高中生物： 42 种群数量的变化（课件）人教版必修3.ppt

高中生物 必修3第4章种群和群落 第四章 种群和群落 第二节种群的变化 教学目标 知识与能力 1 说明建构种群增长模型的方法 2 通过探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化 尝试建构种群增长的数学模型 3 用数学模型解释种群数量的变化 4 关注人类活动对种群数量变化的影响 教学重点 尝试建构种群增长的数学模型 并据此解释种群数量的变化 教学难点 建构种群增长的数学模型 为了保护鱼类资源不受破坏 并能持续地获得最大捕鱼量 应使被捕鱼群的种群数量保持在什么水平 为什么 种群 温故而知新 在一定的空间和时间内的同种生物个体的总和 下列叙述中属于种群的是 1 一个池塘中的全部鱼2 一片草地上的全部蒲公英3 世界上的全部鸟4 一个岛上的全部绵羊 练习 种群研究的核心问题是种群数量的变化 思考 种群密度是种群最基本的数量特征 在一般情况下 要逐一计数某个种群的个体总数是困难的 我们应该怎样研究种群数量 如何调查一片草地中蒲公英的种群密度 样方法 常用于植物种群密度的抽样调查 取样调查法之一 如何调查一个岛上绵羊的种群密度 标志重捕法 常用于动物种群密度的抽样调查 取样调查法之二 在食物 养料 和空间条件充裕 气候适宜 没有敌害等理想条件下 种群的数量变化是怎样的呢 思考 草履虫的分裂生殖 在营养和生存空间没有限制的情况下 某种细菌每20min就通过分裂增殖一次 讨论 1 n代细菌数量的计算公式是什么 2 72h后 由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少 讨论 3 请你计算一个细菌产生的后代在不同时间的数量 完成表格 4 以时间为横坐标 细菌数量为纵坐标 画出细菌的种群增长曲线 食物充足 空间充裕 环境适宜 没有天敌 资源无限指数生长 理想条件下的种群增长模型 模型中各参数的意义 n0为某种动物种群的起始数量 t为时间 nt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倍数 模型假设 在食物和空间条件充裕 气候适宜 敌害等条件下 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 nt n0 t 1859年 一个英格兰的农民带着24只野兔 登陆澳大利亚并定居下来 但谁也没想到 一个世纪之后 这个澳洲 客人 的数量呈指数增长 达到6亿只之巨 实例一 理想条件下的种群增长模型 种群迁入一个新环境后 常常在一定时期内出现 j 型增长 例如 在20世纪30年代时 人们将环颈雉引入到美国的一个岛屿 在1937 1942年期间 这个环颈雉种群的增长大致符合 j 型曲线 右图 实例二 理想条件下的种群增长模型 世界人口的指数增长曲线 实例三 理想条件下的种群增长模型 实例四 理想条件下的种群增长模型 思考 理想化的情况在自然界中并不存在 那么 到底有哪些因素会影响到种群数量的变化呢 决定种群个体数目变动的关系图 总之 在大自然中 食物有限 空间有限 种内斗争 种间竞争 天敌捕食 环境阻力 种群密度越大环境阻力越大 思考 在自然界中 理想化的情况并不存在 种群增长的 j 型曲线应该从哪些方面进行修正呢 高斯 gause 1934 把5个大草履虫置于0 5ml的培养液中 每隔24小时统计一次数据 经过反复实验 结果如下 高斯对大草履虫种群研究的实验 请你绘制大草履虫的种群增长曲线 大草履虫种群的增长 食物有限 空间有限 种内斗争 种间竞争 天敌捕食 资源有限阻滞生长 资源有限条件下的种群增长 大约在1800年 人们把绵羊引入澳大利亚塔斯马尼亚岛以后的种群增长曲线 增长初期显出 s 型曲线 1850年后在170万头上下作不规律的波动 资源有限条件下的种群增长 环境容纳量 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 同一种群的k值不是固定不变的 会受到环境的影响 n k 2 种群有最大持续产量 种群增长量最大 资源有限条件下的种群增长 为了保护鱼类资源不受破坏 并能持续地获得最大捕鱼量 应使被捕鱼群的种群数量保持在什么水平 为什么 为了保护鱼类资源不受破坏 并能持续地获得最大捕鱼量 根据种群增长的s型曲线 应使被捕鱼群的种群数量保持在k 2水平 这是因为在这个水平上种群增长量最大 思考 怎样做才是最有效的灭鼠措施 提示 从环境容纳量的角度思考 可以采取措施降低有害动物种群的环境容纳量 如将食物储藏在安全处 断绝或减少它们的食物来源 室内采取硬化地面等措施 减少它们挖造巢穴的场所 养殖或释放它们的天敌 等等 同一种群的k值不是固定不变的 会受到环境的影响 思考 怎样做才是最有效的灭鼠措施 思考 怎样做才是保护大熊猫的根本措施 思考 怎样做才是保护大熊猫的根本措施 建立自然保护区 改善大熊猫的栖息环境 提高环境容纳量 保护家园 你我有责 种群的研究核心就是种群的数量变动 为了直观 简便地研究种群的数量变动的规律 数学建模是常用的方法之一 建构种群增长模型的方法 1 数学模型 是用来描述一个系统或它的性质的数学形式 2 数学建模的一般过程 提出问题 作出假设 建立模型 模型的检验与评价 建构种群增长模型的方法 研究实例 研究方法 细菌每20min分裂一次 观察研究对象 提出问题 在资源和空间无限多的环境中 细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响 提出合理的假设 nn 2n n代表细菌数量 n表示第几代 根据实验数据 用适当的数学形式对事物的性质进行表达 观察 统计细菌数量 对自己所建立的模型进行检验或修正 通过进一步实验或观察等 对模型进行检验或修正 k值是环境最大容纳量 环境阻力代表自然选择的作用 农 林 牧业生产就是在这个范围内谋求产量的提高 其潜力有一定限制 总结 1 在下列图中 表示种群在无环境阻力状况下增长的是 b 2 下图表示接种到一定容积培养液中的酵母菌生长曲线图 曲线中哪段表示由于有限空间资源的限制使种内竞争增加 a cd段 增长速度慢 b de段 速度加快 c ef段 变化速率加快 d fg段 速度逐渐变慢 d 3 种群的指数增长 j型 是有条件的 条件之一是 a 在该环境中只有一个种群b 该种群对环境的适应比其他种群优越得多c 环境资源是无限的d 环境资源是有限的 c 4 自然界中生物种群增长常表现为 s 型增长曲线 下列有关种群 s 型增长的正确说法是 a s 型增长曲线表示了种群数量和食物的关系b 种群增长率在各阶段是不相同的c s 型增长曲线表示了种群数量与时间无关d 种群增长不受种群密度制约 b k值是环境最大容纳量 环境阻力代表自然选择的作用 农 林 牧业生产就是在这个范围内谋求产量的提高 其潜力有一定限制 复习 绵羊引入澳大利亚塔斯马尼亚岛 种群数量 千头 年份 思考 请描述绵羊种群的数量随时间所发生的变化 该种群的环境最大容纳量 k值是多少 绵羊引入澳大利亚塔斯马尼亚岛 种群数量 千头 年份 思考 0 a a b b c c d各区段绵羊种群数量增长速度分别发生了怎样的变化 发生这些变化的原因可能有哪些 如果要获得最大的捕获量 又要使绵羊种群具有较高的生产繁殖能力 应该使绵羊种群的数量保持在哪一点所代表的水平上 4 影响种群数量变化的因素 直接因素 出生率 死亡率 迁入 迁出 间接因素 食物 气候 传染病 天敌 重要因素 人类的活动 五 研究种群数量变化的意义 1 合理利用和保护野生生物资源 2 为防治有害生物提供科学依据 鱼类的捕捞 蝗虫的防治 苍鹭的保护 云豹的保护 野猪的保护 救护被困的鲸鱼 全力防蝗减灾 练习p69基础题1 提示 在食物充足 空间广阔 气候适宜 没有天敌等优越条件下 种群可能会呈 j 型增长 例如 澳大利亚昆虫学家曾对果园中蓟马种群进行过长达14年的研究 发现在环境条件较好的年份 种群数量增长迅速 表现出季节性的 j 型增长 在有限的环境中 如果种群的初始密度很低 种群数量可能会出现迅速增长 随着种群密度的增加 种内竞争就会加剧 因此 种群数量增加到一定程度就会停止增长 这就是 s 型增长 例如 栅列藻 小球藻等低等植物