1、第2節(jié) 種群數(shù)量的變化,一、構(gòu)建種群增長(zhǎng)模型的方法,【合作探究一】,大腸桿菌,【合作探究一】,在營(yíng)養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，細(xì)菌每20min分裂繁殖一代。,討論： 3、請(qǐng)你計(jì)算一個(gè)細(xì)菌產(chǎn)生的后代在不同時(shí)間的數(shù)量，完成表格！,2,4,1,2,討論： 1、n代細(xì)菌的數(shù)量是多少？ 2、72H后，由一個(gè)細(xì)菌分裂產(chǎn)生的細(xì)菌數(shù)量是多少？,n,Nn,解：n min xhmin Nnn ,【合作探究一】,3、一個(gè)細(xì)菌繁殖產(chǎn)生的后代在不同時(shí)間的數(shù)量。,4、以時(shí)間為橫坐標(biāo)，細(xì)菌數(shù)量為縱坐標(biāo)，畫出細(xì)菌的種群增長(zhǎng)曲線,2,4,1,2,。,【合作探究一】,直觀,Nn=2n,曲線圖,數(shù)學(xué)公式,精確,【合作探究一】,優(yōu)

2、點(diǎn)？,Nn=2n,曲線圖,數(shù)學(xué)公式,【合作探究一】,如何建構(gòu)種群數(shù)量增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型呢？,建立數(shù)學(xué)模型的一般方法：,觀察研究對(duì)象， 提出問題,通過進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)或觀察等，對(duì)模型檢驗(yàn)或修正,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用適當(dāng)數(shù)學(xué)形式對(duì)事物性質(zhì)表達(dá),細(xì)菌每20min分裂一次,資源空間無限，種群增長(zhǎng)不受種群密度增加的影響,Nn= 2n， N代表細(xì)菌數(shù)量，n表示第幾代,觀察、統(tǒng)計(jì)，對(duì)所建立的模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正,研究方法,提出合理的假設(shè),【合作探究一】,Nn=2n,曲線圖,數(shù)學(xué)公式,【合作探究二】,自然界中有類似該細(xì)菌種群增長(zhǎng)的實(shí)例嗎？,實(shí)例：大閘蟹德國(guó)泛濫成災(zāi),【合作探究二】,實(shí)例：大閘蟹德國(guó)泛濫成災(zāi),【合作探究二】,那

3、這些原產(chǎn)于中國(guó)的大閘蟹是怎么爬到到歐洲的呢？原來，一百多年前清朝五口通商時(shí)期，為了增加中國(guó)商船的穩(wěn)定性，船底的蓄水艙里都要灌滿了壓艙水。壓艙水是直接從長(zhǎng)江水系里抽取的，大閘蟹苗也被一同抽入了蓄水艙中。當(dāng)商船到達(dá)通商港口后，大閘蟹就和壓艙水一起排入了歐洲的水系。自此，大閘蟹開始在歐陸江河定居，甚至威脅本土物種生存，從而成為歐洲地區(qū)唯一的淡水蟹種。,實(shí)例1：澳大利亞野兔,1859年，澳大利亞農(nóng)場(chǎng)主湯姆斯-奧斯汀曾經(jīng)這樣寫道，“農(nóng)場(chǎng)里引入一些兔子，根本不會(huì)帶來害處，甚至還可以為人們提供一個(gè)打獵的機(jī)會(huì)?！辈痪煤?，他就將24只外地灰兔子放到了野外。正是在這種認(rèn)識(shí)的前提下，澳大利亞人對(duì)野兔的生長(zhǎng)放任自流。

4、在當(dāng)時(shí)，沒有任何人能夠預(yù)計(jì)到兔子的繁殖速度有多快。由于澳大利亞沒有鷹、狐貍和狼這些天敵，來到這里的歐洲兔子發(fā)現(xiàn)自己簡(jiǎn)直來到了天堂：這里氣候宜人，遍地是可口的青草，四周又看不到敵人的蹤影；另外這里土壤疏松，打洞做窩也非常方便。于是，一場(chǎng)幾乎不受任何限制的可怕擴(kuò)張開始了。 到19世紀(jì)末，野兔的群體呈現(xiàn)瘋狂性的擴(kuò)張之勢(shì)，野兔對(duì)當(dāng)?shù)氐闹参?、?dòng)物甚至土壤都產(chǎn)生了嚴(yán)重的威脅，澳大利亞的生態(tài)系統(tǒng)已處于崩潰邊緣。,面對(duì)日益猖獗的野兔群體，澳大利亞人終于意識(shí)到問題的嚴(yán)重性。1937年，澳大利亞科學(xué)與工業(yè)研究委員會(huì)曾經(jīng)嘗試?yán)枚喟l(fā)性粘液瘤病毒來對(duì)付野兔。政府專門在一些水池里投放病毒藥水并引誘野兔前來喝水。圖中右下

5、角顯示的就是一群野兔正在“政府藥池”旁喝水。到1950年，這種病毒終被證明可以安全地用來對(duì)付野兔。兩年后，澳大利亞的野兔數(shù)量由最高峰時(shí)的6億只左右下降到“只有”1億只左右。,環(huán)頸雉,【合作探究二】,列入世界自然保護(hù)聯(lián)盟2009年瀕危物種,例2 在20世紀(jì)30年代時(shí)，人們將環(huán)頸雉引入到美國(guó)的一個(gè)島嶼。在19371942年期間，這個(gè)環(huán)頸雉種群的增長(zhǎng)大致符合“J”型曲線,【合作探究二】,【合作探究二】,種群增長(zhǎng)的“J”型曲線,“J”型增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型,1、模型假設(shè)：,理想狀態(tài)食物充足，空間不限，氣候適宜，沒有敵害等；,種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長(zhǎng)，第二年是第一年的倍。,【合作探究二】,若種群起始數(shù)量

6、為N0 ，種群每年以倍數(shù)增長(zhǎng)。,2、種群 “J”型增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型公式：,？,N0 ,N0 2,【合作探究二】,“J”型增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型,1年后該種群的數(shù)量是多少？,2年后該種群的數(shù)量是多少？, ,t年后該種群的數(shù)量是多少？,N0 t,（N0為起始數(shù)量， t為時(shí)間，Nt表示t年后該種群的數(shù)量，為年均增長(zhǎng)倍數(shù)。）,2、種群 “J”型增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型公式：,Nt=N0 t,【合作探究二】,“J”型增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型,動(dòng)動(dòng) 腦筋,“J”型曲線種群數(shù)量增長(zhǎng)率有什么特點(diǎn)？,【合作探究二】,種群增長(zhǎng)率是指種群中增加的個(gè)體數(shù)占原來個(gè)體數(shù)的比例，即：,本次總數(shù) 上次總數(shù),上次總數(shù),種群增長(zhǎng)率 =,=,N0t N0t-1

7、,N0t-1,=, 1,動(dòng)動(dòng) 腦筋,“J”型曲線種群數(shù)量增長(zhǎng)有什么特點(diǎn)？,增長(zhǎng)率,時(shí)間,3、模型特點(diǎn)：,連續(xù)增長(zhǎng),【合作探究二】,3、模型特點(diǎn)：,連續(xù)增長(zhǎng),理想狀態(tài)食物充足，空間不限，氣候適宜，沒有敵害等；,“J”型增長(zhǎng)能一直持續(xù)下去嗎？,“J”型增長(zhǎng)能一直持續(xù)下去嗎？,高斯（Gause，1934）把5個(gè)大草履蟲置于0.5mL的培養(yǎng)液中，每隔24小時(shí)統(tǒng)計(jì)一次數(shù)據(jù)，經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下：,高斯對(duì)大草履蟲種群研究的實(shí)驗(yàn),【合作探究三】,例生態(tài)學(xué)家高斯的實(shí)驗(yàn)：,大草履蟲種群的增長(zhǎng)曲線,討論：大草履蟲的增長(zhǎng)呈“S”型曲線的原因有哪些？,【合作探究三】,存在環(huán)境阻力,自然條件下食物等資源和空間有限，種

8、內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)不斷加劇，天敵數(shù)量不斷增加，導(dǎo)致該種群的出生率降低，死亡率增高。,三、種群增長(zhǎng)的“S”型曲線,1、模型假設(shè)：,【合作探究三】,S型曲線增長(zhǎng)有什么特點(diǎn)？,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,【合作探究三】,與種群密度相關(guān)的出生率和死亡率的變化,D: 出生率死亡率，即 種群數(shù)量處于K值。,K,種群數(shù)量 “S” 型增長(zhǎng)曲線,B: 出生率與死亡率之差最大，即種群數(shù)量處于K/2值。,（種群數(shù)量）,增長(zhǎng)速率=出生率-死亡率,k/2,k/2時(shí),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,即 增長(zhǎng)

9、速率最大,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,課本P67圖4-6做筆記,禁止過度放牧,K值的應(yīng)用,學(xué)以致用,放牧不能超過K值， 以至于過度放牧。,如果你是牧場(chǎng)主，怎樣獲得最大的收益的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)放牧的可持續(xù)發(fā)展？,保護(hù)瀕危生物,請(qǐng)根據(jù)種群數(shù)量增長(zhǎng)的 相關(guān)知識(shí)，分析大熊貓 種群數(shù)量銳減的原因， 對(duì)瀕危生物如大熊貓應(yīng) 采取什么保護(hù)措施？,建立自然保護(hù)區(qū)，改善大熊貓的棲息環(huán)境，提高環(huán)境容納量。,K值的應(yīng)用,學(xué)以致用,控制種群數(shù)量達(dá)環(huán)境容納量的一半（K/2），此時(shí)，種群增長(zhǎng)速率最大，再生能力最強(qiáng)。,野生資源開發(fā)與利用,如果你是漁場(chǎng)主，你什么時(shí)候捕撈

10、魚，獲得最大的收益的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)漁場(chǎng)的可持續(xù)發(fā)展？,K/2的應(yīng)用,學(xué)以致用,鼠是繁殖力很強(qiáng)（每天可增加1.47%）的有害動(dòng)物,我們應(yīng)把鼠的數(shù)量控制在什么數(shù)量？這些措施實(shí)際上是在影響種群增長(zhǎng)模型的什么參數(shù)?,改變生態(tài)環(huán)境(如為防鼠害而封儲(chǔ)糧食、清除生活垃圾、保護(hù)鼠的天敵等) ，降低K值。,務(wù)必及時(shí)控制種群數(shù)量， 嚴(yán)防達(dá)K/2值處。,K值的應(yīng)用,K/2值的應(yīng)用,有害生物防治,學(xué)以致用,種群數(shù)量,種群增長(zhǎng)的“J”型曲線 （在理想狀態(tài)下的種群增長(zhǎng)）,種群增長(zhǎng)的“S”型曲線 （在有限環(huán)境下的種群增長(zhǎng)）,種群增長(zhǎng)的兩種曲線的比較,種群增長(zhǎng)的兩種曲線的比較,環(huán)境資源無限,環(huán)境資源有限,連續(xù)增長(zhǎng),增長(zhǎng)到K值后穩(wěn)定,無,有K值,環(huán)境阻力,食物不足 空間有限 種內(nèi)斗爭(zhēng) 天敵捕食 氣候不適 寄生蟲 傳染病等,K值：環(huán)境容納量,B,1.在下列圖中，表示種群在無環(huán)境阻力的狀況下增長(zhǎng)的是（ ）,2.如圖表示接種到一定容積培養(yǎng)液中的酵母菌生長(zhǎng)曲線 圖，曲線中哪段表示由于有限空間資源的限制使種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng) 增強(qiáng)（ ） ACD段（增長(zhǎng)速度慢） BDE段（速度加快） CEF段（變化速率加快） DFG段（速度逐漸變慢）,D,3.種群在理想環(huán)境中，呈“J”型曲線增長(zhǎng)（圖中曲線