有一位漁民經(jīng)常被這樣的問(wèn)題所捆擾: 不捕撈或者捕撈很少,魚(yú)類資源得不到充分利用,捕撈過(guò)多,又會(huì)造成魚(yú)類資源的枯竭,那應(yīng)當(dāng)捕撈多少才合適呢?什么時(shí)候捕撈才是最好的呢?,第二節(jié) 種群數(shù)量的變化,大悟二中 毛明華,問(wèn)題探討,0 20 40 60 80 100,20 21 22 23 24 25,分裂,細(xì)菌繁殖產(chǎn)生的后代數(shù)量,一、建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法,在營(yíng)養(yǎng)和生存空間沒(méi)有限制的情況下，某1個(gè)細(xì)菌每20分鐘分裂繁殖一代。討論： n代細(xì)菌數(shù)量的計(jì)算公式？ 72小時(shí)后，由一個(gè)細(xì)菌分裂產(chǎn)生的細(xì)菌數(shù)量是多少？ 在一個(gè)培養(yǎng)基中，細(xì)菌的數(shù)量會(huì)一直按照這個(gè)公式增長(zhǎng)嗎？如何驗(yàn)證你的觀點(diǎn)？,Nnn,解：n 60min x72h20min216 Nnn 2216,細(xì)菌數(shù)量不會(huì)永遠(yuǎn)按這個(gè)公式增長(zhǎng)?？梢杂脤?shí)驗(yàn)計(jì)數(shù)法來(lái)驗(yàn)證。,將數(shù)學(xué)公式（Nn2n）變?yōu)榍€圖,2 4 8 16 32 64 128 256 512,思考：同數(shù)學(xué)公式相比，曲線圖表示的模型有什么優(yōu)點(diǎn)？有什么局限性？,Nn=2n,N代表細(xì)菌數(shù)量，n代表“代”。,優(yōu)點(diǎn)：能更直觀地反映出種群數(shù)量的增長(zhǎng)趨勢(shì)。,局限性：曲線圖表示的數(shù)學(xué)模型不夠精確！,在描述、解釋和預(yù)測(cè)種群數(shù)量的變化時(shí)，常常需要建立數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)模型的表現(xiàn)形式可以為公式、圖表等。,觀察研究對(duì)象，提出問(wèn)題,細(xì)胞每20min分裂一次,資源空間無(wú)限多，細(xì)菌種群的增長(zhǎng)不受種群密度增加的影響,Nnn,觀察、統(tǒng)計(jì)細(xì)菌數(shù)量，對(duì)自己所建立的模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正,數(shù)學(xué)模型,用來(lái)描述一個(gè)系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式建立數(shù)學(xué)模型一般包括以下步驟：,閱讀材料：光明日?qǐng)?bào)消息 澳大利亞野兔成災(zāi)。估計(jì)在這片國(guó)土上生長(zhǎng)著6億只野兔，它們與牛羊爭(zhēng)牧草，啃樹(shù)皮，造成大批樹(shù)木死亡，破壞植被導(dǎo)致水土流失，專家計(jì)算，這些野兔每年至少造成1億美元的財(cái)產(chǎn)損失。兔群繁殖之快，數(shù)量之多足以對(duì)澳洲的生態(tài)平衡產(chǎn)生威脅。 澳洲本來(lái)沒(méi)有兔子，1859年，一個(gè)叫托馬斯奧斯汀的英國(guó)人來(lái)澳定居，帶來(lái)了24只野兔，放養(yǎng)在他的莊園里，供他打獵取樂(lè)。奧斯汀絕對(duì)沒(méi)有想到，一個(gè)世紀(jì)之后，這24只野兔的后代達(dá)到6億只之多。,思考：以上討論的是在實(shí)驗(yàn)條件下種群的數(shù)量變化，在自然界中種群的數(shù)量變化情況如何？,實(shí)例1：澳大利亞野兔,學(xué)生討論： 1.野兔種群增長(zhǎng)的原因有哪些？ 2.怎樣用數(shù)學(xué)語(yǔ)言來(lái)描述野兔種群增長(zhǎng)的規(guī)律？ 3.如果用N0表示野兔種群的起始數(shù)量，用表示野兔種群數(shù)量每年的增長(zhǎng)倍數(shù)，用Nt表示t年后野兔種群的數(shù)量，那么， Nt為多少？ 4.列舉在自然界中還有哪些與素材中野兔種群數(shù)量增長(zhǎng)相類似的情況。,某海島上環(huán)頸雉 種群數(shù)量的變化,例：我國(guó)自13931990年以來(lái)人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如下： 以上人口增長(zhǎng)曲線符合哪種類型？ 按照此曲線發(fā)展下去將會(huì)出現(xiàn)什么狀況，鑒于我國(guó)人口的現(xiàn)狀應(yīng)當(dāng)采取什么措施？,自然界確有類似細(xì)菌在理想條件下種群數(shù)量增長(zhǎng)的形式。該種群數(shù)量增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型可表示為“J”型曲線，或數(shù)學(xué)公式： Nt=NOt,“ J ”型增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型,t指時(shí)間(假設(shè)繁殖一代的時(shí)間為一年)； 指增長(zhǎng)率； N0指開(kāi)始的數(shù)量； Nt 指繁殖t代時(shí)的數(shù)量）,種群增長(zhǎng)的“J”型增長(zhǎng)曲線：,“J”型曲線,“J”型曲線發(fā)生的條件、特點(diǎn)和時(shí)期？,“J”型曲線,1、條件：,3、時(shí)期：,2、特點(diǎn)：,新物種遷入的開(kāi)始階段 實(shí)驗(yàn)條件下,種群數(shù)量連續(xù)增長(zhǎng)， 增長(zhǎng)率保持不變。,存在環(huán)境阻力,自然條件（現(xiàn)實(shí)狀態(tài)）食物等資源和空間總是有限的，種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)不斷加劇，捕食者數(shù)量不斷增加。導(dǎo)致該種群的出生率降低，死亡率增高,當(dāng)出生率與出生率相等時(shí)，種群的增長(zhǎng)就會(huì)停止，有時(shí)會(huì)穩(wěn)定在一定的水平,“J”型增長(zhǎng)能一直持續(xù)下去嗎？,有實(shí)例證明嗎？,盡管物種具有巨大的增長(zhǎng)潛力，在自然界中，種群卻不能無(wú)限制地增長(zhǎng)。因?yàn)?，隨著種群數(shù)量的增長(zhǎng)，制約因素的作用也在增大，所以在自然界，種群總是在增長(zhǎng)到一定限度后達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定。,實(shí)例,閱讀和分析教材中的高斯實(shí)驗(yàn)，思考以下問(wèn)題： 為什么大草履蟲(chóng)第二天、第三天增長(zhǎng)較快，而第五天以后數(shù)量基本穩(wěn)定？ 高斯的實(shí)驗(yàn)條件與“問(wèn)題探討”中的條件有何區(qū)別？,種群數(shù)量達(dá)到環(huán)境所允許的最大值（K值）后，將停止增長(zhǎng)并在K值左右保持相對(duì)穩(wěn)定。,三、種群增長(zhǎng)的“S”型曲線,種群數(shù)量達(dá)到K值時(shí)， 種群,增長(zhǎng)停止,種群數(shù)量在 K/2值時(shí)， 種群,增長(zhǎng)最快,種群數(shù)量 小于K/2值時(shí) 種群,增長(zhǎng)逐漸加快,種群數(shù)量 大于K/2值時(shí) 種群,增長(zhǎng)逐漸減慢,問(wèn)題探討,1、同一種群的K值是固定不變的嗎？,思考討論,2、對(duì)大熊貓應(yīng)采取什么保護(hù)措施？,3、對(duì)家鼠等有害動(dòng)物的控制，應(yīng)采取什 么措施？從環(huán)境容納量的角度看，能 得到什么啟發(fā)？,4、種群數(shù)量達(dá)到K值時(shí)，都能在K值維持 穩(wěn)定嗎？,對(duì)家鼠等有害動(dòng)物的控制，可以采取器械捕殺、藥物捕殺等措施。從環(huán)境容納量的角度思考，可以采取措施降低有害動(dòng)物種群的環(huán)境容納量，如將食物儲(chǔ)藏在安全處，斷絕或減少它們的食物來(lái)源；室內(nèi)采取硬化地面等措施，減少它們挖造巢穴的場(chǎng)所；養(yǎng)殖或釋放它們的天敵，等等。,用達(dá)爾文的觀點(diǎn)分析“J、S”曲線,1、 “J”型曲線用達(dá)爾文的觀點(diǎn)分析指：生物具有過(guò)渡繁殖的特性。,2、圖中陰影部分表示：環(huán)境阻力；用達(dá)爾文的觀點(diǎn)分析指：通過(guò)生存斗爭(zhēng)被淘汰的個(gè)體數(shù)量。,“J”型曲線指生物具有什么特性？,圖中陰影部分表示什么？,種群的數(shù)量是由出生率和死亡率、遷入率和遷出率決定的，因此，凡是影響上述種群特征的因素，都會(huì)引起種群數(shù)量的變化。,環(huán)境因素,種群的出生率、死亡率、遷出和遷入,種群數(shù)量的變化,影響種群數(shù)量變化的因素,1、病蟲(chóng)害的防治：降低環(huán)境的環(huán)境容納量 （K值）。如鼠害防治可通過(guò)嚴(yán)密封存糧食、清除生活垃圾、保護(hù)老鼠的天敵等措施來(lái)降低K值。,應(yīng)用,思考1：病蟲(chóng)害的防治方法有哪些？有何利弊？（以鼠害為例）,2、合理利用和保護(hù)生物資源：捕撈狩獵后，保證種群的增長(zhǎng)速率為最大值。,思考2：合理利用和保護(hù)生物資源應(yīng)注意什么？,云豹的保護(hù),蒼鷺的保護(hù),野豬的保護(hù),救護(hù)被困的鯨魚(yú),全力防蝗減災(zāi),1.在一個(gè)相對(duì)封閉的小型牧場(chǎng)內(nèi)，遷入一小群綿羊，8年后發(fā)展到500只左右，這個(gè)羊群數(shù)量會(huì) A、維持在一個(gè)水平上 B、不斷下降 C、緩慢上升 D、迅速上升,A,2.下列有關(guān)種群“S”型增長(zhǎng)曲線的正確說(shuō)法是（ ） A“S”型增長(zhǎng)曲線表示了種群數(shù)量和食物的關(guān)系 B種群增長(zhǎng)率在各階段是不相同的 C“S”型增長(zhǎng)曲線表示了種群數(shù)量與時(shí)間無(wú)關(guān) D種群增長(zhǎng)不受種群密度制約,3.如果種群處在一個(gè)理想的環(huán)境中，沒(méi)有資源和空間的限制，種群內(nèi)個(gè)體的增長(zhǎng)曲線 ，用達(dá)爾文進(jìn)化的觀點(diǎn)分析，這是由于生物具有 的特征。如果將該種群置于有限的環(huán)境中，種群的數(shù)量增長(zhǎng)曲線是 ，用達(dá)爾文進(jìn)化觀點(diǎn)分析，圖中陰影部分表示 。 影響種群密度的因素有 。,A,過(guò)度繁殖,B,通過(guò)生存斗爭(zhēng)被淘汰的個(gè)體數(shù)量,出生率、死亡率、遷入、遷出、性別比、年齡組成、氣候、食物、天敵、人類活動(dòng)等,4.“食人魚(yú)”是一種肉食魚(yú)，一旦進(jìn)入自然生態(tài)水域，就會(huì)造成嚴(yán)重的生態(tài)災(zāi)難。假如該物種進(jìn)入湖泊生態(tài)系統(tǒng)，以下哪種曲線能準(zhǔn)確表達(dá)其種群數(shù)量變化的特點(diǎn), B C D,A,5.下列因素能引起種群密度增大的有 。 A、種群中幼年個(gè)體增多 B、種群性別比例改變 C、環(huán)境中溫度條件適宜 D、種群中幼年個(gè)體減少 E、環(huán)境中天敵增多 F、寄生生物減少, F,基礎(chǔ)題：1. 在食物充足、空間廣闊、氣候適宜、沒(méi)有天敵等優(yōu)越條件下，種群可能會(huì)呈“J”型增長(zhǎng)。 例如，澳大利亞昆蟲(chóng)學(xué)家曾對(duì)果園中薊馬種群進(jìn)行過(guò)長(zhǎng)達(dá)14年的研究，發(fā)現(xiàn)在環(huán)境條件較好的年份，種群數(shù)量增長(zhǎng)迅速，表現(xiàn)出季節(jié)性的“J”型增長(zhǎng)。在有限的環(huán)境中，如果種群的初始密度很低，種群數(shù)量可能會(huì)出現(xiàn)迅速增長(zhǎng)。隨著種群密度的增加，種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)就會(huì)加劇，因此，種群數(shù)量增加到一定程度就會(huì)停止增長(zhǎng)，這就是“S”型增長(zhǎng)。 例如，柵列藻、小球藻等低等植物的種群增長(zhǎng)，常常具有“S”型增長(zhǎng)