高中生物必修三种群数量的变化课件.ppt

1、种群种群：在一定的空间和时间内的同在一定的空间和时间内的同种生物个体的总和。种生物个体的总和。下列叙述中属于下列叙述中属于的是：的是：1 1一个池塘中的全部鱼一个池塘中的全部鱼 2 2一片草地上的全部蒲公英一片草地上的全部蒲公英 3 3世界上的全部鸟世界上的全部鸟 4 4一个岛上的全部绵羊一个岛上的全部绵羊练习练习在食物在食物(养料养料)和空间条件充裕、气候和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等理想条件下，种群适宜、没有敌害等理想条件下，种群的数量变化是怎样的呢？的数量变化是怎样的呢？思考思考 v怎样建构种群数量增长的模型？怎样建构种群数量增长的模型？v种群的数量是怎样变化的？种群的数量是怎样变

2、化的？v哪些因素会影响种群数量的变化？哪些因素会影响种群数量的变化？v如何利用种群数量的变化规律为生产如何利用种群数量的变化规律为生产实际所用？实际所用？数学模型：是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。在营养和生在营养和生存空间没有存空间没有限制的情况限制的情况下，某种细下，某种细菌每菌每20min20min就通过分裂就通过分裂增殖一次。增殖一次。讨论：讨论：1.12H1.12H后，由后，由一个细菌分一个细菌分裂产生的细裂产生的细菌数量是多菌数量是多少？少？时间时间（min）20406080100120140160180细菌细菌数量数量讨论：讨论：3 3、请你计算一个细菌产生的后代在不、请你

3、计算一个细菌产生的后代在不同时间的数量，完成表格！同时间的数量，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

4、加的影响影响观察、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（3）将数学公式（）将数学公式（N=2n)变为曲线图变为曲线图曲线图与数学方程式比较，有哪些优缺点？曲线图与数学方程式比较，有哪些优缺点？直观，直观，但不够精确。但不够精确。一、建构种群增长模型一、建构种群增长模型思考：在营养和生存空间没有限制的情况下，思考：在营养和生存空间没有限制的情况下，某某1 1个细菌每个细菌每2020分钟分裂繁殖一代分钟分裂繁殖一代食物充足食物充足空间充裕空间充裕环境适宜环境适宜没有天敌没有天敌资源无限资源无限指数生长指数生长细菌的数量个 理想条件下细菌

5、数理想条件下细菌数量增长的推测：自然量增长的推测：自然界中有此类型吗？界中有此类型吗？二、种群增长的二、种群增长的“J”J”型曲线型曲线实例一18591859年，一位英年，一位英国人来到澳大利亚定居，国人来到澳大利亚定居，他带来了他带来了2424只野兔。让只野兔。让他没有想到的是，一个他没有想到的是，一个世纪之后，这世纪之后，这2424只只野兔野兔的后代竟达到的后代竟达到6 6亿只亿只以以上。漫山遍野的野兔与上。漫山遍野的野兔与牛羊争食牧草，啃啮树牛羊争食牧草，啃啮树皮，造成植被破坏，导皮，造成植被破坏，导致水土流失。致水土流失。后来，人后来，人们引入了黏液瘤病毒才们引入了黏液瘤病毒才使野兔的

6、数量得到控制。使野兔的数量得到控制。理想条件下的种群增长模型理想条件下的种群增长模型种群迁入一个新环境后，种群迁入一个新环境后，常常在一定时期内出现常常在一定时期内出现“J J”型增长。型增长。例如，在例如，在2020世纪世纪3030年代时，人们年代时，人们将环颈雉引入到美国的一将环颈雉引入到美国的一个岛屿，在个岛屿，在1937193719421942年年期间，这个环颈雉种群的期间，这个环颈雉种群的增长大致符合增长大致符合“J J”型曲型曲线（右图）。线（右图）。实例二理想条件下的种群增长模型理想条件下的种群增长模型世界人口的指数增长曲线世界人口的指数增长曲线实例三理想条件下的种群增长模型理想

7、条件下的种群增长模型实例四理想条件下的种群增长模型理想条件下的种群增长模型实例二：实例二：凤眼莲凤眼莲（水葫芦）原产于南美，仅以一种观赏性植物零散（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美化世界的淡紫色花冠冠”。自此以后凤眼莲被作为观赏植物引种栽培，现已在亚、非、。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。欧、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年代作为畜禽饲料引入中国内地各省，并作为观赏和净化

8、水质的植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广种植，后逃逸为野生。由于繁殖迅速，又几乎没有竞争对手物推广种植，后逃逸为野生。由于繁殖迅速，又几乎没有竞争对手和天敌和天敌 ，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。凤眼莲（水葫芦）凤眼莲（水葫芦）实例三：实例三：在在2020世纪世纪3030年代，年代，人们将人们将环颈雉环颈雉引入美国的引入美国的一个岛屿。在一个岛屿。在1937193719421942年期

9、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。如果以如果以时间时间为横坐标，为横坐标，种群数量种群数量为纵坐标画出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？思考思考理想化的情况在自然界中并不存在。理想化的情况在自然界中并不存在。那么，到底有哪些因素会影响到种群那么，到底有哪些因素会影响到种群数量的变化呢？数量的变化呢？决定种群个体数目变动的关系图决定种群个体数目变动的关系图“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：理想状态理想状态食物充足，空间不限，气候适宜，食物充足，空间不限，气候适宜，没有敌害等；没有敌害等

10、；（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年后该种群的数年后该种群的数量，量，为年均增长率）为年均增长率）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 种群的数量每年以一定的倍数增长，第二年是种群的数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的第一年的倍倍。总之总之在大自然中在大自然中食物有限食物有限空间有限空间有限种内斗争种内斗争种间竞争种间竞争天敌捕食天敌捕食环境阻力环境阻力种群密度越大环境阻力越大种群密度越大环境阻力越大高斯（高斯（GauseGause，19341934）把）把5 5个大草履虫置于个大草履

11、虫置于0.5mL0.5mL的培养液中，每隔的培养液中，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：高斯对大草履虫种群研究的实验高斯对大草履虫种群研究的实验请你绘制大草履虫的种群增长曲线！请你绘制大草履虫的种群增长曲线！大草履虫种群的增长大草履虫种群的增长食物有限食物有限空间有限空间有限种内斗争种内斗争种间竞争种间竞争天敌捕食天敌捕食资源有限资源有限阻滞生长阻滞生长资源有限条件下的种群增长资源有限条件下的种群增长环境容纳量环境容纳量:在环境条件不受破在环境条件不受破坏的情况下，一定坏的情况下，一定空间中所能维持的空间中所能维持的种群最大数量称为

12、种群最大数量称为环境容纳量，又称环境容纳量，又称K K值。值。同一种群的同一种群的K K值不是固定不变的，会受到环境的影响。值不是固定不变的，会受到环境的影响。NK/2NK/2，种群有最大持续产量，种群增长率最大，种群有最大持续产量，种群增长率最大。资源有限条件下的种群增长资源有限条件下的种群增长 讨论讨论4 4：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

13、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。三、种群增长的三、种群增长的“S”S”型曲线型曲线大约在大约在18001800年，人们把年，人们把绵羊引入澳绵羊引入澳大利亚塔斯大利亚塔斯马尼亚岛以马尼亚岛以后的种群增后的种群增长曲线。增长曲

14、线。增长初期显出长初期显出“S”S”型曲线。型曲线。18501850年后在年后在170170万头上下作万头上下作不规律的波动。不规律的波动。资源有限条件下的种群增长资源有限条件下的种群增长提示：从环境容纳量的角度思考，可以采取提示：从环境容纳量的角度思考，可以采取措施降低有害动物种群的环境容纳量，如将食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；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。的场所；养殖或释放它们的天敌，等等。同一种群的同一种群的

15、K K值不是固定不变的，会受到环境的影响。值不是固定不变的，会受到环境的影响。思考思考怎样做才是最有效的灭鼠措施？怎样做才是最有效的灭鼠措施？7.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用达尔文的观点分析用达尔文的观点

16、分析“J”J”、“S”S”曲线曲线时间时间种种群群数数量量J J型型曲线曲线S S型型曲线曲线K K值值1 1、“J”J”型曲线用达尔文的观点分析表明生物型曲线用达尔文的观点分析表明生物具有具有过度繁殖过度繁殖的特性。的特性。2 2、图中阴影部分表示：、图中阴影部分表示：环境阻力环境阻力；用达尔文的观点分析指：通过用达尔文的观点分析指：通过生存斗争生存斗争被被淘汰淘汰的个体数量，也即代表自然选择的作用。的个体数量，也即代表自然选择的作用。“J”J”型曲线表明型曲线表明生物具有什么特性？生物具有什么特性？图中阴影部分表示图中阴影部分表示什么？什么？K K值是环境最值是环境最大容纳量。大容纳量。环

17、环境阻力代表自境阻力代表自然选择的作用。然选择的作用。农、林、牧业农、林、牧业生产就是在这生产就是在这个范围内谋求个范围内谋求产量的提高产量的提高,其潜力有一定其潜力有一定限制。限制。总结总结4.4.影响种群数量变化的因素影响种群数量变化的因素直接因素：出生率、死亡率、迁入、迁出直接因素：出生率、死亡率、迁入、迁出间接因素：食物、气候、传染病、天敌间接因素：食物、气候、传染病、天敌重要因素：人类的活动重要因素：人类的活动五、研究种群数量变化的意义五、研究种群数量变化的意义1 1合理利用和保护野生生物资源合理利用和保护野生生物资源2 2为防治有害生物提供科学依据为防治有害生物提供科学依据鱼类的捕

18、捞鱼类的捕捞蝗虫的防治蝗虫的防治v有利于野生生物资源的合理利用及保护。有利于野生生物资源的合理利用及保护。v通过研究种群数量变动规律，为害虫的预通过研究种群数量变动规律，为害虫的预 测及防治提供科学依据。测及防治提供科学依据。v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。v 研究种群数量变化有何意义？研究种群数量变化有何意义？（一）、（一）、“J”型曲线型曲线时间时间种种群群数数量量1、条件：食物、空间条件充裕，气候适宜，无敌害、条件：食物、空间条件充裕，气候适宜，无敌害2、发生时期：新物种迁入的开始阶段、实验条件下、发生时期：新物种迁入的开始阶段、实验条件下3、特点：种群数量

19、连续增长，增长率保持不变。、特点：种群数量连续增长，增长率保持不变。种群数量的增长规律种群数量的增长规律在一个有限的环境中，当种群内在一个有限的环境中，当种群内个体数量达到环境条件所允许的最大值时，种群个体数个体数量达到环境条件所允许的最大值时，种群个体数量将停止增加。量将停止增加。6005004003002001001 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 （二）、（二）、“S”型曲线型曲线2、产生原因：环境条件如空间、食物、天敌、产生原因：环境条件如空间、食物、天敌等制约。等制约。3、特点：增长速率不断变化。、特点：增长速率不断变化。开始增长速率不断增大，当达到最大值开始增长速

20、率不断增大，当达到最大值(K/2时增长速率最大时增长速率最大)后，由于环境阻力开始后，由于环境阻力开始增大，增长速率开始下降；当种群数量达到增大，增长速率开始下降；当种群数量达到K值时，停止增长。值时，停止增长。试一试：试一试：1.1.下列环境中的生物下列环境中的生物,构成一个种群的是（构成一个种群的是（）A.A.一个池塘中的所有鱼一个池塘中的所有鱼 B.B.一块农田里的所有一块农田里的所有东亚飞蝗东亚飞蝗 C.C.一片森林中的鸟一片森林中的鸟 D.D.一条河中一条河中的草履虫的草履虫 2 2某种群中年轻的个体非常多，年老的个体很某种群中年轻的个体非常多，年老的个体很少，这样的种群密度会（少，

21、这样的种群密度会（）A A越来越大越来越大 B B相对稳定相对稳定 C C越来越小越来越小 D D绝对不变绝对不变AB3、预测一个国家或地区的人口数量未来动态、预测一个国家或地区的人口数量未来动态的信息主要来自于（的信息主要来自于（）A现有人口数量和密度现有人口数量和密度B目前的年龄组成目前的年龄组成C男女之间的性别比例男女之间的性别比例 D出生率、死亡率和迁移率出生率、死亡率和迁移率2、在种群的下列特征中，对种群的个体数量、在种群的下列特征中，对种群的个体数量的变动起决定作用的因素是（的变动起决定作用的因素是（）A.种群密度种群密度 B.年龄组成年龄组成 C.性别比例性别比例 D.出生率和死

22、亡率出生率和死亡率DA误点点拨：要正确区别开预测人口数量变化和决定误点点拨：要正确区别开预测人口数量变化和决定人口数量变化的含义。人口数量变化的含义。1 1在下列图中，表示种群在无环在下列图中，表示种群在无环境阻力状况下增长的是境阻力状况下增长的是B2 2下图表示接种到一定容积培养液中的酵母菌生下图表示接种到一定容积培养液中的酵母菌生长曲线图，曲线中哪段表示由于有限空间资源的限长曲线图，曲线中哪段表示由于有限空间资源的限制使种内竞争增加（制使种内竞争增加（）A ACDCD段（增长速度慢）段（增长速度慢）B BDEDE段（速度加快）段（速度加快）C CEFEF段（变化速率加快）段（变化速率加快）D DFGFG段（速度逐渐变慢）段（速度逐渐变慢）D3 3、种群的指数增长（、种群的指数增长（J J型）是有条件型）是有条件的，条件之一是（）的，条件之一是（）A A在该环境中只有一个种群在该环境中只有一个种群B 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种群优越得多C C环境资源是无限的环境资源是无限的D D环境资源是有限的环境资源是有限的C