1.2 种群数量的变化课件高二上学期生物人教版选择性必修2

第1章种群及其动态第2节种群的数量变化种群及其动态01目录/CONTENTS02建立种群增长模型的方法种群“J”形增长0304种群数量的波动性别比例种群“S”形增长讨论:1.第n代细菌数量的计算公式是什么？2.72h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？在一个培养瓶中，细菌数量会一直按这个公式描述的趋势增长吗?如何验证你的观点？

我们的手上难免沾染细菌。细菌的繁殖速率很快，因而我们要常洗手。假设在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每20min就通过分裂繁殖一次。Nn=N0×2n

2216个不会。因为培养瓶中的营养物质和空间是有限的。用实验验证。如果资源和生存空间没有限制，那么1个细菌繁殖n代之后的数量是多少？(细菌每20min就通过分裂繁殖一次)时间（min)20406080100120140160180分裂次数123456789数量（个）248163264128216512指数形式212223242526272829①1个细菌第n代细菌数量(Nn)的计算公式是什么？Nn=1×2n②初始数量为N0个细菌第n代细菌数量(Nn)的计算公式是什么？Nn=N0×2n以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，画出细菌的数量增长曲线。思考：曲线图与数学方程式比较，有哪些优缺点？曲线图:直观，但不够精确。数学方程式:精确，但不够直观。阅读：P7“建立数学模型”的四步时间（min)20406080100120140160180分裂次数123456789数量（个）248163264128216512指数形式212223242526272829Nn=N0×2n6Nn=1×２n数学模型：是用来描述一个系统或它的性质的数学形式理想条件下曲线图更直观，公式更精确701一、建立种群增长模型的方法提出问题作出假设建构模型检验或修正建立数学模型一般包括以下步骤思考与讨论：分析自然界种群增长的实例资料1

1859年，一位来澳大利亚定居的英国人在他的农场中放生了24只野兔，一个世纪后，这24只野兔的后代竟超过6亿只。资料2

20世纪30年代，人们将环颈雉引入某地一个岛屿。1937-1942年，这个种群增长如右图所示。讨论:1.这两个资料中种群增长有什么共同点?2.种群出现这种增长的原因是什么？3.这种种群增长的趋势能不能一直持续下去？为什么？种群数量增长迅猛,且呈无限增长趋势。食物充足，缺少天敌等不能，因食物和空间有限“J”形增长的数学模型

模型假设：

（理想状态）食物和空间条件充裕，气候适宜，没有天敌和其他竞争物种等（N0为起始数量，t为时间，Nt表示t年后该种群的数量，λ表示该种群数量是一年前种群数量的倍数）

“J”形增长的数学模型：Nt=N0

λt

*注意：该曲线的起点不是原点。种群增长的“J”形曲线02Nt＝N0λt

表达式中，λ表示种群数量是前一年种群数量的倍数增加增长型相对稳定稳定型减少衰退型只有λ＞1且为定值时，种群增长才为“J”形增长。【思考】当λ＞1时，种群一定呈“J”形增长吗？据图说出种群数量如何变化1-4年，种群数量呈___形增长4-5年，种群数量__________5-9年，种群数量__________9-10年，种群数量_______10-11年，种群数量_____________11-13年，种群数量____________________________前5年，种群数量第_______年最高9-13年，种群数量第______年最低“J”增长相对稳定下降下降11-12年下降，12-13年增长512练习：据图说出种群数量如何变化

如果遇到资源、空间等方面的限制，种群还会呈“J”形增长吗？不会3.实例福寿螺福寿螺原产中美洲的热带和亚热带地区，如阿根廷、玻利维亚、巴西、巴拉圭及乌拉圭等。广泛分布于北美、亚洲、非洲等十多个国家，已成为世界性的外来入侵生物。①生物迁入适宜其生活的新环境后，一段时间内种群的数量变化；②实验室条件。

凤眼莲（水葫芦）凤眼莲原产于南美，1901年作为花卉引入中国.由于繁殖迅速，又几乎没有竞争对手和天敌，我国目前有184万吨.它对其生活的水面采取了野蛮的封锁策略，挡住阳光，导致水下植物得不到足够光照而死亡。思考：两个实例中种群数量增长能一直持续下去吗？当种群数量增加到一定阶段时，种群数量就会稳定在一定的水平。食物、空间、天敌、气候等条件的限制。存在环境阻力———三、种群的“S”形增长资料：生态学家高斯（G.F.Gause,1910-1986）曾经做过单独培养大草履虫的实验：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.模型假设:资源和空间有限，天敌的制约等（即存在环境阻力）资源和空间有限种群密度增大时种内竞争加剧出生率降低死亡率升高出生率=死亡率时，种群稳定在一定水平

环境容纳量：

一定环境条件所能_____的种群最大数量称为___________，又称____。维持环境容纳量K值2.建立模型:

一定环境条件所能维持的种群最大数量称为环境容纳量，又称K值。3.曲线图分析:ab段:bc段:cd段:de段:种群基数小，需要适应新环境，增长较缓慢；资源和空间丰富，出生率升高，种群数量增长迅速；资源和空间有限，种群密度增大，种内竞争加剧，出生率降低，死亡率升高，种群增长减缓；出生率约等于死亡率，种群增长速率几乎为0，种群数量达到K值，且维持相对稳定。种群数量达到最大,且种内竞争最剧。（1）K值并不是种群数量的最大值K值是环境容纳量,即在保证环境不被破坏的前提下所能容纳的最大值;种群所达到的最大值可能会超过K值,如过度繁殖。4.关于K值(2)同一种生物的K值不是固定不变的

在环境不遭受破坏的情况下,

种群数量会在

上下波动。当种群数量偏离K值的时候,会通过

调节使种群数量回到K值。K值会随着环境的改变而发生变化，如季节性变化、过度放牧、环境污染等。

当环境遭受破坏时，K值变化是_____；当环境条件状况改善时,K值会_____。负反馈下降上升K值附近①从环境容纳量考虑：②从1/2K值考虑：（2）有害生物的防治增大环境阻力，降低环境容纳量。

在种群增长刚开始（达到K/2之前）的时候就进行防治。（绝对不能让种群数量增长到1/2K值）例如：可利用将食物储藏在安全处，断绝或减少食物来源，养殖或释放天敌等措施来降低老鼠的环境容纳量；现学现用：假设某草原上散养的某种家畜种群呈“S”形增长，该种群的增长速率随种群数量的变化趋势如图所示：

若要持续尽可能多地收获该种家畜，则应在种群数量合适时开始捕获，应为____点对应的种群数量。丁四.种群的“J”形增长与“S”形增长的比较食物、空间条件充裕气候适宜没有敌害、疾病食物、空间有限各种生态因素综合作用无（以一定的倍数连续增长）有数学模型Nt＝N0λt项目“J”形曲线“S”形曲线增长模型

前提条件

现实状态：①_______________②______________________________

K值有无

理想状态：①______________②______________③______________1.图形比较5.K值和1/2K值的应用（1）野生生物的保护建立自然保护区，提供更宽广的生存空间,改善它们的栖息环境，减小环境阻力，从而提高环境容纳量，是保护它们的根本措施。（2）资源的合理利用a.渔业捕捞应在

;b.捕捞后鱼的种群数量维持在

;理由是：K/2以后K/2因为K/2值之后开始捕捞，捕捞持续时间长，能有较大的捕获量。捕鱼后保留在K/2值处，种群增长速率最大，种群数量恢复最快。实现了“既有较大收获量又可保持种群高速增长”，符合可持续发展的原则。最大捕捞量≠最大日捕获量项目“J”形曲线“S”形曲线联系环境阻力大小适用范围实验条件下或种群迁入新环境最初一段时间自然种群阴影面积为环境阻力，按自然选择学说，就是生存斗争中被淘汰的个体数。两种增长曲线的差异主要是因__________不同，对种群增长的影响不同举个例子来说明这个问题：“一个种群有1000个个体，一年后增加到1100”，则该种群的增长率为（1100-1000）/1000×100%=10%。而增长速率为（1100-1000）/1年=100个/年。2.比较“J”形曲线、“S”形曲线的增长速率、增长率O时间种群增长率O时间种群增长速率O时间种群数量=λ-1增长率注意：J形增长曲线种群增长率不变（=入—1），增长速率越来越大！（1）“J”形曲线增长率=(Nt－Nt－1)/Nt－1N0λt－N0λt－1N0λt－1==λ-1K/2

t0t1t2

时间种群数量Kabcde甲t0t1t2

时间

0K/2K数量增长速率fgh乙丁（2）“S”形曲线(3)K值的四种表示方法(1)

(2)①

对应的种群增长速率为0,数量最大,为K值。②

对应的种群增长速率最大,为K/2值。B点对应的种群出生率与死亡率相等,种群数量达到最大,为

。A点A'点K值

①

对应的种群数量为K值。②

对应的种群出生率与死亡率差值最大，为K/2值。

①

对应的种群个体数最多,即K值。②

对应的种群个体数为K/2值。C点C'点D点D'点(3)(4)种群数量的波动04在现实的生态系统中，种群数量除增长外，还有没有其他变化？1.原因①非生物因素：气候条件、水资源等。②生物因素：天敌、食物、病原体等其他生物的影响，人类的捕杀以及本物种其他个体对空间资源的竞争等。五.种群数量的波动东亚飞蝗种群数量的波动在自然界，有的种群能够在一段时间内维持数量的相对稳定。但大多数生物的种群来说，种群数量总是在波动中。处在波动状态的种群，在特定条件下可能出现种群爆发。如蝗灾、赤潮等。某地区东亚飞蝗种群数量的波动种群数量的波动(1)在自然界，有的种群能够在一段时期内维持数量的相对稳定。(2)对于大多数生物来说，种群数量总是在波动中。(3)处于波动状态