1、種群密度種群特征與種群數(shù)量變化之間的關(guān)系出生率和死亡率、遷入率和遷出率出生率和死亡率、遷入率和遷出率直接直接決定決定性別比例性別比例間接影響間接影響預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)年齡組成年齡組成種群數(shù)量種群數(shù)量直接影響直接影響間接影響間接影響最基本特征最基本特征復(fù)習(xí)回顧：復(fù)習(xí)回顧：鳳眼蓮（水葫蘆）鳳眼蓮（水葫蘆）問題探討問題探討大腸桿菌大腸桿菌培養(yǎng)大腸桿菌的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌的培養(yǎng)基在在營養(yǎng)和生營養(yǎng)和生存空間沒有存空間沒有限制限制的情況的情況下，某種細(xì)下，某種細(xì)菌每菌每20min20min就通過分裂就通過分裂增殖一次。增殖一次。時(shí)時(shí) 間間20406080100 120 140 160 180細(xì)菌數(shù)量細(xì)菌數(shù)量2481

2、63264128 256 512l1.填寫下表：計(jì)算一個(gè)細(xì)菌在不同時(shí)間（單位填寫下表：計(jì)算一個(gè)細(xì)菌在不同時(shí)間（單位為為min）產(chǎn)生后代的數(shù)量。產(chǎn)生后代的數(shù)量。l2.以時(shí)間為橫坐標(biāo)，細(xì)菌數(shù)量為縱坐標(biāo)，畫出以時(shí)間為橫坐標(biāo)，細(xì)菌數(shù)量為縱坐標(biāo)，畫出細(xì)菌的數(shù)量增長(zhǎng)曲線。細(xì)菌的數(shù)量增長(zhǎng)曲線。請(qǐng)以時(shí)間為橫坐標(biāo)，細(xì)菌數(shù)量為縱坐標(biāo)，繪出細(xì)菌的數(shù)量增長(zhǎng)曲線。請(qǐng)以時(shí)間為橫坐標(biāo)，細(xì)菌數(shù)量為縱坐標(biāo)，繪出細(xì)菌的數(shù)量增長(zhǎng)曲線。時(shí)時(shí) 間間20406080100 120 140 160 180細(xì)菌數(shù)量細(xì)菌數(shù)量248163264128 256 512根據(jù)表格畫曲根據(jù)表格畫曲線的方法：線的方法：描點(diǎn)法描點(diǎn)法l3n代細(xì)菌數(shù)量的計(jì)算公

3、式是：代細(xì)菌數(shù)量的計(jì)算公式是：l4小時(shí)后，由小時(shí)后，由一個(gè)細(xì)菌一個(gè)細(xì)菌分裂產(chǎn)生的細(xì)菌分裂產(chǎn)生的細(xì)菌 數(shù)量是多少？數(shù)量是多少？l解：解：n min xhmin l如果開始時(shí)不是一個(gè)細(xì)菌，而是如果開始時(shí)不是一個(gè)細(xì)菌，而是20個(gè)個(gè)，則計(jì)算，則計(jì)算公式會(huì)是如何？公式會(huì)是如何？l設(shè)開始時(shí)設(shè)開始時(shí)N0個(gè)個(gè)細(xì)菌，則計(jì)算公式又會(huì)是如何？細(xì)菌，則計(jì)算公式又會(huì)是如何？N0一、建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法一、建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法1 1.觀察研究對(duì)象，觀察研究對(duì)象，提出問題提出問題細(xì)菌每細(xì)菌每20min20min分裂一次，問題：分裂一次，問題：細(xì)菌數(shù)量怎樣變化的？細(xì)菌數(shù)量怎樣變化的？2. 2. 提出提出合理合理的的假設(shè)假

4、設(shè)在資源和空間無限多的環(huán)境在資源和空間無限多的環(huán)境中，細(xì)菌種群的增長(zhǎng)不受種中，細(xì)菌種群的增長(zhǎng)不受種群密度增加的影響群密度增加的影響N03.3.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)倪m當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)數(shù)學(xué)形式對(duì)事形式對(duì)事物的性質(zhì)進(jìn)行物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)表達(dá)。（列出表格，畫曲線，列出表格，畫曲線，推導(dǎo)公式推導(dǎo)公式。）。）4. 4.檢驗(yàn)檢驗(yàn)和和修正修正進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)、觀察、進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)、觀察、統(tǒng)計(jì)細(xì)菌的數(shù)量統(tǒng)計(jì)細(xì)菌的數(shù)量建立數(shù)學(xué)模型的一般步驟建立數(shù)學(xué)模型的一般步驟1.數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型l概念：用來描述一個(gè)系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)概念：用來描述一個(gè)系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式。形式。2.表現(xiàn)形式表現(xiàn)形式:l（1）方程式方程式：精

5、確且抽象。：精確且抽象。N0l（2）曲線圖曲線圖：更：更直觀地直觀地反映出種群數(shù)量的增反映出種群數(shù)量的增 長(zhǎng)趨勢(shì)，但不精確。長(zhǎng)趨勢(shì)，但不精確。1859年，年，24只只野兔野兔 6億只以上億只以上的野兔的野兔近近100年后年后實(shí)例實(shí)例1 1：澳大利亞野兔澳大利亞野兔l思考：澳大利亞思考：澳大利亞野兔快速增長(zhǎng)的野兔快速增長(zhǎng)的特殊原因是什么特殊原因是什么呢？呢？l沒有天敵；沒有天敵； l充足的食物；充足的食物；l廣闊的生活空廣闊的生活空間。間。l實(shí)例實(shí)例2 2：2020世紀(jì)世紀(jì)3030年年代代, ,人們將環(huán)頸雉引人們將環(huán)頸雉引入美國的一個(gè)島嶼入美國的一個(gè)島嶼, ,在在1937-19421937-19

6、42年期間年期間數(shù)量變化的曲線如數(shù)量變化的曲線如右圖。右圖。l模型假設(shè)：模型假設(shè)： l在在食物和空間條件充足、氣候適宜、沒有敵食物和空間條件充足、氣候適宜、沒有敵害害等條件下，種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)等條件下，種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長(zhǎng)，第二年的數(shù)量是第一年的增長(zhǎng)，第二年的數(shù)量是第一年的倍。倍。1、種群增長(zhǎng)的、種群增長(zhǎng)的“J”型曲線型曲線二、種群數(shù)量的變化二、種群數(shù)量的變化（1）種群數(shù)量的增長(zhǎng)）種群數(shù)量的增長(zhǎng)l曲線表示：如右圖曲線表示：如右圖l符合條件：符合條件：實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)室條件下、當(dāng)種群剛遷條件下、當(dāng)種群剛遷入一個(gè)新的適宜環(huán)境入一個(gè)新的適宜環(huán)境中的最初階段。中的最初階段。時(shí)間時(shí)間種種群

7、群數(shù)數(shù)量量l數(shù)學(xué)模型：數(shù)學(xué)模型：lNt=N0 t l各參數(shù)的意義：（各參數(shù)的意義：（N0為起始數(shù)量，為起始數(shù)量， t為時(shí)間，為時(shí)間，Nt表示表示t年后該種群的數(shù)量，年后該種群的數(shù)量，為增長(zhǎng)倍數(shù)）為增長(zhǎng)倍數(shù)） 種群數(shù)量種群增長(zhǎng)的種群增長(zhǎng)的“J”型曲線型曲線（在理想狀態(tài)下的種群增長(zhǎng)）（在理想狀態(tài)下的種群增長(zhǎng)）時(shí)間時(shí)間種種群群數(shù)數(shù)量量增增長(zhǎng)長(zhǎng)率率“J”型曲線的增長(zhǎng)率型曲線的增長(zhǎng)率存在環(huán)境阻力存在環(huán)境阻力自然條件（現(xiàn)實(shí)狀態(tài)）下自然條件（現(xiàn)實(shí)狀態(tài)）下食物等資食物等資源和空間總是源和空間總是有限有限的，的，種內(nèi)斗爭(zhēng)不斷加劇種內(nèi)斗爭(zhēng)不斷加劇，捕食者數(shù)量不斷增加。導(dǎo)致該種群的出生率捕食者數(shù)量不斷增加。導(dǎo)致該種

8、群的出生率降低，死亡率增高。降低，死亡率增高。 當(dāng)當(dāng)出生率出生率與與死亡率死亡率相等時(shí)，種群的增長(zhǎng)相等時(shí)，種群的增長(zhǎng)就會(huì)停止，有時(shí)會(huì)穩(wěn)定在一定的水平就會(huì)停止，有時(shí)會(huì)穩(wěn)定在一定的水平 例例 生態(tài)學(xué)家高斯的實(shí)驗(yàn)：生態(tài)學(xué)家高斯的實(shí)驗(yàn)： 在在05mL培養(yǎng)液培養(yǎng)液中放入中放入5個(gè)大草履蟲，個(gè)大草履蟲，然后每隔然后每隔24h統(tǒng)計(jì)一次統(tǒng)計(jì)一次大草履蟲的數(shù)量。經(jīng)過大草履蟲的數(shù)量。經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)得出了如左反復(fù)實(shí)驗(yàn)得出了如左圖所示的結(jié)果。圖所示的結(jié)果。大草履蟲種群的增長(zhǎng)曲線大草履蟲種群的增長(zhǎng)曲線思考：大草履蟲的思考：大草履蟲的增長(zhǎng)呈增長(zhǎng)呈“S S”型曲線型曲線的原因有哪些？的原因有哪些？種群數(shù)量達(dá)到環(huán)境所允許的最大

9、值（種群數(shù)量達(dá)到環(huán)境所允許的最大值（K K值值）后，）后，將停止增長(zhǎng)并在將停止增長(zhǎng)并在K K值左右保持相對(duì)穩(wěn)定。值左右保持相對(duì)穩(wěn)定。 K值：值：在環(huán)境條件不在環(huán)境條件不受破壞的情況下，一受破壞的情況下，一定空間中所能維持的定空間中所能維持的種群最大數(shù)量種群最大數(shù)量稱為稱為環(huán)環(huán)境容納量。境容納量。2、種群增長(zhǎng)的、種群增長(zhǎng)的“S”型曲線型曲線DBACK K種群增長(zhǎng)的種群增長(zhǎng)的“S”型曲線型曲線l環(huán)境容納量（又稱環(huán)境容納量（又稱K值）值）：在環(huán)境條件不受：在環(huán)境條件不受破壞的情況下，一定空間中所能維持的種破壞的情況下，一定空間中所能維持的種群群最大最大數(shù)量。數(shù)量。C C 增長(zhǎng)速率不斷變?cè)鲩L(zhǎng)速率不斷變

10、化。開始增長(zhǎng)速率不化。開始增長(zhǎng)速率不斷增大，當(dāng)達(dá)到最大斷增大，當(dāng)達(dá)到最大值值( (K/2K/2時(shí)增長(zhǎng)速率最時(shí)增長(zhǎng)速率最大大) )后，由于環(huán)境阻后，由于環(huán)境阻力開始增大，增長(zhǎng)速力開始增大，增長(zhǎng)速率開始下降；當(dāng)種群率開始下降；當(dāng)種群數(shù)量達(dá)到數(shù)量達(dá)到K K值時(shí)，停值時(shí)，停止增長(zhǎng)。止增長(zhǎng)。種種群群數(shù)數(shù)量量“S”型型增增長(zhǎng)長(zhǎng)曲曲線線K/2K時(shí)間時(shí)間種種群群數(shù)數(shù)量量增增長(zhǎng)長(zhǎng)率率D: 出生率死亡率，即出生率死亡率，即種群數(shù)量處于種群數(shù)量處于K值。值。C: 出生率與死亡率之差出生率與死亡率之差最大，即種群數(shù)量處于最大，即種群數(shù)量處于K/2值。值。CDBADCDC思考思考同一種群的同一種群的K值是固定不變的嗎？

11、值是固定不變的嗎？lK值會(huì)隨環(huán)境條件的變化而變化。值會(huì)隨環(huán)境條件的變化而變化。l問題：?jiǎn)栴}：l1、同一種群的、同一種群的K值是固定不變的嗎？值是固定不變的嗎？lK值會(huì)隨環(huán)境條件的變化而變化。值會(huì)隨環(huán)境條件的變化而變化。l2、種群數(shù)量達(dá)到、種群數(shù)量達(dá)到K值時(shí)，都能在值時(shí)，都能在K值維值維持穩(wěn)定嗎？持穩(wěn)定嗎？l大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動(dòng)之中的，大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動(dòng)之中的，在不利條件之下，還會(huì)急劇下降，甚至在不利條件之下，還會(huì)急劇下降，甚至滅亡。滅亡。l從環(huán)境容納量（從環(huán)境容納量（K值）的角度思考：值）的角度思考：l（1 1）對(duì)瀕危動(dòng)物如大熊貓應(yīng)采取什么保護(hù)措施？）對(duì)瀕危動(dòng)物如大熊貓應(yīng)采取什么

12、保護(hù)措施？l建立自然保護(hù)區(qū)，改善大熊貓的棲息環(huán)境，建立自然保護(hù)區(qū)，改善大熊貓的棲息環(huán)境，提提高環(huán)境容納量高環(huán)境容納量。l（2 2）對(duì)家鼠等有害動(dòng)物的控制，應(yīng)當(dāng)采取什么）對(duì)家鼠等有害動(dòng)物的控制，應(yīng)當(dāng)采取什么措施？措施？l可以采取措施可以采取措施降低降低有害動(dòng)物種群的環(huán)境有害動(dòng)物種群的環(huán)境容納量容納量，如將食物儲(chǔ)藏在安全處，斷絕或減少它們的食如將食物儲(chǔ)藏在安全處，斷絕或減少它們的食物來源；室內(nèi)采取硬化地面等措施，減少它們物來源；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，等挖造巢穴的場(chǎng)所；養(yǎng)殖或釋放它們的天敵，等等。等。K值是環(huán)境最大值是環(huán)境最大容納量。容納量。環(huán)境阻環(huán)境

13、阻力代表自然選擇力代表自然選擇的作用。的作用?？偨Y(jié)總結(jié)6. 圖示種群在理想環(huán)境中呈圖示種群在理想環(huán)境中呈“J”型增長(zhǎng)，在型增長(zhǎng)，在有環(huán)境阻力條件下，呈有環(huán)境阻力條件下，呈“S”型增長(zhǎng)，下列關(guān)型增長(zhǎng)，下列關(guān)于種群在某環(huán)境中數(shù)量增長(zhǎng)曲線的敘述，正于種群在某環(huán)境中數(shù)量增長(zhǎng)曲線的敘述，正確的是（確的是（ ） A當(dāng)種群數(shù)量到達(dá)當(dāng)種群數(shù)量到達(dá)e點(diǎn)后，種群數(shù)量增長(zhǎng)率為點(diǎn)后，種群數(shù)量增長(zhǎng)率為0B種群增長(zhǎng)過程中出現(xiàn)環(huán)境阻力是在種群增長(zhǎng)過程中出現(xiàn)環(huán)境阻力是在d點(diǎn)之后點(diǎn)之后C防治蝗災(zāi)應(yīng)在害蟲數(shù)量達(dá)到防治蝗災(zāi)應(yīng)在害蟲數(shù)量達(dá)到c點(diǎn)時(shí)進(jìn)行點(diǎn)時(shí)進(jìn)行D若該種群在若該種群在c點(diǎn)時(shí)數(shù)量為點(diǎn)時(shí)數(shù)量為100，則該種群的，則該種群的K

14、值是值是400 練習(xí)練習(xí)A種群數(shù)量增長(zhǎng)的種群數(shù)量增長(zhǎng)的“J”型曲線與型曲線與“S”型曲線的比較型曲線的比較 J型曲線型曲線 S型曲線型曲線存在條件存在條件增長(zhǎng)率增長(zhǎng)率有無有無K值值影響因素影響因素理想條件理想條件 自然條件自然條件 穩(wěn)定不變穩(wěn)定不變 先上升后下降先上升后下降 無無有有出生率、出生率、死亡率死亡率 很多因素很多因素（環(huán)境阻力）（環(huán)境阻力）用達(dá)爾文的觀點(diǎn)分析用達(dá)爾文的觀點(diǎn)分析“J、S”曲線曲線l問題：?jiǎn)栴}：“J”型曲線型曲線表明生物具有什么表明生物具有什么特性？圖中陰影部特性？圖中陰影部分表示什么？分表示什么？時(shí)間時(shí)間種種群群數(shù)數(shù)量量J型型曲線曲線S型型曲線曲線K值值1 1、 “J

15、 J”型曲線用達(dá)爾文的觀點(diǎn)分析表明生型曲線用達(dá)爾文的觀點(diǎn)分析表明生物具有物具有過度繁殖過度繁殖的特性。的特性。2 2、圖中陰影部分表示：、圖中陰影部分表示：環(huán)境阻力環(huán)境阻力；用達(dá)爾文；用達(dá)爾文的觀點(diǎn)分析指：通過的觀點(diǎn)分析指：通過生存斗爭(zhēng)被淘汰的個(gè)體生存斗爭(zhēng)被淘汰的個(gè)體數(shù)量數(shù)量，也即，也即代表自然選擇的作用。代表自然選擇的作用。種群數(shù)量種群數(shù)量時(shí)間時(shí)間理想有限自然自然氣候、食物、天敵、傳染病、人為因素等氣候、食物、天敵、傳染病、人為因素等K（2）種群數(shù)量的波動(dòng)和下降）種群數(shù)量的波動(dòng)和下降大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動(dòng)之中的，在不利條大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動(dòng)之中的，在不利條件之下，還會(huì)急劇下降，甚至

16、滅亡件之下，還會(huì)急劇下降，甚至滅亡下列曲線分別表示什么？下列曲線分別表示什么？橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)分別是什么？橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)分別是什么？A BC DC:種群增長(zhǎng)種群增長(zhǎng)S型曲線型曲線B:種群增長(zhǎng)種群增長(zhǎng)J型曲線型曲線D:S型曲線增長(zhǎng)率型曲線增長(zhǎng)率A:J型曲線增長(zhǎng)率型曲線增長(zhǎng)率橫坐標(biāo)：橫坐標(biāo)：時(shí)間時(shí)間縱坐標(biāo)：縱坐標(biāo)：B.C:種群數(shù)量種群數(shù)量 A.D:種群數(shù)量增長(zhǎng)率種群數(shù)量增長(zhǎng)率種群增長(zhǎng)種群增長(zhǎng)S型曲線型曲線種群增長(zhǎng)種群增長(zhǎng)J型曲線型曲線S型曲線增長(zhǎng)率型曲線增長(zhǎng)率J型曲線增長(zhǎng)率型曲線增長(zhǎng)率時(shí)間時(shí)間時(shí)間時(shí)間時(shí)間時(shí)間時(shí)間時(shí)間種群數(shù)量種群數(shù)量種群數(shù)量種群數(shù)量種群增長(zhǎng)率種群增長(zhǎng)率種群增長(zhǎng)率種群增長(zhǎng)率“J”型曲線

17、有型曲線有K值嗎？值嗎？ “S”型曲線有型曲線有K值嗎？值嗎？ 無無 有有KK值叫？值叫？ 環(huán)境容納量環(huán)境容納量 種群數(shù)量“S”型增長(zhǎng)曲線K/2K時(shí)間種群數(shù)量增長(zhǎng)率D: 出生率死亡率，即種群數(shù)量處于K值。C: 出生率與死亡率之差最大，即種群數(shù)量處于K/2值。ABCDD CD C 種群增長(zhǎng)率最高的點(diǎn)在？此時(shí)種群數(shù)量是多少？ CK/2K值是個(gè)固定值嗎？ 不是，會(huì)受環(huán)境條件的影響 對(duì)養(yǎng)殖的生物進(jìn)行捕撈時(shí)，捕撈后的種群數(shù)量要維持在 處，以保證持續(xù)獲取高產(chǎn)量。防治有害生物，應(yīng)在種群數(shù)量達(dá)到 以前就應(yīng)采取相應(yīng)措施。 K/2K/2影響種群數(shù)量變化的因素有哪些？影響種群數(shù)量變化的因素有哪些？氣候、食物、天敵、

18、氣候、食物、天敵、傳染病等環(huán)境因素傳染病等環(huán)境因素種群的出生率和死亡率、種群的出生率和死亡率、遷入率和遷出率變化遷入率和遷出率變化種群數(shù)量呈現(xiàn)波動(dòng)；在不利種群數(shù)量呈現(xiàn)波動(dòng)；在不利的條件下，種群數(shù)量還會(huì)急的條件下，種群數(shù)量還會(huì)急劇下降甚至消亡。劇下降甚至消亡。間接因素間接因素直接因素直接因素六、研究種群數(shù)量變化的意義六、研究種群數(shù)量變化的意義l 1、為野生生物資源的合理利用及保護(hù)提供理論指導(dǎo)、為野生生物資源的合理利用及保護(hù)提供理論指導(dǎo) 。l 既要使生物資源的產(chǎn)量達(dá)到最大，又不危害生物資既要使生物資源的產(chǎn)量達(dá)到最大，又不危害生物資源的可持續(xù)發(fā)展，砍伐、捕撈、狩獵后，保證種群源的可持續(xù)發(fā)展，砍伐、捕撈、狩獵后，保證種群的增長(zhǎng)速率為最大值。的增長(zhǎng)速率為最大值。l 2、為人工養(yǎng)殖及種植業(yè)中合理控制種群數(shù)量、適、為人工養(yǎng)殖及種植業(yè)中合理控制種群數(shù)量、適時(shí)捕撈、采伐等提供理論指導(dǎo)。時(shí)捕撈、采伐等提供理論指導(dǎo)。l 3、通過研究種群數(shù)量變動(dòng)規(guī)律，為有害生物的預(yù)、通過研究種群數(shù)量變動(dòng)規(guī)律，為有害生物的預(yù)測(cè)及防治提供科學(xué)依據(jù)。測(cè)及防治提供科學(xué)依據(jù)。l 降低環(huán)境的負(fù)荷量（降低環(huán)境的負(fù)荷量（K值）。值）。如鼠害防治可通過嚴(yán)密如鼠害防治可通過嚴(yán)密封存糧食、清除生活垃圾、