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1、第第4 4章章 种群和群落种群和群落第第2 2节节 种群的数量变化种群的数量变化假设在营养和生存空间没有限制的情况下，某假设在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每种细菌每20分钟就通过分裂繁殖一代分钟就通过分裂繁殖一代。时间时间（min)min)2020 4040 6060 8080100100120120140140 160160 180180分裂次数分裂次数数量数量（个）（个）2 24 48 8161632326464128128 256256 5125121 12 23 34 45 56 67 78 89 91 1、填写下表：计算一个细菌在不同时间（单位为、填写下表：计算一个细菌在
2、不同时间（单位为minmin）产）产生后代的数量。生后代的数量。2 2n n代细菌数量代细菌数量NnNnNnNn的计算公式是：的计算公式是：NnNn3 37272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？1 1n n解：解：n n min min x xh hminminNnNn1 1n n n n 细菌数量一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法4 4、以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，画出细菌的数、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。量增长曲线。曲线图与数学方程式比较，有曲线图与数学方程式比较，有哪些优缺点？哪
3、些优缺点？曲线图：曲线图：直观，但不够精确。直观，但不够精确。数学公式：数学公式：精确，但不够直观。精确，但不够直观。NnNnNnNn 1 1n n1 1、观察研究对象，、观察研究对象，提出提出问题问题细菌每细菌每2020分钟分裂一次，分钟分裂一次，问题：细菌数量怎样变化的？问题：细菌数量怎样变化的？2 2、提出提出合理的合理的假设假设在资源和空间无限多的环境中，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细菌种群的增长不受种群密度增加的影响加的影响3 3、根据实验数据，用适、根据实验数据，用适当的当的数学形式数学形式对事物的性对事物的性质进行质进行表达表达（建立数学模型建立数学模
4、型）列出表格，根据表格画曲线，推列出表格，根据表格画曲线，推导公式导公式4 4、通过进一步实验或观、通过进一步实验或观察等，对模型进行察等，对模型进行检验或检验或修正修正观察、统计细菌的数量，对自己观察、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：、建立数学模型一般包括以下步骤：细菌的数量个 理理想想条条件件下下细细菌菌数数量量增增长长的的推推测测：自自然然界界中中有有此此类类型型吗？吗？二、种群增长的二、种群增长的“J J”型曲线型曲线实例实例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
5、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 亿亿只以上，遍布整个大陆。只以上，遍布整个大陆。(一一)种群增长的种群增长的“J J”型曲线型曲线: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
6、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。种群增长的种群增长的“J J”型曲线型曲线产生条件：产生条件：理想状态理想状态食物充足，空间不限，食物充足，空间不限，气候适宜，没有天敌等；气候适宜，没有天敌等；增长特点：增长特点：种群数量每年以一定的倍数增长，种群数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的第二年是第一年的倍。倍。量的计算：量的计算：t t年
7、后种群的数量为年后种群的数量为 （NN0 0为起始数量，为起始数量，t t为时间，为时间，NNt t表示表示t t年后该种群的数量，年后该种群的数量，为一年前种群数量的倍数）为一年前种群数量的倍数）例子：例子：实验室条件下、外来物种入侵、实验室条件下、外来物种入侵、迁移入新环境。迁移入新环境。N Nt t=N=N0 0 t t n问题：问题：“J”型增长能一直持续下去吗？型增长能一直持续下去吗？存在环境阻力存在环境阻力自然界的资源和空间总是有限的；种内斗争就自然界的资源和空间总是有限的；种内斗争就会加剧；捕食者增加等。会加剧；捕食者增加等。当种群数量增加到一定阶段时，种群数量就会当种群数量增加
8、到一定阶段时，种群数量就会稳定在一定的水平。稳定在一定的水平。三、种群增长的三、种群增长的“S S”型曲线型曲线K=3751.概念：在资源和空间有限时，种群经过一概念：在资源和空间有限时，种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定的增长曲线定时间的增长后，数量趋于稳定的增长曲线称为称为“S”型曲线。型曲线。2.K值：在环境条件不受破坏的情况下，一定空值：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成为间中所能维持的种群最大数量成为环境容纳量环境容纳量，又称又称K值值。如：大草履虫种如：大草履虫种群的增长曲线群的增长曲线种群增长种群增长速速率不断低率不断低种群数量种群数量K/2 K/
9、2 K K值时，值时，对对种种 群群 增增 长长 的的“S”型型曲曲线线的的分分析析种群数量达到种群数量达到K K值时，值时，种群增长种群增长速速率为率为零零,但种群但种群数数量达到最大量达到最大，且，且种内斗争最剧种内斗争最剧烈烈。种群数量在种群数量在 K/2K/2值时，值时，种群增长种群增长速速率率最大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/2转折期，增转折期，增转折期，增转折期，增长速率最快长速率最快长速率最快长速率最快K K值：值：环境容纳量环境容纳量加速期，个体数量增加，增长加速加速期，个体数量增加，增长加速潜伏期，个体数量较少增长缓
10、慢潜伏期，个体数量较少增长缓慢减速期，增长缓慢减速期，增长缓慢饱和期，增饱和期，增饱和期，增饱和期，增长速率为零长速率为零长速率为零长速率为零三、种群增长的三、种群增长的“S S”型曲线型曲线4.4.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。5.5.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
11、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当出生率与死亡率相等时，种群的增长就会停止，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有时会稳定在一定的水平比较种群增长两种曲线的联系与区别比较种群增长两种曲线的联系与区别J J型曲线型曲线S S型曲线型曲线条件条件种群增长率种群增长率有无有无K K值值曲线曲线环境资源无限环境资源无限环境资源有限环境资源有限保持稳定保持稳定逐渐降低逐渐降低无，无，持续保持增长持续保持增长有有K K值值 环境阻力环境阻力环境阻力环境阻力K K值：值：环境容纳量环境容纳量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