生物：4.2《种群数量的变化》课件(新人教版必修3).ppt

Content,种群数量的变化,一、建构种群增长模型的方法,数学模型是用来描述一个系统或它的性质的 。建构数学模型一般包括以下步骤：观察研究对象，提出问题提出 根据实验数据，用适当的 对事物的性质进行表达通过进一步实验或观察等，对模型进行 。,二、种群增长的“J”型曲线,1.自然界确有类似细菌在 条件下种群数量增长的形式，如果以 为横坐标， 为纵坐标画出曲线来表示，曲线则大致呈 型。,“J”,数学形式,合理的假设,数学形式,检验或修正,理想,时间,种群数量,预习纲要,2.“J”型增长的数学模型 模型假设：在食物和 条件充裕、气候适宜、没有 等条件下，种群的数量每年以一定的倍数增长，第二年的数量是第一年的倍。 建立模型：t年后种群数量为 。 模型中各参数的意义：N0为该种群的 ，t为时间， 表示t年后该种群的数量，表示该种群数量是一年前种群数量的 。,三、种群增长的“S”型曲线,种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定的增长曲线，称为 型曲线。在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所维持的种群最大数量称为 ，又称为 。,K值,空间,敌害,Nt=N0t,起始数量,Nt,倍数,“S”,环境容纳量,四、种群数量的波动和下降,在自然界，影响种群数量的因素有很多，如 、食物、 、传染病等。因此，大多数种群的数量总是在 中；在不利的条件下，种群数量还会 甚至消亡。,急剧下降,气候,天敌,波动,一、建构种群增长模型的方法,（1）意义：数学模型是联系实际问题与数学规律的桥梁，具有解释、判断、预测等重要功能。在科学研究中，数学模型是发现问题、解决问题和探索新规律的有效途径之一。 （2）步骤：观察研究对象是为了发现问题、探索规律，“细菌每20 min分裂一次”便是通过大量观察和实验得出的结论； 合理提出假设是数学模型建立的前提条件，假设不同，所建立的数学模型不同，“细菌以指数函数增长”便是合理的假设； 运用数学语言进行表达，即数学模型的表达形式“Nt=N0t”，也可以用更直观的“J”型曲线表示。 对模型进行检验和修正。,要点整合,【说明】数学模型的建立一般包括以下步骤： 观察研究对象，提出问题 提出合理的假设 根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达 通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正,【例1】建立数学模型的一般步骤是 ( ) A.提出假设观察研究对象用数学形式对事物的性质进行 表达检验和修正 B.观察研究对象提出假设检验或修正用数学形式对事 物的性质进行表达 C.观察研究对象提出假设用数学形式对事物的性质进行 表达检验或修正 D.观察研究对象用数学形式对事物的性质进行表达检验 或修正提出合理假设,C,【解析】建立数学模型的大致过程是以下几个步骤：首先要观察研究对象并且分析、研究实际问题的对象和特点，提出问题；其次选择具有关键性作用的基本数量关系并确定其间的相互关系，提出合理假设；接下来就要根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达，建立数学模型；最后一般要通过进一步的实验或观察等，对模型进行检验和修正。,Content,1.在建构种群的数学模型时，常用到的两种模型是 和 ，其中 能更直观地反映出种群数量的增长趋势。 2.在理想状况下，某种细菌三十分钟繁殖一代，则第n代细菌数量的计算公式是 ，该公式应是该细菌的数量增长的数学模型。,1.若某种群有成鼠a头（计算时作为亲代），每头雌鼠一生产仔16头， 各代雌雄性别比例均为11，子代幼鼠均发育为成鼠，所有个体的繁 殖力均相等，则从理论上计算，第n代产生的子代数为多少头( ) A.a8n-1 B.a8n+1 C.a8n D.a8n-2,2n,数学模型,曲线图,曲线图,C,即学即练,Content,二、种群增长的两种情况,1.在理想状态下的种群增长“J”型曲线。 （1）含义：种群在“无限”环境中，即假定环境中空间、食物等资源是无限的，因而其增长率不随种群本身的密度而变化，这类增长常呈指数增长，又称为“J”型增长。 （2）说明：严格地说，与数学模型相同的种群，只限于“世代不相重叠的离散型增长的生物种群（增长是不连续、分步的）”。例如，一年生植物和许多一年生殖一次的昆虫。 2.在有限环境下的种群增长“S”型曲线。 （1）含义：种群迁入一个新环境后，在一定时期内种群的增长大致符合“J”型曲线，随着生活时间的延续，环境条件限制作用愈加明显，逐渐接近环境的负载量即K值，种群数量就会停止增长，呈现“S”型曲线。,Content,（2）特点。 “S”型曲线说明种群实际增长受到环境阻力的限制，因此环境所能容纳的最大种群数量不是无限的，在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量称为环境容纳量，又称K值。 种群数量由0K/2时，增长率增大；种群数量为K/2时，增长率最大，种群数量由K/2K时，增长率不断降低。当N=K/2时，种群增长率最高；当N=K时，种群增长率为零。 3.种群增长的两种曲线的比较 （）相同点 它们都表示种群数量随时间变化而变化的关系，且都只研究种群数量变化中的增长问题。,Content,（）不同点 曲线比较(如图所示),列表比较,Content,特别提醒： 两种增长方式的差异主要在于环境阻力对种群数量增长的影响，即： “”型增长曲线环境阻力“”型增长曲线 注：环境阻力是指在种群生长环境中存在着的限制种群增长的因素。这些因素可以是有限的食物、废物的积累、环境条件的变化或是生物之间的相互作用（种内或种间）。,有限环境中种群增长率的变化曲线(如图所示)。 点时种群数量为/，此时增长率最大；点时种群数量为K,此时增长率为零。,Content,（）在生产中的应用 在实际环境中，种群增长一般都呈“”型曲线，但生物迁入一个新的环境后，一定时期内的增长可看作“”型增长。 在“S”型曲线中，种群数量达到环境容纳量的一半（K/)时，种群增长速率最大，资源再生能力最强。因此，在野生动植物资源的合理开发和利用方面，如渔业捕捞，应在种群数量大于K/2时开始捕捞，并且应使捕捞后的种群数量保持在/值。这样做既可获得较大捕捞量，又可保持种群的高速增长，不影响资源的再生。,特别提醒： 种群数量的变化用坐标曲线来表示时，横轴为时间，纵轴为种群数量（微生物由于数量太大，往往用种群数量的对数，即ln表示）。,【例2】如图表示出生率、死亡率和种群密 度的关系，据此分析得出的正确表述 是 （ ） A.在K/2时控制有害动物最有效 B.图示规律可作为控制人口增长的依 据 C.该图可用于实践中估算种群最大净 补充量 D.在K/2时捕捞鱼类最易得到最大日捕 获量,【解析】据图可知，K/2时种群的净补充量最大，所以控制有害动物应在其种群数量达到K/2之前，种群密度很小即该种群处于发展初期时进行控制最为有效；控制人口增长不能选择在K/2时，且控制人口不能通过控制死亡率实现，而是通过降低出生率实现；种群在K/2时净补充量最大，该图可以为实践中估算最大净补充量提供依据；在K/2时捕捞鱼类可使鱼类资源得到持续性发展，但要得到最大日捕捞量应在达到环境容纳量即K值时进行。,C,Content,1.同一种群的K值 ，会受到环境的影响，例如，当旅鼠数量达到高峰时，植被因遭到过度啃食而被 ，引起 和 条件恶化，此时K值 ，因此会有更多的旅鼠饿死、 或 。当旅鼠数量因 增加而下降到低谷时，植被又重新恢复， 和 条件又得到改善，K值 ，于是旅鼠数量又开始上升。 2.在有害动物的控制上，除采用 、 等措施外，还可以采取 或 它们的食物来源的措施，从而降低有害动物种群的 ；在濒危动物的保护上，注重改善它们的 ，从而提高它们的 ，有利于种群的复苏。,环境容纳量,不是固定不变的,破坏,食物短缺,隐蔽,变小,外迁,被捕食,死亡率,食物,隐蔽,增大,器械捕杀,药物捕杀,断绝,减少,环境容纳量,栖息环境,Content,2.某生态系统中生活着多种植食性动物，其中某一植 物食性动物种群个体数量的变化如图所示。若不考 虑该系统内生物个体的迁入与迁出，下列关于该种 群个体数量变化的叙述，错误的是 （ ）,A.若a点时环境因素发生变化，但食物量不变，则a点以后个体数量 变化不符合逻辑斯谛增长 B.若该种群出生率提高，个体数量的增加也不会大幅超过b点 C.天敌的大量捕食会导致该种群个体数量下降，下降趋势与bc段 相似 D.年龄结构变动会导致该种群个体数量发生波动，波动趋势与cd 段相似,A,即学即练,Content,三、探究“培养液中酵母菌种群数量的变化”,1.实验原理 （1）酵母菌属兼性厌氧型微生物，有氧时产生二氧化碳和水，无氧时产生二氧化碳和酒精。 （2）用液体培养基培养酵母菌，种群的增长受培养液的成分、空间、pH、温度等因素的影响。 （3）在理想的无限环境中，酵母菌种群的增长呈“J”型曲线；在资源有限的环境中，酵母菌种群的增长呈“S”型曲线。,2.设计对照实验,Content,3.实验步骤 （1）将10 mL无菌马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中。 （2）将酵母菌接种到试管的培养液中并混合均匀。 （3）将试管在28条件下连续培养7天。 （4）每天取样计数酵母菌数量，采用抽样检测的方法：将盖玻片放在计数板上，用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入计数板小方格内，显微观察计数一个小方格内的菌种数，已知小方格的培养液厚度为0.1 mm，计算出培养液体积，换算出10 mL培养液中的酵母菌总数。 （5）分析结果、得出结论：将所得数值用曲线图表示出来，分析实验结果，得出酵母菌种群数量变化的规律。尝试绘出酵母菌种群数量变化曲线。,Content,4.注意事项 （）显微镜计数时，对于压在小方格界线上的酵母菌，应只计数相邻两边及其顶角的酵母菌。 （）从试管中吸出培养液进行计数前，需将试管轻轻振荡几次，目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，减少误差。 （）结果的记录最好用记录表，表格如下：,（）每天计数酵母菌数量的时间要固定。 （5）培养和记录过程要尊重事实，不能主观臆造，应真实记录。,Content,5.表达和交流 （1）根据实验数据可得如图所示的增长曲线。 （2）增长曲线的总趋势是先增加再降低。原因是在开始时培养液的营养充足，空间充裕，条件适宜，因此酵母菌大量繁殖，种群数量剧增，随着酵母菌数量的不断增多，营养消耗，pH变化等，使酵母菌死亡率高于出生率，种群数量下降。 （3）影响酵母菌种群数量的因素可能有养料、有害代谢废物等。,【例3】影响一片稻田里螟虫种群密度的直接因素中不包括（ ） A.水稻的长势 B.季节的变化 C.青蛙的数量 D.土壤理化特性,D,【解析】土壤理化特性（包括含水量）直接影响水稻的长势，但不直接影响螟虫的种群密度。,Content,1.影响种群数量变化的内因是 、 、 、 、 和 等特征，它们是种群统计学的重要特征。影响种群数量变化的外因是 、 和 等。其中， 对种群的生育力和死亡率有着 或 的影响。 2.研究生物种群数量变动的规律和影响数量变动的因素，特别是种群数量的 ，就有可能制订控制种群数量的措施，对种群数量进行 、 ，为生产服务。,预报,出生率,死亡率,迁入率,迁出率,年龄结构,性别比例,食物,天敌,气候,食物,直接,间接,自我调节能力,预测,Content,3.某小组进行“探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化”实验时，同 样实验条件下分别在4个试管中进行培养（见下表），均获得了“S” 型增长曲线。根据实验结果判断，下列说法错误的是 （ ）,A.4个试管内的种群初始阶段都经历了“J”型增长 B.4个试管内的种群同时达到K值 C.试管内种群的K值与试管不同 D.试管内的种群数量先于试管开始下降,B,即学即练,Content,1.自然界中生存的生物，其种群数量是怎样变化的？,（）自然界中，影响种群数量的因素有很多，如气候、食物、天敌、传染病等。因此，大多数种群的数量总是处于波动中。 （）在不利的条件下，种群数量还会急剧下降甚至灭绝。如第二次世界大战时，捕鲸业停了下来，鲸的数量恢复到较高的水平。战后捕鲸船的吨位不断上升，鲸的捕获量越来越大，导致许多种鲸的种群数量急剧下降，有些种类的鲸濒临灭绝。 （）影响种群数量变动的因素：种群数量的变化主要是由迁入率和迁出率、出生率和死亡率引起的。所以凡是能影响到出生率和死亡率、迁入率和迁出率的因素都可影响种群数量的变化，如气候、食物、被捕食、传染病等。 （）研究种群的变化规律以及影响种群数量变化的因素，对于有害动物的防治、野生生物资源的保护和利用，以及濒危动物种群的拯救和恢复，都有着重要意义。,Content,2.尝试构建种群数量变化知识结构图,预付款保函 ww