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4.2种群数量的变化教程文件.ppt

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x72h,20min,216,Nn,12,n,2,216,2,n,代细菌数量,Nn,的计算公式是:,Nn,3,72,小时后,由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少?,细菌数量,4,、以时间为横坐标,细菌数量为纵坐标,画出细菌的数量增长曲线。,曲线图与数学方程式比较,有哪些优缺点?,曲线图:,直观,但不够精确。,数学公式:,精确,但不够直观。,Nn,1,n,1.,观察研究对象,,提出问题,细菌每,20,分钟分裂一次,,问题:细菌数量怎样变的?,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,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,5,、建立数学模型一般包括以下步骤:,细菌的数量个,理想条件下细菌数量增长的推测:自然界中有此类型吗?,漫山遍野的野兔与牛羊争食牧草,啃啮树皮,造成植被破坏,导致水土流失。后来,人们引入了黏液瘤病毒才使野兔的数量得到控制。,1859,年,,24,只,野兔,6,亿只以上,的野兔,近,100,年后,实例一:,澳大利亚野兔,原产于南美,分布零散。,1901,年作为花卉引入中国,,30,年代作为畜禽饲料引入中国内地各省,,由于繁殖迅速,又几乎没有竞争对手和天敌,,在我国南方江河湖泊中发展迅速,目前我国有这种凤眼莲,184,万吨,,宁波、昆明、武汉等地,人躺在铺满凤眼莲的湖面上,可以不沉。,实例二:,凤眼莲,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。,曲线大致呈什么型?,实例三:,环颈雉,10,世界人口的增长曲线,实例四:,人口增长,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,曲线则大致呈,“,J”,型。,这几个实例中,种群呈“,J”,型增长的原因有哪些?,食物和空间条件充裕,没有天敌,气候适宜等,产生条件:,理想状态,食物和空间充裕,,气候适宜,没有天敌等;,增长特点:,种群数量每年以一定的倍数增长,第二年是第一年的,倍。,模型:,N,t,=N,0,t,(,N,0,为该种群的起始数量,,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。),例子:,实验室条件下、外来物种入侵、,迁移入新环境。,二、种群增长的,“,J,”,型曲线,t,年后种群的数量为,时间,种群数量,增长率,时间,种群数量的增长曲线:,种群,增长率,变化图像:,种群,增长速率,变化图像:,增长速率,时间,种群,增长速率,就是增长曲线的斜率。,增长速率,=,增加的个体数,/,单位时间,=(N,t+1,-N,t,)/t,种群,增长率,:,增长率,=(N,t+1,-N,t,)/N,t,注意,现在资料中很多题目的答案都是把增长率和增长速率混淆了,重要提示,问题探讨,在一个培养基中,细菌的数量会一直按照这个公式增长吗?为什么?,不会。原因是资源和空间是有限的。当细菌数量达到一定量时,细菌种群出现,生存斗争,。,在,0.5ml,培养液中放入,5,个大草履虫,然后每隔,24h,统计一次大草履虫的数量。经过反复实验,结果如下:,高斯对大草履虫种群研究的实验,请绘制大草履虫的种群增长曲线,概念:,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,思考:,曲线形状像什么?,“,S,”,产生条件:,自然条件,(,现实状态,),食物等资源和空间总是有限的,当种群密度增大时,种内斗争不断加剧,天敌数量不断增加,导致该种群的出生率降低,死亡率增高。,增长特点:,种群数量达到环境所允许的最大值(,K,值),将停止增长并在,K,值左右保持相对稳定。,存在环境阻力,种群密度越大 环境阻力越大,三、种群增长的,“,S,”,型曲线,当出生率与死亡率相等时,种群的增长就会停止,,有时会稳定在一定的水平。,种群增长,速,率不断降低,种群数量,K/2,K,值时,,对种群增长的“S”型曲线的分析,种群数量达到,K,值时,,种群增长速率为,零,但种群,数量达到最大,,且,种内斗争最,剧烈,。,种群数量在,K/2,值时,,种群增长,速,率,最大,种群数量由,0,K/2,值时,,种群增长速率增大,K/2,转折期,增长速率最快,K,值:,环境容纳量,加速期,个体数量增加,增长加速,潜伏期,个体数量较少增长缓慢,减速期,增长缓慢,饱和期,增长速率为零,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,。,22,种群数量变化曲线与种群增长速率曲线的关系,图乙的,fg,段相当于图甲的,ac,段,图乙的,g,点相当于图甲的,c,点,图乙的,gh,段相当于图甲的,cd,段,图乙的,h,点相当于图甲的,de,段,K/2,a,b,c,d,g,h,f,e,甲,乙,种群增长的“”型曲线,0K/2,时逐渐增大,K/2 K,时逐渐减小,在,K/2,时达到最大,在,K,时增长速率为,0,增长速率变化:,种群数量变化:,在,K,值时达到最大,t0,t1,t2,种,群,数,量,“,S”,型,增,长,曲,线,(种群数量),K/2,K,种,群,数,量,增,长,率,时间,D:,出生率死亡率,即,种群数量处于,K,值。,B:,出生率与死亡率之差,最大,即种群数量处于,K/2,值。,在“,J”,型曲线中增长率是,不变的,,而增长速率是,不断增大的。,在“,S”,型曲线中的增长率是,不断减小的,,而增长速率随着种群密度的增大先增大,到曲线中点(,K/2,)最大,之后逐渐减小,直至为,0,。,总结,J曲线增长率和增长速率,S曲线增长率和增长速率,(1)对濒危动物如大熊猫应采取什么保护措施?,(2)对家鼠等有害动物的控制,应当采取什么措施?,可以采取措施,降低有害动物种群的环境容纳量,,,如将食物储藏在安全处,断绝或减少它们的食物来源;室内采取硬化地面等措施,减少它们挖造巢穴的场所;养殖或释放它们的天敌,等等。,建立自然保护区,改善大熊猫的栖息环境,提高,环境容纳量,。,讨论:,从环境容纳量(K值)的角度思考:,()为了保护鱼类资源不受破坏,并能持续地获得最大捕鱼量,根据种群增长的,S,型曲线,,应使被捕鱼群的种群数量保持在,_,_,_,水平。这是因为在这个水平上,_,最大。,讨论:,从,K/2,的角度思考:,K,2,种群增长速率,()有害生物防治:务必及时控制种群数量,严防达,K/2,值处,(,若达,K/2,值处,可导致该有害生物成灾,如蝗虫的防控,),有害动物的控制,有益动物的保护和利用,K/2,严防有害动物种群数量在,K/2,附近,否则种群数量会迅速增加,无法达到控制效果,使有益动物的种群数量维持在,K/2,,此时,该种群的数量会迅速回升,从而保持资源更新能力,K,降低,K,值,改变环境,使之不适合有害动物生存,保护,K,值,保证种群生存的环境条件,尽量提升,K,值,总结:增长曲线的应用,比较种群增长两种曲线的联系与区别,J型曲线,S型曲线,条件,种群增长率,有无K值,曲线,环境资源无限,环境资源有限,保持稳定,逐渐降低,无,,持续保持增长,有,K,值,环境阻力,K,值:,环境容纳量,食物不足,空间有限,种内斗争,天敌捕食,气候不适,寄生虫,传染病等,用达尔文的观点分析,“,J,”,、,“,S,”,曲线,时间,种群数量,J,型曲线,S,型曲线,K,值,1,、,“,J,”,型曲线用达尔文的观点分析表明生物具有,过度繁殖,的特性。,2,、图中阴影部分表示:,环境阻力,;,用达尔文的观点分析指:通过,生存斗争,被,淘汰,的个体数量,也即代表自然选择的作用。,“,J,”,型曲线表明生物具有什么特性?图中阴影部分表示什么?,种群数量达到K值时,,都能在K值维持稳定吗?,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,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、迁出和迁入率,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、为野生生物资源的合理利用及保护提供理论指导。,既要使生物资源的产量达到最大,又不危害生物资源的可持续发展,砍伐、捕捞、狩猎后,保证种群的增长速率为最大值。,2、为人工养殖及种植业中合理控制种群数量、适时捕捞、采伐等提供理论指导。,3、通过研究种群数量变动规律,为有害生物的预测及防治提供科学依据。,降低环境的负荷量(K值)。如鼠害防治可通过严密封存粮食、清除生活垃圾、保护老鼠的天敌等措施来降低K值。,4、为引进外来物种提供理性的思考。,必须考虑所引入的外来物种是否会构成对原来物种的危害,即是否会构成生物入侵。,五、研究种群数量变化的意义,苍鹭的保护,云豹的保护,野猪的保护,救护被困的鲸鱼,全力防蝗减灾,1在下列图中,表示种群在无环境阻力状况下的是,(),B,巩固练习,C,3,下图表示接种到一定容积培养液中的酵母菌生长曲线图,曲线中哪段表示由于有限空间资源的限制使种内斗争增加(),A,CD,段(增长速度慢),B,DE,段(速度加快),C,EF,段(变化速率加快),D,FG,段(速度逐渐变慢),D,4下列有关种群增长的S型曲线的叙述,错误的是(),A.通常自然界中的种群增长曲线最终呈S型,B.达到K值时种群增长率为零,C.种群增长受自身密度的影响,D.种群的增长速度逐步降低,D,5.,下列对阴影部分的解释正确的是(),环境中影响种群增长的阻力,环境中允许种群增长的最大值,其数量表示种群内迁出的个体,数,其数量表示通过生存斗争被淘,汰的个体数,A.B.C.D.,C,T,1,T,2,T,0,种群增长率,.,某种鱼迁入一生态系统后,种群数量增长速率随时间变化的曲线,下列叙述正确的是(),A.,在,T,0,-T,2,时,种群数量呈,“,J,”,型增长,B.,若在,T,2,时种群的数量为,N,,则在,T1,时种群的数量为,N/2,C.,捕获该鱼的最佳时期为,T2,时,D.,在,T,I,-T,2,时,该鱼种群数量呈下降趋势,B,(2012广东卷)27(16分)罗非鱼是杂食性鱼类,在珠江三角洲地区大量养殖,能适应咸、淡水环境。,(1)当罗非鱼由淡水进入咸水,机体会大量脱水,细胞外液渗透压_,渗透压感受器产生兴奋,并将兴奋传给_,促使其释放_,该物质促进肾小管和集合管重吸收水,使尿量减少以适应咸水环境。,升高,垂体,抗利尿激素,实战演练,(2012广东卷)27(16分)罗非鱼是杂食性鱼类,在珠江三角洲地区大量养殖,能适应咸、淡水环境。,(2)某实验基地水库中放养了一,批罗非鱼。监测数据显示,ae,段这种罗非鱼的种群数量发生了明,显波动,调查发现有人在该水库中,放生了大型肉食性鱼(FNE);一,段时间后,罗非鱼种群数量达到了相对稳定状态(见图9)。图中显示,罗非鱼种群在ab段呈_型增长。据图推测,FNE最可能是在_对应的时间点进入水库;在捕食压力下,罗非鱼种群的环境容纳量接近_。,J,b,K,2,“汉水丑生的生物同行”超级群大型公益活动:历年高考题,PPT,版制作。本课件为公益作品,版权所有,不得以任何形式用于商业目的。,2012,年,1,月,15,日,汉水丑生标记。,(2012广东卷)27(16分)罗非鱼是杂食性鱼类,在珠江三角洲地区大量养殖,能适应咸、淡水环境。,(3)富营养化导致藻类大量繁殖,该水库出现水华现象,浮游动物和鱼类均受到影响。请用文字和箭头描述藻毒素从产毒藻逐级积累到FNE体内的途径。,“汉水丑生的生物同行”超级群大型公益活动:历年高考题,PPT,版制作。本课件为公益作品,版权所有,不得以任何形式用于商业目的。,2012,年,1,月,15,日,汉水丑生标记。,【,解析,】(1)根据题意,外界咸水的浓度高于罗非鱼体液的浓度,造成罗非鱼失水。随着体液中水分的流失,细胞外液渗透压升高,而下丘脑存在渗透压感受器,在感受到渗透压变化的刺激后,会产生抗利尿激素,抗利尿激素通过垂体释放,抗利尿激素促进肾小管和集合管重吸收水,使尿量减少,以此适应咸水环境。,(2)根据图示,罗非鱼种群数量在开始一段时间呈,“,J,”,型增长。从b点后开始环境阻力加大,所以,最可能是在b点放入大型肉食性鱼,并且一段时间后,种群数量在K2附近波动。,(3)根据题意,可以获得下述关系:,藻毒素沿着食物链逐级富集。,(2010山东卷)8.右图表示出生率、死亡率和种群密度的关系,据此分析得出的正确表述是,A在K/2时控制有害动物最有效,B图示规律可作为控制人口增长,的依据,C该图可用于实践中估算种群最,大净补冲量,D在K/2时捕捞鱼类最易得到最大日捕获量,C,【,解析,】A,控制害虫的最佳时期在,K/2,之前最好;人口的增长与一般种群不同,它受到的制约因素很多,所以不能用一般规律作为控制人口增长的依据;此图表示出生率、死亡率和种群密度的关系,从图示可得出生率,-,死亡率,=,净补充量,故该图可用于实践中估算种群最大净补冲量;捕捞鱼类最易得到最大日捕获量应在,K,值时。,如果种群处在一个理想的环,境中,没有自然和空间的限制,,种群内个体数量的增长曲线是,_。,如果将该种群置入有限制的自然,环境中,种群内个体数量的增长曲,线是_,用达尔文进化理论分析图中的阴影部分表示_。,影响种群密度的主要因素是种群的_、_、_和_。,4,、下图为某种群在不同生态环境中的增长曲线,请仔细分析图中去先后回答下列问题:,a,b,个体数,时间,a,b,在生存斗争过程中淘汰的个体数,死亡率,出生率,性别比例,年龄组成,(2010新课标卷)31,(8分),假设,a、b、c、d是一个简单生态系统中最初仅有的四个种群,其a、c、d的营养关系为,acd,,a与b的关系如图,a是该生态系统主要的自养生物,请回答:,(1)该生态系统中,a和b的种间关系是,。,(2)若,d大量死亡,则一定时间内种群密度增加的种群是,,种群密度减少的种群是,。,(3)若持续干旱使a大量死亡,c和d种群密度将会,。,竞争,c,a,降低,“汉水丑生的生物同行”超级群大型公益活动:历年高考题PPT版制作。本课件为公益作品,版权所有,不得以任何形式用于商业目的。2012年1月15日,汉水丑生标记。,(,4,)为了调查该系统c种群的密度,捕获了50个个体,将这些个体标记后放掉,一段时间后重新捕获了40个个体,其中有5个带有标记,c种群的数量约为,_,个。,400,(2010福建卷).棉蚜体型微小,能附着于棉花植株上生活繁殖,以吸收棉花汁液为食。为了对面蚜虫害进行检测,科研小组从某年6月10日开始对某棉田棉蚜种群数量进行调查。调查如下表:,2173.23,7-20,2171.46,7-15,2175.63,7-10,1976.96,7-05,1181.94,6-30,261.73,6-25,41.58,6-20,4.79,6-15,0.42,6-10,棉蚜数量,(只/株),调查日期,(月-日),(1)棉蚜与棉花的种间关系是,_,。,(2)调查棉蚜种群数量可采用,_,法。据表分析,调查期间棉蚜种群数量的增长曲线呈,_,型,在,_,(日期)左右棉蚜种群增长量最大。,(3)若长期使用农药防治棉蚜,会导致棉蚜种群的抗药基因频率,_,(增大、不变、减少),寄生,样方,S,6-30,增大,(2009广东理基)14太平洋一个小岛上的某野兔种群数量变化如下表:,该种群变化率最大的时期为(),A1925年1930年 B1930年一1935年,C1940年1945年 D1945年1950年,B,【解析】,种群变化率是单位时间内种群数量变化的情况。从表中可以看出在1930年一1935年内种群变化率是(990-398)/(1935-1930)=1184,1925年1930年为14,1940年1945年与1945年1950年 均为负值。,(2009山东卷)6.右图曲线a,b表示两类生物种群密度与存活率之间的关系。下列分析错误的是(),A.曲线a代表的种群个体一般体型较大,营养级较高,B.依据曲线b,人工养蜂时种群密度中等最好,C.对大型动物迁地保护,迁移的种群密度不宜过大,D.种群密度为d时,曲线b代表的种群个体间竞争最剧烈,【解析】本题通过数学曲线图的形式反映了种群密度和存活率之间的关系,要求学生具备能够从图示中获取相关信息的能力。依据曲线b,种群密度中等时存活率最大,故B正确。曲线a表示的大型动物,由图可知,种群密度越大存活率越低,故而对大型动物迁地保护,迁移的种群密度不宜过大,所以A、C错误。D项中种群密度越大,种群个体间竞争越剧烈,故而d点不是竞争最剧烈的点。,(2009上海卷)16.在光照下,将等细胞数量的衣藻和大肠杆菌分别接种到只含无机盐的培养液中培养,结果是(虚线和实线分别表示大肠杆菌和衣藻的生长曲线),【解析】,:,衣藻是低等植物能利用无机盐进行光合作用自己合成有机物,大肠杆菌是异养生物,不能自己制造有机物只能摄取现成有机物,在只含无机盐的培养基上几乎不能生长。,C,时间(天),1,5,9,13,17,21,25,29 33 37,成虫数(只),6,10,28,71,131,207,270,302 327 341,【解析】:本题考察的是必修3第四章种群的数量变化的有关知识。一个新的种群引入到一个新环境中,开始的适应期种群的数量增长缓慢,随后增长加快这时幼年个体多,种群处于增长型。当种群数量达到一定数量时环境的压力越来越大,此时种群密度增大,种内竞争加剧,增长速率下降。整个种群的发展过程符合“S”型增长。,C,(2009安徽卷)3.用牛奶瓶培养黑腹果蝇,观察成虫数量的变化,结果如下表:根据表中的数据分析,下列结论正确的是(),A.第13,-,25天,成虫数量增长快的主要原因是个体生长加快,B.第17,-,29天,成虫增长率上升、死亡率下降,C.第21,-,37天,成虫增长率的下降与种群密度的改变有关,D.第1,-,37天,成虫数量呈“J”型增长,“汉水丑生的生物同行”超级群大型公益活动:历年高考题,PPT,版制作。本课件为公益作品,版权所有,不得以任何形式用于商业目的。,2012,年,1,月,15,日,汉水丑生标记。,(2009江苏卷),19,某小组进行,“,探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化,”,实验时,同样实验条件下分别在,4,个试管中进行培养,(,见下表,),均获得了,“,s,”,型增长曲线。根据实验结果判断,下列说法错误的是(),B,A,4,个试管内的种群初始阶段都经历了“,J”,型增长,B,4,个试管内的种群同时达到,K,值,C,试管,内种群的,K,值与试管,不同,D,试管,内的种群数量先于试管,开始下降,【,解析,】,本题考查了微生物的生长过程。4个试管内的种群均获得了“S”型增长曲线,在初始阶段都经历“J”型增长。由于起始酵母菌和培养液的体积不同,4个试管内的种群达到K值得时间不同,试管,内的种群先到达K值。由于培养液体积不同,试管,内种群的K值比试管,大。试管,起始酵母菌数最多,先达到衰退期,所以种群数量先于试管,开始下降。,(2008山东卷)27.(14分)每年的7月11日被定为“世界人口日”,人口问题越来越受到国际社会的重视。下图表示三种可能的人口增长曲线,请回答:,(1)16世纪以来,世界人口增长表现为图中a曲线,人口剧增带来的严重后果有,_,。如果这种现状不能得到有效改善,人口增长趋势终将表现为图中_曲线。,环境污染、资源短缺,C,b,环境阻力,55亿,延长世代长度,减少新生儿个体数,降低人口出生率。,(2)按生态学原理,世界人口增长应该表现为图中_曲线,该曲线与a曲线产生差别的原因是_。若地球环境对人类种群的容纳量(,K,)为110亿,,则全球人口的最适数量为,_。,(,3,)我国现阶段实行计划生育政策,提倡晚婚晚育,一对夫妇只生一个孩子。这一政策能有效地控制人口增长过快的趋势,原因是,【解析】(1)人口的增多,对资源的需求越来越大,就会导致过度利用环境资源,造成环境的破坏,资源的短缺;由于资源的限制,将会导致死亡率上升,人口数量下降,即c曲线所示情况。(2)正常情况下的人口数量应和自然种群一样,呈现S型增长,即b曲线,之所以不能出现指数式增长,主要是由于由于资源有限的。最适人口应当是在K/2时,种群增长率最高,所以最适人口数量应为55亿;(,3,)计划生育控制是出生率,降低出生率可以控制人口增长过快的趋势,而晚婚晚育则可以有效延长一个世代的时间,也可以有效降低人口的增长速度。,(2008上海卷)24右图表示某物种迁入新环境后,种群增长速率随时间的变化关系。在第10年时经调查该种群数量为200只,估算该种群在此环境中的环境负荷量约为(),A100只,B200只,C300只,D400只,【解析】题中纵坐标为种群增长速率,所以第10年时增长速率最大,相当于S型曲线的K/2的水平,所以环境容纳量为2*200=400。,D,(2007全国卷,)3、下列有关种群增长的S型曲线的叙述,错误的是(),A、通常自然界中的种群增曲线最终呈S型,B、达到K值时种群增长率为零,C、种群增长受自身密度的影响,D、种群的增长速度逐步降低,D,探究,培养液中酵母菌种群数量的变化,单细胞,真核,生物,属于,兼性厌氧型微生物,,有氧时产生二氧化碳和水;无氧时产生二氧化碳和酒精。,用,液体,培养基培养酵母菌,种群的增长受,培养基的成分,空气,温度,酸碱度及有害代谢废物,等因素的影响。,在理想的环境中,酵母菌种群的增长呈,“,J,”,型曲线;,在有限的环境下,酵母菌的种群呈,“,S,”,型曲线。,第,1,天,第,4,天,第,6,天,第,7,天,死亡,对于压在小方格界线上的酵母菌应取,相邻两边及顶角,计数。,活菌数,试管编号,培养液/mL,无菌水/mL,酵母菌母液/mL,温度(),A,10,0.1,28,B,10,0.1,5,C,10,0.1,28,
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