種群的數(shù)量變化（第1課時）課件-高二上學(xué)期生物人教版必修2

第一章種群及其動態(tài)第2節(jié)

種群的數(shù)量變化（第一課時）問題探討2.72h后，由一個細(xì)菌分裂產(chǎn)生的細(xì)菌數(shù)量是多少？2216個。1.n代細(xì)菌數(shù)量Nn的計算公式是：Nn=2n可以用實(shí)驗(yàn)計數(shù)法來驗(yàn)證。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。3.在一個培養(yǎng)瓶中，細(xì)菌的數(shù)量會一直按照這個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。模型是人們?yōu)榱四撤N特定目的而對認(rèn)識對象所作的一種簡化的概括性描述。物理模型數(shù)學(xué)模型概念模型注意：描述、解釋和預(yù)測種群數(shù)量的變化，常常需要建立數(shù)學(xué)模型溫故知新觀察分析提出問題作出假設(shè)建立數(shù)學(xué)模型對模型進(jìn)行檢驗(yàn)修正研究方法研究實(shí)例細(xì)菌每20min分裂一次，怎樣計算繁殖n代的數(shù)量？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Nn=2nN代表細(xì)菌數(shù)量，n表示第幾代觀察、統(tǒng)計細(xì)菌數(shù)量，對模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正1.定義：建立數(shù)學(xué)模型用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式。2.步驟：一、建構(gòu)種群增長模型的方法3.類型及優(yōu)缺點(diǎn)：建立數(shù)學(xué)模型一、建構(gòu)種群增長模型的方法Nn=2n數(shù)學(xué)公式曲線圖優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：科學(xué)、精確不夠直觀直觀不夠精確時間/min020406080100120140160180繁殖代數(shù)0123456789細(xì)菌數(shù)量/個20248163264128256512請你算出一個細(xì)菌產(chǎn)生的后代在不同時間數(shù)量，并填入下表，畫出細(xì)菌種群數(shù)量的增長曲線。自然界中有類似細(xì)菌在理想條件下種群（呈J型）增長的形式嗎？【資料一】1859年，一位來澳大利亞定居的英國人在他的農(nóng)場中放生了24只野兔，一個世紀(jì)后，這24只野兔的后代竟超過6億只。漫山遍野的野兔不僅與牛羊爭食牧草，還啃噬樹皮，造成植被破壞，導(dǎo)致水土流失。直到人們引入了黏液瘤病毒才使野兔的數(shù)量得到控制。24只一、建構(gòu)種群增長模型的方法思考·討論：分析自然界種群增長的實(shí)例【資料二】20世紀(jì)30年代時，人們將環(huán)頸雉引入到美國的一個島嶼上，在最初的5年內(nèi)，1937—1942年期間該種群數(shù)量的增長如左圖所示。一、建構(gòu)種群增長模型的方法思考·討論：分析自然界種群增長的實(shí)例1.這兩個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、缺少天敵等。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。4.野兔和環(huán)頸雉種群的增長曲線是否類似于細(xì)菌種群的增長曲線？一、建構(gòu)種群增長模型的方法思考·討論：分析自然界種群增長的實(shí)例1.含義：二、種群的“J”形增長在

條件下，以

為橫坐標(biāo)，

為縱坐標(biāo)，畫出的種群增長曲線大致呈“

”形。理想時間種群數(shù)量J2.適用對象：①實(shí)驗(yàn)室條件下；②當(dāng)一個種群剛遷入到一個新的適宜環(huán)境時?！癑”形增長需滿足哪些條件呢，數(shù)學(xué)模型（公式）是怎樣的呢？二、種群的“J”形增長（2）建立模型(數(shù)學(xué)公式)

N1=N0λN2=N1λ=λ2N0N3=N2λ=λ3N0

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3.“J”形增長的數(shù)學(xué)模型（1）模型假設(shè)（3）各參數(shù)的意義假設(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=N0

λ2

N3=N2λ=N0λ3

Nt=N0λtt年后該種群的數(shù)量種群的起始數(shù)量每年增長倍數(shù)時間λ=當(dāng)年種群數(shù)量前一年種群數(shù)量曲線圖：時間(t)種群數(shù)量Nt數(shù)學(xué)模型：二、種群的“J”形增長二、種群的“J”形增長（4）對“λ”的理解：Nt＝N0λt

表達(dá)式中，λ表示種群數(shù)量是前一年種群數(shù)量的倍數(shù)，不是增長率。項(xiàng)目種群數(shù)量變化年齡結(jié)構(gòu)λ>1

λ＝1

λ<1

增加增長型相對穩(wěn)定穩(wěn)定型減少衰退型只有λ＞1且為定值時，種群增長才為“J”形增長。【思考】當(dāng)λ＞1時，種群一定呈“J”形增長嗎？1-4年，種群數(shù)量呈___形增長4-5年，種群數(shù)量__________5-9年，種群數(shù)量__________9-10年，種群數(shù)量_______10-11年，種群數(shù)量_____________11-13年，種群數(shù)量____________________________前9年，種群數(shù)量第_______年最高9-13年，種群數(shù)量第______年最低“J”增長相對穩(wěn)定下降下降11-12年下降，12-13年增長512【現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用】據(jù)圖說出種群數(shù)量如何變化二、種群的“J”形增長增長率＝λ-1（λ>1，且不變）＝×100％增長率

＝末數(shù)－初數(shù)Nt－Nt-1Nt-1初數(shù)（增長率>0，且不變）種群增長率不受種群密度制約，增長率保持不變。=（λ-1）×100％Nt＝N0λt

（5）增長率：單位時間內(nèi)凈增加的個體數(shù)占原來個體數(shù)的比例二、種群的“J”形增長（6）增長速率：（λ>1，且不變）單位時間內(nèi)增加的個體數(shù)量。＝增長速率＝末數(shù)－初數(shù)單位時間Nt－Nt-1(個)t(年)實(shí)質(zhì)就是“J”型曲線的斜率（λ-1）N0λt-1Nt＝N0λt

4.“J”形增長模型實(shí)例：實(shí)例一：鳳眼蓮（俗稱水葫蘆）原產(chǎn)于南美，1901年作為花卉引入中國。由于繁殖迅速，又幾乎沒有競爭對手和天敵，我國目前有184萬噸。它對其生活的水面采取了野蠻的封鎖策略，擋住陽光，導(dǎo)致水下植物得不到足夠光照而死亡。二、種群的“J”形增長4.“J”形增長模型實(shí)例：臍眼大幾乎無臍眼圓錐形圓盤形卵胎生福壽螺的卵卵生實(shí)例二：福壽螺，原產(chǎn)于南美洲亞馬遜河流域，1981年作為食用螺引入中國，其適應(yīng)性強(qiáng)，繁殖迅速，食量大且食物種類繁多能破壞糧食作物、蔬菜和水生農(nóng)作物的生長，成為危害巨大的外來入侵物種。二、種群的“J”形增長【實(shí)例】生態(tài)學(xué)家高斯的實(shí)驗(yàn)：在0.5mL培養(yǎng)液中放入5個大草履蟲，每隔24h統(tǒng)計一次大草履蟲的數(shù)量。經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下圖所示。第二天和第三天第五天2.第幾天以后基本維持在375個左右？思考討論：1.大草履蟲的數(shù)量在第幾天增長較快？3.為什么大草履蟲種群沒有出現(xiàn)J形增長？三、種群的“S”形增長由于隨著大草履蟲數(shù)量的增多，對食物和空間的競爭趨于激烈，導(dǎo)致出生率下降，死亡率升高。種群的“S”形增長1.概念：種群經(jīng)過一定時間的增長后，數(shù)量趨于穩(wěn)定，增長曲線呈“S”形。2.“S”形增長形成原因：①資源和空間有限②種群密度增大時③種內(nèi)競爭加劇出生率下降死亡率升高出生率=死亡率種群穩(wěn)定在一定的水平此時種群達(dá)到的最大數(shù)量稱為什么？三、種群的“S”形增長3.環(huán)境容納量：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。1.K值是不是種群數(shù)量的最大值？不是；K值是種群在一定環(huán)境條件下所能維持（允許達(dá)到）的種群最大數(shù)量2.同一種群的K值是固定不變的嗎？不是一成不變的：K值會隨著環(huán)境的改變而發(fā)生變化，當(dāng)環(huán)境遭到破壞時，K值會下降；當(dāng)環(huán)境條件狀況改善時，K值會上升。三、種群的“S”形增長4.“S”曲線的分析：BCDEA種群基數(shù)小，需適應(yīng)新環(huán)境，增長較緩慢(1)AB段：(2)BC段：(3)C點(diǎn)：(4)CD段：資源和空間豐富，出生率升高，種群數(shù)量增長迅速種群數(shù)量為K/2，種群增長速率達(dá)到最大資源和空間有限，種群密度增大，種內(nèi)競爭加劇，出生率降低，死亡率升高，種群增長減緩調(diào)整期加速期轉(zhuǎn)折期減速期(5)DE段：出生率≈死亡率，種群增長速率幾乎為0，種群數(shù)量達(dá)到K值，且維持相對穩(wěn)定飽和期三、種群的“S”形增長4.“S”曲線的分析：BCDEA三、種群的“S”形增長(3)曲線的斜率代表增長率還是增長速率？(4)種群增長速率是如何變化的？

什么時候增長速率最大？(5)AB段增長速率減慢的原因是什么？先增大后減小K/2時①種內(nèi)競爭（種內(nèi)斗爭）加?、谔鞌吃黾映錾式档退劳雎试龈?1)整個階段出生率和死亡率的大小關(guān)系是怎樣的？(2)種內(nèi)斗爭最激烈的時刻是？在S型增長曲線中，種群增長受自身密度制約K時4.“S”曲線的分析：BCDEAS型曲線增長速率曲線增長速率時間t1t2①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，增長速率達(dá)到最大。K/2KABCDE三、種群的“S”形增長(1)增長速率(dN/dt)實(shí)質(zhì)就是“S”型曲線的斜率4.“S”曲線的分析：三、種群的“S”形增長（2）增長率時間0123456數(shù)量520137319369375373(k-N)/KJ型曲線S型曲線前提條件增長模型有無K值種群增長率種群增長速率理想條件（4點(diǎn)）存在環(huán)境阻力比較種群增長兩種曲線的聯(lián)系與區(qū)別無，持續(xù)保持增長有K值保持穩(wěn)定先增加后下降有最大值逐漸下降逐漸增加無上限【總結(jié)】種群“J”形和“S”形增長曲線之間的聯(lián)系（1）某種群生活在一個較理想的環(huán)境中，則此種群數(shù)量增長的曲線是

。（2）如果此種群生活在一個有限制的自然環(huán)境中，種群的個體數(shù)量增長的曲線可能是

。（3）圖中兩曲線間的陰影部分代表

，按自然選擇學(xué)說，就表示在生存斗爭中被

的個體數(shù)量?！癝”形“J”形環(huán)境阻力淘汰食物不足空間有限種內(nèi)斗爭天敵捕食氣候、傳染病等環(huán)境阻力K值的不同表示法圖中A、B、C、D時間所對應(yīng)的種群數(shù)量均為K值，A′、C′、D′時間所對應(yīng)的種群數(shù)量均為K/2值。資料一：野生大熊貓種群數(shù)量銳減的關(guān)鍵原因是什么？保護(hù)大熊貓的根本措施是什么？

建立自然保護(hù)區(qū)，改善棲息環(huán)境，從而提高環(huán)境容納量。

野生大熊貓的棲息地遭到破壞，食物和活動范圍縮小，K值降低。5.K值和K/2值的運(yùn)用：三、種群的“S”形增長資料二：怎樣做才能最有效的滅鼠？

K種群數(shù)量時間0BCDEt1t2AK/2增大環(huán)境阻力→降低K值→防治老鼠如斷絕或減少它們的食物來源；養(yǎng)殖或釋放它們的天敵，等等。①降低環(huán)境容納量②在

捕殺K/2前防治有害生物的根本措施。5.K值和K/2值的運(yùn)用：防止老鼠種群數(shù)量達(dá)到K/2處三、種群的“S”形增長資料三：為了保護(hù)魚類資源不受破壞，并能持續(xù)地獲得最大捕魚量，應(yīng)使被捕魚群的種群數(shù)量保持在什么水平