1、,第二节 种群数量的变化,教学目标 1、通过探究细菌种群数量的变化,尝试建构种群增长的数学模型; 2、掌握用数学模型解释种群数量的变化类型及机制; 3、能正确理解环境容纳量,了解“S”型曲线在生产和生活中的应用。,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1个细菌每20分钟分裂繁殖一代,讨论:n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量是多少?,问题探讨,Nnn,12,24,38,416,532,664,7128,8256,9512,22,21,23,24,25,26,27,28,29,一、建构种群增长模型的方法,1、观察研究对象,提出问题,细菌每20
2、分钟分裂一次, 问题:细菌种群数量怎样变化?,2、提出合理的假设,在资源和空间无限多的环境中,细菌种群的增长不受种群密度增加的影响,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,列出表格,根据表格画曲线,推导公式,Nn=2n,4、通过进一步实验或观察等,对模型进行检验或修正,观察、统计细菌的数量,对自己所建立的模型进行检验或修正,建立数学模型一般包括以下步骤:,将数学公式(Nn2n)变为曲线图,曲线图与数学方程式比较,优缺点?,直观, 但不够精确。,2 4 8 16 32 64 128 256 512,实例1:澳大利亚本来并没有兔子。 1859年,24只欧洲野兔从英国被带到了澳大利亚
3、。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。这里的土壤疏松,打洞做窝非常方便。于是,兔子开始了几乎不受任何限制的大量繁殖。一个世纪后,兔子的数量达到6 亿只以上,遍布整个大陆。,实例2:在20世纪30年代,人们将环颈雉引入美国的一个岛屿。在19371942年期间,这个种群数量的增长如下图所示。,如果以时间为横坐标,种群数量为纵坐标画出曲线来表示,曲线大致呈什么型?,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,种群数量为纵坐标画出曲线来表示,曲线大致呈“”型,二、种群增长的“J”型曲线,“ J ”型增长的数学模型,1、适用条件:,理想状态(不存在
4、环境阻力)食物和空间条件充裕、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,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 t,种群的数量每年以一定的倍数增长,第二年是第一年的倍。,3、实例:(1)实验室的理想条件下;(2)种群刚迁入一个新的适宜环境。 4、增长特点:连续增长,增长率不变,增长率是指新增加的个体数占原来个体数的比例,是一个百分比,无单位,即出生率减去死亡率;增长速率是指新增加的个体数与时间的比值,有单位(如个/年等),即曲线的斜率。,生态学家高斯把5个大草履虫置于0.5mL的培养液中,每隔2
5、4小时统计一次数据,经过反复实验,结果如下:,大草履虫种群的增长曲线,三、种群增长的“S”型曲线,讨论:1、从外因(资源、空间等)和内因(出生率和死亡率)分析,你认为高斯得出种群经过一定时间的增长后,呈“S”型曲线的原因是什么?2、如将大草履虫分别放在0.25ml、0.75ml和1ml培养液中进行培养,其他条件相同且适宜。K值一样吗?为什么?根据这个实验你能得出什么结论?,1、前提条件:自然状态(存在环境阻力)-食物、空间等资源有限,存在天敌、疾病等。,K值: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。,2、增长特点:,增长速率先增加,后减少。种群数量
6、= K/2值时,增长速率最大;种群数量=K值时,增长速率为零。,a,K/2,b,c,d,e,f,g,h,左图的fg段相当于右图的ac段 左图的g点相当于右图的c点 左图的gh段相当于右图的cd段 左图的h点相当于右图的de段,大多数种群的数量总是在波动之中的,在不利条件之下,还会急剧下降,甚至灭亡。,四、种群数量的波动和下降,东亚飞蝗种群数量的波动,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,种群数量的变化,影响种群数量变化的因素,(1)思考讨论p67,“S”型曲线的应用,(2)大熊
7、猫等珍稀动物该怎样提高环境容纳量?,(3)鱼类资源在什么值时候捕捞获得的产量最多?为什么?,代表环境阻力生存斗争中被淘汰的个体数。,讨论 :图中阴影部分代表的什么?,在一个相对封闭的小型牧场内,迁入一小群绵羊,8年后发展到500只左右,这个羊群数量会 A、维持在一个水平上 B、不断下降 C、缓慢上升 D、迅速上升,A,某研究所调查发现:某种鱼迁入一生态系统后,其种群数量增长速率随时间变化的曲线如图所示,请分析回答: (1)在t0t2时间内,种群 数量增长曲线呈 ; 若在t2时种群的数量为N, 则在t1时种群的数量为_ ,t1时该种群的年龄结构 可能为_。 (2)捕获该鱼的最佳时期为 _时,原因是_(3)该鱼在t2时期后,种群数量的变化是_,主要原因是 和 。,“S”型,N/2,增长型,t1,在t1时种 群增长速率最大,捕获该鱼获得的量 最大且不影响该鱼类资源的再生。,不增加,种内斗争加剧,捕食者数量增加,