1、外界环境外界环境性别比例性别比例出生率、死亡率出生率、死亡率迁入率、迁出率迁入率、迁出率年龄组成年龄组成决定密度大小决定密度大小种群密度种群密度预测变化方向预测变化方向影响数量变动影响数量变动第第2节节 种群数量的变化种群数量的变化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下，某种细，某种细菌菌20min20min就通就通过分裂增殖过分裂增殖一次。一次。任务任务1：计算：计算1个细菌产生的后代在不同时间的数量，并填入下表：个细菌产生的后代在不同时间的数量，并填入下表：时间（时间（min）20406080100 120 140 160 180细菌数量细菌数量248163264
2、128 256 512任务任务2：用公式表示出第：用公式表示出第n代的细菌数量代的细菌数量Nn（20min时为第一代）：时为第一代）：Nn=2n任务任务3：利用表格中数据画出细菌的种群增长曲线：利用表格中数据画出细菌的种群增长曲线（p66）：）：思考：思考： 真实情况下细菌的数量变化真如公式和真实情况下细菌的数量变化真如公式和曲线图所示吗？曲线图所示吗？用细胞计数仪用细胞计数仪对细菌数量进对细菌数量进行精确计数发行精确计数发现，大约现，大约1717小小时后，细菌数时后，细菌数量不再增多量不再增多一、研究种群数量变化的方法一、研究种群数量变化的方法构建数学模型构建数学模型1.概念概念：用来描述一
3、个系统或它的性质的数学形式。用来描述一个系统或它的性质的数学形式。2.步骤：步骤：研究实例研究实例研究方法研究方法细菌每细菌每20分钟分钟分裂一次分裂一次观察研究对象观察研究对象提出问题提出问题在资源和空间无限的环在资源和空间无限的环境中，细菌种群的增长境中，细菌种群的增长不受影响的情况下不受影响的情况下提出合理的假设提出合理的假设Nn = 2n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的当的数学形式对事物的性质进行表达性质进行表达观察、统计细菌数量，观察、统计细菌数量，对自己建立的模型进行对自己建立的模型进行检验或修正检验或修正通过进一步实验或通过进一步实验或观察等对模型进行观察
4、等对模型进行检验或修正检验或修正3.建立数学模型，解决实际问题：建立数学模型，解决实际问题：实验实验1 1：有人在适宜条件下培养大草履虫，并且每天有人在适宜条件下培养大草履虫，并且每天更换培养液，保证大草履虫有充足的营养和生存空间，更换培养液，保证大草履虫有充足的营养和生存空间，最先放入最先放入5 5只大草履虫，每天记录其数量变化如下表只大草履虫，每天记录其数量变化如下表所示，请问一周所示，请问一周（7 7天）天）后，该大草履虫种群的数量后，该大草履虫种群的数量大约为多少？大约为多少？时间时间初始初始1天天后后2天天后后3天天后后种群数量种群数量51981325思考思考1 1： 仔细观察表格，
5、你能发现什么规律？仔细观察表格，你能发现什么规律？答：答：81920提示：提示：4 45 5的值为的值为102410244 46 6的值为的值为409640964 47 7的值为的值为1638416384思考思考2 2： 若假设后一天的数量始终是前一天数量的若假设后一天的数量始终是前一天数量的4 4倍倍，你能否在假设的基础上建立数学模型，你能否在假设的基础上建立数学模型解决实验中的问题：解决实验中的问题：7 7天后大草履虫的数量天后大草履虫的数量思考思考3 3： 若若N N0 0为某种群起始数量，为某种群起始数量，N Nt t表示经过表示经过t t天天后该种群的数量，且后一天的数量始终为后该种
6、群的数量，且后一天的数量始终为前一天数量的前一天数量的倍，试建立表示该种群数倍，试建立表示该种群数量变化的一般公式并作出曲线量变化的一般公式并作出曲线Nt=N0 t tN0Nt思考思考4 4： 除了利用建立的数学模型来预测除了利用建立的数学模型来预测7 7天天后的种群数量之外，我们还能利用该数后的种群数量之外，我们还能利用该数学模型来解决哪些生物学问题？学模型来解决哪些生物学问题？预测变化趋势，计算增长率等预测变化趋势，计算增长率等讨论讨论5 5： 当种群数量呈现增长趋势时，能否通过当种群数量呈现增长趋势时，能否通过该数学模型得出种群数量该数学模型得出种群数量增长率增长率的变化规的变化规律？律
7、？增长率始终为增长率始终为“-1”二、种群数量变化的类型二、种群数量变化的类型1.“J”型：型：资料资料1：1859年，一个英格兰的年，一个英格兰的农民带着农民带着24只野兔，登只野兔，登陆澳大利亚并定居下来，陆澳大利亚并定居下来，但谁也没想到，一个世但谁也没想到，一个世纪之后，这个澳洲纪之后，这个澳洲“客客人人”的数量呈指数增长，的数量呈指数增长，达到达到6亿只之巨。亿只之巨。 资料资料2：种群种群迁入一个新环境后迁入一个新环境后，常，常常在常在一定时期内出现一定时期内出现“J”型型增长。增长。例如，在例如，在20世纪世纪30年年代时，人们将环颈雉引入到代时，人们将环颈雉引入到美国的一个岛屿
8、，在美国的一个岛屿，在19371942年期间，这个环颈雉种年期间，这个环颈雉种群的增长大致符合群的增长大致符合“J”型曲型曲线。线。 “J”型增长曲线型增长曲线（3 3）形成原因）形成原因理想状态理想状态食物充足，空间不限，气候适宜，没食物充足，空间不限，气候适宜，没有敌害等有敌害等（不存在环境阻力）（不存在环境阻力）（2 2）适用范围）适用范围a.a.实验室中营养充分的情况实验室中营养充分的情况b.b.种群刚刚迁入一个新环境时种群刚刚迁入一个新环境时（1 1）数量变化特点）数量变化特点种群每年以一定的倍数增长种群每年以一定的倍数增长-1（5 5）增长率随时间变化曲线）增长率随时间变化曲线（4
9、 4）数学模型）数学模型Nt=N0 t 假设假设1 1：理想状态理想状态假设假设2 2：后一年的数量始终是前一年的后一年的数量始终是前一年的倍倍（6 6）与生活的联系）与生活的联系中国的人口增长是否属于中国的人口增长是否属于“J J”型增长？型增长？实验实验2 2：高斯（高斯（GauseGause，19341934）把）把5 5个大草履虫置于个大草履虫置于0.5mL0.5mL的培养液中的培养液中，每隔，每隔2424小时统计一次数据，经过小时统计一次数据，经过反复实验，结果如下：反复实验，结果如下： 在自然条件下，在自然条件下，J型曲线能一直增长下去吗？型曲线能一直增长下去吗？2.“S”型：型：
10、“S”型增长曲线型增长曲线（2 2）适用范围）适用范围（1 1）数量变化特点）数量变化特点种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定（稳定于（稳定于“K K值值”）资源和空间有限的种群资源和空间有限的种群（自然种群）（自然种群）（3 3）形成原因）形成原因 种群密度增加种群密度增加种内斗争加剧种内斗争加剧死亡率升高死亡率升高 出生率出生率降低降低增长率降低增长率降低（环境阻力）（环境阻力）（种群数量）（种群数量）（4 4）“K K”值值思考：思考： K K值是否固定不变呢？值是否固定不变呢？种种群群数数量量“S”型型增增长长曲曲线线（种群数量）（种群数量）K/
11、2K种种群群数数量量增增长长率率时间时间D: 种群数量处于种群数量处于K值，值，增长率为增长率为0B: 种群数量处于种群数量处于K/2值，值，种群增长率最大种群增长率最大（5 5）增长率随时间变化曲线）增长率随时间变化曲线BD（6 6）与生活的联系）与生活的联系思考：思考：在池塘中养鱼，渔民总是希望自己捕的鱼越多越好，但是为了考虑池塘的鱼可持续发展，捕鱼应该选择在种群数量是多少时最好？K/2K超过种群的数量超过种群的数量K/2K/2时开始捕鱼时开始捕鱼捕到数量下降到捕到数量下降到K/2K/2时停止时停止思考：思考：从环境容纳量（K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？
12、）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，改善大熊猫的栖息环境，建立自然保护区，改善大熊猫的栖息环境，提提高环境容纳量高环境容纳量。可以采取措施可以采取措施降低有害动物种群的环境容纳量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。3.波动型曲线：波动型曲线
13、：种群数量达到种群数量达到K值时，都能在值时，都能在K值维持稳定吗？值维持稳定吗？波动型曲线波动型曲线（1 1）数量变化特点）数量变化特点（2 2）形成原因）形成原因种群数量在种群数量在“K K”值附近波动值附近波动气候、食物、天敌、传染病、气候、食物、天敌、传染病、人类活动等人类活动等种群数量种群增长的种群增长的“J”型曲线型曲线（在理想状态下的种群增长）（在理想状态下的种群增长）种群增长的种群增长的“S”型曲线型曲线（在有限环境下的种群增长）（在有限环境下的种群增长）总结：总结：阴影部分代表被阴影部分代表被环境阻力环境阻力（自然（自然选择）选择）淘汰掉的淘汰掉的那部分种群数量。那部分种群数
14、量。练习1：图示种群在理想环境中呈“J”型增长，在有环境阻力条件下，呈“S”型增长，下列关于种群在某环境中数量增长曲线的叙述，正确的是（ ） A当种群数量到达e点后，种群数量增长率为0 B种群增长过程中出现环境阻力是在d点之后 C图中阴影部分表示克服环境阻力生存下来的个体数量 D若该种群在c点时数量为100，则该种群的K值是400A练习2：在一个玻璃容器内，装入一定量的符合小球藻生活的管养液，接种少量的小球藻，每隔一段时间测定小球藻的个体数量，绘制成曲线，如右图所示。下列四图中能正确表示小球藻种群数量增长率随时间变化趋势的曲线是（ ）D练习3：下列有关种群增长的S型曲线的叙述，错误的是（ ）A通常自然界中的种群增长曲线最终呈S型 B达到K值时种群增长率为零C种群增长受自身密度的影响 D种群的增长速率逐步降低D增长速率增长速率是指种群在单位时间内净增加的个体数。是指种群在单位时间内净增加的个体数。（就是（就是J、S型曲线的斜率）型曲线的斜率）增长速率（现有个体数原有个体数）增长时间增长速率（现有个体数原有个体数）增长时间增长率增长率是指种群在单位时间内净增加的个体数占个体是指种群在单位时间内净增加的个体数占个体总数的比率。总数的比率。（不是（不是J、S型曲线斜率）型曲线斜率）增长率（现有个体数原有个体数）原有个体数。增长率（现有个体数原有个体数）原有个体数。
