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1、本节聚焦本节聚焦一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法二、种群增长的二、种群增长的“J”J”型曲线型曲线三、种群增长的三、种群增长的“S”S”型曲线型曲线四、种群数量的波动和下降四、种群数量的波动和下降五、研究种群数量变化的意义五、研究种群数量变化的意义温故而知新：温故而知新：1 1、种群密度的调查方法。、种群密度的调查方法。2 2、种群的特征有哪些？其中最基本的数量、种群的特征有哪些？其中最基本的数量特特征是什征是什么？么？3 3、直接影响种群密度的特征是什么？、直接影响种群密度的特征是什么？4 4、能预测种群密度变化趋势的特征是什么、能预测种群密度变化趋势的特征是什么?5 5
2、、你认为有哪些因素能影响种群数量？、你认为有哪些因素能影响种群数量？大肠杆菌大肠杆菌讨论：讨论：1 1、n n代细菌的数代细菌的数量是多少量是多少？计算计算公式是什么？公式是什么？2 2、72H72H后，由后，由一个细菌分裂产一个细菌分裂产生的细菌数量是生的细菌数量是多少？多少？解：解：n min xhminNnn nN Nn n n n一、构建种群增长模型的方法一、构建种群增长模型的方法数学模型：数学模型：用来描述一个系统或它的性质的数用来描述一个系统或它的性质的数学形式学形式 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：观察研究对象，观察研究对象，提出问题提出问题提出合理的
3、假设提出合理的假设通过进一步的实验或观察等，通过进一步的实验或观察等，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当的数学形式对事物的性质进行表达的性质进行表达细胞每细胞每20min20min分裂一次分裂一次资源空间无限多，细菌种群资源空间无限多，细菌种群的增长不受种群密度增加的的增长不受种群密度增加的影响影响Nn=2n，N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，观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型对自己所建立的模型进行检验或修正进行检验或修正讨论：讨论：请你计算一个细菌产生的后代在不同时间请你计算一个细菌产生的
4、后代在不同时间的数量，完成表格！的数量，完成表格！4 4、以时间为横坐、以时间为横坐标，细菌数量为纵标，细菌数量为纵坐标，画出细菌的坐标，画出细菌的种群增长曲线种群增长曲线时间（min)20406080100120140160180分裂次数细菌数量（个）248163264128 256512123456789曲线图与数学公式比较，优缺点？曲线图与数学公式比较，优缺点？曲线图：直观，但不够精确。曲线图：直观，但不够精确。数学公式：精确，但不够直观。数学公式：精确，但不够直观。数学公式：数学公式：Nn=1X2n1859年，年，24只只野兔野兔 6亿只以上亿只以上的野兔的野兔近近100100年后年后
5、实例实例1 1：澳大利亚野兔澳大利亚野兔实例二：实例二：凤眼莲（水葫芦）原产于南美，仅以一种观赏性植物零散凤眼莲（水葫芦）原产于南美，仅以一种观赏性植物零散分布，分布，18441844年在美国的博览会上曾被喻为年在美国的博览会上曾被喻为“美化世界的淡紫色花冠美化世界的淡紫色花冠”。自此以后凤眼莲被作为观赏植物引种栽培，现已在亚、非、欧、。自此以后凤眼莲被作为观赏植物引种栽培，现已在亚、非、欧、北美洲等数十个国家造成危害。北美洲等数十个国家造成危害。19011901年作为花卉引入中国，年作为花卉引入中国，3030年代年代作为畜禽饲料引入中国内地各省，并作为观赏和净化水质的植物推作为畜禽饲料引入中
6、国内地各省，并作为观赏和净化水质的植物推广种植，后逃逸为野生。由于繁殖迅速，又几乎没有竞争对手和天广种植，后逃逸为野生。由于繁殖迅速，又几乎没有竞争对手和天敌敌 ，在我国南方江河湖泊中发展迅速，目前我国有这种凤眼莲，在我国南方江河湖泊中发展迅速，目前我国有这种凤眼莲184184万吨，成为我国淡水水体中主要的外来入侵物种之一。万吨，成为我国淡水水体中主要的外来入侵物种之一。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一个人们将环颈雉引入美国的一个岛屿。在岛屿。在1937193719421942年期间，年期间，这个种群数量的增长如下图所这个种群数量的增长如下图所示
7、。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？二、种群增长的二、种群增长的“J”型曲线型曲线2、建立模型：建立模型：t t年后种群的数量为年后种群的数量为 N Nt t=N=N0 0 t t 实例：实例：实验室条件下、外来物种入侵、迁移入新环境。实验室条件下、外来物种入侵、迁移入新环境。增长特点：增长特点：种群数量每年以一定的倍数增长，第二种群数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的年是第一年的倍。倍。1 1、模型假设：、模型假设：理想状态理想状态：食物充足，空间不限，气候适宜，没有天敌等；食
8、物充足，空间不限，气候适宜，没有天敌等；时间（N N0 0为起始数量，为起始数量，t t为时间，为时间，N Nt t表示表示t t年后该种年后该种群的数量，）群的数量，）分析分析种种群增长群增长的的“J”型曲线型曲线的种群的种群增长率增长率和种群和种群增长速增长速率率存在环境阻力存在环境阻力自自然然条条件件（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，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，导导致致该该种种群群的的出出生生率率降降低，死亡率增高。低，死亡率增高。当出生率与死亡率相等时，种群的增长就当出生率与死亡率相等时，种群的增长就会
9、停止，有时会稳定在一定的水平。会停止，有时会稳定在一定的水平。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）后，）后，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。K值：值：在环境条件不受在环境条件不受破坏的情况下，一定空破坏的情况下，一定空间中所能维持的间中所能维持的种群最种群最大数量大数量称为称为环境容纳量。环境容纳量。三、种群增长的三、种群增长的“S S”型曲线型曲线 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，种群数量达到种群数量达到
10、K K值时，值时，种群增长速率为零种群增长速率为零,但种群数但种群数量达到最大，且种内斗争最剧量达到最大，且种内斗争最剧烈。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/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
11、率为零长速率为零长速率为零长速率为零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增长特点增长特点有无有无K K值值相同点相同点环境资源无限（理想条件）环境资源无限（理想条件）环境资源有限环境资源有限每年以一定的倍数增长每年以一定的倍数增长增长一段时间后，增长一段时间后，趋于稳定趋于稳定无无有有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均均为为增增长长型型曲曲线线针对训练：完成针对训练：完成“
12、S”型曲线分析型曲线分析：分别分析分别分析B点和点和D点时的出生率和死亡率点时的出生率和死亡率情况。情况。B点：出生率点：出生率_死亡率死亡率 D点：出点：出生率生率_死亡率死亡率 一开始一开始AB段数量增长慢的原因是段数量增长慢的原因是_数量增长最快的是数量增长最快的是_段，其段，其原因是原因是_。CD段增长速度变慢的可能原因是段增长速度变慢的可能原因是_。D点达到最大值点达到最大值K值，值，K值的含义是值的含义是_=适应新环境适应新环境BC食物空间充足，条件适宜且种内斗争较弱食物空间充足，条件适宜且种内斗争较弱资源空间有限，种内斗争加剧，天敌增多，导致出生资源空间有限，种内斗争加剧，天敌增
13、多，导致出生率下降，死亡率升高率下降，死亡率升高环境容纳量即能维持该种群的最大数量环境容纳量即能维持该种群的最大数量 你认为你认为K值是个固定值吗，为什么？值是个固定值吗，为什么？在追求人与自然和谐相处的过程中，在追求人与自然和谐相处的过程中，如何控制有害生物，如何保护濒危物种。如何控制有害生物，如何保护濒危物种。试从环境容纳量上分析保护大熊猫和控试从环境容纳量上分析保护大熊猫和控制鼠害的根本措施。制鼠害的根本措施。不是，环境条件的改变会影响K值。讨论：讨论：从从“S S”线和环境容纳量（线和环境容纳量（K K值）的角度思值）的角度思考：考：（1 1）对濒危动物如大熊猫应采取什么保护措施？）对
14、濒危动物如大熊猫应采取什么保护措施？（2 2）对家鼠等有害动物的控制，应当采取什么措施？）对家鼠等有害动物的控制，应当采取什么措施？建立自然保护区，改善大熊猫的栖息环境，提建立自然保护区，改善大熊猫的栖息环境，提高环境容纳量。高环境容纳量。可以采取措施降低有害动物种群的环境容纳量，如将食可以采取措施降低有害动物种群的环境容纳量，如将食物储藏在安全处，断绝或减少它们的食物来源；室内采物储藏在安全处，断绝或减少它们的食物来源；室内采取硬化地面等措施，减少它们挖造巢穴的场所；养殖或取硬化地面等措施，减少它们挖造巢穴的场所；养殖或释放它们的天敌，等等。释放它们的天敌，等等。实践与应用实践与应用（3 3
15、）渔业捕捞时，应选择什么时期最好？）渔业捕捞时，应选择什么时期最好？大多数种群的数量总是在波动之中的，大多数种群的数量总是在波动之中的，四、种群数量的波动和下降四、种群数量的波动和下降 东亚飞蝗种群数量的波动东亚飞蝗种群数量的波动在不利条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡在不利条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡气候、食物、被捕食、传染病气候、食物、被捕食、传染病（2）种群数量变化的类型：）种群数量变化的类型：增长，稳定，波动、下降等增长，稳定，波动、下降等自然因素：自然因素：人为因素：人为因素：人类活动等人类活动等（1 1）影响种群数量变化的因素：）影响种群数量变化的因素：五研究种群数量变化有何意义
16、？本本课课小小结结第四章第四章 第二节第二节 种群数量的变化种群数量的变化 一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法-数学模型数学模型建立数学模型的一般步骤建立数学模型的一般步骤 二、种群增长的二、种群增长的“J J”型曲线型曲线1 1、“J J”型曲线形成的条件型曲线形成的条件2 2、“J J”型增长的数学模型型增长的数学模型三、种群增长的三、种群增长的“S S”型曲线型曲线1 1、“S S”型曲线形成的条件型曲线形成的条件2 2、K K值值3 3、“J J”型曲线与型曲线与“S S”型曲线的比较型曲线的比较四、种群数量的波动和下降四、种群数量的波动和下降五研究种群数量变化有何意
17、义？五研究种群数量变化有何意义？五研究种群数量变化有何意义？五研究种群数量变化有何意义？如果种群处在一个理想的环境中，如果种群处在一个理想的环境中，没有自然和空间的限制，种群内个没有自然和空间的限制，种群内个体数量的增长曲线是体数量的增长曲线是_,用达尔文用达尔文的进化理论解释，这是由于生物具的进化理论解释，这是由于生物具有有_特性。特性。如果将该种群置入有限制的自然如果将该种群置入有限制的自然环境中，种群内个体数量的增长曲环境中，种群内个体数量的增长曲线是线是_，用达尔文进化理论分析图中的阴影部分表，用达尔文进化理论分析图中的阴影部分表_。例：下图为某种群在不同生态环境中的增长曲线，例：下图
18、为某种群在不同生态环境中的增长曲线，仔细分析图中去先后回答下列问题：仔细分析图中去先后回答下列问题：ab在生存斗争过程中淘汰的个体过度繁殖ab个体数 时间“食人鱼食人鱼”是一种肉食鱼，一旦进入自然生是一种肉食鱼，一旦进入自然生态水域，就会造成严重的生态灾难。假如该态水域，就会造成严重的生态灾难。假如该物种进入湖泊生态系统，以下哪种曲线能准物种进入湖泊生态系统，以下哪种曲线能准确表达其种群数量变化的特点确表达其种群数量变化的特点 B C D B C D A下列因素能引起种群密度增大的有下列因素能引起种群密度增大的有 。A A、种群中幼年个体增多、种群中幼年个体增多B B、环境中温度条件适宜、环境
19、中温度条件适宜 C C、种群中幼年个体减少、种群中幼年个体减少D D、环境中天敌增多、环境中天敌增多 E E、寄生生物减少、寄生生物减少B EB E例例2 在在20世纪世纪30年代时，人们将年代时，人们将环颈雉引入到美环颈雉引入到美国的一个岛屿。国的一个岛屿。在在19371942年年期间，这个期间，这个环颈环颈雉雉种群的增长大种群的增长大致符合致符合“J”型曲型曲线线二、种群增长的二、种群增长的“J”型曲线型曲线“J”型增长的数学模型型增长的数学模型 1 1、模型假设：、模型假设：理理想想状状态态食食物物充充足足，空空间间不不限限，气气候适宜，没有敌害等；候适宜，没有敌害等；（N N0 0为起
20、始数量，为起始数量，t t为时间，为时间，N Nt t表示表示t t年后该种年后该种群的数量，）群的数量，）2 2、种群、种群“J”J”型增长的数学模型公式：型增长的数学模型公式：Nt=N0 t 种种群群的的数数量量每每年年以以一一定定的的倍倍数数增增长长，第第二年是第一年的二年是第一年的倍。倍。A种群数量达到种群数量达到K值时，值时，种群种群 增长停止增长停止种群数量在种群数量在 K/2值时，值时，种群种群 增长最快增长最快种群数量种群数量 小于小于K/2值时值时种群种群增长速率逐渐加快增长速率逐渐加快种群数量种群数量 大于大于K/2值时值时种群种群增长速率逐渐减慢增长速率逐渐减慢 讨论：讨
21、论：从环境容纳量（从环境容纳量（K K值）的角度思考：值）的角度思考：（1 1）对濒危动物如大熊猫应采取什么保护措施？）对濒危动物如大熊猫应采取什么保护措施？（2 2）对家鼠等有害动物的控制，应当采取什么）对家鼠等有害动物的控制，应当采取什么 措施？措施？建立自然保护区，改善大熊猫的栖息环境，提建立自然保护区，改善大熊猫的栖息环境，提高环境容纳量。高环境容纳量。可以采取措施降低有害动物种群的环境容纳量，可以采取措施降低有害动物种群的环境容纳量，如将食物储藏在安全处，断绝或减少它们的食物如将食物储藏在安全处，断绝或减少它们的食物来源；室内采取硬化地面等措施，减少它们挖造来源；室内采取硬化地面等措
22、施，减少它们挖造巢穴的场所；养殖或释放它们的天敌，等等。巢穴的场所；养殖或释放它们的天敌，等等。种群数量种群增长的种群增长的“J”型曲线型曲线（在理想状态下的种群增长）（在理想状态下的种群增长）种群增长的种群增长的“S”型曲线型曲线（在有限环境下的种群增长）（在有限环境下的种群增长）J型曲线型曲线S型曲线型曲线形成条件形成条件种群的增长率种群的增长率稳定不变稳定不变有无有无K值值曲线曲线理想条件下理想条件下自然条件下自然条件下无无K值值有有K值值先增长后减少先增长后减少中国水利网宁波、昆明、武汉等地，人躺在铺满水葫芦的湖面上，可以不沉；上海去年3万吨的水葫芦打捞量，今年已翻了3倍有余，上升至10万吨；水葫芦所带来的水体富营养化，让越来越多的水中生物痛失“家园”。人口人口/亿亿我国我国1000-19901000-1990年的人口数量变化年的人口数量变化 课后延伸与拓展：课后延伸与拓展：看图分析看图分析