种群的数量变化.pptx

1.细菌是真核生物细菌是真核生物还是原核生物？还是原核生物？思考回答思考回答2细菌的繁殖的细菌的繁殖的方式是什么？方式是什么？0 0202040406060n n?细菌增长的数学模型研究细菌增长的数学模型研究时间（时间（min）细胞数细胞数020406080100202122232425分裂分裂细菌繁殖产生的后代数量细菌的分裂生殖细菌的分裂生殖分裂过程分裂过程你知道你知道2小时后小时后有多少细菌吗？有多少细菌吗？用什么办法描述用什么办法描述细菌数量变化？细菌数量变化？一、建构种群增长模型的方法一、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，某在营养和生存空间没有限制的情况下，某1个细菌每个细菌每20分钟分裂繁殖一代讨论：分钟分裂繁殖一代讨论：n代细菌数量的计算公式？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？小时后由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？Nnn解：解：n n 60min x72h60min x72h20min20min216216N Nn nn n 2 2216216时间分钟2040 60 80 100 120 140 160 180分裂次数细菌数量数量12243841653266471288256951222212324252627282920406080100120140160180分钟分钟细菌种群增长曲线细菌种群增长曲线细菌数量/个分钟分钟细菌种群增长曲线细菌种群增长曲线细菌个数细菌个数横坐标是自变量，纵坐标是因变量，注意标明单位。横坐标是自变量，纵坐标是因变量，注意标明单位。思考：同数学公式相比，曲线图表示的模型有什么优点？有什么局限性？时间时间数量数量Nn=2Nn=2n n,N N代表细菌数量，代表细菌数量，n n代表代表“代代”。优点：优点：能更直观地反映出种群数量的增长趋势。能更直观地反映出种群数量的增长趋势。局限性：局限性：曲线图表示的数学模型不够精确！曲线图表示的数学模型不够精确！在描述、解释和预测在描述、解释和预测种群数量的变化时，种群数量的变化时，常常需要建立数学模常常需要建立数学模型。型。数学模型数学模型的表现的表现形式可以为公式、图形式可以为公式、图表等。表等。一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法 描述、解释和预测种群数量的变化，常描述、解释和预测种群数量的变化，常常需要建立常需要建立数学模型数学模型。一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法1.数学模型：数学模型：是用来描述一个系统或它的性质的数学形式是用来描述一个系统或它的性质的数学形式4.数学模型建构的步骤数学模型建构的步骤2.数学模型的表现形式数学模型的表现形式:数学方程式数学方程式图、表图、表3.建构数学模型的意义建构数学模型的意义:描述、解释和预测描述、解释和预测种群数量的变化。种群数量的变化。数学模型建构的一般过程数学模型建构的一般过程 提出问题提出问题 作出假设作出假设 建立模型建立模型 模型的检验与评价模型的检验与评价细菌每细菌每20min分裂一次分裂一次在资源和空间无限多的环境中，细在资源和空间无限多的环境中，细菌种群的增长不会受种群密度增加菌种群的增长不会受种群密度增加的影响的影响 列出表格，根据表格画曲线，列出表格，根据表格画曲线，推导公式。推导公式。Nn=2n，N代表细菌数量，代表细菌数量，n表表示第几代示第几代观察、统计细菌数量，对自己所建立观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检验或修正的模型进行检验或修正研究实例研究实例研究方法研究方法观察研究对象，提出问题观察研究对象，提出问题提出合理的假设提出合理的假设根据实验数据，用适当的数学形式根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达对事物的性质进行表达通过进一步实验或观察等，对模型通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正进行检验或修正实例实例1：澳大利亚本来并没有兔子。澳大利亚本来并没有兔子。1859年，年，24只欧洲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。不到受任何限制的大量繁殖。不到100年，兔子的数量达到年，兔子的数量达到6亿只以上，遍布整个大陆。亿只以上，遍布整个大陆。凤眼莲凤眼莲（水葫芦）（水葫芦）凤眼莲原产于南美，凤眼莲原产于南美，1901年作为花卉引年作为花卉引入中国入中国.由于繁殖迅由于繁殖迅速，又几乎没有竞速，又几乎没有竞争对手和天敌，我争对手和天敌，我国目前有国目前有184万吨万吨.它对其生活的水面它对其生活的水面采取了野蛮的封锁采取了野蛮的封锁策略，挡住阳光，策略，挡住阳光，导致水下植物得不导致水下植物得不到足够光照而死亡到足够光照而死亡。实例三：实例三：在在2020世纪世纪3030年代，年代，人们将环颈雉引入美国的人们将环颈雉引入美国的一个岛屿。在一个岛屿。在1937193719421942年期间，这个种群数量的年期间，这个种群数量的增长如下图所示。增长如下图所示。如果以时间为横坐标，如果以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出种群数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线大致曲线来表示，曲线大致呈什么型？呈什么型？2000年世界人口年世界人口增长曲线增长曲线我国我国10001990年人口年人口数量变化数量变化1、“J”型增长曲型增长曲线线（1）适用范围）适用范围u实验室条件下实验室条件下u种种群群刚刚刚刚迁迁入入一一个个适适宜宜生存新环境时生存新环境时（2）产生条件）产生条件食食物物和和空空间间条条件件充充裕裕，气气候候适适宜宜，没没有有敌害等敌害等（理想条件，不存在环境阻力）（理想条件，不存在环境阻力）（3）数学公式）数学公式Nt=N0 t 种群起始数量种群起始数量t年后种群数量年后种群数量种群数量是种群数量是前前1年的倍数年的倍数时间时间(年）年）思考？思考？种群的种群的增长率增长率随时间如何变化？随时间如何变化？种群增长率种群增长率=1在一个培养基中，细菌的数量会在一个培养基中，细菌的数量会一直持续一直持续按照按照这个公式增长吗？为什么？这个公式增长吗？为什么？不会不会.当出生率与死亡率相等时，种群的增长就会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停止，有时会稳定在一定的水平自自然然条条件件（现现实实状状态态）食食物物和和空空间间等等资资源源总总是是有有限限的的，种种群群数数量量达达到到一一定定值值后后，种种内内斗斗争争不不断断加加剧剧，捕捕食食者者数数量量不不断断增增加加。导导致致该该种群的出生率降低，死亡率增高，增长减缓种群的出生率降低，死亡率增高，增长减缓 生态学家曾经做过这生态学家曾经做过这样一个实验：在样一个实验：在0.5 mL0.5 mL培培养液中放入养液中放入5 5个大草履虫，个大草履虫，然后每隔然后每隔24 h24 h统计一次大统计一次大草履虫的数量。草履虫的数量。高斯对大草履虫种群研究的实验高斯对大草履虫种群研究的实验经过反复实验，结果如下：经过反复实验，结果如下：思考：思考：1 1、曲线形状象什么？、曲线形状象什么？“S S”型曲线型曲线2 2、大草履虫数量增长过程、大草履虫数量增长过程如何？如何？三、种群增长的三、种群增长的“S S”型曲线型曲线产生条件：产生条件：自自然然条条件件(现现实实状状态态)食食物物等等资资源源和和空空间间总总是是有有限限的的，当当种种群群密密度度增增大大时时，种种内内斗斗争争不不断断加加剧剧，天天敌敌数数量量不不断断增增加加，导导致致该该种种群群的的出出生生率率降降低低，死死亡率增高。亡率增高。增长特点：增长特点：种群数量达到环境所允许的最大值（种群数量达到环境所允许的最大值（K K值），值），将停止增长并在将停止增长并在K K值左右保持相对稳定。值左右保持相对稳定。存在环境阻力存在环境阻力 种群密度越大种群密度越大 环境阻力越大环境阻力越大种群增长速率不断降低种群增长速率不断降低种群数量种群数量K/2 K/2 K K值时，值时，三、种群增长的三、种群增长的“S S”型曲线型曲线种群数量达到种群数量达到K K值时，值时，种群增长速率为零种群增长速率为零,但种群数量达但种群数量达到最大，且种内斗争最剧烈。到最大，且种内斗争最剧烈。种群数量在种群数量在 K/2K/2值时，值时，种群增长速率最大种群增长速率最大种群数量由种群数量由0 0K/2K/2值时，值时，种群增长速率增大种群增长速率增大K K值：值：在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的所能维持的种群最大数量种群最大数量称为称为环境容纳量环境容纳量。K/2K K值：值：环境容纳量环境容纳量23种群数量变化曲线与种群增长速率曲线的关系种群数量变化曲线与种群增长速率曲线的关系图乙图乙fgfg段相当于图甲段相当于图甲acac段段图乙图乙g g点相当于图甲点相当于图甲c c点点图乙图乙ghgh段相当于图甲段相当于图甲cdcd段段图乙图乙h h点相当于图甲点相当于图甲dede段段K/2abcdghfe甲甲乙乙种群增长的种群增长的“”型曲型曲线线 为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续地为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续地获得最大捕鱼量，应使被捕鱼群的种群数获得最大捕鱼量，应使被捕鱼群的种群数量保持在什么水平量保持在什么水平?为什么？为什么？鱼群数量超过鱼群数量超过K K2 2后才后才能捕捞，但要保证被捕能捕捞，但要保证被捕后数量保持在后数量保持在K K2 2水平水平以上，因为在这个水平以上，因为在这个水平上上种群增长率种群增长率最大最大 。右图为鱼塘中鱼的数量增长曲线，为了使鱼塘右图为鱼塘中鱼的数量增长曲线，为了使鱼塘的总产量达到最大值，应该做到适时捕捞。下的总产量达到最大值，应该做到适时捕捞。下列做法中正确的是列做法中正确的是A超过超过T4时捕捞，使剩余量保持在时捕捞，使剩余量保持在KB超过超过T3时捕捞，使剩余量保持在时捕捞，使剩余量保持在3K/4C超过超过T2时捕捞，使剩余量保持在时捕捞，使剩余量保持在K/2D超过超过T4时捕捞，使剩余量保持在时捕捞，使剩余量保持在K/4答案：答案：C（2004江苏）某海滩黄泥螺种群现存量约3000吨，正常状况下，每年该种群最多可增加300吨，为充足利用黄泥螺资源，又不影响可持续发展，理论上每年最多捕捞黄泥螺的量为（）A、3000吨 B、1650吨C、1500吨 D、不超过300吨D保护大熊猫的措施？保护大熊猫的措施？提高繁殖率提高繁殖率建立自然保护区，给大熊猫更宽广的建立自然保护区，给大熊猫更宽广的 生活空间，保护环境，改善它们的栖生活空间，保护环境，改善它们的栖 息环境，帮助减少其环息环境，帮助减少其环 境阻力从而境阻力从而提高环境容提高环境容 纳量纳量，是保护大熊猫的是保护大熊猫的 根本措施根本措施。家鼠繁殖力极强，善于家鼠繁殖力极强，善于打洞，偷吃粮食，传播打洞，偷吃粮食，传播疾病危害极大，应该采疾病危害极大，应该采取哪些措施控制家鼠数取哪些措施控制家鼠数量？量？有害生物的控制有害生物的控制老鼠老鼠机械捕杀机械捕杀施用激素施用激素药物捕杀药物捕杀施用避孕药施用避孕药养殖或释放养殖或释放天敌天敌将食物储存将食物储存在安全处在安全处降低降低繁殖率繁殖率减少减少数量数量增大环境阻力增大环境阻力降低环境容纳量降低环境容纳量打扫卫生打扫卫生硬化地面硬化地面种群增长的种群增长的“”型曲线型曲线在生产中的应用在生产中的应用K/2 种群增长曲线的生产生活中的应用：种群增长曲线的生产生活中的应用：有害动物的防治，应通过有害动物的防治，应通过降低降低其环境容纳量其环境容纳量 受保护动物的拯救和恢复，应通过改善其栖受保护动物的拯救和恢复，应通过改善其栖 息环境，息环境，提高提高K K值值。在种群数量超过在种群数量超过K/2K/2后捕获，应留下超过的后捕获，应留下超过的K/2K/2个体数；而杀虫效果最好的时期在种群数量个体数；而杀虫效果最好的时期在种群数量 K/2K/2以下以下。两种曲线的比较两种曲线的比较种群在没有环境阻力的条件下呈现种群在没有环境阻力的条件下呈现“J J”型增长，实际型增长，实际上上是是“S S”型增长的最初阶段，型增长的最初阶段，“J J”型增长是一定时间内型增长是一定时间内的的增长方式，最终是以增长方式，最终是以”S S”型增长结束，这是型增长结束，这是生态因素生态因素和物种本身相互影响的结果和物种本身相互影响的结果。种群增长的两种曲线比较食物不足食物不足空间有限空间有限种内斗争种内斗争天敌捕食天敌捕食气候不适气候不适寄生虫寄生虫传染病等传染病等在现实的生态系统中，种群数量除在现实的生态系统中，种群数量除增长外，还有没有其他变化？增长外，还有没有其他变化？四、种群数量的波动和下降四、种群数量的波动和下降在现实的生态系统中，种群数量除在现实的生态系统中，种群数量除增长外，还有没有其他变化？增长外，还有没有其他变化？大多数种群的数量总是在大多数种群的数量总是在波动波动之中的，在不利条之中的，在不利条件之下，还会急剧件之下，还会急剧下降下降，甚至，甚至灭亡灭亡。东亚飞蝗种群数量的波动东亚飞蝗种群数量的波动探究：种群数量的波动和下降的原因是什么呢？探究：种群数量的波动和下降的原因是什么呢？影响种群数量变化的因素影响种群数量变化的因素直接因素：出生率、死亡率、迁入、迁出直接因素：出生率、死亡率、迁入、迁出间接因素：食物、气候、传染病、天敌间接因素食物、气候、传染病、天敌重要因素：人类的活动重要因素：人类的活动在Faroe Islands上，捕鲸现场成了血的海洋在不利条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡在不利条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡乱伐森林乱伐森林五、研究种群数量变化的意义五、研究种群数量变化的意义1合理利用和保护野生生物资源合理利用和保护野生生物资源2为防治有害生物提供科学依据为防治有害生物提供科学依据鱼类的捕捞鱼类的捕捞蝗虫的防治蝗虫的防治1 1在下列图中，表示种群在无环境阻力在下列图中，表示种群在无环境阻力状况下增长的是状况下增长的是B2下图表示接种到一定容积培养液中的酵母菌生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竞争增加（制使种内竞争增加（）ACD段（增长速度慢）段（增长速度慢）BDE段（速度加快）段（速度加快）CEF段（变化速率加快）段（变化速率加快）DFG段（速度逐渐变慢）段（速度逐渐变慢）D3.（广东广西河南（广东广西河南2002）在一个）在一个玻璃容器内，装入一定量的符合玻璃容器内，装入一定量的符合小球藻生活的管养液，接种少量小球藻生活的管养液，接种少量的小球藻，每隔一段时间测定小的小球藻，每隔一段时间测定小球藻的个体数量，绘制成曲线，球藻的个体数量，绘制成曲线，如右图所示。下列四图中能正确如右图所示。下列四图中能正确表示小球藻种群数量增长率随时表示小球藻种群数量增长率随时间变化趋势的曲线是（间变化趋势的曲线是（）D4.池塘养鱼时，为保护池塘生态系统和长期池塘养鱼时，为保护池塘生态系统和长期保持较高的产鱼量，应采取的最佳方案是（保持较高的产鱼量，应采取的最佳方案是（）A大量增加饵料的投入量大量增加饵料的投入量B大量增加鱼苗的投入量大量增加鱼苗的投入量C及时、适量的捕捞成鱼及时、适量的捕捞成鱼D限制捕鱼限制捕鱼C5、种群的指数增长（、种群的指数增长（J型）是有条件的，型）是有条件的，条件之一是（）条件之一是（）A在该环境中只有一个种群在该环境中只有一个种群B该种群对环境的适应比其他种群优越该种群对环境的适应比其他种群优越得多得多C环境资源是无限的环境资源是无限的D环境资源是有限的环境资源是有限的C6、自然界中生物种群增长常表现为、自然界中生物种群增长常表现为“S”型型增长曲线。下列有关种群增长曲线。下列有关种群“S”型增长的正确型增长的正确说法是（说法是（）A.“S”型增长曲线表示了种群数量和食物的关型增长曲线表示了种群数量和食物的关系系B.种群增长率在各阶段是不相同的种群增长率在各阶段是不相同的C.“S”型增长曲线表示了种群数量与时间无关型增长曲线表示了种群数量与时间无关D.种群增长不受种群密度制约种群增长不受种群密度制约B7.右图所示为在理想状态右图所示为在理想状态下和自然环境中某生物的下和自然环境中某生物的种群数量变化曲线。下列种群数量变化曲线。下列对阴影部分的解释正确的对阴影部分的解释正确的是（是（）环境中影响种群增长的阻力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其数量表示通过生存斗争被淘汰的个体数A.B.C.D.C8.某鼠种群被高速公路分隔成某鼠种群被高速公路分隔成A、B两个种群，两个种群，A区因建化工厂而环境剧变，污水横流，区因建化工厂而环境剧变，污水横流，B区区地势较高无变化，经数十年后，种群地势较高无变化，经数十年后，种群A的进化的进化速率很可能（速率很可能（）A比比B慢慢B比比B快快C与与B相同相同D开始比开始比B慢，后来比慢，后来比B快快BD D巩固练习巩固练习C巩固练习巩固练习B巩固练习巩固练习如图为某种群在不同生态系统中的增长曲线，请仔如图为某种群在不同生态系统中的增长曲线，请仔细分析图中曲线后回答问题。细分析图中曲线后回答问题。(1)(1)如果种群处于一个理想的环境中，没有资源和空间如果种群处于一个理想的环境中，没有资源和空间的限制，种群数量增长的曲线是的限制，种群数量增长的曲线是？(2)(2)如果将种群置于有限的自然环境中，种群数量增长如果将种群置于有限的自然环境中，种群数量增长曲线是曲线是？(3)a(3)a与与b b之间的阴影属于自然界中的之间的阴影属于自然界中的_。a ab b环境阻力环境阻力AA.abB.abC.a=bD.abB