高中种群数量的变化教学ppt课件

这是一份高中种群数量的变化教学ppt课件，共34页。PPT课件主要包含了“J”形增长，λ-1，①资源和空间有限，②种群密度增大时，出生率降低，死亡率升高，种内竞争加剧等内容，欢迎下载使用。
尝试建立数学模型表征和解释种群的数量变化。举例说明种群的“J”形增长、“S”形增长、波动等数量变化情况。阐明环境容纳量原理在实践中的应用。
我们的手上难免沾染细菌。细菌的繁殖速率很快，因而我们要常洗手。假设在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每20min就通过分裂繁殖一代。
讨论：1.细菌的生殖方式是怎样的？
讨论：2.第n代细菌数量的计算公式是什么？
讨论：3.72h后数量是多少？
讨论：4.在一个培养瓶中，细菌的数量会一直按照这个公式描述的趋势增长吗？为什么？为了验证你的观点，我们可以采用什么学科方法来研究？
不会，因为培养瓶中的营养物质和空间是有限的。该公式成立是在理想条件下的。
数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学方式。
科学、精确，但不够直观
描述、解释和预测种群数量的变化。
建构数学模型一般包括以下步骤：
细菌每20min分裂一次，怎样计算繁殖n代的数量？
在资源和生存空间没有限制的条件下，细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响
Nn=2n N代表细菌数量，n表示第几代
观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检验或修正
观察研究对象，提出问题
根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达，即建立数学模型
通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正
以“问题探讨”中的素材为例 根据公式计算一个细菌产生的后代在不同时间的数量，并填入下表。
以“问题探讨”中的素材为例 以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，画出细菌种群的增长曲线。
以上得出的公式和增长曲线，只是对理想条件下的细菌数量增长的推测。
在自然界中，种群的数量变化是怎样的呢
资料1 1859年，一位来澳大利亚定居的英国人在他的农场中放生了24只野兔，一个世纪后，这24只野兔的后代竟超过6亿只。漫山遍野的野兔不仅与牛羊争食牧草，还啃噬树皮，造成植被破坏，导致水土流失。直到人们引入了黏液瘤病毒才使野兔的数量得到控制。资料2 20世纪30年代，人们将环颈雉引入某地一个岛屿。1937～1942年，这个种群增长如右图。
1.这两个资料中的种群增长有什么共同点？
2.种群出现这种增长的原因是什么？
3.这种种群增长的趋势能不能一直持续下去？为什么？
种群数量增长迅猛，且呈无限增长趋势。。
食物和空间条件充裕、没有天敌、气候适宜等。
不能，因为食物等资源和空间是有限的。
通过上述实例可以看出，自然界有类似细菌在理想条件下种群增长的形式，曲线则大致呈“J”形。这种类型的种群增长称为
右上图中的蓝色虚线即为种群“J”形增长的图像模型
1.“J”形增长曲线的模型假设和适用对象分别是什么？
阅读教材P8-9，小组合作完成以下问题。
3.写出“J”形增长曲线的数学模型(以数学公式表示)及各字母的含义。
2.“J”形增长曲线的增长特点是怎样的？
4.查阅历年来世界和我国人口增长的数据，分析人口是否呈“J”形增长。
食物和空间条件充裕气候适宜没有天敌(捕食和寄生天敌)没有其他竞争物种等
第二年的数量是第一年的λ倍
若第一年是N0，则第二年是多少？t年后呢？
2.“J”形增长的数学模型公式：
种群数量每年以一定的倍数(λ)增长。种群起始数量为N0
N2 = N1 λ =N0 λ2
N3 = N2 λ = N0λ3
3.“J”形增长的特点：
种群数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的λ倍。
只有λ＞1且为定值时，种群增长才为“J”形增长。
4.“J”形增长的适用条件
据图分析，种群数量变化符合数学公式：Nt＝N0λt时，种群增长曲线一定是“J”形吗？并说明理由。
当λ＜1时，种群数量减少；当λ＝1时，种群数量相对稳定；
当λ＞1时，种群数量增多
根据“J”形增长数学公式，分别构建“J”形增长种群的增长率和增长速率曲线模型
①增长率 =（现有个体数-原有个体数）/种群原有个体数
②增长速率：单位时间内增加的个体数量。
实质就是“J”形曲线的斜率
5. 种群”J”形增长的实例
①外来入侵物种的种群数量变化
②动物迁入适宜其生活的新环境后，一段时间内种群的数量变化
③实验室中营养充分的情况
6.人口数据增长曲线：
人口在20世纪大部分时期呈现出“J”形增长
如果遇到资源、空间等方面的限制，种群还会呈“J”形增长吗？
【实例】生态学家高斯的实验
在0.5 mL培养液中放入5个大草履虫，每隔24h统计一次大草履虫的数量。经反复实验，结果如下图所示。　
问题2.第几天以后基本维持在375个左右？
问题1.大草履虫的数量在第几天增长较快？
问题3. 为什么大草履虫种群没有出现“J”形增长？
随着大草履虫数量的增多，对食物和空间的竞争趋于激烈，导致出生率下降，死亡率升高。
问题4.这种类型的种群增长称为什么？
1.什么是“S”形增长曲线？“S”形增长曲线的形成原因是什么？
阅读课本P9页相关内容，回答以下问题：
3.“S”形增长曲线的适用对象是什么？
2.“S”形增长曲线的增长有什么特点?尝试分析“S”形增长曲线各段的含义。
4.什么是环境容纳量（K值）？在生产实践活动中如何运用K值？
种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定，增长曲线呈“S”形
出生率＝死亡率时，种群稳定在一定的水平
一定的环境条件所能维持的种群最大数量称为环境容纳量，又称K 值。
(1)K 值是不是种群数量的最大值？
种群数量也会在K 值附近上下波动
(2)请据图分析：该种群的K值为 。
K值（环境容纳量）：一定的环境条件所能维持的种群最大数量。
(3)同一种群的K值是固定不变的吗？
K值会随着环境的改变而发生变化, 当环境遭受破坏时，K值会下降；当环境条件改善时, K值会上升。
=N0： ，˂K/2： ，=K/2： ，˃K/2： ， =K： ，
根据以上分析尝试构建种群数量“S”形增长的增长速率的曲线
野生大熊猫种群数量锐减的关键原因是什么？
保护大熊猫的根本措施是什么？
建立自然保护区，改善栖息环境，从而提高环境容纳量。
野生大熊猫的栖息地遭到破坏，食物和活动范围缩小，K值降低。
控制家鼠数量的思路和相应具体措施
是防治有害生物的根本措施。
为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续地获得最大捕鱼量，应使被捕鱼群的种群数量保持在什么水平？为什么？
杀虫效果最好的时期在 。
a.渔业捕捞应在 ;
b.捕捞后鱼的种群数量维持在 。
K/2以后(略高于K/2)
K/2以前(远低于K/2）
①对资源开发与利用的措施
②对有害生物防治的措施
食物不足空间有限种内竞争天敌捕食气候不适寄生虫传染病等
1.下列有关种群增长曲线的叙述中，正确的是( )A.引入到新环境的种群，一定时间内都能呈“J”形增长B.在种群“J”形增长模型（ ）中，λ表示该种群的增长率C.自然界的种群增长到一定程度都会在K值保持稳定，因此，都呈“S”形增长D.在鱼类养殖中，在大于K/2值时进行捕捞有利于该种群的可持续发展
解析：新环境为理想条件，种群才能呈“J”形增长，A错误；种群“J”形增长的数学模型中，λ表示该种群数量是一年前种群数量的倍数，λ-1表示增长率，B错误；自然界的种群数量有增长、波动、稳定、下降的情况，C错误；在鱼类养殖中，在大于K/2值时进行捕捞有利于该种群的可持续发展，D正确。
2.下列关于环境容纳量（K值）的描述，错误的是( )A.当外界环境条件被破坏时，种群的环境容纳量会发生改变B.同一培养液中的大草履虫和双小核草履虫的K值存在差异C.当种群数量接近环境容纳量时，死亡率升高，出生率不变D.当种群数量达到环境容纳量的一半时，种群的增长速率最大
解析：环境容纳量的大小受环境的影响，环境被破坏，K值会下降，环境改善，K值会上升，A正确；大草履虫和双小核草履虫所需要的食物和空间不同，则同一培养液中的大草履虫和双小核草履虫的K值存在差异，B正确；当种群数量接近环境容纳量时，死亡率和出生率通常达到相对平衡，从而使种群数量趋于稳定，C错误；在“S”形曲线中，种群数量达到环境容纳量的一半时，种群数量的增长速率最大，D正确。