1.2種群數量變化-11.怎樣構建種群增長模型2.種群的數量是怎樣變化的我們的手上難免沾染細菌。細菌的繁殖速率很快，因而我們要常洗手。假設在營養和生存空間沒有限制的情況下，某種細菌20min就通過分裂繁殖一代。問題探討討論1.第n代細菌數量的計算公式是什么？設細菌初始數量為N0,第一次分裂產生的細菌為第一代，數量為N0×2，第n代的數量為Nn=N0×2n我們的手上難免沾染細菌。細菌的繁殖速率很快，因而我們要常洗手。假設在營養和生存空間沒有限制的情況下，某種細菌20min就通過分裂繁殖一代。問題探討討論2.72h后，由一個細菌分裂產生的細菌數量是多少？Nn=N0×2nn=72×60÷20=216，N0=1Nn=2216我們的手上難免沾染細菌。細菌的繁殖速率很快，因而我們要常洗手。假設在營養和生存空間沒有限制的情況下，某種細菌20min就通過分裂繁殖一代。問題探討討論3.在一個培養瓶中，細菌的數量會一直按照這個公式描述的趨勢增長嗎？如何驗證你的觀點？不會。因為培養瓶中的營養物質和空間是有限的。一、建構種群增長模型的方法1.建立數學模型數學模型是用來描述一個系統或它的性質的數學形式。建立數學模型的步驟如下：細菌每20min分裂一次，怎樣計算細菌繁殖n代后的數量？研究實例在資源和生存空間沒有限制的條件下，細菌種群的增長不會受種群密度增加的影響1.觀察研究對象，提出問題。研究方法2.提出合理的假說。Nn=2nN代表細菌數量，n表示第幾代觀察、統計細菌數量，對自己所建立的模型進行檢驗或修正。4.通過進一步實驗或觀察等，對模型進行檢驗或修正。研究實例研究方法3.根據實驗數據，用適當的數學形式對事物的性質進行表達，即建立數學模型。總結：建立數學模型的步驟一、建構種群增長模型的方法觀察分析提出問題做出假設建立數學模型檢驗修正2.細菌種群增長曲線時間/min020406080100120140160180細菌數量/個1248163264128256512①種群增長曲線與數學公式相比，能更直觀地反映出種群的增長趨勢。②種群增長曲線與數學公式相比，表示的數學模型不夠精確。在自然界中，種群的數量變化情況是怎樣的呢？思考·討論：分析自然界種群增長的實例資料11859年，澳大利亞24只野兔6億只野兔1個世紀資料21937—1942年，某島嶼上環頸雉種群數量增長如右圖資料11859年，澳大利亞24只野兔6億只野兔1個世紀資料21937—1942年，某島嶼上環頸雉種群數量增長如右圖討論1.這兩個資料中的種群增長有什么共同點？種群數量增長迅猛，且呈無限增長趨勢。2.種群出現這種增長的原因是什么？食物充足，缺少天敵。資料11859年，澳大利亞24只野兔6億只野兔1個世紀資料21937—1942年，某島嶼上環頸雉種群數量增長如右圖討論3.這種種群增長的趨勢能不能一直持續下去？為什么？不能。因為資源和空間是有限的。二、種群的“J”形增長資料11859年，澳大利亞24只野兔6億只野兔1個世紀資料21937—1942年，某島嶼上環頸雉種群數量增長通過資料1和2可知：自然界中有類似細菌在理想條件下種群增長的形式。二、種群的“J”形增長在理想條件下，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。2.適用條件：食物和空間條件充裕氣候適宜沒有天敵(捕食和寄生天敵)沒有其他競爭物種等。1.定義二、種群的“J”形增長3.數學模型(公式)假設：種群數量每年以一定的倍數(λ)增長。種群起始數量為N0N1=N0λN2=N1λ=λ2N0N3=N2λ=λ3N0

t年后該種群的數量該種群的起始數量每年增長倍數時間

3.數學模型(公式)λ＞1，種群數量增長λ=1，種群數量不變λ＜1，種群數量下降λ=當年種群數量前一年種群數量λ＞1λ=1λ＜1二、種群的“J”形增長4.實例①實驗室中培養的微生物種群②外來物種剛引入適宜環境后的一段時間(如資料1和資料2中的種群)二、種群的“J”形增長5.特點增長率不受種群密度制約，種群增長率保持不變。時間/t增長率種群的增長率=種群凈增加數原種群數量×100%=出生率—死亡率二、種群的“J”形增長6.增長速率(dN/dt)隨時間或種群數量增大，種群增長速率不斷增大三、種群的“S”形增長如果遇到資源、空間等方面的限制，種群還會呈

“J”形增長嗎？生態學家高斯所做的實驗：單獨培養大草履蟲，結果如圖所示。種群經過一定時間的增長后，數量趨于穩定，增長曲線呈“S”形。這種類型的種群增長稱為“S”形增長。1.定義三、種群的“S”形增長①資源和空間有限②存在天敵和其他競爭的物種。2.適用條件：三、種群的“S”形增長①初始一段時間種群增長較快；②當種群密度增大時，種內競爭加劇，種群增長較慢；③種群數量穩定在一定水平(K值)。3.特點一定的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。4.K值①定義4.K值②K值在圖形中的表示4.K值②K值在圖形中的表示種群的K值為：____________________。K2~K3之間4.K值②K值在圖形中的表示捕食者和被捕食者的K值分別為：______________。M2和N2②K值受環境因素發生變化生存空間增大和資源增多，K值會增大，否則K值會減小，甚至滅絕。4.K值5.增長率增長率隨種群密度增大而下降增長率受種群密度制約密度越大，增長率越小。密度制約系數：1—N/K總資源為1，1—N/K表示種群數量為N時，剩余的資源。1/K為每個個體所占有的資源，N/K為N個個體所占有的資源。6.增長速率(dN/dt)①增長速率先增大后減小，最后為0。②當種群數量為k/2時，增長速率達到最大。思考·討論環境容納量與現實生活1.有人說目前全世界人口數量已經達到地球的環境容納量，需要控制人口出生率，有人卻認為科技進步可以提高地球對人類的環境容納量，對此你持什么觀點？你有哪些證據支持你的觀點？開放性題目例如，隨著科技進步，農作物產量不斷提高，人類開發、利用和保護資源的能力不斷加強，因而可以養活更多的人口。例如，世界范圍內存在的資源危機和能源問題，說明地球上的人口可能已經接近或達到環境容納量，因此應當控制人口增長。思考·討論環境容納量與現實生活2.鼠害導致作物減產，蚊、蠅會傳播疾病。從環境容納量的角度思考，對家鼠等有害動物的控制，應當采取什么措施？對鼠害等有害動物的控制，可以采取器械捕殺、藥物防治等措施。從環境容納量的角度思考，還可以采取措施降低有害動物種群的環境容納量。①將糧食和其他儲藏在安全處，斷絕或減少它們的食物來源；②室內采取硬化地面等措施，減少它們挖造巢穴的場所；③養殖或釋放它們的天敵；④搞好環境衛生等。7.K與K/2的應用①人類對生物資源開發利用時，如漁業捕撈、放牧等，必須保證環境中的種群數量不低于K/2，以保證最大持續捕獲量。②在有害生物防治方面，可通過降低K值，從根本上限制有害生物種群數量的快速增長。例如：可通過封閉糧食、清除生活垃圾、室內地面硬化等方法防治鼠害。項目J型增長S型增長前提條件(適用種群)K值理想狀態：食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒有天敵和其他競爭物種等。實際狀態：環境資源有限，存在天敵和其他競爭物種。無K值有K值J形型增長與S形增長比較項目J型增長S型增長模型J形型增長與S形增長比較項目J型增長S型增長增長率增長率J形型增長與S形增長比較項目J型增長S型增長增長速率(dN/dt)J形型增長與S形增長比較J形型增長與S形增長比較環境阻力四、種群數量的波動在自然界中，有的種群能夠在一段時間內維持數量穩定，但是大多數生物種群，種群數量總是在波動之中。1.暴發蝗災、鼠災、赤潮等就是種群數量暴發增長的結果某地區東亞飛蝗種群數量的波動2.下降當種群長久處于不利條件下，種群數量會出現持續性的或急劇的下降。種群的延續需要有一定的個體