种群数量的变化 (共26张PPT).ppt

4.2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,教学目标,1.概述种群数量变化的类型和机制2.尝试建立种群增长的数学模型，运用数学模型解释种群数量的变化3.关注濒危物种的保护,重点，难点,重点,尝试建立在实验条件下种群增长的简单数学模型，并据此解释种群数量的变化,难点,怎样确定种群的增长模式，构建出数学模型,一、建构种群增长模型的方法,细菌的分裂生殖,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。,讨论：n代细菌数量的计算公式是什么？72小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？在一个培养基中，细菌的数量会一直按照这个公式增长吗？如何验证你的观点？,解：n60minx72h20min216Nnn2216,Nnn,Nn代表细菌数量，n代表“代”,细菌数量不会永远按这个公式增长。可以用实验计数法来验证。,将数学公式（Nn2n）变为曲线图,曲线图与数学方程式相比，有哪些优缺点？,248163264128256512,请计算一个细菌在不同时间（单位为min）产生后代的数量,并填入下表,然后以时间为横坐标,细菌数量为纵坐标,画出细菌的种群增长曲线。,曲线图：直观,但不够精确。数学公式：精确,但不够直观。,6,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公式、图表等。,在描述、解释和预测种群数量的变化时，常常需要建立数学模型。,一、建构种群增长模型的方法,表现形式:数据分析表格式:数学方程式:Nn=2n坐标式（曲线图、柱状图）,观察研究对象，提出问题,细菌每20min分裂一次，问题：细菌数量怎样变化的？,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,Nnn，Nn代表细菌数量，n表示第几代,观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检验或修正,数学模型,建立数学模型一般包括以下步骤：,思考：以上讨论的只是对理想条件下细菌数量增长的推测。在自然界中，种群的数量变化情况是怎样的呢？,二、种群数量的变化,种群数量的变化包括增长、波动、稳定和下降等，但主要分析种群的增长。,实例1：1859年,一位英国人来澳大利亚时带来了24只野兔,结果在一个世纪之后,它们的后代竟达到6亿只以上。大量的野兔与牛羊争食牧草,啃啮树皮,造成植被破坏,水土流失。直到引入了黏液瘤病毒才使野兔数量得到控制。,9,实例2：凤眼莲(水葫芦)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。,实例3：在20世纪30年代，人们将环颈雉引入美国的一个岛屿。在19371942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？,美国某岛屿环颈雉种群数量的增长,11,合作探究,1.野兔种群增长的原因有哪些？2.如果用N0表示野兔种群的起始数量，用表示野兔种群数量每年的增长倍数，用Nt表示t年后野兔种群的数量，那么，Nt为多少？3.用数学曲线图表示野兔数量的变化。该曲线使用的前提条件？4.列举在自然界中还有哪些与素材中野兔种群数量增长相类似的情况。,（一)种群增长的“J”型曲线,1.概念：自然界确有类似细菌在理想条件下种群数量增长的形式，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“”型。,2.产生条件：理想状态食物充足，空间广阔，气候适宜，没有天敌等,“J”型曲线产生的条件和时期怎样？,3.产生时期：实验室条件下、某物种最初迁入一适宜的新环境时、外来物种入侵。,N0：该种群的起始数量t：时间Nt：t年后该种群的数量：增长的倍数,表示该种群数量是一年前种群数量的倍数,(1)模型假设：在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等理想条件下，种群的数量每年以一定的倍数增长，第二年的数量是第一年的倍。,(2)建立模型：(3)模型中各参数的意义：,t年后种群的数量为：Nt=N0t,4.“J”型增长的数学模型：,根据可以判断某种群动态：1种群数量上升，呈“J”型增长；=1种群数量稳定不变；01，种群数量下降；=0，种群没有繁殖，且在下一代灭亡。,5.“J”型增长的特点：种群数量连续增长，增长率保持不变(1),增长速率越来越大。,（1）,增长率:种群增长的数量占初始数量的比例。计算公式：增长率=出生率-死亡率=（现有个体数-原有个体数）/种群原有个体数,增长速率=（现有个体数-原有个体数）/增长时间,存在环境阻力,自然条件（现实状态）食物等资源和空间总是有限的，种内斗争不断加剧，捕食者数量不断增加。导致该种群的出生率降低，死亡率增高,当死亡率与出生率相等时，种群的增长就会停止，有时会稳定在一定的水平。,“J”型增长能一直持续下去吗？,有实例证明吗？,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。,(1)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“S”型曲线。,(2)环境容纳量(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值)。,1.概念：,思考以下问题：(1)为什么大草履虫第二天、第三天增长较快，而第五天以后数量基本稳定？(2)高斯的实验条件与“问题探讨”中的条件有何区别？,（二)种群增长的“S”型曲线,3.产生条件：,自然条件(现实状态)食物等资源和空间总是有限的，当种群密度增大时，种内斗争不断加剧，天敌数量不断增加，导致该种群的出生率降低，死亡率增高。,2.特点：,种群数量达到环境所允许的最大值（K值）后，将停止增长并在K值左右保持相对稳定。,存在环境阻力,种群密度越大环境阻力越大,（二)种群增长的“S”型曲线,种群增长速率不断降低,种群数量K/2K值时，,种群数量达到K值时，,种群增长速率为零,但种群数量达到最大,且种内斗争最剧烈。,种群数量在K/2值时，,种群增长速率最大,种群数量由0K/2值时，,种群增长速率增大,K/2,转折期，增长速率最快,K值：环境容纳量,加速期，个体数量增加，增长加速,潜伏期，个体数量较少增长缓慢,减速期，增长缓慢,饱和期，增长速率为零,（二)种群增长的“S”型曲线,K/2,增长率逐渐减小,增长速率先增大后减小。（K/2值时增长速率最大，K值时增长速率为0）。,20,思考与讨论1、为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续获得最大捕鱼量，应使被捕鱼群的种群数量保持在什么水平?为什么？,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。因为在此水平上种群增长速率最大.,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。,建立自然保护区，给大熊猫更宽广的生存空间，改善它们的栖息环境，从而提高环境容纳量，是保护大熊猫的根本措施。,4.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？,2.同一种群的K值是固定不变的吗？3.对大熊猫应采取什么保护措施？,不是固定不变的,会受环境的影响。,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，代表自然选择的作用。用达尔文的观点分析指：通过生存斗争被淘汰的个体数量。,用达尔文的观点分析“J”、“S”型曲线,“J”型曲线表明生物具有什么特性？图中阴影部分表示什么？,1.影响种群数量变化的因素有哪些呢？,出生率、死亡率、迁入率、迁出率,食物、气候、传染病、天敌（环境因素）,人类的活动,种群的数量是由出生率和死亡率、迁入率和迁出率决定的，因此，凡是影响上述种群特征的因素，都会引起种群数量的变化。,（三)种群数量的波动和下降,直接因素：间接因素：重要因素：,2.影响结果：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。,东亚飞蝗种群数量的波动,1.为人工养殖及种植业中合理控制种群数量、适时捕捞、采伐等提供理论指导。2.有利于野生生物资源的合理利用和保护鱼类的捕捞3.有害动物的防治鼠、蝗虫的防治(降低环境容纳量)4.有利于拯救和恢复濒危动物种群：提高环境容纳量,三、研究种群数量变化的意义,苍鹭的保护,救护被困的鲸鱼,探究培养液中酵母菌种群数量的变化,1.培养液中酵母菌数量变化曲线。2.影响酵母菌种群增长的因素(营养、空间、PH、温度）3.酵母菌计数方法-抽样检测法。4.从试管吸取培养液计数前，要将试管振荡几次，目的是使培养液中的酵母菌均匀分布,减小误差。5.每天计数酵母菌的时间要固定。,1在下列图中，表示种群在无环境阻力状况下增长的是（）,B,课堂练习,2下图表示接种到一定容积培养液中的酵母菌生长曲