專題種群數(shù)量的變化（）學(xué)年上學(xué)期高二生物同步課堂（人教版）PPT

中物理第4章第2節(jié)人教版生物（高中）種群數(shù)量的變化學(xué)易同步精品課堂培養(yǎng)細(xì)菌的培養(yǎng)基大腸桿菌細(xì)菌的繁殖的方式是什么？在營(yíng)養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，某種細(xì)菌每20min就通過分裂繁殖一代。2、72小時(shí)后，由一個(gè)細(xì)菌分裂產(chǎn)生的細(xì)菌數(shù)量是多少？1、n代細(xì)菌數(shù)量的數(shù)學(xué)方程式？Nn＝2nNn＝2216計(jì)算1個(gè)細(xì)菌在不同時(shí)間產(chǎn)生后代的數(shù)量，并填入下表，然后畫出細(xì)菌種群數(shù)量增長(zhǎng)的曲線。時(shí)間（min）20406080100120140160180細(xì)菌數(shù)量（個(gè)）248163264128256512細(xì)菌數(shù)量/個(gè)時(shí)間/min204080100140160180600曲線圖與數(shù)學(xué)方程式比較，有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？100200300400500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)模式。為了直觀、簡(jiǎn)便地研究種群的數(shù)量變動(dòng)的規(guī)律，數(shù)學(xué)模型建構(gòu)是常用的方法之一。構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的一般步驟：對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正建立數(shù)學(xué)模型提出合理的假設(shè)觀察對(duì)象，提出問題數(shù)學(xué)方程式坐標(biāo)曲線圖：能準(zhǔn)確的反應(yīng)出種群數(shù)量的變化。：能直觀的反應(yīng)出種群數(shù)量增長(zhǎng)趨勢(shì)。種群數(shù)量以什么樣的規(guī)律在增長(zhǎng)？如：細(xì)菌每20min分裂一次。在資源和空間無限的環(huán)境中，細(xì)菌種群的增長(zhǎng)不會(huì)受種群密度增加的影響。列出表格，根據(jù)表格畫曲線，推導(dǎo)公式。Nn＝2n觀察、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)或修正。通過進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)或觀察等，對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對(duì)事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)提出合理的假設(shè)觀察研究對(duì)象，提出問題建構(gòu)細(xì)菌種群增長(zhǎng)模型：二、種群增長(zhǎng)的“J”型曲線實(shí)例一：1859年，一位英國(guó)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(gè)世紀(jì)之后，這24只野兔的后代竟達(dá)到6億只以上。漫山遍野的野兔與牛羊爭(zhēng)食牧草，啃嚙樹皮，造成植被破壞，導(dǎo)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。實(shí)例二：在20世紀(jì)30年代時(shí)，人們將環(huán)頸雉引入到美國(guó)的一個(gè)島嶼。在1937～1942年期間，這個(gè)環(huán)頸雉種群數(shù)量的增長(zhǎng)如下圖所示。種群數(shù)量/個(gè)37384041423905001000年份某島嶼環(huán)頸雉種群數(shù)量的增長(zhǎng)1500種群遷入一個(gè)新環(huán)境后，常常在一定時(shí)期內(nèi)出現(xiàn)“J”型曲線。實(shí)例三：世界人口的指數(shù)增長(zhǎng)曲線“J”型增長(zhǎng)曲線的含義：種群在理想條件下，即食物和空間充裕、氣候適宜、沒有天敵等，其增長(zhǎng)率不隨種群密度變化而變化，這類增長(zhǎng)通常呈指數(shù)增長(zhǎng)，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，曲線大致呈“J”型。種群數(shù)量/個(gè)0時(shí)間/min1、模型假設(shè)：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(zhǎng)特點(diǎn)：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λ倍。“J”型增長(zhǎng)曲線的數(shù)學(xué)模型：①種群數(shù)量持續(xù)增長(zhǎng)②增長(zhǎng)率保持不變：（λ－1）③增長(zhǎng)速率越來越快：N0

λt（λ－1）3、建立模型：N0為起始數(shù)量，t為時(shí)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)。4、模型中各參數(shù)的意義：①實(shí)驗(yàn)室條件下②外來種群入侵遷入新環(huán)境N1=N0·λ一年后種群的數(shù)量為：5、適用情形：N2=N1·λ=N0·λ2

兩年后種群的數(shù)量為：Nt=N0

λt

t年后種群的數(shù)量為：6、決定“J”型曲線的兩個(gè)因素：①N0（起始數(shù)量）②λ（根據(jù)λ值可以判斷種群數(shù)量）Nt=N0

λt

（λ值取決于每年的自然出生率與死亡率）當(dāng)λ＞1時(shí)，種群呈“J”型增長(zhǎng)；（增長(zhǎng)型）當(dāng)λ＝1時(shí)，種群數(shù)量穩(wěn)定；（穩(wěn)定型）當(dāng)0＜λ＜1時(shí)，種群數(shù)量下降；（衰退型）當(dāng)λ＝0時(shí)，種群無繁殖現(xiàn)象，且下一代滅亡。細(xì)菌數(shù)量/個(gè)時(shí)間/min204080100140160180600100200300400500時(shí)間（min）20406080100120140160180細(xì)菌數(shù)量（個(gè)）248163264128256512Nt＝N0λt

種群數(shù)量持續(xù)增長(zhǎng)種群密度：種群在單位面積或單位體積中的個(gè)體數(shù)。種群增長(zhǎng)速率時(shí)間/min0時(shí)間（min）20406080100120140160180細(xì)菌數(shù)量（個(gè)）248163264128256512增長(zhǎng)速率v（個(gè)/20min）增長(zhǎng)速度越來越快現(xiàn)有個(gè)體數(shù)－原有個(gè)體數(shù)增長(zhǎng)時(shí)間增長(zhǎng)速率＝248163264128256種群增長(zhǎng)速率：指種群在單位時(shí)間內(nèi)變化的量。時(shí)間（min）20406080100120140160180細(xì)菌數(shù)量（個(gè)）248163264128256512增長(zhǎng)率r（個(gè)/20min個(gè)）增長(zhǎng)率保持不變種群增長(zhǎng)率時(shí)間/min0現(xiàn)有個(gè)體數(shù)－原有個(gè)體數(shù)原有個(gè)體數(shù)增長(zhǎng)率＝＝出生率－死亡率111111111種群增長(zhǎng)率：指單位時(shí)間內(nèi)種群數(shù)量增加的量占初始數(shù)量的比例。三、種群增長(zhǎng)的“S”型曲線資源和空間有限，若種群密度上升種內(nèi)斗爭(zhēng)加劇，捕食者增加出生率降低，死亡率增加種群增長(zhǎng)率下降種群保持穩(wěn)定（條件有限的情況下）種群在一個(gè)現(xiàn)實(shí)的環(huán)境中時(shí):環(huán)境阻力高斯實(shí)驗(yàn)：生態(tài)學(xué)家高斯曾經(jīng)做過這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)：在0.5mL培養(yǎng)液中放入5個(gè)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)，得出下圖所示的結(jié)果。從圖中可以看出，大草履蟲的數(shù)量在第二天和第三天增長(zhǎng)較快。第五天以后基本維持在375個(gè)左右。種群數(shù)量/個(gè)245630100200時(shí)間/天大腸桿菌種群的增長(zhǎng)曲線3001400K=375種群經(jīng)過一定時(shí)間的增長(zhǎng)后，數(shù)量趨于穩(wěn)定的增長(zhǎng)曲線，稱為“S”型曲線。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)量稱為環(huán)境容納量。種群數(shù)量/個(gè)245630100200時(shí)間/天大腸桿菌種群的增長(zhǎng)曲線3001400K=375種群經(jīng)過一定時(shí)間的增長(zhǎng)后，數(shù)量趨于穩(wěn)定的增長(zhǎng)曲線，稱為“S”型曲線。①出生率=死亡率②種群數(shù)量相對(duì)穩(wěn)定③種群增長(zhǎng)率為零K值特點(diǎn)達(dá)到最大值后，保持相對(duì)穩(wěn)定0時(shí)間/天K/2轉(zhuǎn)折期，增長(zhǎng)速率最快調(diào)整期，個(gè)體數(shù)量較少，增長(zhǎng)緩慢減速期，增長(zhǎng)速率緩慢穩(wěn)定期，增長(zhǎng)速率為零K值（環(huán)境容納量）種群數(shù)量/個(gè)“S”型種群增長(zhǎng)速率的變化特點(diǎn)：加速期，個(gè)體數(shù)量增加，增長(zhǎng)加速（消滅害蟲的最佳時(shí)機(jī)）種群數(shù)量0時(shí)間種群增長(zhǎng)速率0時(shí)間ak/2bcbackk/2k①可持續(xù)發(fā)展②種群再生能力最強(qiáng)③種群增長(zhǎng)速率最大K/2值特點(diǎn)AB時(shí)間種群數(shù)量圖中陰影部分表示環(huán)境阻力，也就是通過生存斗爭(zhēng)被淘汰的個(gè)體數(shù)量。K值種群增長(zhǎng)曲線的比較：食物不足空間有限種內(nèi)斗爭(zhēng)種間競(jìng)爭(zhēng)天敵捕食氣候不適寄生蟲傳染病等種群密度越大環(huán)境阻力越大環(huán)境阻力0（1）同一種群的K值是否固定不變？環(huán)境條件改變，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(huì)減小。不同物種在同一環(huán)境中K值不同。（2）對(duì)保護(hù)大熊貓應(yīng)采取什么措施才會(huì)事半功倍？（野生生物資源如何保護(hù)？）建立自然保護(hù)區(qū)，改善大熊貓棲息環(huán)境，減少環(huán)境阻力，提高K值?！癝”型曲線在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用：（3）對(duì)家鼠等有害動(dòng)物的控制，應(yīng)當(dāng)采取什么措施？（有害生物如何防治？）增大環(huán)境阻力，降低環(huán)境容納量（如封儲(chǔ)糧食，清除生活垃圾，養(yǎng)殖它們天敵）；嚴(yán)防達(dá)到K/2，甚至在K/2以前就應(yīng)采取相應(yīng)措施。（4）為保護(hù)魚類資源不受破壞，并持續(xù)獲得最大捕魚量，被捕魚群種群數(shù)量保持在什么水平？（如何開發(fā)與利用資源？）種群數(shù)量達(dá)到K/2時(shí)，種群增長(zhǎng)速率最大，再生能力最強(qiáng)；對(duì)養(yǎng)殖的生物進(jìn)行捕撈時(shí)，捕撈后的種群數(shù)量要維持在K/2處，以保證持續(xù)獲取高產(chǎn)量。四、種群數(shù)量的波動(dòng)和下降東亞飛蝗種群數(shù)量的波動(dòng)2、特點(diǎn)：大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動(dòng)之中，在不利條件之下，還會(huì)急劇下降，甚至滅亡。1、種群數(shù)量變化的類型：增長(zhǎng)，穩(wěn)定，波動(dòng)、下降等。3、影響種群數(shù)量變化的因素：②內(nèi)部因素：出生率和死亡率、遷入率和遷出率、年齡組成和性別比例等。①外界因素：種間因素和其他非生物因素，如食物、天敵、氣候、傳染病等。③人為因素：對(duì)野生生物的亂捕濫獵、對(duì)種群數(shù)量的人工控制等。4、研究種群數(shù)量變化的意義：②野生動(dòng)物資源的保護(hù)和利用。①有害動(dòng)物的防治。③瀕危動(dòng)物種群的拯救和恢復(fù)。種群數(shù)量種群增長(zhǎng)的“J”型曲線（在理想狀態(tài)下的種群增長(zhǎng)）種群增長(zhǎng)的“S”型曲線（在有限環(huán)境下的種群增長(zhǎng)）五、種群數(shù)量的波動(dòng)和下降東亞飛蝗種群數(shù)量的波動(dòng)穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動(dòng)之中的六、研究種群數(shù)量變化的意義1．合理利用和保護(hù)野生生物資源2．為防治有害生物提供科學(xué)依據(jù)魚類的捕撈蝗蟲的防治種群增長(zhǎng)的J型曲線種群增長(zhǎng)的S型曲線曲線圖模型時(shí)間

種群數(shù)量時(shí)間

種群數(shù)量Nt=N0

λt

條件理想條件：即食物和空間充裕，氣候適宜，沒有敵害等。資源和空間有限，種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)加劇，天敵增加增長(zhǎng)率不變不斷減小函數(shù)式討論1：試分析大熊貓數(shù)量日益減少的原因?你能提出保護(hù)大熊貓措施嗎？七、研究種群數(shù)量變化的實(shí)踐意義自身繁殖率低食性單一氣候變遷棲息地的喪失提高繁殖率建立自然保護(hù)區(qū)，保護(hù)環(huán)境

提高環(huán)境容納量討論2：家鼠繁殖力極強(qiáng)，善于打洞，偷吃糧食，傳播疾病,危害極大，應(yīng)該采取哪些措施控制家鼠數(shù)量？七、研究種群數(shù)量變化的實(shí)踐意義老鼠機(jī)械捕殺藥物捕殺施用避孕藥養(yǎng)殖或釋放天敵將食物儲(chǔ)存在安全處降低繁殖率減少數(shù)量增大環(huán)境阻力降低環(huán)境容納量打掃衛(wèi)生硬化地面討論3：我國(guó)自1393－1990年以來人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如下：

繪出上述時(shí)間內(nèi)我國(guó)人口數(shù)量變化的曲線示意圖。按照此曲線發(fā)展下去將會(huì)出現(xiàn)怎樣的狀況？鑒于我國(guó)人口的現(xiàn)狀應(yīng)當(dāng)采取什么措施？年份1393157817641849192819821990億0.60.62.04.14.710.311.61．在下列圖中，表示種群在無環(huán)境阻力狀況下增長(zhǎng)的是()B課堂練習(xí)2．下圖是某一動(dòng)物物種遷入一個(gè)適宜環(huán)境后的增長(zhǎng)曲線圖，請(qǐng)回答：（l）圖中的增長(zhǎng)曲線是

形，表示K值的一點(diǎn)是

？（2）圖中表示種群增長(zhǎng)速度最快的階段是

？（3）遷入種群第2年后，增長(zhǎng)明顯加快的原因主要是_______________。（4）第8年后，種群數(shù)量趨于穩(wěn)定，阻礙種群繼續(xù)增長(zhǎng)環(huán)境因素主要有哪些：_______________________食物