新環(huán)境。第19頁/共60頁20問題：“J”型增長能一直持續(xù)下去嗎？存在環(huán)境阻力———自然界的資源和空間總是有限的；種內(nèi)斗爭就會加劇；捕食者增加等。當種群數(shù)量增加到一定階段時，種群數(shù)量就會穩(wěn)定在一定的水平。第20頁/共60頁21問題探討在一個培養(yǎng)基中，細菌的數(shù)量會一直按照這個公式增長嗎？為什么？如何驗證這個觀點？不會。原因是資源和空間是有限的。生態(tài)學家高斯曾經(jīng)做過這樣一個實驗：在0.5ml培養(yǎng)液中放入5個大草履蟲，然后每隔24h統(tǒng)計一次大草履蟲的數(shù)量。經(jīng)過反復實驗，得出了如圖所示的結果。第21頁/共60頁22三、種群增長的“S”型曲線K=3751.概念：在資源和空間有限時，種群經(jīng)過一定時間的增長后，數(shù)量趨于穩(wěn)定的增長曲線稱為“S”型曲線。2.K值：在環(huán)境條件不受破壞的情況下，一定空間中所能維持的種群最大數(shù)量成為環(huán)境容納量，又稱K值。如：大草履蟲種群的增長曲線第22頁/共60頁23種群增長速率不斷低種群數(shù)量K/2→K值時，3.對種群增長的“S”型曲線的分析種群數(shù)量達到K值時，種群增長速率為零,但種群數(shù)量達到最大，且種內(nèi)斗爭最劇烈。種群數(shù)量在K/2值時，種群增長速率最大種群數(shù)量由0→K/2值時，種群增長速率增大K/2轉折期，增長速率最快K值：環(huán)境容納量加速期，個體數(shù)量增加，增長加速潛伏期，個體數(shù)量較少增長緩慢減速期，增長緩慢飽和期，增長速率為零第23頁/共60頁24三、種群增長的“S”型曲線4.產(chǎn)生條件：自然條件(現(xiàn)實狀態(tài))——食物等資源和空間總是有限的，當種群密度增大時，種內(nèi)斗爭不斷加劇，天敵數(shù)量不斷增加，導致該種群的出生率降低，死亡率增高。5.增長特點：

種群數(shù)量達到環(huán)境所允許的最大值（K值），將停止增長并在K值左右保持相對穩(wěn)定。存在環(huán)境阻力種群密度越大環(huán)境阻力越大當出生率與死亡率相等時，種群的增長就會停止，有時會穩(wěn)定在一定的水平．第24頁/共60頁25思考討論：從環(huán)境容納量（K值）的角度（2）為了保護魚類資源不受破壞，并能持續(xù)獲得最大捕魚量，應使被捕魚群的種群數(shù)量保持在什么水平?根據(jù)種群增長的S型曲線，應使被捕魚群的種群數(shù)量保持在K/2水平。這是因為在這個水平上種群增長量最大。（3）對家鼠等有害動物的控制，從環(huán)境容納量的角度看，應當采取什么措施？從環(huán)境容納量的角度思考，可以采取措施降低環(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。（1）對瀕危動物如大熊貓應采取什么保護措施？建立自然保護區(qū)，改善大熊貓的棲息環(huán)境，提高環(huán)境容納量。6.應用：第25頁/共60頁26種群增長的“S”型曲線問題：種群數(shù)量達到K值時，都能在K值維持穩(wěn)定嗎？環(huán)境條件的改變，K值也隨之發(fā)生改變，即改善環(huán)境條件可使K值增大，如環(huán)境條件受到破壞，則K值將會減小。第26頁/共60頁277.比較種群增長兩種曲線的聯(lián)系與區(qū)別J型曲線S型曲線條件種群增長率有無K值曲線環(huán)境資源無限環(huán)境資源有限保持穩(wěn)定逐漸降低無，持續(xù)保持增長有K值環(huán)境阻力K值：環(huán)境容納量食物不足空間有限種內(nèi)斗爭天敵捕食氣候不適寄生蟲傳染病等第27頁/共60頁28用達爾文的觀點分析“J”、“S”曲線時間種群數(shù)量J型曲線S型曲線K值1、“J”型曲線用達爾文的觀點分析表明生物具有過度繁殖的特性。2、圖中陰影部分表示：環(huán)境阻力；用達爾文的觀點分析指：通過生存斗爭被淘汰的個體數(shù)量，也即代表自然選擇的作用?！癑”型曲線表明生物具有什么特性？圖中陰影部分表示什么？第28頁/共60頁29K/2abcdghfe種群數(shù)量變化曲線與種群增長速率曲線的關系⑴圖乙的fg段相當于圖甲的ac段。⑵圖乙的g點相當于圖甲的c點。⑶圖乙的gh段相當于圖甲的cd段。⑷圖乙的h點相當于圖甲的de段。甲乙種群增長曲線的生產(chǎn)生活中的應用：①有害動物的防治，應通過降低其環(huán)境容納量（K值）②受保護動物的拯救和恢復，應通過改善其棲息環(huán)境，提高K值。③生產(chǎn)上的捕獲期應確定在種群數(shù)量為K/2時最好；而殺蟲效果最好的時期在潛伏期。第29頁/共60頁30

例：我國自1393－1990年以來人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)如下：以上人口增長曲線符合哪種類型？按照此曲線發(fā)展下去將會出現(xiàn)什么狀況，鑒于我國人口的現(xiàn)狀應當采取什么措施？年份1393157817641849192819821990億0.60.62.04.14.710.311.6第30頁/共60頁31人口/億我國1000-1990年的人口數(shù)量變化課后延伸與拓展：看圖分析第31頁/共60頁32四、種群數(shù)量的波動和下降大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動之中的，在不利條件之下，還會急劇下降，甚至滅亡。第32頁/共60頁331、野生生物資源合理利用和保護—魚類的捕撈2、害蟲的防治—蝗蟲的防治影響種群數(shù)量變化的因素有哪些呢？研究種群數(shù)量變化有何意義？直接因素：出生率、死亡率、遷入、遷出間接因素：食物、氣候、傳染病、天敵（環(huán)境因素）重要因素：人類的活動

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素，都會引起種群數(shù)量的變化。種群數(shù)量變化的類型：增長，穩(wěn)定，波動、下降等第33頁/共60頁34藏羚羊在哭泣第34頁/共60頁35亂伐森林第35頁/共60頁36被伐的森林和野牛第36頁/共60頁37五、研究種群數(shù)量變化的意義1、為野生生物資源的合理利用及保護提供理論指導。

（合理利用和保護野生生物資源）既要使生物資源的產(chǎn)量達到最大，又不危害生物資源的可持續(xù)發(fā)展，砍伐、捕撈、狩獵后，保證種群的增長速率為最大值。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。3、通過研究種群數(shù)量變動規(guī)律，為有害生物的預測及防治提供科學依據(jù)。（為防治有害生物提供科學依據(jù)）降低環(huán)境的負荷量（K值）。如鼠害防治可通過嚴密封存糧食、清除生活垃圾、保護老鼠的天敵等措施來降低K值。4、為引進外來物種提供理性的思考。必須考慮所引入的外來物種是否會構成對原來物種的危害，即是否會構成生物入侵。5、有利于對瀕危動物種群的拯救和恢復。（拯救和恢復瀕危動物種群）第37頁/共60頁381．在研究下列幾個種群的增長模型時，最可能與數(shù)學模型相符合的是 (

)A．麋鹿種群

B．大熊貓種群C．玉米種群

D．青蛙種群答案：

C種群的增長最符合數(shù)學模型的情形，就是種群中的個體在上下代之間不重疊的情況。第38頁/共60頁391．在下列圖中，表示種群在無環(huán)境阻力狀況下增長的是B第39頁/共60頁402．(2009·廣東高考)太平洋一個小島上的某野兔種群的數(shù)量變化如下表：B該種群變化率最大的時期為 (

)A．1925－1930年 B．1930－1935年C．1940－1945年

D．1945－1950年年份(年)1920192519301935194019451950數(shù)量(百只)130200398990135012901190第40頁/共60頁413．下圖中能夠正確表示種群“S”型增長曲線的增長率的是 (

)D第41頁/共60頁424某海灘黃泥螺種群現(xiàn)存量約3000噸，正常狀況下，每年該種群最多可增加300噸，為充足利用黃泥螺資源，又不影響可持續(xù)發(fā)展，理論上每年最多捕撈黃泥螺的量為（）A、3000噸B、1650噸C、1500噸D、不超過300噸D5下列有關種群增長的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第42頁/共60頁436、下圖表示接種到一定容積培養(yǎng)液中的酵母菌生長曲線圖，曲線中哪段表示由于有限空間資源的限制使種內(nèi)競爭增加（）A．CD段（增長速度慢） B．DE段（速度加快）C．EF段（變化速率加快） D．FG段（速度逐漸變慢）D第43頁/共60頁447為了保護魚類資源不受破壞，并能持續(xù)地獲得最大捕魚量，根據(jù)種群增長的S型曲線，應使被捕魚群的種群數(shù)量保持在K/2水平。這是因為在這個水平上

A.種群數(shù)量相對穩(wěn)定

B.種群增長量最大

C.種群數(shù)量最大

D.環(huán)境條件所允許的種群數(shù)量最大K時間K/2種群數(shù)量B第44頁/共60頁45

⑴如果種群處在一個理想的環(huán)境中，沒有自然和空間的限制，種群內(nèi)個體數(shù)量的增長曲線是____,用達爾文的進化理論解釋，這是由于生物具有__________特性。⑵如果將該種群置入有限制的自然環(huán)境中，種群內(nèi)個體數(shù)量的增長曲線是_____，用達爾文進化理論分析圖中的陰影部分表_____________________________。⑶影響種群密度的主要因素是種群的_______、_______、________和_______

8下圖為某種群在不同生態(tài)環(huán)境中的增長曲線，仔細分析圖中去先后回答下列問題：ab個體數(shù)時間ab在生存斗爭過程中淘汰的個體過度繁殖死亡率出生率性別比例年齡組成第45頁/共60頁培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化探究：第46頁/共60頁基礎回扣酵母菌酵母菌是單細胞真核生物。生長周期短，增殖速度快，還可以用酵母菌作為實驗材料研究（探究酵母菌的呼吸方式，判斷細胞的死活探究膜的透性）第47頁/共60頁探究過程1．提出問題：2．作出假設：3．設計實驗：4．進行實驗：5．分析結果和表達交流：6．得出結論：培養(yǎng)液中酵母菌種群的數(shù)量是怎樣隨時間變化的？酵母菌在開始一段時間呈“J”型增長，隨著時間的推移，由于資源和空間有限，呈“S”型增長。連續(xù)培養(yǎng)5天，每天用顯微鏡和血球計數(shù)板計數(shù)出酵母菌種群密度各小組匯報實驗結果，結合前4天的結果，畫出酵母種群增長的曲線圖并進行分析。酵母菌在開始一段時間呈“J”型增長，但隨著時間的推移，由于資源和空間有限，將呈“S”型增長，并最終將全部死亡。第48頁/共60頁3．設計實驗：①將10mL無菌馬鈴薯培養(yǎng)液或肉湯培養(yǎng)液加入試管中；②將酵母菌接種入試管中的培養(yǎng)液中混合均勻；③將試管在28℃條件下連續(xù)培養(yǎng)5d；④每天取樣計數(shù)酵母菌數(shù)量；⑤分析結果，得出結論。是否設置對照組和多組重復實驗？為什么要連續(xù)培養(yǎng)？如何取樣計數(shù)？記錄表怎樣設計？計數(shù)時有哪些注意事項？第49頁/共60頁計數(shù)室計數(shù)室（中間大方格）