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文檔簡介

考點二

種群數量的變化及應用

?問題探討

假設在營養和生存空間沒有限制的情況下,某種細菌每20min就通過分裂繁殖一次。討論:1.第n代細菌數量的計算公式是什么?

細菌繁殖產生的后代數量1、填寫下表:計算一個細菌在不同時間(單位為min)產生后代的數量。2、以時間為橫坐標,細菌數量為縱坐標,畫出細菌的數量增長曲線。曲線圖:直觀,但不夠精確數學公式:精確,但不夠直觀時間(min)20406080100120140160180分裂次數123456789細菌數量24816Nn=N0×2n一、建構種群增長模型的方法----建立數學模型1.數學模型概念:數學模型是用來描述一個系統或它的性質的數學形式。一、建構種群增長模型的方法----建立數學模型一、建構種群增長模型的方法----建立數學模型觀察研究對象,提出問題細胞每20min分裂一次,怎樣計算細菌繁殖第n代后的數量?提出合理的假設資源空間無限制,細菌種群的增長不受種群密度增加的影響根據實驗數據,用適當數學形式對事物的性質進行表達,即建立數學模型列表畫曲線,推導公式。

Nn=2nN代表細菌數量,n表示第幾代通過進一步實驗或觀察,對模型進行檢驗或修正。觀察、統計細菌數量,對自己所建立的模型進行檢驗或修正2.假說演繹法在構建數學模型上的應用3.數學模型的表現形式:

曲線圖(直觀、形象)數學方程式(科學、準確)一、建構種群增長模型的方法----建立數學模型4.建立數學模型的意義:描述、解釋和預測種群數量的變化。7數學模型:如種群增長曲線物理模型:以實物或圖畫形式直觀地表達認識對象的特征。如DNA雙螺旋結構模型,真核細胞三維結構模型概念模型,如各類流程圖、概念圖

1、填寫下表:計算一個細菌在不同時間(單位為min)產生后代的數量。一、建構種群增長模型的方法----數學模型2、以時間為橫坐標,細菌數量為縱坐標,畫出細菌的數量增長曲線。時間(min)20406080100120140160180分裂次數123456789細菌數量24816Nn=N0×2n1、模型中“2”的含義是什么?下一代的數量是上一代的2倍2、在一個培養基中,細菌的數量會一直按照這個公式增長嗎?自然界中是否存在該增長模型?注意:該曲線的起點不是原點;

自然界確有類似細菌在理想條件下種群數量增長的形式,如果以時間為橫坐標,種群數量為縱坐標畫出曲線來表示,曲線則大致呈“J”形,這種類型的種群增長稱為“J”形增長1.概念:2.條件:(1)食物和空間條件充裕(2)氣候適宜(3)沒有敵害(4)其他競爭物種3.適用對象:②當一個種群剛遷入到一個新的適宜環境時。二、種群增長的“J”形增長曲線①人為控制的實驗室條件下4.增長特點:在食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒有敵害等的條件下,種群數量每年以一定的倍數增長,第二年的數量是第一年的λ

倍。

5.建立模型(數學公式):(N0為起始數量,t為時間,Nt表示t年后該種群的數量,λ表示該種群數量是一年前種群數量的倍數。)二、種群增長的“J”形增長曲線=λ當年種群數量前一年種群數量Nt=N0

λt

1-4年,種群數量__________4-5年,種群數量__________5-9年,種群數量__________9-10年,種群數量_______10-11年,種群數量_____________11-13年,種群數量_____________________前9年,種群數量第_______年最高9-13年,種群數量第______年最低呈“J”形增長增長相對穩定下降下降11-12年下降,12-13年增長512據圖說出種群數量如何變化項目種群數量變化年齡結構λ>1

λ=1

λ<1

λ=0增加增長型相對穩定穩定型減少衰退型種群無繁殖,下一代將滅亡只有λ>1且為定值時,種群增長才為“J”形增長。Nt=N0

λt

二、種群增長的“J”形增長曲線=λ當年種群數量前一年種群數量1.在一個培養基中,細菌的數量會一直按照“J”型曲線增長嗎?為什么?2.如何驗證這個觀點?不會。資源和空間是有限的。

生態學家高斯曾經做過這樣一個實驗:在0.5ml培養液中放入5個大草履蟲,然后每隔24h統計一次大草履蟲的數量。經過反復實驗,得出了如圖所示的結果。3.為什么大草履蟲第二、三天增長較快,而第五天以后數量基本穩定?第二、三天資源和空間充足,出生率大于死亡率,隨著種群數量增長,資源和空間越來越有限,出生率與死亡率相當。1.“S”型曲線產生原因:出生率

死亡率在資源和空間有限,天敵的制約等環境阻力條件下,當種群密度增大時,種內競爭不斷加劇,種群的出生率降低,死亡率升高。當死亡率和出生率相等時,種群的增長就會停止,穩定在一定水平。三、種群增長的“S”形增長曲線2.“S”形曲線曲線圖分析:種群基數小,需要適應新環境,增長較緩慢;資源和空間豐富,出生率升高,種群數量增長迅速;資源和空間有限,種群密度增大,種內競爭加劇,出生率降低,死亡率升高,種群增長減緩;出生率約等于死亡率,種群增長速率幾乎為0,種群數量達到K值,且維持相對穩定。種群數量達到最大,且種內斗爭最劇烈。ab段:bc段:c點:cd段:de段:種群數量為K/2,種群增長速率達到最大;種群數量達到一定環境條件所能維持的種群最大數量稱為環境容納量,又稱K值。三、種群增長的“S”形增長曲線K值不是一成不變的:K值會隨著環境的改變而發生變化,當環境遭到破壞時,K值會下降;當環境條件狀況改善時,K值會上升。K值并不是種群數量的最大值:K值是環境容納量;種群所達到的最大值會超過K值,但這個值存在的時間很短,因為環境會遭到破壞。在環境不遭受破壞的情況下,種群數量會在K值附近上下波動。當種群數量偏離K值的時候,會通過負反饋調節使種群數量回到K值。【思考】同一種群的K值是不是恒定不變的呢?

(2)B點對應的種群出生率與死亡率相等,種群數量達到最大,為

。K值(3)①

對應的種群數量為K值。②

對應的種群出生率與死亡率差值最大,為K/2值。(4)①

對應的種群個體數最多,即K值。②

對應的種群個體數為K/2值。C點C'點D點D'點(1)①

對應的種群增長速率為0,數量最大,為K值。②

對應的種群增長速率最大,為K/2值。A點A'點K值的四種表示方法3.增長率及增長速率:

增長率逐漸減小;增長速率先增大后減小;種群數量達到K值后一般不變。三、種群增長的“S”形增長曲線重點區分:增長率≠增長速率①“J”型曲線的增長率穩定不變,增長速率逐漸增加;②“S”型曲線的增長率逐漸降低,增長速率先增加后降低。為何要研究種群數量變化?五、研究種群數量變化有何意義(1)有利于野生生物資源的合理利用及保護(2)為人工養殖及種植業中合理控制種群數量、適時捕撈、采伐等提供理論指導(3)通過研究種群數量變動規律,為害蟲的預測及防治提供科學依據(4)有利于對瀕危動物種群的拯救和恢復六、影響種群數量變化的因素【總結】

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