高中生物(人教版必修3)第四章同步教学课件4.2种群的数量变化(共33张PPT)

1、学习目标学习目标 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？ 种群增长的种群增长的“J”型曲线和型曲线和“S”型曲线型曲线假设在营养和生存空间没有限制的情况下，某假设在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每种细菌每20分钟就通过分裂繁殖一代分钟就通过分裂繁殖一代。 目标一、建构种群增长模型的方法目标一、建构种群增长模型的方法 在营养和生存空间没有限制的情况下，某在营养和生存空间没有限制的情况下，某1个细菌每个细菌每20分钟分裂繁殖一代。讨论：分钟分裂繁殖一代。讨论：n代细菌数量的计算公式？代细菌数量的计算公式？72小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数小时后，由一个细菌分裂产生的细

2、菌数量是多少？量是多少？在一个培养基中，细菌的数量会一直按照这在一个培养基中，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？个公式增长吗？如何验证你的观点？解：解：n n 60min x72h60min x72h20min20min216216N Nn nn n 2 2216216为了直观、简便地研究种群的数量变动的规律，为了直观、简便地研究种群的数量变动的规律，数学模型建构数学模型建构是常用的方法之一。是常用的方法之一。建构种群增长模型的方法建构种群增长模型的方法物理模型物理模型数学模型数学模型概念模型概念模型模型模型DNADNA双螺旋结构模型双螺旋结构模型 真核生物三维结构模型等真

3、核生物三维结构模型等孟德尔遗传定律孟德尔遗传定律 种群增长模型等种群增长模型等人体细胞与外界环境的物质交换模型人体细胞与外界环境的物质交换模型血糖调节的模型等血糖调节的模型等观察研究对象，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通过进一步的实验或观察等，对模型或观察等，对模型进行检验或修正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，细资源空间无限多，细菌种群的增长不受种菌种群的增长不受种群密度增加的影响群密度增加的影响观察、统计

4、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式建立用来描述一个系统或它的性质的数学形式建立数学模型一般包括以下步骤：数学模型一般包括以下步骤：表现形式：表现形式：数据分析表格式数据分析表格式时时 间间20406080100 120 140 160 180细菌数量细菌数量数学方程式数学方程式Nn=2n坐标式（曲线图、柱状图）坐标式（曲线图、柱状图）坐标式（曲线图、柱状图）坐标式（曲线图、柱状图）数据分析表格式数据分析表格式数学方程式数学方程式Nn=2n方程式方程式精确精确曲线图曲线图直观直观表现形

5、式：表现形式：细菌的数量个 理想条件下细理想条件下细菌数量增长的推测：菌数量增长的推测：自然界中有此类型自然界中有此类型吗？吗？目标二、目标二、 种群增长的种群增长的“J J”型曲线和型曲线和“S S”型曲线型曲线实例实例1：澳大利亚本来并没有兔子。澳大利亚本来并没有兔子。 1859年，年，24只欧洲只欧洲野兔从英国被带到了澳大利亚。这些野兔发现自己来到了野兔从英国被带到了澳大利亚。这些野兔发现自己来到了天堂。因为这里有茂盛的牧草，却没有鹰等天敌。这里的天堂。因为这里有茂盛的牧草，却没有鹰等天敌。这里的土壤疏松，打洞做窝非常方便。于是，兔子开始了几乎不土壤疏松，打洞做窝非常方便。于是，兔子开始

6、了几乎不受任何限制的大量繁殖。不到受任何限制的大量繁殖。不到100年，兔子的数量达到年，兔子的数量达到6 亿亿只以上，遍布整个大陆。只以上，遍布整个大陆。( (一一) )种群增长的种群增长的“J J”型曲线型曲线: :凤眼莲凤眼莲（水葫芦）（水葫芦）凤眼莲原产于南美，凤眼莲原产于南美，1901年作为花卉引年作为花卉引入中国入中国.由于繁殖迅由于繁殖迅速，又几乎没有竞速，又几乎没有竞争对手和天敌，我争对手和天敌，我国目前有国目前有184万吨万吨.它对其生活的水面它对其生活的水面采取了野蛮的封锁采取了野蛮的封锁策略，挡住阳光，策略，挡住阳光，导致水下植物得不导致水下植物得不到足够光照而死亡到足够光

7、照而死亡 实例实例3:20世纪世纪30年代年代,人们将人们将环颈雉环颈雉引入美国的一个岛屿引入美国的一个岛屿自然界确有类似细菌在理想自然界确有类似细菌在理想条件下种群数量增长的形式，如条件下种群数量增长的形式，如果以果以时间为横坐标，种群数量为时间为横坐标，种群数量为纵坐标纵坐标画出曲线来表示，曲线大画出曲线来表示，曲线大致呈致呈“”型型种群数量时间讨论：讨论：出现这种增长曲线出现这种增长曲线 的条件有哪些？的条件有哪些？“J”型增长的数学模型型增长的数学模型 提出合理的假设：提出合理的假设： 理想状态理想状态食物充足，空间不限，气候适食物充足，空间不限，气候适 宜，没有敌害等；宜，没有敌害等

8、；（N N0 0为起始数量，为起始数量， 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） 适当的数学形式表达：适当的数学形式表达：Nt=N0 t 种群的数量每年以一定的倍数增长，第二年的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数量是第一年的倍倍。 例：我国自例：我国自13931990年以来人口年以来人口统计数据如下：统计数据如下：以上人口增长曲线符合哪种类型？以上人口增长曲线符合哪种类型？ 按照此曲线发展下去将会出现什么按照此曲线发展下去将会出现什么状况，鉴于我国人口的现状应当采取什状况，鉴于我国人口的现状应当采取

9、什么措施？么措施？年份年份1393157817641849192819821990亿0.60.62.04.14.710.311.6理想化的情况在自然界中并不存在。理想化的情况在自然界中并不存在。那么，有哪些因素会影响到种群数量那么，有哪些因素会影响到种群数量的变化呢？的变化呢？ 在大自然中在大自然中食物有限食物有限空间有限空间有限种内斗争种内斗争种间竞争种间竞争天敌捕食天敌捕食环境阻力环境阻力在自然界中，在自然界中，种群增长的种群增长的“J”型曲线型曲线应该从哪些方面进行修正呢？应该从哪些方面进行修正呢？ 大草履虫数量增长过程大草履虫数量增长过程如何？如何？ 例例 生态学家高斯的实验：生态学家

10、高斯的实验：大草履虫种群的增长曲线大草履虫种群的增长曲线大草履虫的增长呈大草履虫的增长呈“S S”型曲线的原因有型曲线的原因有哪些？哪些？食物有限食物有限空间有限空间有限种内斗争种内斗争种间竞争种间竞争天敌捕食天敌捕食资源有限资源有限阻滞生长阻滞生长资源有限条件下的种群增长资源有限条件下的种群增长“S”型曲线：种群经过一定时间的增长后，数量型曲线：种群经过一定时间的增长后，数量 曲线。曲线。 该实验中在第该实验中在第 天时增长率最快。天时增长率最快。 环境容纳量（又称环境容纳量（又称 ）：在环境条件）：在环境条件 的情况下，的情况下，一定空间中所能维持的种群的最大的数量称为环境容纳量。一定空间

11、中所能维持的种群的最大的数量称为环境容纳量。 k/2A为了保护鱼类资源不受破坏，并能持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的种群数量保持在什么水平? ?为什么？为什么？ 根据种群增长的根据种群增长的S S型曲线，应使被捕鱼群型曲线，应使被捕鱼群的种群数量的种群数量保持在保持在K/2K/2水平水平。这是因为。这是因为在这个水平上在这个水平上种群增长量最大种群增长量最大 。讨论：从环境容纳量（讨论：从环境容纳量（K K值）的角度思考：值）的角度思考：家鼠的繁殖力很强，种群家鼠的繁殖力很强，种群数量每天可增加数量每天

12、可增加1.47%。 理论上，在某一区域，理论上，在某一区域，1010只家鼠在只家鼠在100100天后天后的数量将会达到多少？的数量将会达到多少？ 你考虑应当采取什么措施来控制家鼠的数你考虑应当采取什么措施来控制家鼠的数量才是最有效的？量才是最有效的？10（1+1.47%）100同一种群的同一种群的K K值会受到环境的影响。值会受到环境的影响。 对家鼠等有害动物的控制，可以采取器械对家鼠等有害动物的控制，可以采取器械捕杀、药物捕杀等措施。从环境容纳量的角度捕杀、药物捕杀等措施。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

13、安全处，断绝或减少容纳量，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，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；养殖或释放它们的减少它们挖造巢穴的场所；养殖或释放它们的天敌，等等。天敌，等等。 思考思考怎样做才是保护大熊猫的根本措施？怎样做才是保护大熊猫的根本措施？ 建立自然保护建立自然保护区，改善大熊区，改善大熊猫的栖息环境，猫的栖息环境，提高环境容纳提高环境容纳量。量。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

14、下的种群增长）01002003004001234567时间时间/ /天天酵母数酵母数环境阻力环境阻力食物不足食物不足空间有限空间有限种内斗争种内斗争天敌捕食天敌捕食气候不适气候不适寄生虫寄生虫传染病等传染病等K值值:环境容纳量环境容纳量种群数量（在理想状态下的种群增长（在理想状态下的种群增长）（在有限环境下的种群增长（在有限环境下的种群增长）“S”型曲线型曲线“J”型曲线型曲线前提条件前提条件种群增长率种群增长率有无有无K值值环境资源有限环境资源有限环境资源无限环境资源无限随种群密度上升而下降随种群密度上升而下降保持稳定保持稳定有有K值值无无K值值东亚飞蝗种群数量的波动东亚飞蝗种群数量的波动大

15、多数种群的数量总是在波动之中的大多数种群的数量总是在波动之中的影响种群数量变化的因素影响种群数量变化的因素直接因素直接因素( (内因）：内因）： 间接因素（外因）：间接因素（外因）： 重要因素：人类的活动重要因素：人类的活动出生率、死亡率、迁入率、迁出率出生率、死亡率、迁入率、迁出率食物、气候、传染病、天敌食物、气候、传染病、天敌（1 1）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。 （2 2）为人工养殖及种植业中合理控制种群）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。数量、适时捕捞、采伐等提供理论指导。 （3 3）通过研究种群数量变动规律，为害虫的）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。预测及防治提供科学依据。（4 4）有利于对濒危动物种群的拯救和恢复。）有利于对濒危动物种群的拯救和恢复。本课小结本课小结第四章第四章 第二节第二节 种群数量的变化种群数量的变化 一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法-数学模型数学模型建立数学模型的一般步骤建立数学模型的一般步骤 二、种群增长的二、种群增长