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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问题探讨问题探讨 在营养和生存空间在营养和生存空间没有限制的情况下，某没有限制的情况下，某种细菌每种细菌每20min20min就通过就通过分裂繁殖一代。分裂繁殖一代。一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法时间时间（min)min)202040406060808010
2、0100120120140140160160 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 min hminNn1n
3、 n 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 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列出表格，根据表格中数据画出列出表格，根据表格中数据画出曲线图或推导公式（曲线图或推导公式（N N N Nn n
4、n nn n n n）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：细菌数量细菌数量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
5、，但不够直观。自然界中有此类型的增长吗？自然界中有此类型的增长吗？一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法6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人们将环颈雉引入美国的一个岛屿。在一个岛屿。在1937193719421942年期间，这个种群数量的年期间，这个种群数量的增长如下图所示。增长如下图所示。如果以时间为横坐如果以时间为横坐标，种群数量为纵标，种群数量为纵坐标画出曲线来表坐标画出曲线来表示，曲线大致呈什示，曲线大致呈什么型？么型？7二、种群增长的二、种群增长的“J J”型曲线型曲线模型假设：模型假设：理想状态理想状态食物和空间条件充裕，
6、食物和空间条件充裕，气候适宜，没有天敌；气候适宜，没有天敌；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。建立模型：建立模型：Nt=N0 t（N0为起始数量，为起始数量，t为时间，为时间，Nt表示表示t年后该种群的数量，年后该种群的数量，为年增长倍数）为年增长倍数）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。8问题探讨问题探讨在一个培养基中，细菌的数量会一直按照这个公式增长在一个培养基中，细菌的数量会一直按照这个公式增长吗？为什么？如何验证这个观点？吗？为什么？如何验证
7、这个观点？不会。原因是资源和空间是有限的。不会。原因是资源和空间是有限的。生态学家高斯曾经做过这生态学家高斯曾经做过这样一个实验：在样一个实验：在0.5ml0.5ml培养液中培养液中放入放入5 5个大草履虫，然后每隔个大草履虫，然后每隔24h24h统计一次大草履虫的数量。统计一次大草履虫的数量。经过反复实验，得出了如图所经过反复实验，得出了如图所示的结果。示的结果。9 9三、种群增长的三、种群增长的“S S”型曲线型曲线产生条件：产生条件：自自然然条条件件(现现实实状状态态)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
8、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。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 K K值：值：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所能维持的种群最大数量种群最大数量称为称为环境容纳量环境容纳量。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减速期，增长缓慢减速
9、期，增长缓慢稳定期，增稳定期，增稳定期，增稳定期，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 思考讨论：思考讨论：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，建立自然保护区，改善大熊猫的栖息环境，提高提高环境容纳量环境容纳量。可以采取措施可以采取措施降低降低有害动物种群的有害动物种群的环境容纳量。环境容纳
10、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。12（3 3）渔业捕捞中，如何确定合适的捕捞量呢？）渔业捕捞中，如何确定合适的捕捞量呢？应在鱼的数量在应在鱼的数量在K/2K之间进行，且捕捞之间进行，且捕捞剩余量控制在剩余量控制在K/2时，既可获得最大捕捞量，又时，既可获得最大捕捞量，又可保持高速增长，不影响资源的再生。可保持高速增长，不影响资源的再生。13J J型曲线型曲线S S型曲线型曲线条
11、件条件种群增长率种群增长率不断下降不断下降有无有无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阴影部分代表生存斗争中被淘阴影部分代表生存斗争中被淘汰的个体。汰的个体。种群增长速率种群增长速率增加增加先增加，后减小先增加，后减小K/2最大最大注意问题1 1、J J型增长中的型增长中的只是代表增长的倍数，不能代表增只是代表增长的倍数，不能代表增长率长率（学案课堂检测第二题）（学案课堂检测第二题）2 2、S S型增长曲线的前半段并不与型增长曲线的前半段
12、并不与J J型增长的前半段重合型增长的前半段重合1.“增长率增长率”和和“增长速率增长速率”一样吗？一样吗？增长率与增长速率是不同的。增长率与增长速率是不同的。增长率是指新增长率是指新增加的个体数占原来个体数的比例，是一个百增加的个体数占原来个体数的比例，是一个百分比，无单位分比，无单位；增长速率是指新增加的个体数增长速率是指新增加的个体数与时间的比值，有单位（如个与时间的比值，有单位（如个/年等）。年等）。增长速率增长速率末数初数末数初数单位时间单位时间NtNo(个)T(年)100增长率增长率末数初数末数初数NtNo初数初数No出生率死亡率出生率死亡率如某种群开始增长率是如某种群开始增长率是
13、1.1.种群数量为种群数量为1010则则1 1年后年后,种群数量变为种群数量变为2020个个,增长速率增长速率1010个个/年年第第2 2年增长率降为年增长率降为1.1.种群数量是种群数量是40,40,增长速率增长速率2020个个/年年第第3 3年增长率降为年增长率降为1.1.种群数量是种群数量是80,80,增长速率增长速率4040个个/年年第第4 4年增长率降为年增长率降为1.1.种群数量是种群数量是160,160,增长速率增长速率8080个个/年年第第5 5年增长率降为年增长率降为1.1.种群数量是种群数量是320,320,增长速率增长速率160160个个/年年J J型增长率和增长速率的变
14、化型增长率和增长速率的变化如某种群开始增长率是如某种群开始增长率是1.1.种群数量为种群数量为1010则则1 1年后年后,种群数量变为种群数量变为2020个个,增长速率增长速率1010个个/年年第第2 2年增长率降为年增长率降为0.9.0.9.种群数量是种群数量是38,38,增长速率增长速率1818个个/年年第第3 3年增长率降为年增长率降为0.8.0.8.种群数量是种群数量是68.4,68.4,增长速率增长速率30.430.4个个/年年第第4 4年增长率降为年增长率降为0.7.0.7.种群数量是种群数量是116.28,116.28,增长速率增长速率47.8847.88个个/年年第第5 5年增
15、长率降为年增长率降为0.6.0.6.种群数量是种群数量是186.048,186.048,增长速率增长速率69.76869.768个个/年年S S型增长率和增长速率的变化型增长率和增长速率的变化 在有限的资源和空间中，随着种群数量的增加，在有限的资源和空间中，随着种群数量的增加，种群增长的阻力也会随之增大，由此导致种群的出生种群增长的阻力也会随之增大，由此导致种群的出生率降低、死亡率增加，率降低、死亡率增加，二者之间的差值即增长率是不二者之间的差值即增长率是不断减小；当种群的出生率和死亡率相等时，增长率为断减小；当种群的出生率和死亡率相等时，增长率为零，此时种群数量达到最大值停止增加。零，此时种
16、群数量达到最大值停止增加。学案的巩固提高的学案的巩固提高的9 9、1010题，优化方案随堂自测的第四题题，优化方案随堂自测的第四题3 3、目前考的比较多的是、目前考的比较多的是J J型的增长率曲线型的增长率曲线和和S S型的增长型的增长速率的曲线速率的曲线。而且很多题目都。而且很多题目都把把S S型的增长速率说成是型的增长速率说成是增长率。增长率。四、种群数量的波动和下降四、种群数量的波动和下降 大多数种群的数量总是在波动之中的，在不利条件之大多数种群的数量总是在波动之中的，在不利条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡。下，还会急剧下降，甚至灭亡。影响种群数量变化的因素：影响种群数量变化的因素：直接
17、因素：直接因素：间接因素：间接因素：重要因素：重要因素：出生率、死亡率、迁入出生率、死亡率、迁入率率、迁出、迁出率率食物、气候、传染病、天敌食物、气候、传染病、天敌人类的活动人类的活动1、野生生物资源合理利用和保护、野生生物资源合理利用和保护五、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？2、害虫的防治、害虫的防治3 3、为引进外来物种提供理性的思考、为引进外来物种提供理性的思考 1 1在下列图中，表示种群在无环境阻力在下列图中，表示种群在无环境阻力状况下增长的是状况下增长的是B B例例3 053 05全国卷全国卷I I）为了保护鱼类资源不受破坏，并能持为了保护鱼类资源不受破坏，并
18、能持续地获得最大捕鱼量，根据种群增长的续地获得最大捕鱼量，根据种群增长的S S型曲线，应使型曲线，应使被捕鱼群的种群数量保持在被捕鱼群的种群数量保持在 K/2K/2水平。这是因为在这个水平。这是因为在这个水平上水平上 A.A.种群数量相对稳定种群数量相对稳定 B.B.种群增长量最大种群增长量最大 C.C.种群数量最大种群数量最大 D.D.环境条件所允许的种群数量最大环境条件所允许的种群数量最大K K时间时间K/2K/2种群数量种群数量B B时间时间K种群大小种群大小4、如图表示有限环境中某一种群增长的曲线。下列有关、如图表示有限环境中某一种群增长的曲线。下列有关叙述正确的是叙述正确的是 K值是
19、环境条件所允许达到的种群数量最大值值是环境条件所允许达到的种群数量最大值在在K值时，种群的增长率最大值时，种群的增长率最大如果不考虑迁入迁出等其它因素，在如果不考虑迁入迁出等其它因素，在K值时出生率等于值时出生率等于死亡率死亡率假设这是鱼的种群，当种群达到假设这是鱼的种群，当种群达到K值时开始捕捞，可持值时开始捕捞，可持续获得最高产量续获得最高产量 A.B.C.D.B（0707理综理综I I）3 3下列有关种群增长的下列有关种群增长的S S型曲型曲线的叙述，错误的是线的叙述，错误的是A A通常自然界中的种群增长曲线最终呈通常自然界中的种群增长曲线最终呈S S型型 B B达到达到K K值时种群增
20、长率为零值时种群增长率为零C C种群增长受自身密度的影响种群增长受自身密度的影响D D种群的增长速度逐步降低种群的增长速度逐步降低D D物理模型：以实物或图片形式直观表达认识对象物理模型：以实物或图片形式直观表达认识对象的特征。的特征。例子例子DNA双螺旋结构模型、细胞膜的流双螺旋结构模型、细胞膜的流动镶嵌模型动镶嵌模型、细胞结构模型、细胞结构模型 概念模型：指以文字表述来抽象概括出事物本质概念模型：指以文字表述来抽象概括出事物本质特征的模型。例子特征的模型。例子达尔文的自然选择学说（最典达尔文的自然选择学说（最典型）、光合作用过程中物质和能量的变化型）、光合作用过程中物质和能量的变化 数学模
21、型：用来描述一个系统或它的性质的数学数学模型：用来描述一个系统或它的性质的数学形式形式。例子。例子J型变化曲线型变化曲线（S型也是）、酶活性型也是）、酶活性受温度（受温度（PH值）影响示意图、不同细胞的细胞周值）影响示意图、不同细胞的细胞周期持续时间等期持续时间等 在在 型曲线的前半部分，由于增长率下降的幅度小型曲线的前半部分，由于增长率下降的幅度小于死亡率增加的幅度，所以种群的增长速率不断增大；于死亡率增加的幅度，所以种群的增长速率不断增大；在种群数量为时，增长率的下降幅度等于死亡率在种群数量为时，增长率的下降幅度等于死亡率的增加幅度，增长速率达到最大值；而到了后半部分，的增加幅度，增长速率达到最大值；而到了后半部分，增长率的下降幅度超过了死亡率的增加幅度，所以种群增长率的下降幅度超过了死亡率的增加幅度，所以种群的增长速率下降；至种群数量为时，增长率等于死亡的增长速率下降；至种群数量为时，增长率等于死亡率，增率，增 长速率和增长率均为零，种群数量达到最大，停长速率和增长率均为零，种群数量达到最大，停止增长。止增长。