高中生物 4.2《种群数量的变化》课件2 新人教版必修3..pptVIP

第2节种群数量的变化 一 建构种群增长模型的方法二 种群增长的 j 型曲线三 种群增长的 s 型曲线四 种群数量的波动和下降五 研究种群数量变化的意义 2 数学模型 是用来描述一个系统或它的性质的数学形式 数学模型的表现形式可以为方程 曲线图等形式 一 建构种群增长模型的方法 描述 解释和预测种群数量的变化 常常需要建立数学模型 3 一 建构种群增长模型的方法 问题探讨 在营养和生存空间没有限制的情况下 某种细菌每20min就通过分裂繁殖一代 4 一 建构种群增长模型的方法 1 n代细菌数量nn的计算公式是 nn2 72小时后 由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少 1 n 解 n minx h min nn 1 n 5 一 建构种群增长模型的方法 1 观察研究对象 提出问题 细菌每20分钟分裂一次 问题 细菌数量怎样变化的 2 提出合理的假设 在资源和空间无限多的环境中 细菌种群的增长不受种群密度增加的影响 3 根据实验数据 用适当的数学形式对事物的性质进行表达 4 通过进一步实验或观察等 对模型进行检验或修正 观察 统计细菌的数量 对自己所建立的模型进行检验或修正 建立数学模型一般包括以下步骤 nn 1 n 6 一 建构种群增长模型的方法 曲线图与方程式比 有哪些优缺点 曲线图 直观 但不够精确方程 精确 但不够直观 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1 2 3 4 5 6 7 8 9 填写下表 计算一个细菌在不同时间 单位为min 产生后代数 7 二 种群增长的 j 型曲线 1 产生条件 2 建立模型 nt n0 t n0为种群的起始数量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 方程模型 等于1时 种群数量基本不变 1时 种群数量减少 1时 种群数量增加 食物和空间条件充裕理想状态气候适宜没有天敌 8 二 种群增长的 j 型曲线 1 产生条件 食物充足 空间不限理想状态气候适宜没有天敌 2 建立模型 曲线图模型 9 二 种群增长的 j 型曲线 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1 2 4 16 8 32 作图 利用下列表格画出种群增长速率曲线图 64 128 256 增长速率v 个 20min 种群的增长速率不断增大 想一想 一定时间内 理想条件下细菌数量增长的推测 自然界中有此类型吗 10 实例一 1859年 一位英国人来到澳大利亚定居 他带来了24只野兔 让他没有想到的是 一个世纪之后 这24只野兔的后代竟达到6亿只以上 漫山遍野的野兔与牛羊争食牧草 啃啮树皮 造成植被破坏 导致水土流失 后来 人们引入了黏液瘤病毒才使野兔的数量得到控制 3 例子 外来种群入侵迁移入新环境 11 实例二 在20世纪30年代 人们将环颈雉引入美国的一个岛屿 在1937 1942年期间 这个种群数量的增长如下图所示 如果以时间为横坐标 种群数量为纵坐标画出曲线来表示 曲线大致呈什么型 12 实例三 凤眼莲原产于南美 仅以一种观赏性植物零散分布 1844年在美国的博览会上曾被喻为 美化世界的淡紫色花冠 自此以后凤眼莲被作为观赏植物引种栽培 现已在亚 非 欧 北美洲等数十个国家造成危害 1901年作为花卉引入中国 30年代作为畜禽饲料引入中国内地各省 并作为观赏和净化水质的植物推广种植 后逃逸为野生 由于繁殖迅速 又几乎没有竞争对手和天敌 在我国南方江河湖泊中发展迅速 目前我国有这种凤眼莲184万吨 成为我国淡水水体中主要的外来入侵物种之一 13 实例四 14 问题探讨 j 型曲线能一直持续下去吗 如何验证这个观点 不会 原因是资源和空间是有限的 种群密度大 种内斗争 出等于死 即存在环境阻力 生态学家高斯曾经做过这样一个实验 在0 5ml培养液中放入5个大草履虫 然后每隔24h统计一次大草履虫的数量 经过反复实验 得出了如图所示的结果 15 三 种群增长的 s 型曲线 种群数量为k 种群增长速率为零 种群数量最大 种内斗争最剧烈 种群数量为k 2 种群增长速率最大 k值 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 k 2 增长速率最快 k值 环境容纳量 增长期 个体数量增加 增长加速 适应期 个体数量较少 增长缓慢 稳定期 增长减慢 增长速率为零 a b c 16 1 乙图0 g相当甲图b点之前 种群数量增长速率逐渐增加 c g h f 乙 k 2 k k 2 a b c 甲 种群数量增长速率 时间 0 g k 2 h k 乙 2 g点相当甲中k 2 种群数量增长速率最大 3 乙图g h相当甲图b c 种群数量增长速率逐渐减少 4 h点相当甲中k 种群数量增长速率为0 17 用达尔文的观点分析 j s 曲线 1 j 型曲线用达尔文的观点分析表明生物具有过度繁殖的特性 2 图中阴影部分表示 环境阻力 用达尔文的观点分析指 通过生存斗争被淘汰的个体数量 也即代表自然选择的作用 j 型曲线表明生物具有什么特性 图中阴影部分表示什么 18 思考讨论 1 同一种群的k值是固定不变的吗 2 对保护大熊猫应采取什么措施才会事半功倍 环境条件改变 k值也随之发生改变 即改善环境条件可使k值增大 如环境条件受到破坏 则k值将会减小 建立自然保护区 改善大熊猫栖息环境 提高k值 19 思考讨论 4 为保护鱼类资源不受破坏 并持续获得最大捕鱼量 被捕鱼群种群数量保持在什么水平 3 对家鼠等有害动物的控制 从环境容纳量的角度看 应当采取什么措施 增大环境阻力 降低环境容纳量 如封储粮食 清除生活垃圾 养殖它们天敌 严防达到k 2 种群数量达到k 2时 种群增长速率最大 再生能力最强 对养殖的生物进行捕捞 捕获 时 捕捞后的种群数量要维持在k 2处 以保证持续获取高产量 20 思考讨论 k值的应用a 野生生物资源保护 保护野生生物生活环境 减小环境阻力 增大k值 b 有害生物的防治 增大环境阻力 如为防鼠害而封储粮食 清除生活垃圾 保护鼠的天敌等 降低k值 k 2的应用a 资源开发与利用 种群数量达到k 2时 种群增长速率最大 再生能力最强 对养殖的生物进行捕捞 捕获 时 捕捞后的种群数量要维持在k 2处 以保证持续获取高产量 b 有害生物防治 务必及时控制种群数量 严防达到k 2处 甚至在a点以前就应采取相应措施 21 大多数种群的数量总是在波动之中的 在不利条件之下 还会急剧下降 甚至灭亡 四种群数量的波动和下降 自然因素 食物 气候 空间 传染病 天敌等 人为因素 人类的活动 人为控制 家禽 畜牧 捕杀野生动物 滥砍乱阀 环境破坏影响生物生存 22 假设你父亲承包了一个水库养鱼虾 如果一次投放的幼苗过多或延迟捕捞 由于环境的负载能力限制 都不能达到效益的最优化 相反 如果大量捕捞 使鱼虾数量大大减少 其种群往往要经过相当长的延滞期才能进入指数增长期 对生产极为不利 那什么时候是捕捞的最佳数量期 问题 如何合理利用和保护生物资源 问题 种群的数量变化有怎样的规律 问题的提出 23 问题的提出 国家地理 在几百年前 金丝猴在许多地区广泛分布 人口的增加和山林的破坏使金丝猴的分布区越来越小 现在 黔金丝猴的数量只有500 600只 处于濒危状态 只在贵州省的梵净山区生存