1、思问数字课堂种群数量的变化学 科：生 物 适用时段：高 二课程教师：刘 旭第1页，共23页。思问数字课堂1、说明建构种群增长模型的方法2、用数学模型解释种群数量的变化3、关注人类活动对种群数量变化的影响学习目标学习目标 尝试建构种群增长的数学模型，并据此解释种群数量的变化 学习重、难点学习重、难点第2页，共23页。思问数字课堂 在营养和生存空间没有限制的情况在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每下，某种细菌每2020分钟就通过分裂繁分钟就通过分裂繁殖一代。殖一代。2481632641282565121234567891.1.填写下表：计算一个细菌在不同时间（单位为填写下表：计算一个细菌在
2、不同时间（单位为minmin）产生）产生后代的数量。后代的数量。第3页，共23页。思问数字课堂2 2n n代细菌数量的计算公式是：第4页，共23页。思问数字课堂20406080100 120140160 180时间时间/分分钟钟细菌数量细菌数量/个个248163264128256512123456789第5页，共23页。思问数字课堂数学模型概念:用来描述一个系统或它的性质的数学形式表现形式:数学公式法坐标曲线法第6页，共23页。思问数字课堂一、建构种群增长模型的方法 建立数学模型一般包括以下步骤：观察研究观察研究对象对象，提提出问题出问题提出提出合理的合理的假设假设通过进一步的实验或观察等通过
3、进一步的实验或观察等，对模型进行，对模型进行检验或修正检验或修正根据实验数据，用适根据实验数据，用适当的当的数学形式数学形式对事物对事物的性质进行的性质进行表达表达第7页，共23页。思问数字课堂一、建构种群增长模型的方法 建立数学模型一般包括以下步骤：观察研究观察研究对象对象，提出问题提出问题提出提出合理的合理的假设假设通过进一步的实验或观察等通过进一步的实验或观察等，对模型进行，对模型进行检验或修正检验或修正根据实验数据，用适根据实验数据，用适当的当的数学形式数学形式对事物对事物的性质进行的性质进行表达表达细菌每细菌每20min20min分裂分裂一一次次问题：细菌数量怎样变化？问题：细菌数量
4、怎样变化？资源空间无限多，细菌种群的增长资源空间无限多，细菌种群的增长不受种群密度增加的影响不受种群密度增加的影响观察、统计细菌数量，对自己观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检验或修正所建立的模型进行检验或修正第8页，共23页。思问数字课堂观察研究观察研究对象对象，提出问题提出问题提出提出合理的合理的假设假设通过进一步的实验或观察等通过进一步的实验或观察等，对模型进行，对模型进行检验或修正检验或修正根据实验数据，用适根据实验数据，用适当的当的数学形式数学形式对事物对事物的性质进行的性质进行表达表达如果用No表示野兔种群的起始数量，用表示野兔种群数量每年的增长倍数，用Nt表示t年后野兔种
5、群的数量，建立数学模型。第9页，共23页。思问数字课堂 t 若1时，种群数目增加，为增长型种群若=1时，种群数目不变，为稳定型种群若01时，种群数目减少，为衰退型种群第10页，共23页。思问数字课堂种群增长的种群增长的J J型曲线型曲线1、模型假设：理想状态食物充裕，空间不限，环境适宜，没有天敌等2、增长特点：种群数量每年以一定的倍数增长，第二年的数量是第一年的 倍3、量的计算：4、适用情形：实验室条件下，当一个种群刚迁入到新的适宜环境时的最初一段时间t第11页，共23页。思问数字课堂高斯高斯实验：实验：生态学家曾经做过生态学家曾经做过这样一个实验：在这样一个实验：在0.5 mL0.5 mL培
6、养液培养液中中放入放入5 5个大草履虫，然后每隔个大草履虫，然后每隔24 h24 h统计一次大草履虫的数量。统计一次大草履虫的数量。经过反复实验，得出了如上图所经过反复实验，得出了如上图所示的结果。从上图可以看出，大示的结果。从上图可以看出，大草履虫在这个实验环境条件下的草履虫在这个实验环境条件下的最大种群数量是最大种群数量是375375个，这就是个，这就是该实验种群的该实验种群的K K值。值。第12页，共23页。思问数字课堂（1）两条曲线最大的区别是什么？S型曲线出现的原因是什么？（2）K值的含义是什么？K值是固定不变的吗？（3）a、b、c三点增长速率最大的是哪个点？a ac cb b第13
7、页，共23页。思问数字课堂种群数量达到环境所允许的最大值（种群数量达到环境所允许的最大值（K K值值）后，将停止增）后，将停止增长并在长并在K K值左右保持相对稳定。值左右保持相对稳定。K值：值：在环境条件不受在环境条件不受破坏的情况下，一定破坏的情况下，一定空间中所能维持的空间中所能维持的种种群最大数量群最大数量称为称为环境环境容纳量。容纳量。第14页，共23页。思问数字课堂逐渐增加逐渐减小最大0增长速率=0增长速率逐渐加快增长速率逐渐减慢增长速率最快种种群群增增长长的的“abc第15页，共23页。思问数字课堂种群增长的种群增长的“J J”型曲线和型曲线和“S S”型曲线比较型曲线比较食物和
8、空间充裕、食物和空间充裕、气候适宜、没有气候适宜、没有敌害敌害资源和空间有限、资源和空间有限、天敌的存在天敌的存在不断增大不断增大增长速率先上升后下增长速率先上升后下降至零降至零无无有有种群增长速率种群增长速率有无有无K K值值第16页，共23页。思问数字课堂J型型环境阻力环境阻力时间时间种种群群数数量量K值值S型型第17页，共23页。思问数字课堂J型型环境阻力环境阻力时间时间种种群群数数量量K值值S型型第18页，共23页。思问数字课堂经科学家测算该牧场的最大蓄畜量是经科学家测算该牧场的最大蓄畜量是10001000只，只，你建议养多少只羊？说出你的理由。什么叫你建议养多少只羊？说出你的理由。什
9、么叫过度放牧？有怎样的后果？过度放牧？有怎样的后果？K/2=500,不破坏草场，羊群增长速率最快，超不破坏草场，羊群增长速率最快，超过过K值，过度放牧，导致草场退化。值，过度放牧，导致草场退化。分析：渔业捕捞中的捕捞时机和捕捞量应分析：渔业捕捞中的捕捞时机和捕捞量应控制在多少控制在多少？捕捞应在种群数量大于捕捞应在种群数量大于K/2时，应使捕时，应使捕捞后的种群数量保持在捞后的种群数量保持在K/2点点第19页，共23页。思问数字课堂对家鼠等有害动物的控制，从环境容纳量的角度思考应当采取什么措施？防治的时机应在什么时候更合适？降低有害动物环境容纳量，如将食物储存在安全处，断绝或减少它们的食物来源
10、，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。防治时机应在K/2以下。第20页，共23页。思问数字课堂B第21页，共23页。思问数字课堂2 2、如图表示有限环境中某一种群增长的曲、如图表示有限环境中某一种群增长的曲线判断下列正误线判断下列正误 K K值是环境条件不变时所能维持的种群数量值是环境条件不变时所能维持的种群数量最大值最大值在在K K值时，种群的增长速率最大值时，种群的增长速率最大如果不考虑迁入迁出等其它因素，在如果不考虑迁入迁出等其它因素，在K K值时出生值时出生率等于死亡率率等于死亡率假设这是鱼的种群，当种群达到假设这是鱼的种群，当种群达到K K值时开始值时开始捕捞，可持续获得最高产量捕捞，可持续获得最高产量（）（）（）（）第22页，共23页。思问数字课堂第23页，共23页。
