教育专题：种群的数量变化

*,*,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,N,n,n,时间分钟,20,40,60,80,100,120,140,160,180,分裂次数,细菌数量,数量,1,2,2,4,3,8,4,16,5,32,6,64,7,128,8,256,9,512,2,2,2,1,2,3,2,4,2,5,2,6,2,7,2,8,2,9,一、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,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，,N,n,=2,n,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（,N,n,2,n,）变为曲线图,时间分钟,20,40,60,80,100,120,140,160,180,细菌数量,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。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,1937,1942,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（不存在环境阻力）,食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等；,（,N,0,为起始数量，,t,为时间，,N,t,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：,N,t,=N,0,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,O,时间,种群增长率,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,24,小时统计一次数据，经过反复实验，结果如下：,种群经过一定时间的增长后，,数量趋于稳定的增长,曲线，称为,“,S,”,型曲线,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。,A,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：,t,0,t,1,t,2,时间,增长速率,增长速率先增加，后减少。,种群数量,=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,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）思考讨论p67,“,S,”,型曲线的应用,（,2,）大熊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t,0,t,2,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t,1,时种群的数量为_,，t,1,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t,2,时期后，种群数量的变化是_，主要原因是,和,。,“S”,型,N/2,增长型,t,1,在,t,1,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,