1、4.2 种 群 数 量 的 变 化,怎样建构种群数量增长的模型？ 种群的数量是怎样变化的？ 哪些因素会影响种群数量的变化？ 如何利用种群数量的变化规律为生产实际所用？,种群数量的变化,数学模型：是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。,培养细菌的培养基,大肠杆菌,细菌的繁殖的方式是什么？,细菌繁殖产生的后代数量,任务1：计算1个细菌产生的后代在不同时间的数量，并填入下表（p66）：,任务2：用公式表示出第n代的细菌数量Nn=,任务3：利用表格中数据画出细菌的种群增长曲线（p66）：,某细菌20min繁殖一代，将这样的1个细菌放在营养和生存空间没有限制的情况下培养。,小任务,细菌每20分钟分裂一
2、次，细菌的数量是怎样随时间变化的？,请你计算出1个细菌在不同时间产生的后代数量:,2,4,8,16,32,64,128,256,512,第n代细菌数量的计算式：,Nn=2n,Nn=2n N代表细菌数量，n表示第几代,数学模型,模型转化,2 4 8 16 32 64,曲线绘制基本方法,1、(定)轴,2、(判)势,3、(描)点,函数式：,Nn=2n,曲线图：,精确,直观,为了直观、简便地研究种群的数量变动的规律，数学模型建构是常用的方法之一。,建立数学模型一般包括以下步骤：,观察研究对象，提出问题,细胞每20min分裂一次,资源空间无限多，细菌种群的增长不受种群密度增加的影响,Nnn,观察、统计细
3、菌数量，对自己所建立的模型进行检验或修正,光明日报消息，澳大利亚野兔成灾。估计在这片国土上生长着6亿只野兔，它们与牛羊争牧草，啃树皮，造成大批树木死亡，破坏植被导致水土流失，专家计算，这些野兔每年至少造成1亿美元的财产损失。兔群繁殖之快，数量之多足以对澳洲的生态平衡产生威胁。澳洲本来没有兔子，1859年，一个叫托马斯奥斯汀的英国人来澳定居，带来了24只野兔，放养在他的庄园里，供他打猎取乐。奥斯汀绝对没有想到，一个世纪之后，这24只野兔的后代达到6亿只之多。,实例1：澳大利亚野兔,二、种群增长的“J”型曲线,实例2：环颈雉,二、种群增长的“J”型曲线,自然界确有类似细菌在理想条件下种群数量增长的
4、形式，如果以时间为横坐标，以种群数量为纵坐标画出曲线来表示，,曲线则大致呈“J”型。,思考：从种群增长的“J”型曲线分析，“J”型增长过程增长速率怎样变化？,种群数量,时间/年,二、种群增长的“J”型曲线,2,4,8,16,32,64,128,256,增长率保持不变,种群增长率,时间/min,0,现有个体数原有个体数,原有个体数,增长率,出生率死亡率,1,1,1,1,1,1,1,1,1,种群增长率怎么求呢？ 指单位时间内种群数量增加的量占初始数量的比例。,时间/年,1、模型假设： 食物充足，空间不限，气候适宜，没有敌害等。 种群的起始数量为N0，种群每年以的增长倍数增长。,2、数学公式模型：,
5、Nt=N0t,3、数学曲线图模型：,“J”型曲线,二、种群增长的“J”型曲线,理想状态,时间/年,3、数学曲线图模型：,“J”型曲线,二、种群增长的“J”型曲线,4、增长特点：,种群数量持续增长,增长率保持不变,增长速率越来越快,第二课时,三、种群增长的“S”型曲线,资源和空间有限，若种群密度上升,种内斗争加剧，捕食者增加,出生率降低，死亡率增加,种群增长率下降,种群保持稳定,（条件有限的情况下） 种群在一个现实的环境中时:,环境阻力,在大自然中,食物有限,空间有限,种内斗争,种间竞争,天敌捕食,环境阻力,种群密度越大环境阻力越大,“J”型增长不能一直持续下去,高斯（Gause，1934）把5
6、个大草履虫置于0.5mL的培养液中，每隔24小时统计一次数据，经过反复实验，结果如下：,高斯对大草履虫种群研究的实验,请你绘制大草履虫的种群增长曲线！,三、种群增长的“S”型曲线,高斯对大草履虫种群研究的实验,0 1 2 3 4 5 6 时间/天,种群数量400 300 200 100,食物、空间有限,K值（环境容纳量）,A B,C,E,D,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。,种群数量/个,2,4,5,6,3,0,100,200,时间/天,大肠杆菌种群的增长曲线,300,1,400,K=375,种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定的增长曲线，称
7、为“S”型曲线。,出生率=死亡率,种群增长率为零,种群数量相对稳定,K值特点,三、种群增长的“S”型曲线,0,时间/天,K/2,转折期，增长速率最快,调整期，个体数量较少，增长缓慢,减速期，增长速率缓慢,稳定期，增长速率为零,K值（环境容纳量）,种群数量/个,“S”型种群增长速率的变化特点：,加速期，个体数量增加，增长加速（消灭害虫的最佳时机）,三、种群增长的“S”型曲线,种群数量,0,时间,种群增长速率,0,时间,a,k/2,b,c,b,a,c,k,k/2,k,可持续发展,种群增长速率最大, 再生能力最强,K/2值特点,三、种群增长的“S”型曲线,A,B,时间,种群数量,图中阴影部分表示环境
8、阻力，也就是通过生存斗争被淘汰的个体数量。,K值,种群增长曲线的比较：,食物不足 空间有限 种内斗争 种间竞争 天敌捕食 气候不适 寄生虫 传染病等,种群密度越大, 环境阻力越大,环境阻力,0,K和K/2的应用,讨论1：试分析大熊猫数量日益减少的原因?你能提出保护大熊猫措施吗？,自身繁殖率低,食性单一,气候变迁,栖息地的丧失,提高环境容纳量,讨论2：家鼠繁殖力极强，善于打洞，偷吃粮食，传播疾病,危害极大，应该采取哪些措施控制家鼠数量？,老鼠,机械捕杀,药物捕杀,施用避孕药,养殖或释放天敌,将食物储存在安全处,打扫卫生,硬化地面,K和K/2的应用,（1）K值的应用： 野生生物资源的保护 有害生物
9、的防治 合理确定载畜量,减小环境阻力，增大K值,增大环境阻力，降低K值,草原最大载畜量不超过K值,（2）K/2的应用 渔业捕捞后使鱼的种群数量维持在K/2。 K/2值前防治有害生物，严防达到K/2值处 如：灭鼠应在鼠害刚发生时 蝗虫的防治,外界因素：种间因素和其他非生物因素,内部因素：出生率、死亡率、迁入、迁出,重要因素：人类活动的影响,五、种群数量的波动和下降,外界条件不变，种群数量总是在波动中。,不利条件下，种群数量还会急剧下降甚至消亡。,五、种群数量的波动和下降,东亚飞蝗种群数量的波动,大多数种群的数量总是在波动之中的,今天你学会了吗,种群增长的J型曲线,种群增长的S型曲线,模型,Nt=
10、N0 t,理想条件：即食物和空间充裕，气候适宜，没有敌害等。,资源和空间有限，种内竞争加剧，天敌增加,不变,先增大后减小，K/2处最大,1在下列图中，表示种群在无环境阻力状况下增长的是( ),B,课堂练习,2下图是某一动物物种迁入一个适宜环境后的增长曲线图，请回答： （l）图中的增长曲线是 形，表示K值的一点是 ？ （2）图中表示种群增长速度最快的阶段是 ？ （3）迁入种群第2年后，增长明显加快的原因主要是_。 （4）第8年后，种群数量 趋于稳定，阻碍种群继续 增长环境因素主要有哪些： _,食物减少，天敌增加,s,d,b,食物充足又无天敌,3、图示种群在理想环境中呈“J”型增长，在有环境阻力条件下，呈“S”型增长，下列关于种群在某环境中数量增长曲线的叙述，正确的是（ ） A当种群数量到达e点后， 种群数量增长率为0B种群增长过程中出现 环境阻力是在d点之后C图中阴影部分表示克服 环境阻力生存下来的个体数量D若该种群在c点时数量为 100，则该种群的K值是400,A,
