1、学习目标：学习目标：1. 1.区别种群的两种增长方式区别种群的两种增长方式指数增长和逻指数增长和逻辑斯谛增长，阐明隐含在辑斯谛增长，阐明隐含在J J形曲线和形曲线和S S形曲线中形曲线中的信息。的信息。2.2.举例说出环境容纳量的概念。举例说出环境容纳量的概念。3.3.尝试构建种群增长的数学模型，并据此解释尝试构建种群增长的数学模型，并据此解释种群数量的变化。种群数量的变化。第二节第二节 种群的增长方式种群的增长方式果蝇建立数学模型来分析果蝇种群数量变化的特点及原因研究种群的核心问题是研究种群的核心问题是种群数量的变化规律种群数量的变化规律思考：1. 为什么要用三个广口瓶来培养果蝇？2. 2c
2、m厚的棉花有什么作用？3. 半根香蕉的作用？4. 12滴乙醚的作用？处理时间可以很长吗？防止实验偶然性。吸收香蕉腐败的汁液；为果蝇化蛹提供场所，所以棉花层不宜过薄不然香蕉汁液会没过棉花，会影响蛹后果蝇的羽化。作为食物。将果蝇麻醉，便于计数。注意：乙醚不能过多，以免麻醉过度。若果蝇翅膀与身体呈45角翘起说明已经死亡。活动：探究果蝇种群的增长1. 为什么最后几天数量变化不大？因为空间有限、资源有限2. 如果观察时间再长一些，果蝇个体数会出现什么变化？变少，因为资源耗尽了果蝇数量变化记录表果蝇种群的增长曲线数学模型：方程式或曲线意义:描述、解释和预测种群数量的变化。在资源无限、空间无限和不受其他生物
3、制约的理想条件下，细菌种群的增长不会受 的影响，即在理想条件下种群增长的曲线为“ ”形。思考：如果是在空间无限、资源无限，不受其他生物制约的理想条件下，增长曲线还像刚才这样吗？种群密度增加J J某种群的起始数量为N0，并且第二年的数量是第一年的倍(该种群每年的增长倍数都保持不变)，则：a.一年后种群数量N1 ，两年后种群数量N2 ，t年后种群数量Nt (t为时间，Nt表示t年后该种群的数量)。N0N02N0t实例一：实例一：1859年，一个年，一个英格兰的农民英格兰的农民带着带着24只野兔只野兔，登陆，登陆澳大澳大利亚利亚并定居下来，但谁也没想到并定居下来，但谁也没想到迁入一个新环境迁入一个新
4、环境后，后，这些野兔这些野兔发现自己来到了天堂。因为这里有茂盛的牧草，却没有鹰等天发现自己来到了天堂。因为这里有茂盛的牧草，却没有鹰等天敌。敌。一个世纪之后，这个澳洲一个世纪之后，这个澳洲“客人客人”的数量呈的数量呈指数增长指数增长，达，达到到6亿只亿只，引起了一次农业灾害。它们吃庄稼，毁坏新播下的种，引起了一次农业灾害。它们吃庄稼，毁坏新播下的种子，啃嫩树皮，并且打地洞损坏田地和河堤。子，啃嫩树皮，并且打地洞损坏田地和河堤。实例二：实例二：在在20世纪世纪30年代时，人们将年代时，人们将环颈雉引入到美国的环颈雉引入到美国的一个岛屿一个岛屿，在，在1937-1942年期间，这个环颈雉种群迁入一
5、个年期间，这个环颈雉种群迁入一个新环境后，种群的增长大致符合新环境后，种群的增长大致符合“J”型曲线型曲线。发生条件：发生条件：在食物（养料）和空间条件充裕、气候适宜、在食物（养料）和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌等没有天敌等理想条件理想条件下。下。实例三：生物入侵实例三：生物入侵凤眼莲凤眼莲原产于南美，原产于南美，1901年作为花卉引年作为花卉引入中国。由于繁殖迅速，又几乎入中国。由于繁殖迅速，又几乎没有竞争对手和天敌没有竞争对手和天敌，我国目，我国目前有前有184万吨万吨。它对其生活的水面采取了野蛮的封锁策略，挡住。它对其生活的水面采取了野蛮的封锁策略，挡住阳光，导致水下植物得不到足够光
6、照而死亡阳光，导致水下植物得不到足够光照而死亡 。 种群迁入一个新环境后，常常在一定时期内出现种群迁入一个新环境后，常常在一定时期内出现“J”J”型增长。型增长。小结小结: :种群的指数增长种群的指数增长 产生条件：产生条件： 理想理想状态状态资源无限，空间无限，资源无限，空间无限，不受其他生物制约等不受其他生物制约等 增长特点：增长特点： 起始增长起始增长很慢很慢，随种群基数的加大，增长，随种群基数的加大，增长越来越快越来越快，每单，每单位时间都位时间都按种群的一定百分数或倍数增长按种群的一定百分数或倍数增长，呈指数增长。，呈指数增长。数学模型数学模型: :公式：公式：N Nt t=N=N0
7、 0 t t 曲线曲线: J形形 种群的个体数量种群的个体数量时间时间增长速率变大，增长率不变增长速率变大，增长率不变种群的增长率和增长速率种群的增长率和增长速率种群在种群在单位时间单位时间内新增加的个体数与内新增加的个体数与原有数量原有数量的比例。的比例。假设：假设：某种群现有数量为某种群现有数量为a，一年后一年后，该种群数量为，该种群数量为b，出生，出生的个体数为的个体数为m，死亡的个体数为，死亡的个体数为n，则有，则有b=a+m-n。计算公式：计算公式：增长率增长率=（本次总数上次总数）（本次总数上次总数）/上次总数上次总数 =出生率死亡率出生率死亡率增长率：增长率：增长速率：增长速率：
8、种群在种群在单位时间单位时间内新增加的个体数。内新增加的个体数。计算公式：计算公式：增长速率增长速率=（本次总数上次总数）（本次总数上次总数）/单位时间单位时间 =曲曲线的斜率线的斜率 增长率增长率= 小结小结: :种群的指数增长种群的指数增长 产生条件：产生条件： 理想理想状态状态资源无限，空间无限，资源无限，空间无限，不受其他生物制约等不受其他生物制约等 增长特点：增长特点： 起始增长起始增长很慢很慢，随种群基数的加大，增长，随种群基数的加大，增长越来越快越来越快，每单，每单位时间都位时间都按种群的一定百分数或倍数增长按种群的一定百分数或倍数增长，呈指数增长。，呈指数增长。数学模型数学模型
9、: :公式：公式：N Nt t=N=N0 0 t t 曲线曲线: J形形 种群的个体数量种群的个体数量时间时间增长速率变大，增长率不变增长速率变大，增长率不变Q.Q.是否所有种群的增长都是这样的呢？是否所有种群的增长都是这样的呢？实例：实例：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 高斯把高斯把5 5个大草履虫置于个大草履虫置于0.5 mL0.5 mL的培养液中，的培养液中，每隔每隔2424小时小时统计统计一次草履虫的数量，经过反复实验，结果如下：一次草履虫的数量，经过反复实验，结果如下：时间（天）时间（天）1 12 23 34 45 56 6种群中个体数量种群中个体数量202
10、0137137319319369369375375365365每天的增长速率每天的增长速率11711718218250506 6-10-10每天的增长率每天的增长率5.855.851.331.330.160.160.020.02-0.03-0.03逻辑斯谛增长逻辑斯谛增长SS型增长曲线型增长曲线Q1.Q1.大草履虫的种群为什么大草履虫的种群为什么不呈指数增长？不呈指数增长？Q2.Q2.其种群数量增长过程是其种群数量增长过程是怎样的？怎样的？Q3.Q3.其种群数量达到基本稳其种群数量达到基本稳定的数量值称定的数量值称做做什么？什么？实例：实例：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
11、实验 高斯把高斯把5 5个大草履虫置于个大草履虫置于0.5 mL0.5 mL的培养液中，的培养液中，每隔每隔2424小时小时统计统计一次草履虫的数量，经过反复实验，结果如下：一次草履虫的数量，经过反复实验，结果如下：时间（天）时间（天）1 12 23 34 45 56 6种群中个体数量种群中个体数量2020137137319319369369375375365365每天的增长速率每天的增长速率11711718218250506 6-10-10每天的增长率每天的增长率5.855.851.331.330.160.160.020.02-0.03-0.03逻辑斯谛增长逻辑斯谛增长SS形增长曲线形增长曲
12、线K K值值：即：即环境容纳量环境容纳量。指长时期内，指长时期内，环境条件所能维持的种群最大数量。环境条件所能维持的种群最大数量。Q.Q.同一种群的同一种群的K K值固定不变吗？值固定不变吗？ K K值大小由环境中的有效资源决定，值大小由环境中的有效资源决定，会根据环境条件的改变而变化。会根据环境条件的改变而变化。Q.Q.种群数量达到种群数量达到K K值时，都能在值时，都能在K K值维持值维持恒恒定吗？定吗？K/2K/2k k值值只代表种群数量的只代表种群数量的一个一个平均值平均值，在，在环境环境不遭受破坏不遭受破坏的条件下，的条件下，实际的种群数量在这实际的种群数量在这个平均值的个平均值的上
13、下波动上下波动。所以所以K K值值是种群在该环是种群在该环境中的境中的稳定平衡密度稳定平衡密度。K K值值原因：原因：存在环境阻力存在环境阻力自然界中自然界中食物和空间等资源食物和空间等资源总是总是有限有限的，的，当种群密度增大时，当种群密度增大时，种内斗争种内斗争和和种间竞争种间竞争会不断加剧，会不断加剧，捕食者数捕食者数量也会不断增加量也会不断增加，还有，还有气候气候、传染病传染病等因素作用，导致该等因素作用，导致该种群的种群的出生率降低，死亡率增高出生率降低，死亡率增高（即（即种群增长率不断下降种群增长率不断下降），当出生率），当出生率与死亡率相等（即增长率为与死亡率相等（即增长率为0
14、0）时，种群的增长就会停止，有时会）时，种群的增长就会停止，有时会稳定在一定的水平。稳定在一定的水平。Q.Q.种群数量达到种群数量达到K K值时，都能在值时，都能在K K值维持值维持恒恒定吗？定吗？K/2K/2K K值值 种群数量种群数量小于小于K/2K/2时时，种群增长逐渐种群增长逐渐加快加快； 种群数量种群数量等于等于K/2K/2时时，种群增长种群增长最快最快； 种群数量种群数量大于大于K/2K/2时时， 种群增长逐渐种群增长逐渐减慢减慢； 种群数量达到种群数量达到K K值时值时，种群增长种群增长停止或在停止或在K K值值上下波动上下波动K/2K/2时种群的增长速率最快，时种群的增长速率最
15、快，K K值时种群数量最大，但增长速率为值时种群数量最大，但增长速率为0 0小结：种群的逻辑斯谛增长小结：种群的逻辑斯谛增长 产生条件：产生条件： 存在环境阻力存在环境阻力有限条件有限条件资源有限，空间有限，资源有限，空间有限，受其他生物制约受其他生物制约增长特点：增长特点： 起始呈加速增长，起始呈加速增长，K/2K/2时增长最快，此时增长最快，此后开始减速增长，到达后开始减速增长，到达K K值时停止增长或值时停止增长或在在K K值上下波动。值上下波动。 数学模型：数学模型： S 形曲线形曲线增长速率是先上升，后下降，增长速率是先上升，后下降，而增长率逐渐下降。而增长率逐渐下降。增长方式增长方
16、式指数增长指数增长逻辑斯谛增长逻辑斯谛增长增长曲线增长曲线J J型曲线型曲线S S型曲线型曲线形成条件形成条件资源无限、空间无限、资源无限、空间无限、不受其他生物制约不受其他生物制约资源有限、空间有限、资源有限、空间有限、受其他生物制约受其他生物制约适用范围适用范围理想条件理想条件自然条件自然条件K K值值无无有有增长率变化增长率变化保持稳定不变保持稳定不变逐渐下降逐渐下降增长速率变化增长速率变化一直增大一直增大先上升，到先上升，到K/2K/2后下降后下降指数增长和逻辑斯谛增长的区别指数增长和逻辑斯谛增长的区别（1 1）有害生物的防治：）有害生物的防治：思考：从环境容纳思考：从环境容纳量的角度
17、思考，怎量的角度思考，怎样做才是最有效的样做才是最有效的灭鼠措施？灭鼠措施？采取措施采取措施降低降低有害动物种群的有害动物种群的环境容纳量环境容纳量：将将食物储藏食物储藏在安全处，断绝或减少它们的食物来源。在安全处，断绝或减少它们的食物来源。室内采取室内采取硬化地面硬化地面等措施，减少它们等措施，减少它们挖造巢穴挖造巢穴的场所。的场所。养殖或释放它们的养殖或释放它们的天敌天敌研究种群数量变化的意义研究种群数量变化的意义思考：怎样做才是保护大熊猫等濒危动物的根本措施？思考：怎样做才是保护大熊猫等濒危动物的根本措施？ 建立自然保护区，改善它们的栖息环境，从而建立自然保护区，改善它们的栖息环境，从而
18、提高提高环境容纳量环境容纳量。（2 2）野生动物的保护：）野生动物的保护：（2 2）野生生物资源的合理利用：）野生生物资源的合理利用：思考：为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续地获得最大捕鱼思考：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？量，应使被捕鱼群的种群数量保持在什么水平？为什么？应使被捕鱼群的种群数应使被捕鱼群的种群数量保持在量保持在K/2K/2水平。水平。原因：此时种群的原因：此时种群的增长增长速率最大速率最大。海洋鱼类的最大捕获量海洋鱼类的最大捕获量 在在理想的环境条件理想的环境条件下，种群数量连续增长，呈现下，种群数量连续增长
19、，呈现J J形形曲线曲线；而在；而在有限的环境条件有限的环境条件下，种群数量的增长率逐下，种群数量的增长率逐渐下降，呈现渐下降，呈现S S形曲线形曲线。自然种群的增长一般遵循。自然种群的增长一般遵循S S形形曲线的变化规律。但当种群迁入一个新环境后，常常曲线的变化规律。但当种群迁入一个新环境后，常常在一定时期内出现在一定时期内出现J J形增长。形增长。 研究种群的增长方式，可以研究种群的增长方式，可以有利于野生生物资源的有利于野生生物资源的合理利用及保护合理利用及保护，为人工养殖及种植业中合理控制种为人工养殖及种植业中合理控制种群数量、适时捕捞、采伐等提供理论指导群数量、适时捕捞、采伐等提供理论指导，也可以，也可以为为防治有害生物提供科学依据防治有害生物提供科学依据。总结：总结： 由于存在环境阻力，在自然选择（生存斗争）中由于存在环境阻力，在自然选择（生存斗争）中被淘汰的个体数量被淘汰的个体数量。Q.Q.用达尔文进化观点分析，图中阴影部分表示什么？用达尔文进化观点分析，图中阴影部分表示什么？BDA
