新教材高中生物选择性必修2课件4：1 2 1 建构种群增长模型的方法及种群数量的变化(人教版)

第1课时建构种群增长模型的方法及种群数量的变化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20min就通过分裂繁殖一代。问题探讨讨论1.第n代细菌数量的计算公式是什么？设细菌初始数量为N0，第一次分裂产生的细菌为第一代，数量为N0×2，第n代的数量为Nn=N0×2n2.72h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？Nn=N0×2nn=72×60÷20=216，N0=1Nn=2216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20min就通过分裂繁殖一代。问题探讨讨论3.在一个培养瓶中，细菌的数量会一直按照这个公式描述的趋势增长吗？如何验证你的观点？不会。因为培养瓶中的营养物质和空间是有限的。一、建构种群增长模型的方法1.建立数学模型数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。建立数学模型的步骤如下：细菌每20min分裂一次，怎样计算细菌繁殖n代后的数量？研究实例在资源和生存空间没有限制的条件下，细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响1.观察研究对象，提出问题。研究方法2.提出合理的假说。Nn=2nN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。4.通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正。研究实例研究方法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，即建立数学模型。一、建构种群增长模型的方法1.建立数学模型建立数学模型的步骤观察分析提出问题做出假设建立数学模型检验修正一、建构种群增长模型的方法1.建立数学模型2.细菌种群增长曲线时间/min020406080100120140160180细菌数量/个1248163264128256512①种群增长曲线与数学公式相比，能更直观地反映出种群的增长趋势。②种群增长曲线与数学公式相比，表示的数学模型不够精确。一、建构种群增长模型的方法在自然界中，种群的数量变化情况是怎样的呢？思考·讨论：分析自然界种群增长的实例资料11859年，澳大利亚24只野兔6亿只野兔1个世纪资料21937—1942年，某岛屿上环颈雉种群数量增长如右图二、种群的“J”形增长讨论1.这两个资料中的种群增长有什么共同点？种群数量增长迅猛，且呈无限增长趋势。2.种群出现这种增长的原因是什么？食物充足，缺少天敌。3.这种种群增长的趋势能不能一直持续下去？为什么？不能。因为资源和空间是有限的。通过资料1和2可知：自然界中有类似细菌在理想条件下种群增长的形式。二、种群的“J”形增长在理想条件下，如果以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线则大致呈“J”形。这种类型的种群增长称为“J”形增长。2.适用条件：食物和空间条件充裕气候适宜没有天敌(捕食和寄生天敌)没有其他竞争物种等1.定义二、种群的“J”形增长3.数学模型(公式)假设：种群数量每年以一定的倍数(λ)增长。种群起始数量为N0N1=N0λN2=N1λ=λ2N0N3=N2λ=λ3N0

二、种群的“J”形增长t年后该种群的数量该种群的起始数量每年增长倍数时间

λ＞1，种群数量增长λ=1，种群数量不变λ＜1，种群数量下降λ=当年种群数量前一年种群数量λ＞1λ=1λ＜13.数学模型(公式)二、种群的“J”形增长4.实例①实验室中培养的微生物种群②外来物种刚引入适宜环境后的一段时间(如资料1和资料2中的种群)二、种群的“J”形增长5.增长率增长率不受种群密度制约，种群增长率保持不变。时间/t增长率种群的增长率=种群净增加数原种群数量×100%=出生率—死亡率二、种群的“J”形增长6.增长速率(dN/dt)随时间或种群数量增大，种群增长速率不断增大二、种群的“J”形增长如果遇到资源、空间等方面的限制，种群还会呈

“J”形增长吗？生态学家高斯所做的实验：单独培养大草履虫，结果如图所示。三、种群的“S”形增长①资源和空间有限②存在天敌和其他竞争的物种。2.适用条件：种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定，增长曲线呈“S”形。这种类型的种群增长称为“S”形增长。1.定义三、种群的“S”形增长①初始一段时间种群增长较快；②当种群密度增大时，种内竞争加剧，种群增长较慢；③种群数量稳定在一定水平(K值)。3.特点三、种群的“S”形增长一定的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。4.K值①定义三、种群的“S”形增长②K值在图形中的表示②K值在图形中的表示种群的K值为：____________________。K2~K3之间4.K值三、种群的“S”形增长捕食者和被捕食者的K值分别为：______________。M2和N2②K值在图形中的表示4.K值三、种群的“S”形增长生存空间增大和资源增多，K值会增大，否则K值会减小，甚至灭绝。③K值根据环境因素发生变化4.K值三、种群的“S”形增长5.增长率增长率随种群密度增大而下降增长率受种群密度制约，密度越大，增长率越小。密度制约系数：1—N/K总资源为1，1—N/K表示种群数量为N时，剩余的资源。1/K为每个个体所占有的资源，N/K为N个个体所占有的资源。三、种群的“S”形增长6.增长速率(dN/dt)①增长速率先增大后减小，最后为0。②当种群数量为k/2时，增长速率达到最大。三、种群的“S”形增长思考·讨论环境容纳量与现实生活1.有人说目前全世界人口数量已经达到地球的环境容纳量，需要控制人口出生率，有人却认为科技进步可以提高地球对人类的环境容纳量，对此你持什么观点？你有哪些证据支持你的观点？开放性题目例如，随着科技进步，农作物产量不断提高，人类开发、利用和保护资源的能力不断加强，因而可以养活更多的人口。例如，世界范围内存在的资源危机和能源问题，说明地球上的人口可能已经接近或达到环境容纳量，因此应当控制人口增长。三、种群的“S”形增长2.鼠害导致作物减产，蚊、蝇会传播疾病。从环境容纳量的角度思考，对家鼠等有害动物的控制，应当采取什么措施？对鼠害等有害动物的控制，可以采取器械捕杀、药物防治等措施。从环境容纳量的角度思考，还可以采取措施降低有害动物种群的环境容纳量。①将粮食和其他储藏在安全处，断绝或减少它们的食物来源；②室内采取硬化地面等措施，减少它们挖造巢穴的场所；③养殖或释放它们的天敌；④搞好环境卫生等。思考·讨论环境容纳量与现实生活三、种群的“S”形增长7.K与K/2的应用①人类对生物资源开发利用时，如渔业捕捞、放牧等，必须保证环境中的种群数量不低于K/2，以保证最大持续捕获量。②在有害生物防治方面，可通过降低K值，从根本上限制有害生物种群数量的快速增长。例如：可通过封闭粮食、清除生活垃圾、室内地面硬化等方法防治鼠害。三、种群的“S”形增长项目J形增长S形增长前提条件(适用种群)K值理想状态：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。实际状态：环境资源有限，存在天敌和其他竞争物种。无K值有K值J形增长与S形增长的比较三、种群的“S”形增长项目J形增长S形增长模型J形增长与S形增长的比较三、种群的“S”形增长项目J形增长S形增长增长率J形增长与S形增长的比较三、种群的“S”形增长时间/t增长率项目J形增长S形增长增长速率(dN/dt)J形增长与S形增长的比较三、种群的“S”形增长环境阻力J形增长与S形增长的比较三、种群的“S”形增长在自然界中，有的种群能够在一段时间内维持数量稳定，但是大多数生物种群，种群数量总是在波动之中。1.爆发蝗灾、鼠灾、赤潮等就是种群数量爆发增长的结果某地区东亚飞蝗种群数量的波动四、种群数量的波动2.下降当种群长久处于不利条件下，种群数量会出现持续性的或急剧的下降。种群的延续需要有一定的个体数量为基础。当一个种群数量过少，种群可能会由于近亲繁殖等原因而衰