第2節(jié)-種群數(shù)量的變化(公開(kāi)課優(yōu)質(zhì)課件)

第2節(jié)--種群數(shù)量的變化(公開(kāi)課優(yōu)質(zhì)課件)第一頁(yè)，共30頁(yè)。在營(yíng)養(yǎng)和生存空間沒(méi)有限制的情況下，某種細(xì)菌20min就通過(guò)分裂增殖一次。第一頁(yè)第二頁(yè)，共30頁(yè)。任務(wù)1：計(jì)算1個(gè)細(xì)菌產(chǎn)生的后代在不同時(shí)間的數(shù)量，并填入下表：時(shí)間（min）20406080100120140160180細(xì)菌數(shù)量248163264128256512任務(wù)2：用公式表示出第n代的細(xì)菌數(shù)量Nn（20min時(shí)為第一代）：Nn=2n任務(wù)3：利用表格中數(shù)據(jù)畫(huà)出細(xì)菌的種群增長(zhǎng)曲線（p66）：第二頁(yè)第三頁(yè)，共30頁(yè)。思考：

真實(shí)情況下細(xì)菌的數(shù)量變化真如公式和曲線圖所示嗎？用細(xì)胞計(jì)數(shù)儀對(duì)細(xì)菌數(shù)量進(jìn)行精確計(jì)數(shù)發(fā)現(xiàn)，大約17小時(shí)后，細(xì)菌數(shù)量不再增多第三頁(yè)第四頁(yè)，共30頁(yè)。一、研究種群數(shù)量變化的方法—構(gòu)建數(shù)學(xué)模型1.概念：用來(lái)描述一個(gè)系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式。2.步驟：研究實(shí)例研究方法細(xì)菌每20分鐘分裂一次觀察研究對(duì)象提出問(wèn)題在資源和空間無(wú)限的環(huán)境中，細(xì)菌種群的增長(zhǎng)不受影響的情況下提出合理的假設(shè)Nn=2n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)觀察、統(tǒng)計(jì)細(xì)菌數(shù)量，對(duì)自己建立的模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正通過(guò)進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)或觀察等對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正第四頁(yè)第五頁(yè)，共30頁(yè)。3.建立數(shù)學(xué)模型，解決實(shí)際問(wèn)題：實(shí)驗(yàn)1：有人在適宜條件下培養(yǎng)大草履蟲(chóng)，并且每天更換培養(yǎng)液，保證大草履蟲(chóng)有充足的營(yíng)養(yǎng)和生存空間，最先放入5只大草履蟲(chóng)，每天記錄其數(shù)量變化如下表所示，請(qǐng)問(wèn)一周（7天）后，該大草履蟲(chóng)種群的數(shù)量大約為多少？時(shí)間初始1天后2天后3天后…種群數(shù)量51981325…思考1：

仔細(xì)觀察表格，你能發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律？第五頁(yè)第六頁(yè)，共30頁(yè)。答：81920提示：45的值為102446的值為409647的值為16384思考2：

若假設(shè)后一天的數(shù)量始終是前一天數(shù)量的4倍，你能否在假設(shè)的基礎(chǔ)上建立數(shù)學(xué)模型解決實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題：7天后大草履蟲(chóng)的數(shù)量第六頁(yè)第七頁(yè)，共30頁(yè)。思考3：

若N0為某種群起始數(shù)量，Nt表示經(jīng)過(guò)t天后該種群的數(shù)量，且后一天的數(shù)量始終為前一天數(shù)量的λ倍，試建立表示該種群數(shù)量變化的一般公式并作出曲線Nt=N0

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tN0Nt第七頁(yè)第八頁(yè)，共30頁(yè)。思考4：

除了利用建立的數(shù)學(xué)模型來(lái)預(yù)測(cè)7天后的種群數(shù)量之外，我們還能利用該數(shù)學(xué)模型來(lái)解決哪些生物學(xué)問(wèn)題？預(yù)測(cè)變化趨勢(shì)，計(jì)算增長(zhǎng)率等第八頁(yè)第九頁(yè)，共30頁(yè)。討論5：

當(dāng)種群數(shù)量呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)時(shí)，能否通過(guò)該數(shù)學(xué)模型得出種群數(shù)量增長(zhǎng)率的變化規(guī)律？增長(zhǎng)率始終為“λ-1”第九頁(yè)第十頁(yè)，共30頁(yè)。二、種群數(shù)量變化的類(lèi)型1.“J”型：資料1：1859年，一個(gè)英格蘭的農(nóng)民帶著24只野兔，登陸澳大利亞并定居下來(lái)，但誰(shuí)也沒(méi)想到，一個(gè)世紀(jì)之后，這個(gè)澳洲“客人”的數(shù)量呈指數(shù)增長(zhǎng)，達(dá)到6億只之巨。第十頁(yè)第十一頁(yè)，共30頁(yè)。資料2：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”型增長(zhǎng)。例如，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)頸雉種群的增長(zhǎng)大致符合“J”型曲線。第十一頁(yè)第十二頁(yè)，共30頁(yè)?！癑”型增長(zhǎng)曲線（3）形成原因理想狀態(tài)——食物充足，空間不限，氣候適宜，沒(méi)有敵害等（不存在環(huán)境阻力）（2）適用范圍a.實(shí)驗(yàn)室中營(yíng)養(yǎng)充分的情況b.種群剛剛遷入一個(gè)新環(huán)境時(shí)（1）數(shù)量變化特點(diǎn)種群每年以一定的倍數(shù)增長(zhǎng)第十二頁(yè)第十三頁(yè)，共30頁(yè)。（5）增長(zhǎng)率隨時(shí)間變化曲線λ-1（4）數(shù)學(xué)模型Nt=N0

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假設(shè)1：理想狀態(tài)假設(shè)2：后一年的數(shù)量始終是前一年的λ倍第十三頁(yè)第十四頁(yè)，共30頁(yè)。（6）與生活的聯(lián)系——中國(guó)的人口增長(zhǎng)是否屬于“J”型增長(zhǎng)？第十四頁(yè)第十五頁(yè)，共30頁(yè)。實(shí)驗(yàn)2：高斯（Gause，1934）把5個(gè)大草履蟲(chóng)置于0.5mL的培養(yǎng)液中，每隔24小時(shí)統(tǒng)計(jì)一次數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下：在自然條件下，J型曲線能一直增長(zhǎng)下去嗎？2.“S”型：第十五頁(yè)第十六頁(yè)，共30頁(yè)?！癝”型增長(zhǎng)曲線（2）適用范圍（1）數(shù)量變化特點(diǎn)種群經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的增長(zhǎng)后，數(shù)量趨于穩(wěn)定（穩(wěn)定于“K值”）資源和空間有限的種群（自然種群）第十六頁(yè)第十七頁(yè)，共30頁(yè)。（3）形成原因

種群密度增加種內(nèi)斗爭(zhēng)加劇死亡率升高出生率降低增長(zhǎng)率降低（環(huán)境阻力）（種群數(shù)量）第十七頁(yè)第十八頁(yè)，共30頁(yè)。（4）“K”值

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，又稱K值。思考：

K值是否固定不變呢？第十八頁(yè)第十九頁(yè)，共30頁(yè)。種群數(shù)量“S”型增長(zhǎng)曲線（種群數(shù)量）K/2K種群數(shù)量增長(zhǎng)率時(shí)間D:種群數(shù)量處于K值，增長(zhǎng)率為0B:種群數(shù)量處于K/2值，種群增長(zhǎng)率最大（5）增長(zhǎng)率隨時(shí)間變化曲線BD第十九頁(yè)第二十頁(yè)，共30頁(yè)。（6）與生活的聯(lián)系思考：在池塘中養(yǎng)魚(yú)，漁民總是希望自己捕的魚(yú)越多越好，但是為了考慮池塘的魚(yú)可持續(xù)發(fā)展，捕魚(yú)應(yīng)該選擇在種群數(shù)量是多少時(shí)最好？K/2K超過(guò)種群的數(shù)量K/2時(shí)開(kāi)始捕魚(yú)捕到數(shù)量下降到K/2時(shí)停止第二十頁(yè)第二十一頁(yè)，共30頁(yè)。思考：從環(huán)境容納量（K值）的角度思考：（1）對(duì)瀕危動(dòng)物如大熊貓應(yīng)采取什么保護(hù)措施？（2）對(duì)家鼠等有害動(dòng)物的控制，應(yīng)當(dāng)采取什么措施？建立自然保護(hù)區(qū)，改善大熊貓的棲息環(huán)境，提高環(huán)境容納量?？梢圆扇〈胧┙档陀泻?dòng)物種群的環(huán)境容納量，如將食物儲(chǔ)藏在安全處，斷絕或減少它們的食物來(lái)源；室內(nèi)采取硬化地面等措施，減少它們挖造巢穴的場(chǎng)所；養(yǎng)殖或釋放它們的天敵，等等。第二十一頁(yè)第二十二頁(yè)，共30頁(yè)。3.波動(dòng)型曲線：種群數(shù)量達(dá)到K值時(shí)，都能在K值維持穩(wěn)定嗎？第二十二頁(yè)第二十三頁(yè)，共30頁(yè)。波動(dòng)型曲線（1）數(shù)量變化特點(diǎn)（3）形成原因種群數(shù)量在“K”值附近波動(dòng)氣候、食物、天敵、傳染病、人類(lèi)活動(dòng)等第二十三頁(yè)第二十四頁(yè)，共30頁(yè)。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)）總結(jié)：第二十四頁(yè)第二十五頁(yè)，共30頁(yè)。陰影部分代表被環(huán)境阻力（自然選擇）淘汰掉的那部分種群數(shù)量。第二十五頁(yè)第二十六頁(yè)，共30頁(yè)。練習(xí)1：圖示種群在理想環(huán)境中呈“J”型增長(zhǎng)，在有環(huán)境阻力條件下，呈“S”型增長(zhǎng)，下列關(guān)于種群在某環(huán)境中數(shù)量增長(zhǎng)曲線的敘述，正確的是（）A．當(dāng)種群數(shù)量到達(dá)e點(diǎn)后，種群數(shù)量增長(zhǎng)率為0B．種群增長(zhǎng)過(guò)程中出現(xiàn)環(huán)境阻力是在d點(diǎn)之后

C．圖中陰影部分表示克服環(huán)境阻力生存下來(lái)的個(gè)體數(shù)量

D．若該種群在c點(diǎn)時(shí)數(shù)量為100，則該種群的K值是400A第二十六頁(yè)第二十七頁(yè)，共30頁(yè)。練習(xí)2：在一個(gè)玻璃容器內(nèi)，裝入一定量的符合小球藻生活的管養(yǎng)液，接種少量的小球藻，每隔一段時(shí)間測(cè)定小球藻的個(gè)體數(shù)量，繪制成曲線，如右圖所示。下列四圖中能正確表示小球藻種群數(shù)量增長(zhǎng)率隨時(shí)間變化趨勢(shì)的曲線是（）D第二十七頁(yè)