第2节--种群数量的变化(定稿)-2.ppt

新蔡县一高刘二涛,第二节种群数量的变化,2,新课导入,中国水利网宁波、昆明、武汉等地，人躺在铺满水葫芦(也叫水浮莲)的湖面上，可以不沉；上海去年3万吨的水葫芦打捞量，今年已翻了3倍有余，上升至10万吨；水葫芦所带来的水体富营养化，让越来越多的水中生物痛失“家园”。,3,国家地理在几百年前，黔金丝猴在许多地区广泛分布，人口的增加和山林的破坏使其的分布区越来越小。现在，黔金丝猴的数量只有500600只，处于濒危状态，只在贵州省的梵净山区生存。,我国人口出生率和自然增长率分别由1970年的3.343%和2.583%，下降到2002年的1.286%和0.65%。,4,第2节种群数量的变化,一、建造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,5,知识目标,教学目标,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.了解影响种群数量变化的因素。5.了解研究种群数量变化的意义。,6,能力目标,1培养分析归纳问题的能力，发展创新思维。2培养应用知识解决问题的能力及知识的迁移能力。3培养观察能力、理论联系实际的能力，以及实事求是的科学态度。4培养图示化、模型化认识事物的方法。,7,情感态度与价值观目标,1.关注人类活动对种群数量变化的影响。2.通过对种群动态规律的研究，懂得合理开发利用生物资源、保护生态平衡的重要意义，从而进一步树立环保意识。3.通过对种群特征的学习了解，进一步理解和自觉宣传我国的计划生育政策。,8,重点,教学重难点,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。,难点,建构种群增长的数学模型。,9,一、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。,10,一、建构种群增长模型的方法,1n代细菌数量Nn的计算公式是：Nn12n,解：nminxhmin,Nn1n,272小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？,11,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。是联系实际问题与数学的桥梁，具有解释、判断、预测等重要功能,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。,12,一、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,13,一、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：,Nn1n,14,二、种群增长的“J”型曲线,1.产生条件：,2.建立模型,Nt=N0t,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,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,15,二、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,16,二、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？,17,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,18,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？,19,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。,20,实例四,21,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，出生大于死。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。,22,三、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,23,1.乙图0g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。,24,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？,25,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。,26,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。,27,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。,28,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,29,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,30,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500600只，处于濒危状态，只在贵州省的梵净山区生存。滇金丝猴生活在云南西北部、西藏东南端及四川西部长江上端金沙江上游的高山中，数量不到2000只，也处境濒危。,31,问题的提出,中国水利网：宁波、昆明、武汉等地，人躺在铺满凤眼莲的湖面上，可以不沉；上海去年3万吨的凤眼莲打捞量，今年已翻了3倍有余，上升至10万吨；凤眼莲所带来的水体富营养化，让越来越多的水中生物痛失“家园”。,32,（2009江苏）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（）,高考链接,B,33,A4个试管内的种群初始阶段都经历了“J”型增长B4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,解析：K值，即环境最大容纳值。与生物体和环境都有关。环境容积不同，K值不同。起始酵母菌数量不同，到达K值时间也不会相同（曲线的变化不同）。,34,（2009山东）右图曲线a,b表示两类生物种群密度与存活率之间的关系，下列分析错误的是()A.曲线a代表的种群个体，俱体型较大，营养级较高B.依