《种群数量的变化-文科班》由会员分享，可在线阅读，更多相关《种群数量的变化-文科班（86页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、种群数量的变化种群数量的变化增长、波动和下降增长、波动和下降第第4章章种群和群落种群和群落第第2节节 种群数量的变化种群数量的变化学习目标学习目标： 1、说明建构种群增长模型的方法、说明建构种群增长模型的方法 2、用数学模型解释种群数量的变化、用数学模型解释种群数量的变化 3、关注人类活动对种群数量的影响、关注人类活动对种群数量的影响自主学习：自主学习：1、建立数学模型的一般步骤。、建立数学模型的一般步骤。2、数学模型的表现形式有哪些？分别有什么优缺点？、数学模型的表现形式有哪些？分别有什么优缺点？3、分析细菌种群数量增长中每一代的增长率和增长速、分析细菌种群数量增长中每一代的增长率和增长速率
2、为多少？率为多少？4、课本两个实例中，种群数量曾、课本两个实例中，种群数量曾“J”型增长的原因是型增长的原因是什么？什么？5、以细菌种群数量增长模式为例，推出、以细菌种群数量增长模式为例，推出“J”型增长的型增长的数学模型。数学模型。6、自然条件下，种群数量会一直呈、自然条件下，种群数量会一直呈“J”型增长吗？为型增长吗？为什么？什么？小组讨论交流小组讨论交流重点讨论第重点讨论第5题题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?3细菌繁殖了细菌繁殖了n n代后的数量是多代后
3、的数量是多少？少？细菌增长的数学模型研究细菌增长的数学模型研究4请在作业纸上绘制细菌增长的曲线图。请在作业纸上绘制细菌增长的曲线图。时间时间（min)min)20201 1代代40402 2代代60603 3代代80804 4代代1001005 5代代1201206 6代代1401407 7代代1601608 8代代t t代代细菌数量细菌数量（个）（个）248163264128 256?21增长速度越来越快增长速度越来越快222324252627282tNt=N0tNt=2t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
4、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曲线图曲线图3.建构数学模型的意义建构数学模型的意义: :描述、解释和预测种描述、解释和预测种群数量的变化。群数量的变化。数学模型的建构步骤：数学模型的建构步骤： 研究实例研究实例 研究方法研究方法 细菌每细菌每20min分裂一次分裂一次在资源和空间在资源和空间无限多无限多的环的环境中，细菌种群的增长不境中，细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响会受种群密度增加的影响Nn=2nN代表细菌代表细菌数量，数量，n表示第几代表示第几代观察、统计细菌数量，对自己观察
5、、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检验或修正所建立的模型进行检验或修正提出合理的假设提出合理的假设观察研究对象，提出问题观察研究对象，提出问题根据实验数据，用适当的数学根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达形式对事物的性质进行表达通过进一步实验或观察等，通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正对模型进行检验或修正理想条件下理想条件下的种群增长模型的种群增长模型模型假设：模型假设：食物、空间充裕食物、空间充裕 气候适宜气候适宜 没有天敌没有天敌建立模型：建立模型：t t年后种群数量为：年后种群数量为： Nt = N0 t参数意义：参数意义：N0 种群初始数量；种群初始数量；N
6、t t 年后种群的数量；年后种群的数量； 种群每年增长倍数；种群每年增长倍数；二、种群增长的二、种群增长的“J”型曲线型曲线时间时间种种群群数数量量18591859年，一个英格兰年，一个英格兰的农民带着的农民带着2424只野只野兔，登陆澳大利亚并兔，登陆澳大利亚并定居下来，但谁也没定居下来，但谁也没想到，一个世纪之后，想到，一个世纪之后，这个澳洲这个澳洲“客人客人”的的数量呈指数增长，达数量呈指数增长，达到到6 6亿只之巨。亿只之巨。 实例一理想条件下的种群增长模型理想条件下的种群增长模型二、种群增长的二、种群增长的“J”型曲线型曲线种群迁入一个新环境后，种群迁入一个新环境后，常常在一定时期内
7、出现常常在一定时期内出现“J J”型增长。型增长。例如，在例如，在2020世纪世纪3030年代时，人们年代时，人们将环颈雉引入到美国的一将环颈雉引入到美国的一个岛屿，在个岛屿，在1937193719421942年年期间，这个环颈雉种群的期间，这个环颈雉种群的增长大致符合增长大致符合“J J”型曲型曲线（右图）。线（右图）。 实例二理想条件下的种群增长模型理想条件下的种群增长模型世界人口的指数增长曲线世界人口的指数增长曲线实例三理想条件下的种群增长模型理想条件下的种群增长模型种群增长的种群增长的“J”型曲线型曲线理想条件：理想条件：1 1、在食物和空间气候条件都适宜、没、在食物和空间气候条件都适
8、宜、没有敌害等有敌害等2 2、实验室条件下、实验室条件下3 3、外来物种迁入新环境初期、外来物种迁入新环境初期4 4、无环境阻力、无环境阻力在大自然中在大自然中食物、空间有限食物、空间有限种内斗争种内斗争天敌捕食天敌捕食环境阻力环境阻力、“J”J”型增长能一直持续下去吗？型增长能一直持续下去吗？0100200300400123456时间时间/ /天天酵母数酵母数环境阻力环境阻力K值值:环境容纳量环境容纳量种群增长的种群增长的“S”型曲线型曲线 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种群最大数量称为所能维持的种群最大数量称为环境容纳量环境容纳量。K
9、/2t0 t1 t2种群数量为种群数量为K/2增长速率增长速率K值值：应用应用1 1：怎样做才是保护大熊猫的根本措施：怎样做才是保护大熊猫的根本措施？ 建立自然保护区，给大熊猫更宽广的生存空间，建立自然保护区，给大熊猫更宽广的生存空间，改善它们的栖息环境，从而提高环境容纳量，是改善它们的栖息环境，从而提高环境容纳量，是保护大熊猫的根本措施保护大熊猫的根本措施家鼠繁殖力极强，善于打洞，偷家鼠繁殖力极强，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？取哪些措施控制家鼠数量？应用应用2 2：有害生物的控制：有害生物的控制J型型环境阻力环境阻力时间
10、时间种种群群数数量量K值值增大环境阻力降低环境容纳量增大环境阻力降低环境容纳量S型型K值值J型型环境阻力环境阻力时间时间种种群群数数量量增大环境阻力降低环境容纳量增大环境阻力降低环境容纳量增大环境阻力降低环境容纳量：增大环境阻力降低环境容纳量： 养殖或释放天敌、打扫卫生、养殖或释放天敌、打扫卫生、 硬化地面、将食物储存在安全处硬化地面、将食物储存在安全处在渔业捕捞问题上，人们总是希望捕到在渔业捕捞问题上，人们总是希望捕到更多的鱼。如果捕捞量长期过高更多的鱼。如果捕捞量长期过高,种群的数量种群的数量会发生什么样的变化呢会发生什么样的变化呢? 我们应该怎样来确定我们应该怎样来确定合适的捕捞量合适的
11、捕捞量才能即不危机鱼类才能即不危机鱼类种群的持续发展种群的持续发展,又又能获得较高的鱼产量能获得较高的鱼产量?课堂讨论课堂讨论时间时间种种群群数数量量K环境阻力环境阻力J型型S型型1.1.捕捞量的确定捕捞量的确定: :K/2捕捞量捕捞量K/2K/2值。值。这样既有利于种群的可这样既有利于种群的可持续发展，持续发展，又可获得较大收益。又可获得较大收益。“S”型曲线型曲线“J”型曲线型曲线前提条件前提条件环境资源有环境资源有限限环境资源无环境资源无限限种群的增长种群的增长特点特点种群数量达种群数量达到环境容纳到环境容纳量量K值后，将值后，将在在K值上下保值上下保持相对稳定持相对稳定种群数量以种群数
12、量以一定的倍数一定的倍数连续增长连续增长有无有无K值值有有K值值无无K值值三三. .两种增长曲线的比较两种增长曲线的比较: :种群数量的变化种群数量的变化增长、波动和下降增长、波动和下降 种群的数量是由出生率和死亡率、迁入率和迁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素，都会引起种群数量的变化人为人为+ +环境因素环境因素种群的出生率、死亡率、迁出和迁入率种群的出生率、死亡率、迁出和迁入率种群数量的变化种群数量的变化气候、食物、天敌、传染病等气候、食物、天敌、传染病等內因內因增长、波动
13、、稳定、下降等增长、波动、稳定、下降等影响种群数量变化的因素影响种群数量变化的因素1 1在下列图中，表示种群在无环境阻力状况下增长在下列图中，表示种群在无环境阻力状况下增长的是的是B2 2、种群的指数增长（、种群的指数增长（J J型）是有条件的，条件之一是型）是有条件的，条件之一是A A在该环境中只有一个种群在该环境中只有一个种群B B该种群对环境的适应比其他种群优越得多该种群对环境的适应比其他种群优越得多C C环境资源是无限的环境资源是无限的D D环境资源是有限的环境资源是有限的C当堂训练：当堂训练：增长速度越来越快增长速度越来越快时间（时间（min)min)20 4060801001201
14、40160180细菌数量细菌数量（个）（个）增长速度增长速度v v( (个个/20min)/20min)248163264128 256512 4-2=248163264128 256增长率增长率r r( (个个/20min/20min 个个) )增长率稳定增长率稳定(4-2)/2=11111111Nt=N0t10010020020030030040040050050060060020204040 60608080100100180180时间时间时间时间0实例实例1：澳大利亚本来并利没有兔子。澳大利亚本来并利没有兔子。1859年，年，24只欧只欧洲野兔从英国被带到了澳大亚。这些野兔发现自己来到
15、了洲野兔从英国被带到了澳大亚。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。二、二、种群增长的种群增长的“J J”型曲线型曲线: :澳澳大大利利亚亚野野兔兔能能指指数数增增长长的的特特殊殊原因是什么呢？原因是什么呢？ 没有天敌。没有天敌。充足的食物。充足的食物。广阔的生活空间。广
16、阔的生活空间。思考思考1： 20世纪世纪30年代，人们将环颈雉引入美年代，人们将环颈雉引入美国华盛顿州的一个海国华盛顿州的一个海岛。岛。19371942年间年间数量增长：数量增长：2000年世界人口年世界人口增长曲线增长曲线我国我国10001990年人口数年人口数量变化量变化“J J”型增长的数学模型型增长的数学模型: : 在食物和空间条件充裕、气候在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等条件下，种群的适宜、没有敌害等条件下，种群的数量以一定的倍数增长，如果第一数量以一定的倍数增长，如果第一年数量为年数量为No,No,第二年的数量是第一第二年的数量是第一年的年的倍，则倍，则t年以后的种群数量公年以后的种群数量公式为：式为： Nt=Not在有限的资源和空间的条件下，在有限的资源和空间的条件下，种群又是怎样增长的呢种群又是怎样增长的呢你能否预测它的变化你能否预测它的变化高斯实验：高斯实验：生态学家曾经做过这样一个实验：在生态学家曾经做过这样一个实验：在0.5 mL0.5 mL培养液中放培养液中放入入5 5个大草履虫，然后每隔个大草履虫，然后每隔24 h24 h统计一次大草履虫的数量。经过
