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

第2節(jié)--種群數(shù)量的變化(公開課優(yōu)質(zhì)課件)第一頁，共30頁。在營養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，某種細菌20min就通過分裂增殖一次。第一頁第二頁，共30頁。任務(wù)1：計算1個細菌產(chǎn)生的后代在不同時間的數(shù)量，并填入下表：時間（min）20406080100120140160180細菌數(shù)量248163264128256512任務(wù)2：用公式表示出第n代的細菌數(shù)量Nn（20min時為第一代）：Nn=2n任務(wù)3：利用表格中數(shù)據(jù)畫出細菌的種群增長曲線（p66）：第二頁第三頁，共30頁。思考：

真實情況下細菌的數(shù)量變化真如公式和曲線圖所示嗎？用細胞計數(shù)儀對細菌數(shù)量進行精確計數(shù)發(fā)現(xiàn)，大約17小時后，細菌數(shù)量不再增多第三頁第四頁，共30頁。一、研究種群數(shù)量變化的方法—構(gòu)建數(shù)學模型1.概念：用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學形式。2.步驟：研究實例研究方法細菌每20分鐘分裂一次觀察研究對象提出問題在資源和空間無限的環(huán)境中，細菌種群的增長不受影響的情況下提出合理的假設(shè)Nn=2n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)進行表達觀察、統(tǒng)計細菌數(shù)量，對自己建立的模型進行檢驗或修正通過進一步實驗或觀察等對模型進行檢驗或修正第四頁第五頁，共30頁。3.建立數(shù)學模型，解決實際問題：實驗1：有人在適宜條件下培養(yǎng)大草履蟲，并且每天更換培養(yǎng)液，保證大草履蟲有充足的營養(yǎng)和生存空間，最先放入5只大草履蟲，每天記錄其數(shù)量變化如下表所示，請問一周（7天）后，該大草履蟲種群的數(shù)量大約為多少？時間初始1天后2天后3天后…種群數(shù)量51981325…思考1：

仔細觀察表格，你能發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律？第五頁第六頁，共30頁。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)學模型解決實驗中的問題：7天后大草履蟲的數(shù)量第六頁第七頁，共30頁。思考3：

若N0為某種群起始數(shù)量，Nt表示經(jīng)過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

λt

tN0Nt第七頁第八頁，共30頁。思考4：

除了利用建立的數(shù)學模型來預(yù)測7天后的種群數(shù)量之外，我們還能利用該數(shù)學模型來解決哪些生物學問題？預(yù)測變化趨勢，計算增長率等第八頁第九頁，共30頁。討論5：

當種群數(shù)量呈現(xiàn)增長趨勢時，能否通過該數(shù)學模型得出種群數(shù)量增長率的變化規(guī)律？增長率始終為“λ-1”第九頁第十頁，共30頁。二、種群數(shù)量變化的類型1.“J”型：資料1：1859年，一個英格蘭的農(nóng)民帶著24只野兔，登陸澳大利亞并定居下來，但誰也沒想到，一個世紀之后，這個澳洲“客人”的數(shù)量呈指數(shù)增長，達到6億只之巨。第十頁第十一頁，共30頁。資料2：種群遷入一個新環(huán)境后，常常在一定時期內(nèi)出現(xiàn)“J”型增長。例如，在20世紀30年代時，人們將環(huán)頸雉引入到美國的一個島嶼，在1937～1942年期間，這個環(huán)頸雉種群的增長大致符合“J”型曲線。第十一頁第十二頁，共30頁?！癑”型增長曲線（3）形成原因理想狀態(tài)——食物充足，空間不限，氣候適宜，沒有敵害等（不存在環(huán)境阻力）（2）適用范圍a.實驗室中營養(yǎng)充分的情況b.種群剛剛遷入一個新環(huán)境時（1）數(shù)量變化特點種群每年以一定的倍數(shù)增長第十二頁第十三頁，共30頁。（5）增長率隨時間變化曲線λ-1（4）數(shù)學模型Nt=N0

λt

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倍第十三頁第十四頁，共30頁。（6）與生活的聯(lián)系——中國的人口增長是否屬于“J”型增長？第十四頁第十五頁，共30頁。實驗2：高斯（Gause，1934）把5個大草履蟲置于0.5mL的培養(yǎng)液中，每隔24小時統(tǒng)計一次數(shù)據(jù)，經(jīng)過反復(fù)實驗，結(jié)果如下：在自然條件下，J型曲線能一直增長下去嗎？2.“S”型：第十五頁第十六頁，共30頁。“S”型增長曲線（2）適用范圍（1）數(shù)量變化特點種群經(jīng)過一定時間的增長后，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）第十六頁第十七頁，共30頁。（3）形成原因

種群密度增加種內(nèi)斗爭加劇死亡率升高出生率降低增長率降低（環(huán)境阻力）（種群數(shù)量）第十七頁第十八頁，共30頁。（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？第十八頁第十九頁，共30頁。種群數(shù)量“S”型增長曲線（種群數(shù)量）K/2K種群數(shù)量增長率時間D:種群數(shù)量處于K值，增長率為0B:種群數(shù)量處于K/2值，種群增長率最大（5）增長率隨時間變化曲線BD第十九頁第二十頁，共30頁。（6）與生活的聯(lián)系思考：在池塘中養(yǎng)魚，漁民總是希望自己捕的魚越多越好，但是為了考慮池塘的魚可持續(xù)發(fā)展，捕魚應(yīng)該選擇在種群數(shù)量是多少時最好？K/2K超過種群的數(shù)量K/2時開始捕魚捕到數(shù)量下降到K/2時停止第二十頁第二十一頁，共30頁。思考：從環(huán)境容納量（K值）的角度思考：（1）對瀕危動物如大熊貓應(yīng)采取什么保護措施？（2）對家鼠等有害動物的控制，應(yīng)當采取什么措施？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。可以采取措施降低有害動物種群的環(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。第二十一頁第二十二頁，共30頁。3.波動型曲線：種群數(shù)量達到K值時，都能在K值維持穩(wěn)定嗎？第二十二頁第二十三頁，共30頁。波動型曲線（1）數(shù)量變化特點（3）形成原因種群數(shù)量在“K”值附近波動氣候、食物、天敵、傳染病、人類活動等第二十三頁第二十四頁，共30頁。種群數(shù)量種群增長的“J”型曲線（在理想狀態(tài)下的種群增長）種群增長的“S”型曲線（在有限環(huán)境下的種群增長）總結(jié)：第二十四頁第二十五頁，共30頁。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。第二十五頁第二十六頁，共30頁。練習1：圖示種群在理想環(huán)境中呈“J”型增長，在有環(huán)境阻力條件下，呈“S”型增長，下列關(guān)于種群在某環(huán)境中數(shù)量增長曲線的敘述，正確的是（）A．當種群數(shù)量到達e點后，種群數(shù)量增長率為0B．種群增長過程中出現(xiàn)環(huán)境阻力是在d點之后

C．圖中陰影部分表示克服環(huán)境阻力生存下來的個體數(shù)量

D．若該種群在c點時數(shù)量為100，則該種群的K值是400A第二十六頁第二十七頁，共30頁。練習2：在一個玻璃容器內(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，每隔一段時間測定小球藻的個體數(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)量增長率隨時間變化趨勢的曲線是（）D第二十七頁