种群数量的变化-ppt分析-共61页课件.ppt
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1、细菌无处不在细菌在繁殖过程中,种群数量是如何变化的呢?在在营养和生存营养和生存空间没有限制空间没有限制的情况下,某的情况下,某种种细菌每细菌每2020分分钟钟就通过分裂就通过分裂繁殖一代繁殖一代。任务任务1:请请计算出计算出一个一个细菌产生的后代在细菌产生的后代在不同时间不同时间(单位为(单位为min)的数量的数量,并填入下表(,并填入下表(教材教材P66)任务任务2:用公式表示出用公式表示出第第n代代的细菌数量的细菌数量Nn (20min时为第一代)时为第一代)2 4 8 16 32 64 128 256 512N Nn n=1 12 2n n (N N表示细菌数量,表示细菌数量,n n表示
2、繁殖代数)表示繁殖代数)任务任务3:利用表格中的数据画出细菌种群的增长曲线(利用表格中的数据画出细菌种群的增长曲线(教材教材P66)曲线图与数学方程式曲线图与数学方程式比较,优缺点?比较,优缺点?直观,直观,但不够精确。但不够精确。一、研究种群数量变化的方法一、研究种群数量变化的方法构建数学模型构建数学模型1、概念:、概念:用来描述一个系统或它的性质的数学形式用来描述一个系统或它的性质的数学形式2、类型:、类型:数据分析表格式数据分析表格式数学方程式数学方程式Nn=2n坐标式(曲线图、柱状图)坐标式(曲线图、柱状图)3、建立数学模型建立数学模型的一般的一般步骤步骤:观察研究对象,提出观察研究对
3、象,提出问题问题提出合理的假设提出合理的假设通过进一步的实验或观通过进一步的实验或观察等,对模型进行检验察等,对模型进行检验或修正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菌细菌每每20min20min分裂分裂一次一次在在资源和空间无限多资源和空间无限多的环境中,细菌种的环境中,细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响。群的增长不会受种群密度增加的影响。列出列出表格表格,根据表格画,根据表格画曲线图曲线图,推导,推导数学数学方程式方程式:N Nn nn n (N代表细菌数量,代表细菌数量,n表示第几代)表示第几代)观察、统计细菌的
4、数量,对自己所建观察、统计细菌的数量,对自己所建立的模型进行立的模型进行检验或修正检验或修正试一试试一试(用公式表示,不必计算具体结果)(用公式表示,不必计算具体结果)二、种群增长的二、种群增长的“J”J”型曲线型曲线 以上讨论的是在以上讨论的是在实实验条件下验条件下,种群的数量,种群的数量变化,变化,自然界中自然界中的种群的种群其数量变化其数量变化有没有类似有没有类似的情况的情况呢?呢?实例一:实例一:澳大利亚野兔澳大利亚野兔1859年,一个英格兰年,一个英格兰的农民带着的农民带着24只只野兔,野兔,登陆澳大利亚并定居登陆澳大利亚并定居下来,但谁也没想到,下来,但谁也没想到,之后的之后的一个
5、世纪一个世纪里,里,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6亿只亿只之多。之多。实例实例二二:20世纪世纪30年代年代,人们将人们将环颈雉环颈雉引入美引入美国的一个岛屿国的一个岛屿,此后,此后环颈雉环颈雉的增长如的增长如上图。上图。实例实例三:三:凤眼莲(水葫芦)凤眼莲(水葫芦)凤眼莲原产于凤眼莲原产于南美南美,1901年作为花卉年作为花卉引入引入中国中国.由于繁殖迅速,由于繁殖迅速,又几乎又几乎没有竞争对手和没有竞争对手和天敌天敌,我国目前有,我国目前有184万吨万吨.它对其生活的水它对其生活的水面采取了野蛮的封锁策面采取了野蛮的封锁策略,挡住阳光,导致水略
6、,挡住阳光,导致水下植物得不到足够光照下植物得不到足够光照而死亡而死亡.凤眼莲成为我凤眼莲成为我国淡水水体中主要的国淡水水体中主要的外外来入侵物种之一来入侵物种之一。实例四:世界人口增长曲线实例四:世界人口增长曲线自然界确有类似细菌自然界确有类似细菌在在理想条件下理想条件下种群数种群数量增长的形式,如果量增长的形式,如果以以时间为横坐标时间为横坐标,种种群数量为纵坐标群数量为纵坐标画出画出曲线来表示,曲线曲线来表示,曲线大大致呈致呈“J”型型。“J”型增长型增长曲线曲线(2)数量变化特点:)数量变化特点:种群每年以一定的倍数增长种群每年以一定的倍数增长(3)、适用范围:、适用范围:实验室营养充
7、分的条件下实验室营养充分的条件下当种群刚迁入到一个新的适宜当种群刚迁入到一个新的适宜环境的早期阶段环境的早期阶段(1)形成原因:)形成原因:理想状态理想状态食物充足食物充足,空间空间不限,气候适宜,不限,气候适宜,没有天敌等没有天敌等(不存在环境阻力)(不存在环境阻力)(4)、数学方程式模型:、数学方程式模型:Nt=N0 t模型假设:模型假设:假设假设1:理想状态:理想状态 假设假设2:后一年的数量始终是前一年的后一年的数量始终是前一年的倍。倍。(N N0 0为为种群种群起始数量,起始数量,t t为时间,为时间,N Nt t表示表示t t年年后该种群的后该种群的数量,数量,表示该种群数量是表示
8、该种群数量是一年前种群数量的倍数一年前种群数量的倍数)思考:思考:当当1,=1,01:种群数量呈种群数量呈“J”型增长型增长=1:种群数量不增长种群数量不增长0 01:种群数量下降种群数量下降=0:种群灭亡种群灭亡注意:注意:只表示种群增长的只表示种群增长的倍数倍数(=)而不是而不是种群种群增长率,也不是增长率,也不是种群种群增长速率增长速率。NtNt-1(5 5)种群增长率:)种群增长率:指单位时间内净增加的个体数占原个体数的比指单位时间内净增加的个体数占原个体数的比率率计算公式计算公式:种群第种群第t年的增长率年的增长率=NtNt1Nt1=1种群年增长率随种群年增长率随时间变化的曲线:时间
9、变化的曲线:1种种群群增增长长率率时间时间(6)种群增长速率:)种群增长速率:指单位时间内新增加的个体数指单位时间内新增加的个体数计算公式计算公式:种群第种群第t年的平均增长速率年的平均增长速率=NtNt1t(t1)个个/年年=N0t1(1)个)个/年年种群年均增长速率随时间变化的曲线:种群年均增长速率随时间变化的曲线:时间时间种种群群增增长长速速率率增长率增长率=(现有个体数原有个体数)(现有个体数原有个体数)/原有个体数原有个体数增长速率增长速率=(现有个体数原有个体数)(现有个体数原有个体数)/增长时间增长时间课堂小练1,数学模型是用来描述一个系统或他的性质的数学形式,建,数学模型是用来
10、描述一个系统或他的性质的数学形式,建立数学模型一般包括以下步骤,下列排列顺序正确的是(立数学模型一般包括以下步骤,下列排列顺序正确的是()根据实验数据根据实验数据,用适当的数学形式对事物的性质进行表达用适当的数学形式对事物的性质进行表达观察研究对象观察研究对象,提出问题提出问题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提出合理的假设提出合理的假设A.B.C.D.2,什么情况下种群的数量才会呈指数增长什么情况下种群的数量才会呈指数增长?()A.在该环境中只有一个种群在该环境中只有一个种群 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
11、种群优越得多C.环境资源是无限的环境资源是无限的 D.环境资源是有限的环境资源是有限的BC4、2019年年3月月9日,广州市出入境检验检疫局从进口废纸中截日,广州市出入境检验检疫局从进口废纸中截获入侵红火蚁。若其流入境内适宜的环境中,其种群增长曲获入侵红火蚁。若其流入境内适宜的环境中,其种群增长曲线最可能是(线最可能是()3,下列关于下列关于J型增长的相关叙述型增长的相关叙述,错误的是错误的是()A、食物空间充裕、气候适宜、没有天敌、食物空间充裕、气候适宜、没有天敌B、种群的数量每年以一定的倍数进行增长、种群的数量每年以一定的倍数进行增长C、随着时间的增加增长率会越来越大、随着时间的增加增长率
12、会越来越大D、随着时间的增加种群数量会越来越大、随着时间的增加种群数量会越来越大CB种种群群数数量量时间时间种种群群数数量量时间时间种种群群数数量量时间时间种种群群数数量量时间时间ABCD实验实验2 2:高斯(高斯(19341934)把)把5 5个大草履虫个大草履虫置于置于0.5mL0.5mL的培养液的培养液中,每隔中,每隔2424小时统计一次小时统计一次数据,经过反复实验,结果如下:数据,经过反复实验,结果如下:请绘制大草履虫的种群增长曲线请绘制大草履虫的种群增长曲线思考:大草履虫数量增长曲线与哪一个字母思考:大草履虫数量增长曲线与哪一个字母相似?种群数量变化有何特点?为什么?相似?种群数量
13、变化有何特点?为什么?大草履虫种群的增长曲线图大草履虫种群的增长曲线图三三 种群增长的种群增长的“S S”型曲线型曲线(2 2)数量变化特点:)数量变化特点:种群经过一定时间的种群经过一定时间的增长后,数量趋于稳增长后,数量趋于稳定(定(稳定于稳定于“K“K值值”)(3 3)适用范围:)适用范围:资源和空间有限的种群资源和空间有限的种群(自然种群自然种群)(1 1)形成原因:)形成原因:资源和空间有限等资源和空间有限等(存在环境阻力)存在环境阻力)环境阻力环境阻力自然条件自然条件(现实状(现实状态)态)食物等食物等资源和资源和空间空间总是总是有限有限的,的,种群种群密度越大,密度越大,种内种内
14、斗斗争争和和种间竞争种间竞争越越剧剧烈烈,捕食捕食者者数量数量越多越多,导致该种,导致该种群的出生率降低,死亡群的出生率降低,死亡率增高。率增高。当当出生率与死亡率相等出生率与死亡率相等时,种群的时,种群的增长就增长就会停止会停止,有时会稳定在一定的水平。,有时会稳定在一定的水平。出生率出生率死亡率死亡率种群密度种群密度出生率或死亡率出生率或死亡率N0K“K“K值值”K K值:值:环境容纳量环境容纳量(4)、数学模型(曲线图):、数学模型(曲线图):模型假设:模型假设:假设假设1:存在一个环境容纳量:存在一个环境容纳量K值值 假设假设2:环境条件对种群的阻滞作用,随:环境条件对种群的阻滞作用,
15、随着种群密度的增加按等比例增大着种群密度的增加按等比例增大。(5)种群增长率随时间变化的)种群增长率随时间变化的曲线:曲线:时间时间种种群群增增长长率率增长率增长率=(现有个体数原有个体(现有个体数原有个体数)数)/原有个体数原有个体数增长速率增长速率=(现有个体数原有个体数)(现有个体数原有个体数)/增长时间增长时间时间时间种种群群增增长长速速率率(6)种群增长速率随时间变化的曲线:)种群增长速率随时间变化的曲线:373.3369.0375.020.4319.0137.2思考:思考:对有害动物的防治,对有害动物的防治,在害虫数量达到多少开始?在害虫数量达到多少开始?总结:在生产中的应用总结:
16、在生产中的应用 种群增长曲线的生产生活中的应用:种群增长曲线的生产生活中的应用:有害动物的防治,应通过有害动物的防治,应通过降低降低其环境容纳量,严其环境容纳量,严防其达到防其达到K/2K/2值。值。受保护动物的拯救和恢复,应通过改善其栖息环受保护动物的拯救和恢复,应通过改善其栖息环境,境,提高提高K K值值。生产上的捕获期应确定在种群数量略比生产上的捕获期应确定在种群数量略比K/2K/2多时最多时最好,并且始终好,并且始终维持被开发资源的种群数量在维持被开发资源的种群数量在K/2值处,值处,这样可实现这样可实现“既有较大收获量又可保持种群高速增既有较大收获量又可保持种群高速增长长”,不影响种
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