种群的数量变化 【知识建构+精讲精练】高二生物 课件（人教版2019选择性必修2）

第2节 种群数量的变化Section 2 changes in population励 志 求 真 务 得 务 实 c h o n g q i n g D a z u m i d d l e s c h o o l种群数量变化的类型01020304增长衰退相对稳定波动励 志 求 真 务 得 务 实 c h o n g q i n g D a z u m i d d l e s c h o o l模型构建在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌20min就通过分裂增殖一次。0 0202040406060n n励 志 求 真 务 得 务 实 c h o n g q i n g D a z u m i d d l e s c h o o l模型构建任务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：时间时间（min）20406080100 120 140 160 180细菌数量细菌数量248163264128 256 512任务任务2 2：用公式表示出第：用公式表示出第n n代的细菌数量代的细菌数量NNn n（20min时为第一代）Nn=2n任务任务3 3：利用表格中数据：利用表格中数据画出细菌的种群增长曲线画出细菌的种群增长曲线励 志 求 真 务 得 务 实 c h o n g q i n g D a z u m i d d l e s c h o o l模型构建01010202数学方程式曲线图数学模型精确但精确但不直观不直观直观但直观但不精确不精确励 志 求 真 务 得 务 实 c h o n g q i n g D a z u m i d d l e s c h o o l模型构建一、研究种群数量变化的方法构建数学模型1.概念：用来描述一个系统或用来描述一个系统或它的它的性质的数学形式。性质的数学形式。2.步骤：研究实例研究实例研究方法研究方法细菌每细菌每20分钟分钟分裂一次，分裂一次，预知预知72h后细菌的数量后细菌的数量观察研究对象观察研究对象提出问题提出问题在资源和空间无限的环在资源和空间无限的环境中，细菌种群的增长境中，细菌种群的增长不受影响的情况下不受影响的情况下提出合理的假设提出合理的假设Nn=2n根据实验数据，用适根据实验数据，用适当的数学形式对事物的当的数学形式对事物的性质进行表达性质进行表达观察、统计细菌数量，观察、统计细菌数量，对自己建立的模型进行对自己建立的模型进行检验或修正检验或修正通过进一步实验或通过进一步实验或观察等对模型进行观察等对模型进行检验或修正检验或修正励 志 求 真 务 得 务 实 c h o n g q i n g D a z u m i d d l e s c h o o l模型构建资料资料1 1：18591859年，一个英格兰的农民带年，一个英格兰的农民带着着2424只野兔，登陆澳大利亚并只野兔，登陆澳大利亚并定居下来，但谁也没想到，一定居下来，但谁也没想到，一个世纪之后，这个澳洲个世纪之后，这个澳洲“客人客人”的数量呈指数增长，达到的数量呈指数增长，达到6 6亿只之巨。亿只之巨。励 志 求 真 务 得 务 实 c h o n g q i n g D a z u m i d d l e s c h o o l模型构建资料资料2 2：种群种群迁入一个新环境后迁入一个新环境后，常常在，常常在一一定时期内出现定时期内出现“J”J”型增长。型增长。例如，例如，在在2020世纪世纪3030年代时，人们将环颈雉年代时，人们将环颈雉引入到美国的一个岛屿，在引入到美国的一个岛屿，在1937193719421942年期间，这个环颈雉种群的增年期间，这个环颈雉种群的增长大致符合长大致符合“J”J”型曲线。型曲线。励 志 求 真 务 得 务 实 c h o n g q i n g D a z u m i d d l e s c h o o l模型构建如果种群的起始数量不是如果种群的起始数量不是1 1个，而是个，而是NN0 0量每经过一个繁殖期量每经过一个繁殖期后代的数量是原来的后代的数量是原来的 倍，每繁殖一代的时间是确定的，方倍，每繁殖一代的时间是确定的，方程式的变量用时间程式的变量用时间t t代替代替n n，你能否写出，你能否写出t t年后年后“J”“J”型曲线的型曲线的数学模型？数学模型？Nt=N0 t tN0Nt讨论讨论4 4：当种群数量呈现增长趋势时，能否通过该数学模型得出种群当种群数量呈现增长趋势时，能否通过该数学模型得出种群数量数量增长率增长率的变化规律？的变化规律？增长率始终为“-1”励 志 求 真 务 得 务 实 c h o n g q i n g D a z u m i d d l e s c h o o l模型构建1 1 1 1，种群数量增长，种群数量增长，种群数量增长，种群数量增长=1 1 1 1，种群数量不变，种群数量不变，种群数量不变，种群数量不变1 1 1 1，种群数量下降，种群数量下降，种群数量下降，种群数量下降=当年种群数量前一年种群数量由 r=-1 -1 可知：可知：励 志 求 真 务 得 务 实 c h o n g q i n g D a z u m i d d l e s c h o o lJ型增长模型(2)(2)建立模型建立模型:t:t年以后种群的数量表达式为年以后种群的数量表达式为:。NNt t=N=N0 0 t t“J”“J”形增长的数学模型形增长的数学模型(1)(1)模型假设模型假设:在在 充裕、气充裕、气候适宜、没有敌害等条件下候适宜、没有敌害等条件下,种群的数量种群的数量每年以每年以 增长增长,第二年的数量是第二年的数量是第一年的第一年的 倍。倍。食物和空间条件食物和空间条件食物和空间条件食物和空间条件一定的倍数一定的倍数一定的倍数一定的倍数变化特点形成原因从数学模型分析种群刚刚迁入一个新环境时种群刚刚迁入一个新环境时必须大于必须大于1 1而且恒定不变而且恒定不变从生存环境分析实验室中营养充分的条件实验室中营养充分的条件励 志 求 真 务 得 务 实 c h o n g q i n g D a z u m i d d l e s c h o o l模型构建“J“J形增长形增长”数学模型数学模型理想状态后一年的数量始终是前一年的倍 Nt=N0 t 时间数量-1r=-1=Nt r 励 志 求 真 务 得 务 实 c h o n g q i n g D a z u m i d d l e s c h o o l资料分析高斯（Gause，1934）把5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，结果如右图：在自然条件下，“J”形曲线也不能一直增长下去种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定，增长曲线呈“S”形。这种类型的种群增长称为“S”形增长励 志 求 真 务 得 务 实 c h o n g q i n g D a z u m i d d l e s c h o o l理性分析S形增长曲线资源和空间有限资源和空间有限存在天敌和其他竞争的物种存在天敌和其他竞争的物种励 志 求 真 务 得 务 实 c h o n g q i n g D a z u m i d d l e s c h o o l理性分析S形增长曲线资源和空间有限资源和空间有限存在天敌和其他竞争的物种存在天敌和其他竞争的物种初始一段时间种群增长较快初始一段时间种群增长较快当种群密度增大时，种内竞当种群密度增大时，种内竞争加剧，种群增长较慢争加剧，种群增长较慢种群数量稳定在一定水平种群数量稳定在一定水平(K(K值值)励 志 求 真 务 得 务 实 c h o n g q i n g D a z u m i d d l e s c h o o l理性分析S形增长曲线K值 一定的环境条件所一定的环境条件所能维持的种群最大数量称能维持的种群最大数量称为为环境容纳量。励 志 求 真 务 得 务 实 c h o n g q i n g D a z u m i d d l e s c h o o l理性分析K值的表达形式种群数量在K值上下波动偶然因素达到的最大值应忽略励 志 求 真 务 得 务 实 c h o n g q i n g D a z u m i d d l e s c h o o l理性分析励 志 求 真 务 得 务 实 c h o n g q i n g D a z u m i d d l e s c h o o l模型构建“S“S形增长形增长”数学模型数学模型资源空间有限，有天敌限制资源可以得以更新的开放空间励 志 求 真 务 得 务 实 c h o n g q i n g D a z u m i d d l e s c h o o lJ型增长模型(2)(2)建立模型建立模型:t:t年以后种群的数量表达式为年以后种群的数量表达式为:。NNt t=N=N0 0 t t“J”“J”形增长的数学模型形增长的数学模型(1)(1)模型假设模型假设:在在 充裕、气充裕、气候适宜、没有敌害等条件下候适宜、没有敌害等条件下,种群的数量种群的数量每年以每年以 增长增长,第二年的数量是第二年的数量是第一年的第一年的 倍。倍。食物和空间条件食物和空间条件食物和空间条件食物和空间条件一定的倍数一定的倍数一定的倍数一定的倍数变化特点形成原因从数学模型分析种群刚刚迁入一个新环境时种群刚刚迁入一个新环境时必须大于必须大于1 1而且恒定不变而且恒定不变从生存环境分析实验室中营养充分的条件实验室中营养充分的条件励 志 求 真 务 得 务 实 c h o n g q i n g D a z u m i d d l e s c h o o l模型构建“S“S形形增长增长”数学模型数学模型资源空间有限，有天敌限制资源可以得以更新的开放空间J J形增长形增长在食物空间充裕、气候适宜、没有敌害等条件下在食物空间充裕、气候适宜、没有敌害等条件下S S形增长形增长有环境阻力有环境阻力令 J形增长中 r=r X 1即环境阻力为0，系数为1故改写为 r=r X（1-0）在环境容纳量为K时，瞬时阻力为所以 S形增长中 r=rm X（1-）励 志 求 真 务 得 务 实 c h o n g q i n g D a z u m i d d l e s c h o o l模型构建“S“S形形增长增长”数学模型数学模型资源空间有限，有天敌限制资源可以得以更新的开放空间来来来，我给你讲讲什么是来来来，我给你讲讲什么是 阿利氏效应阿利氏效应一定的种群密度对于有效寻找配偶和逃离敌害都是必一定的种群密度对于有效寻找配偶和逃离敌害都是必要的，有些生物在种群密度很低时，种群数量不断下要的，有些生物在种群密度很低时，种群数量不断下降，且会因增长率的下降走向灭绝降，且会因增长率的下降走向灭绝假设这个最低要求种群量为M那么，当N小于M时负增长，N大于M时才正增长修正 r=rm X（1-）（1-）励 志 求 真 务 得 务 实 c h o n g q i n g D a z u m i d d l e s c h o o l模型构建“S“S形形增长增长”数学模型数学模型资源空间有限，有天敌限制资源可以得以更新的开放空间励 志 求 真 务 得 务 实 c h o n g q i n g D a z u m i d d l e s c h o o l模型构建3 3年高考两年模拟年高考两年模拟例例1 20201 2020山东滨州期末山东滨州期末 下面两种曲线是同一生物在同样条件下面两种曲线是同一生物在同样条件下的培养结果。以下分析错误的是下的培养结果。以下分析错误的是()()A.图图1 1、图、图2 2都可以表示该种群在有限环境条件下的增长规律都可以表示该种群在有限环境条件下的增长规律B.B.图图1 1中中A A点与图点与图2 2中的中的C C点对应点对应C.C.图图1 1中中B B点与图点与图2 2中的中的DD点对应点对应D.D.图图1 1、2 2中的中的B B、C C点都可以表点都可以表示种群达到了环境容纳量示种群达到了环