生物学③必修种群数量变化

1、 种群数量的变化 v怎样建构种群数量增长的模型？怎样建构种群数量增长的模型？ v种群的数量是怎样变化的？种群的数量是怎样变化的？ v哪些因素会影响种群数量的变化？哪些因素会影响种群数量的变化？ v如何利用种群数量的变化规律为生产如何利用种群数量的变化规律为生产 实际所用？实际所用？ 数学模型：是用来描述一个系统或 它的性质的数学形式。 大肠杆菌大肠杆菌 一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法 培养大肠杆菌的培养基培养大肠杆菌的培养基 思考：思考：在营养和生存空间没有限制的情况下，在营养和生存空间没有限制的情况下， 某某1个细菌每个细菌每20分钟分裂繁殖一代分钟分裂繁殖一代 时间时

2、间 分钟分钟 20406080100120140160180 细菌细菌 数量数量 (2)根据上表，写出根据上表，写出n代细菌数量的计算公式。代细菌数量的计算公式。 (1)请你计算出一个细菌产生的后代在不同时请你计算出一个细菌产生的后代在不同时 间的数量间的数量: （3）将数学公式（）将数学公式（N=2n)变为曲线图变为曲线图 曲线图与数学方程式比较，有哪些优缺点？曲线图与数学方程式比较，有哪些优缺点？ 直观，直观， 但不够精确。但不够精确。 数学模型：数学模型：用来描述一个系统或它的性质的数学形用来描述一个系统或它的性质的数学形 式式 建立数学模型一般包括以下步骤：建立数学模型一般包括以下步骤

3、： 观察研究对象，观察研究对象， 提出问题提出问题 提出合理的假设提出合理的假设 通过进一步的实验或观察等，通过进一步的实验或观察等， 对模型进行检验或修正对模型进行检验或修正 根据实验数据，用适根据实验数据，用适 当的数学形式对事物当的数学形式对事物 的性质进行表达的性质进行表达 细胞每细胞每20min20min分裂一次分裂一次 资源空间无限多，细菌种群资源空间无限多，细菌种群 的增长不受种群密度增加的的增长不受种群密度增加的 影响影响 观察、统计细菌数量，观察、统计细菌数量， 对自己所建立的模型对自己所建立的模型 进行检验或修正进行检验或修正 细菌的数量个 理想条件下细菌数量增长的推测：自

4、 然界中有此类型吗？ 二、种群增长的二、种群增长的“J J”型曲线型曲线 1859年，年，24只只野兔野兔 6亿只以上亿只以上的野兔的野兔 近近100100年后年后 实例实例1 1：澳大利亚野兔澳大利亚野兔 实例实例2 2：凤眼莲凤眼莲 绘出上述实例中相关生物的增长曲线示意图绘出上述实例中相关生物的增长曲线示意图 讨论讨论1 1：出现这种增长的原因有哪些？出现这种增长的原因有哪些？ 三、三、“J”型增长的数学模型型增长的数学模型 1 1、模型假设：、模型假设： 理想状态理想状态食物充足，空间不限，气候适宜，食物充足，空间不限，气候适宜， 没有敌害等；没有敌害等； （N N0 0为起始数量，为起

5、始数量， t t为时间，为时间，N Nt t表示表示t t年后该种群的数年后该种群的数 量，量，为年均增长率）为年均增长率） 2 2、种群、种群 “J J”型增长的数学模型公式：型增长的数学模型公式： Nt=N0 t 种群的数量每年以一定的倍数增长，第二年是种群的数量每年以一定的倍数增长，第二年是 第一年的第一年的倍倍。 例例 生态学家高斯的实验：生态学家高斯的实验： 种群经过一定时间的种群经过一定时间的 增长后，增长后， 曲线，称为曲线，称为 “S”型曲线型曲线 大草履虫种群的增长曲线大草履虫种群的增长曲线 讨论讨论2 2：大草履虫的大草履虫的 增长呈增长呈“S S”型曲线的型曲线的 原因有

6、哪些？原因有哪些？ 存在环境阻力存在环境阻力 自然条件（现实状态）自然条件（现实状态）食物等资源食物等资源 和空间总是有限的，种内竞争不断加剧，捕和空间总是有限的，种内竞争不断加剧，捕 食者数量不断增加，导致该种群的出生率降食者数量不断增加，导致该种群的出生率降 低，死亡率增高。低，死亡率增高。 当出生率与死亡率相等时，种群的增长就当出生率与死亡率相等时，种群的增长就 会停止，有时会稳定在一定的水平。会停止，有时会稳定在一定的水平。 四、种群增长的四、种群增长的“S S”型曲线型曲线 种群数量达到环境所允许的最大值（种群数量达到环境所允许的最大值（K K值值）后，）后， 将停止增长并在将停止增

7、长并在K K值左右保持相对稳定。值左右保持相对稳定。 K值：值：在环境条件不受在环境条件不受 破坏的情况下，一定破坏的情况下，一定 空间中所能维持的空间中所能维持的种种 群最大数量群最大数量称为称为环境环境 容纳量。容纳量。 讨论讨论4 4：从环境容纳量（从环境容纳量（K K值）的角度思考：值）的角度思考： （1 1）对濒危动物如大熊猫应采取什么保护措施？）对濒危动物如大熊猫应采取什么保护措施？ （2 2）对家鼠等有害动物的控制，应当采取什么）对家鼠等有害动物的控制，应当采取什么 措施？措施？ 建立自然保护区，改善大熊猫的栖息环境，提建立自然保护区，改善大熊猫的栖息环境，提 高环境容纳量。高环

8、境容纳量。 可以采取措施降低有害动物种群的环境容纳量，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。巢穴的场所；养殖或释放它们的天敌，等等。 种群数量 种群增长的种群增长的“J”型曲线型曲线 （在理想状态下的种群增长）（在理想状态下的种群增长） 种群增长的种群增长的“S”型曲线型曲线 （在有限环境下的种群增长）（在有限环境下的种群增长） 大多数种群的数量总是在波动之中的，大多数种群的数量

9、总是在波动之中的， 五、种群数量的波动和下降五、种群数量的波动和下降 东亚飞蝗种群数量的波动东亚飞蝗种群数量的波动 在不利条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡在不利条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡 课后调查：课后调查：长江流域，近百年有多少物种消长江流域，近百年有多少物种消 失或濒临灭绝失或濒临灭绝? ?同时探究在其背后的原因。同时探究在其背后的原因。 在Faroe Islands上， 捕鲸现场成了血的海洋 例：例：我国自我国自13931990年以来人口统年以来人口统 计数据如下：计数据如下： 绘出上述时间内我国人口数量变化绘出上述时间内我国人口数量变化 的曲线示意图。的曲线示意图。 按照此曲线发

10、展下去将会出现怎样按照此曲线发展下去将会出现怎样 的状况？的状况？ 鉴于我国人口的现状应当采取鉴于我国人口的现状应当采取 什么措施？什么措施？ 年份年份1393157817641849192819821990 亿亿0.60.62.04.14.710.3 11.6 我国人口的调节：我国人口的调节： v总方针总方针控制人口的增长，提高人口控制人口的增长，提高人口 的素质；的素质； v目标目标20002000前力争把中国平均人口自前力争把中国平均人口自 然增长率控制在然增长率控制在12.512.5内，期望本世纪内，期望本世纪 中叶稳定在中叶稳定在15151616亿；亿； v措施措施坚持优生优育，计划

11、生育；扫坚持优生优育，计划生育；扫 除青壮年文盲，实行九年制义务教育。除青壮年文盲，实行九年制义务教育。 v有利于野生生物资源的合理利用及保护。有利于野生生物资源的合理利用及保护。 v通过研究种群数量变动规律，为害虫的预通过研究种群数量变动规律，为害虫的预 测及防治提供科学依据。测及防治提供科学依据。 v为引进外来物种提供理性的思考。为引进外来物种提供理性的思考。 v 研究种群数量变化有何意义？研究种群数量变化有何意义？ 苍鹭的保护苍鹭的保护 云豹的保护云豹的保护 野猪的保护野猪的保护 救护被困的鲸鱼救护被困的鲸鱼 全力防蝗减灾全力防蝗减灾 （3）将数学公式（）将数学公式（N=2n)变为曲线图

12、变为曲线图 曲线图与数学方程式比较，有哪些优缺点？曲线图与数学方程式比较，有哪些优缺点？ 直观，直观， 但不够精确。但不够精确。 数学模型：数学模型：用来描述一个系统或它的性质的数学形用来描述一个系统或它的性质的数学形 式式 建立数学模型一般包括以下步骤：建立数学模型一般包括以下步骤： 观察研究对象，观察研究对象， 提出问题提出问题 提出合理的假设提出合理的假设 通过进一步的实验或观察等，通过进一步的实验或观察等， 对模型进行检验或修正对模型进行检验或修正 根据实验数据，用适根据实验数据，用适 当的数学形式对事物当的数学形式对事物 的性质进行表达的性质进行表达 细胞每细胞每20min20min分裂一次分裂一次 资源空间无限多，细菌种群资源空间无限多，细菌种群 的增长不受种群密度增加的的增长不受种群密度增加的 影响影响 观察、统计细菌数量，观察、统计细菌数量， 对自己所建立的模型对自己所建立的模型 进行检验或修正进行检验或修正 绘出上述实例中相关生物的增长曲线示意图绘出上述实例中相关生物的增长曲线示意图 讨论讨论1 1：出现这种增