人教版生物必修三4.2种群数量的变化课件

1.种群的数量特征及其之间的关系 迁出率 迁入率 出生率 年龄组成 基本特征 死亡率 ? 种群密度 性别比例 种群的数量特征 取决于 2.调查种群密度的方法： v 问题回顾 样方法和标志重捕法 ï怎样建构种群数量增长的模型？ ï种群的数量是怎样变化的？ ï什么是环境容纳量？ ï影响种群数量变化的因素有哪些？ 【课标点击】 o 教学目标: １、知识方面:用数学模型解释种群数量的变化。 ２、能力方面:说明建构种群增长模型的方法。 ３、情感态度与价值观方面:关注人类活动对种群 数量变化的影响。 o 学习重点：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。 o 学习难点：建构种群增长的数学模型。 在 营养和 生存空间没 有限制的情 况下，某种 细菌每 20min就通 过分裂增殖 一次。 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分裂繁殖一代。 1.n代细菌数量的计算公式是____________。 2.72h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是 ______________。 Nn = 2n N = 2216 为了直观、简便地研究种群的数量变动的规律， 数学模型建构是常用的方法之一。 建构种群增长模型的方法 种群的研究核心就是种群的数量变动 一、建构种群增长模型的方法 数学模型： 1. 概念：用来描述一个系统或它的性质的数学形式。 2. 建立数学模型的步骤： 研究实例 研究方法 细菌每20分钟 分裂一次 观察研究对象 提出问题 在资源和空间无限的环 境中，细菌种群的增长 不受影响的情况下 提出合理的假设 Nn = 2n 根据实验数据，用适 当的数学形式对事物的 性质进行表达 观察、统计细菌数量， 对自己建立的模型进行 检验或修正 通过进一步实验或 观察等对模型进行 检验或修正 在理想状态下，细菌每20分钟分裂一次。请填 下表，并根据表中数据，绘出细菌种群的增长 曲线。 时 间 20 40 60 80 100 120 140 160 180 细菌数量 2 4 8 16 32 64 128 256 512 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。 一、建构种群增长模型的方法 3. 类型： ⑶坐标式（曲线图） ⑴数据分析表格式 ⑵数学方程式 Nn=2n 时 间 20 40 60 80 100 120 140 160 180 细菌数量 方程式——精确 曲线图——直观 细菌的数量／个 理想条件下细菌数 量增长的推测：自然 界中有此类型吗？ 1859年，24只野兔 6亿只以上的野兔近100年后 实例1：澳大利亚野兔 1859年，一个英格 兰的农民带着24只 野兔，登陆澳大利亚 并定居下来，但谁也 没想到，一个世纪之 后，这个澳洲“客人” 的数量呈指数增长， 达到6亿只之巨。 实例1 2.实例二：凤眼莲 v 又称水葫芦。是目前世界上危害最严重的多年生恶性 水生杂草之一。 v 原产南美，1901年作为一种花卉引入我国，50～60 年代作为猪饲料推广种植，并发展为水质净化种类， 后逸为野生。 v 现广泛分布于华南、华中、华北和东北地区。90年代 中期，在我国南方的一些河道和湖泊，凤眼莲覆盖面 积达100%。在云南省昆明市滇池内，1994年凤眼莲 的覆盖面积约达10 km2。 实例2：凤眼莲（水葫芦） 实例2：凤眼莲（水葫芦） 种群迁入一个新环境后， 常常在一定时期内出现 “J”型增长。例如，在 20世纪30年代时，人们 将环颈雉引入到美国的 一个岛屿，在1937～ 1942年期间，这个环颈 雉种群的增长大致符合 “J”型曲线（右图）。 实例3 二、种群增长的“J”型曲线 实例3： 自然界确有类似细菌 在理想条件下种群数 量增长的形式，如果 以时间为横坐标，种 群数量为纵坐标，曲 线则大致呈“ J ”型 美国某岛屿环颈雉 种群数量的增长 食物充足 空间充裕 环境适宜 没有敌害 资源无限 指数生长 理想条件下的种群增长模型 三.“J”型增长的数学模型 1、模型假设： 理想状态——食物充足，空间不限，气候适宜， 没有敌害等； （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．） 2、种群 “J”型增长的数学模型公式： Nt=N0 λt 种群的数量每年以一定的倍数增长，第二年是 第一年的λ倍。 当λ大于1 当λ小于1 种群密度增大 为增长型种群 种群密度减小 为衰退型种群 当λ等于1 种群密度不变 为稳定型种群 总结:种群增长的“J”型曲线 ①产生条件： 理想状态——食物充足，空间不限， 环境适宜，没有天敌等； ②增长特点： 种群的数量每年以一定的倍数增长， 第二年是第一年的λ倍 ③适用情形： 实验室条件下 当一个种群刚迁入到一个新的适宜环境时的最 初一段时间 时间 增 长 率 在大自然中 食物有限 空间有限 种内斗争 种间竞争 天敌捕食 环 境 阻 力 种群密度越大环境阻 力越大，种内竞争就 会加剧；捕食者增加 、 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。 思考 在自然界中，种群增长的“J”型曲线 应该从哪些方面进行修正呢？ 高斯（1934）把5个大草履虫置于0.5mL的 培养液中，每隔24小时统计一次数据，经 过反复实验，结果如下： 高斯对大草履虫种群研究的实验 请绘制大草履虫的种群增长曲线 证明：高斯实验 大草履虫种群的增长 四 种群增长的“S”型曲线 K/2· K值：环境容纳量 环境容纳量: 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，又称K值。 1.同一种群的K值不是固定不变的，会受到环境的影响。 2.N≈K／2，此时种群增长速度最快，可提供的资 源数量也最多 ，而又不影响资源的再生。 ①产生条件：存在环境阻力： 　自然条件（现实状态）——食物等资源和 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低， 死亡率增高． 　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． ②增长特点： 　种群数量达到环境所允许的最大值（K值）后， 将停止增长并在K值左右保持相对稳定。 31 ③种群数量变化曲线与种群增长速率曲线的关系 ⑴图乙的fg段相当于图甲的ac段 ⑵图乙的g点相当于图甲的c点 ⑶图乙的gh段相当于图甲的cd段 ⑷图乙的h点相当于图甲的de段 K/2 a b c d g hf e 甲 乙 0—K/2时逐渐增大 K/2 —K时逐渐减小 在 K/2时达到最大 在K时增长速率为0 增长速率变化： 种群数量变化： 在K值时达到最大 t0 t1 t2 种 群 数 量 “S” 型 增 长 曲 线 （种群数量） K/2 K 种 群 数 量 增 长 率 时间 D: 出生率＝死亡率，即 种群数量处于K值。 B: 出生率与死亡率之差 最大，即种群数量处于 K/2值。 K/2的应用 ①资源开发与利用：种群数量达环境容纳 量的一半时种群增长速率最大，再生能力最 强——把握K/2值处黄金开发点，维持被开发资 源的种群数量在K/2值处，可实现“既有较大 收获量又可保持种群高速增长”，从而不影响 种群再生，符合可持续发展的原则。 K/2 ④在生产中的应用 为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续地 获得最大捕鱼量，应使被捕鱼群的种群数 量保持在什么水平?为什么？ 为了保护鱼类资源不受破 坏，并能持续地获得最大 捕鱼量，根据种群增长的 S型曲线，应使被捕鱼群 的种群数量保持在K／2水 平。这是因为在这个水平 上种群增长量最大 。 ②有害生物防治：务必及时控制 种群数量，严防达K/2值处(若达K/2 值处，可导致该有害生物成灾，如 蝗虫的防控) K/2的应用 K/2 提示：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，减少它们挖造巢穴 的场所；养殖或释放它们的天敌等 同一种群的K值不是固定不变的，会受到 环境的影响 思考 怎样做才是最有效的灭鼠措施？ 思考 怎样做才是保护大熊猫的根本措施？ 建立自然保护 区，改善大熊 猫的栖息环境， 提高环境容纳 量。 比较种群增长两种曲线的联系与区别 J型曲线 S型曲线 前提条件 种群增长率 种群增长速率 有无K值 曲线 环境资源无限 环境资源有限 保持稳定 逐渐下降 无， 持续保持增长 有K值 K值：环境容纳量 总结: 持续增大 先增大后减小 39 用达尔文的观点分析“J”、“S”曲线 时间 种群 数量 J型 曲线 S型 曲线 K值 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，种群密度 越大 环境阻力越大 3、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？ 四、种群数量的波动和下降 种群的数量是由出生率和死亡率、迁入率和迁出 率决定的，因此，凡是影响上述种群特征的因素， 都会引起种群数量的变化 环境因素 种群的出生率、死亡率、迁出和迁入率 种群数量的变化 气候、食物、天敌、传染病等 增或减 增长、波动、稳定、下降等 影响种群数量变化的因素 1、为野生生物资源的合理利用及保护提供理论指导 。 既要使生物资源的产量达到最大，又不危害生物资源的可持续发 展，砍伐、捕捞、狩猎后，保证种群的增长速率为最大值。 2、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。 3、通过研究种群数量变动规律，为有害生物的预测及防 治提供科学依据。 降低环境的负荷量（K值）。如鼠害防治可通过严密封存粮食、 清除生活垃圾、保护老鼠的天敌等措施来降低K值。 4、为引进外来物种提供理性的思考。 必须考虑所引入的外来物种是否会构成对原来物种的危害，即是 否会构成生物入侵。 五、研究种群数量变化的意义 ⑴如果种群处在一个理想的环 境中，没有自然和空间的限制， 种群内个体数量的增长曲线是 ____。 ⑵如果将该种群置入有限制的自然 环境中，种群内个体数量的增长曲 线是_____，用达尔文进化理论分析图中的阴影部分 表示_________________________________。 ⑶影响种群密度的主要因素是种群的_______、 _______、___________和_____________。 4、下图为某种群在不同生态环境中的增长曲线，请仔细 分析图中去先后回答下列问题： a b 个 体 数 时间 a b 在生存斗争过程中淘汰的个体数 出生率和死亡率性别比例 年龄组成 迁入率和迁出率 1．在下列图中，表示种群在无环境阻力 状况下增长的是 B 2.（2002高考）在一个玻璃容器 内，装入一定量的符合小球藻生 活的管养液，接种少量的小球藻， 每隔一段时间测定小球藻的个体 数量，绘制成曲线，如右图所示。 下列四图中能正确表示小球藻种 群数量增长率随时间变化趋势的 曲线是（ ） D （2004江苏）某海滩黄泥螺种群现存 量约3000吨，正常状况下，每年该种 群最多可增加300吨，为充足利用黄 泥螺资源，又不影响可持续发展，理 论上每年最多捕捞黄泥螺的量为（） A、3000吨 B、1650吨 C、1500吨 D、不超过300吨 D 下图表示接种到一定容积培养液中的酵母菌生长 曲线图，曲线中哪段表示由于有限空间资源的限制 使种内竞争增加（ ） A．CD段（增长速度慢） B．DE段（速度加快） C．EF段（变化速率加快） D．FG段（速度逐渐变慢） D l （07理综I）3．下列有关种群增长的S型 曲线的叙述，错误的是 l A．通常自然界中的种群增长曲线最终呈 S型 l B．达到K值时种群增长率为零 l C．种群增长受自身密度的影响 D．种群的增长速度逐步降低 D