1、知识复习：知识复习：1 1、种群密度的调查方法。、种群密度的调查方法。2 2、种群的特征有哪些？、种群的特征有哪些？3 3、其中最基本的特征是什么？、其中最基本的特征是什么？4 4、直接影响种群密度的种群特征是什么？、直接影响种群密度的种群特征是什么？5 5、能预测种群密度变化趋势的特征是什么、能预测种群密度变化趋势的特征是什么?6 6、你认为有哪些因素能影响种群数量？、你认为有哪些因素能影响种群数量？1.Nn=2n，N代表细菌数量，代表细菌数量，n代表代表“代代”。3.细菌数量细菌数量不会永远不会永远按这个公式增长。可以用按这个公式增长。可以用实验实验计数法计数法来验证。来验证。2.2.n
2、n60min60min72h72h20min20min216 N216 Nn nn n2 22162162.12.1建构种群增长模型的方法建构种群增长模型的方法 构建方法构建方法 描述、解释和预测描述、解释和预测种群数量种群数量的变化，常常需要建立的变化，常常需要建立。1 1、数学模型的概念；、数学模型的概念；2 2、构建数学模型的步骤及研究实例。、构建数学模型的步骤及研究实例。请你在书本请你在书本P66P66的表格中，填上相关的数据，并根据数据的表格中，填上相关的数据，并根据数据在坐标图上在坐标图上画出相关的曲线画出相关的曲线。2.12.1建构种群增长模型的方法建构种群增长模型的方法 填表画
3、图填表画图时间时间20406080100120140160180细菌数量细菌数量212223242526272829 同数学方程式相比同数学方程式相比,曲线图表示更曲线图表示更形象、直观形象、直观，但但不够精确不够精确。问问1:1:同数学方程式相比同数学方程式相比,曲线图表示的数学模型有何优点曲线图表示的数学模型有何优点和局限性和局限性?2.12.1建构种群增长模型的方法建构种群增长模型的方法 相关问题相关问题问问:得出的公式和增长曲线，得出的公式和增长曲线，只是对只是对理想条件下理想条件下细细菌数菌数量量增长的推测增长的推测。在自然界中种群的数量变化在自然界中种群的数量变化情况是怎样的呢？情
4、况是怎样的呢？2.22.2种群增长的种群增长的“J”J”型曲线型曲线 相关相关实例实例实例实例1 1：18591859年，一位英国人来到澳大利亚定居。年，一位英国人来到澳大利亚定居。他带来了他带来了2424只只野兔。一个世纪后，这野兔。一个世纪后，这2424只野兔的只野兔的后代竟达到后代竟达到6 6亿亿只以上。漫山遍野的野兔与牛羊争只以上。漫山遍野的野兔与牛羊争食牧草，肯啮树皮，造成植被破坏，导致水土流食牧草，肯啮树皮，造成植被破坏，导致水土流失。后来，人们引入了黏液瘤病毒才使野兔的数失。后来，人们引入了黏液瘤病毒才使野兔的数量得到控制。量得到控制。实例实例2 2：在：在2020世纪世纪303
5、0年年代，人们将环颈雉引入代，人们将环颈雉引入美国的一个岛屿。在美国的一个岛屿。在1937-19421937-1942年期间，这年期间，这个种群数量的增长如左个种群数量的增长如左图所示图所示:思考思考:以上的两个实例，种群呈以上的两个实例，种群呈“”型增长的原因有哪些？型增长的原因有哪些？2.22.2种群增长的种群增长的“J”J”型曲线型曲线 含义、增长含义、增长条件条件种群种群“”型型 增长的原因增长的原因外因外因(条件条件)内因内因物种的过度繁殖能力。物种的过度繁殖能力。理想的环境，资源无限。理想的环境，资源无限。（食物充足、没有天敌、气候适宜等食物充足、没有天敌、气候适宜等）含义含义-自
6、然界确有类似细菌在自然界确有类似细菌在下种群增长下种群增长的形式，如果以时间为横坐标，种群的数量为纵的形式，如果以时间为横坐标，种群的数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线大致呈坐标画出曲线来表示，曲线大致呈“J”J”型。型。16世纪以来，世界人口表现为指数增长，世纪以来，世界人口表现为指数增长，-人口爆炸人口爆炸2.22.2种群增长的种群增长的“J”J”型曲线型曲线 人口增长人口增长我国我国1000-19901000-1990年的人口数量变化年的人口数量变化 2.22.2种群增长的种群增长的“J”J”型曲线型曲线 人口增长人口增长模型假设：模型假设：2.22.2种群增长的种群增长的“J”J”型曲线
7、型曲线 数学数学模型模型 “”型增长的数学模型增长的数学模型型 在食物和空间条件充裕、气候适宜、没在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等条件下，种群的数量每年以一定的有敌害等条件下，种群的数量每年以一定的倍数增长，第二年的数量是第一年的倍数增长，第二年的数量是第一年的倍。倍。种群增长是无限的，不受资源、空间等条件限制；种群增长是无限的，不受资源、空间等条件限制；世代重叠，世代重叠，增长是连续的；增长是连续的；种群无迁入和迁出；种群无迁入和迁出；没有年龄结构。没有年龄结构。假定在很短的时间假定在很短的时间dtdt内种群的瞬时出生率为内种群的瞬时出生率为b b，瞬时死亡率为瞬时死亡率为d d，
8、种群大小为，种群大小为N N，则种群的瞬时增，则种群的瞬时增长率长率r=br=bd d，它与密度无关。，它与密度无关。即：即：dN/dtdN/dt=(b=(bd)N=rNd)N=rN 其积分式为：其积分式为：N Nt t=N=N0 0e ertrt e er r=建立模型：建立模型：N Nt t=N=N0 0t t建立模型：建立模型：一年后一年后 N1=N0 1二年后二年后 N2=N0 2t 年后年后Nt=N0 tN0该种群的起始数量t为时间Nt表示t年后该种群的数量 表示该种群数量是一年前种群数量的倍数2.22.2种群增长的种群增长的“J”J”型曲线型曲线 数学数学模型模型 “”型增长的数学
9、模型增长的数学模型型Nt=N0 t思考思考:种群的种群的“”型增长会一直持续下去吗型增长会一直持续下去吗?为什么？为什么？在自然界的资源和空在自然界的资源和空间间总是有限的总是有限的，当种群密，当种群密度增大时，这就会使度增大时，这就会使竞争竞争加剧加剧，以该种群为食的动，以该种群为食的动物的数量也会增加，这就物的数量也会增加，这就会使种群的会使种群的出生率出生率降低降低、死亡率死亡率增加。当死亡率增增加。当死亡率增加到与出生率加到与出生率相等相等时，种时，种群的增长就会停止，有时群的增长就会停止，有时会会稳定在一定的水平稳定在一定的水平。2.22.2种群增长的种群增长的“J”J”型曲线型曲线
10、 推测推测实例实例1 1 生态学家高斯曾经做过这样一个实验：在生态学家高斯曾经做过这样一个实验：在0.5mL0.5mL培养液中放入培养液中放入5 5个大草履虫，然后每隔个大草履虫，然后每隔24h24h统计一次大草履统计一次大草履虫的数量。经过反复实验，得出了如下图的结果。虫的数量。经过反复实验，得出了如下图的结果。2.32.3种群增长的种群增长的“S”S”型曲线型曲线 相关相关实例实例问问:什么时间草履虫的数量增长最快什么时间草履虫的数量增长最快?第五天后情况如何？第五天后情况如何？2.32.3种群增长的种群增长的“S”S”型曲线型曲线 含义含义问问:什么是什么是“S”S”型曲线？型曲线？什么
11、是什么是K K值？值？种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定的增长曲线。种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定的增长曲线。“S”S”型曲线型曲线在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量称为群最大数量称为环境容纳量环境容纳量，又称，又称K K值值实例实例2 2 大熊猫栖息地遭到破坏后，由于大熊猫栖息地遭到破坏后，由于食物食物的减少的减少和活动和活动范围范围的缩小，其的缩小，其K K值就会变小值就会变小。这是大熊猫。这是大熊猫种群数量锐减的重要原因。因此，建立自然保护种群数量锐减的重要原因。因此，建立自然保护区，给大熊猫更宽广的
12、生活空间，改善它们的栖区，给大熊猫更宽广的生活空间，改善它们的栖息环境，从而提高环境容纳量，是保护大熊猫的息环境，从而提高环境容纳量，是保护大熊猫的根本措施。根本措施。2.32.3种群增长的种群增长的“S”S”型曲线型曲线 其它其它实例实例答：同一种群的答：同一种群的K K值不是固定不变的，会受到环境的影响值不是固定不变的，会受到环境的影响问：问：同一种群的同一种群的K值不是固定不变的吗？值不是固定不变的吗？问：问：大熊猫大熊猫锐减的原因锐减的原因?对大熊猫应采取什么保护措施？对大熊猫应采取什么保护措施？2.32.3种群增长的种群增长的“S”S”型曲线型曲线 对家鼠等有害动物的控制，对家鼠等有
13、害动物的控制，可以采取可以采取器械捕杀、药器械捕杀、药物捕杀等措施。物捕杀等措施。但但如果我们只采取杀死老鼠这一办法，效如果我们只采取杀死老鼠这一办法，效果往往不好。因为如果我们杀死了一半老鼠，存活的老鼠果往往不好。因为如果我们杀死了一半老鼠，存活的老鼠反而降到指数生长期，因而老鼠将按指数增长，很快就恢反而降到指数生长期，因而老鼠将按指数增长，很快就恢复到原来数量。复到原来数量。思考与讨论思考与讨论:对家鼠等有害动物的控制，应采取什么措施？对家鼠等有害动物的控制，应采取什么措施？从环境容纳量的角度看，能得到什么启发？注意从环境容纳量的角度看，能得到什么启发？注意,家鼠的家鼠的繁殖力很强，种群数
14、量每天可增加繁殖力很强，种群数量每天可增加1.47%1.47%从环境容纳量的角度来思考从环境容纳量的角度来思考，更有效的灭鼠办法是既，更有效的灭鼠办法是既杀死老鼠，又清除垃圾，严密储存食物，断绝或减少它们杀死老鼠，又清除垃圾，严密储存食物，断绝或减少它们的食物来源；室内采取硬化地面，减少它们挖造巢穴的场的食物来源；室内采取硬化地面，减少它们挖造巢穴的场所；养殖或释放它们的天敌，等等措施。总之，采取一切所；养殖或释放它们的天敌，等等措施。总之，采取一切措施降低有害动物种群的环境容纳量，从根本上限制了老措施降低有害动物种群的环境容纳量，从根本上限制了老鼠的种群数量。鼠的种群数量。大多数种群的数量总
15、是在波动之中的，在不大多数种群的数量总是在波动之中的，在不利条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡。利条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡。2.42.4种群数量的波动和下降种群数量的波动和下降思考思考: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值维持稳定吗？值维持稳定吗？问问:自然界，影响种群的因素有哪些自然界，影响种群的因素有哪些?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捕鲸的启示：捕鲸的启示：第二次世界大战时，捕鲸业停了下来，鲸的第二次世界大战时，捕鲸业停了下来，鲸的数量恢复到较高的水平。战后捕鲸船的吨位不断上升，鲸数量恢复到较高的水平。战后捕鲸船的
16、吨位不断上升，鲸的捕获量越来越大，导致许多鲸的种群数量急剧下降，有的捕获量越来越大，导致许多鲸的种群数量急剧下降，有的鲸濒临绝灭。的鲸濒临绝灭。2.32.3种群数量的波动和下降种群数量的波动和下降 随着人口的增长，科技水平的提高，人类活动范随着人口的增长，科技水平的提高，人类活动范围的扩大，人类活动对自然界种群数量变化的影响越围的扩大，人类活动对自然界种群数量变化的影响越来越大，有时甚至成为决定性的因素来越大，有时甚至成为决定性的因素。研究种群的变。研究种群的变化规律以及影响种群数量变化的因素，对于化规律以及影响种群数量变化的因素，对于有害动物有害动物的防治、的防治、野生生物资源野生生物资源的
17、保护和利用，以及的保护和利用，以及濒危动物濒危动物种群的拯救和恢复，为种群的拯救和恢复，为人工养殖及种植业人工养殖及种植业中合理控制中合理控制种群数量、适时捕捞、采伐等提供理论指导。都有着种群数量、适时捕捞、采伐等提供理论指导。都有着重要意义。重要意义。问：问：研究种群的变化规律以及影响种群数量变化的因素研究种群的变化规律以及影响种群数量变化的因素有什么重要意义有什么重要意义?自然种群数量变动中，自然种群数量变动中，“S”S”型增长与型增长与“J”J”型增长均可以见到，但型增长均可以见到，但不像数学模型所预测的光滑、典型，常常还表现为两类增长型之间不像数学模型所预测的光滑、典型，常常还表现为两
18、类增长型之间的过渡型。例如，澳大利亚昆虫学家的过渡型。例如，澳大利亚昆虫学家AndrewarthaAndrewartha曾对果园中蓟马曾对果园中蓟马种群进行过长达种群进行过长达1414年的研究，他发现，在环境条件较好的年份，其年的研究，他发现，在环境条件较好的年份，其数量增加迅速，直到繁殖结束时增加突然停止，表现出数量增加迅速，直到繁殖结束时增加突然停止，表现出“J”J”型增型增长；但在环境条件不好的年份则呈现长；但在环境条件不好的年份则呈现“S”S”型增长。对比各年增长型增长。对比各年增长曲线，可以见到许多中间过渡型。因此，曲线，可以见到许多中间过渡型。因此，“J”J”型增长可以视为一型增长
19、可以视为一种不完全的种不完全的“S”S”型增长（或者后者的一个阶段），即环境限制作型增长（或者后者的一个阶段），即环境限制作用是突然发生的，在此之前，种群增长不受限制用是突然发生的，在此之前，种群增长不受限制 2.32.3种群增长的种群增长的“S”S”型曲线型曲线 数学数学模型模型（假设有一个（假设有一个环境条件允许种群有一个最大值环境条件允许种群有一个最大值(环境容纳量环境容纳量/负荷量，负荷量，K K表示之表示之)当种群数量达到当种群数量达到K时，种群将不再增长，即时，种群将不再增长，即dN/dt=0。假设环境假设环境条件对种群的阻滞作用，随着种群密度的增加而条件对种群的阻滞作用，随着种群
20、密度的增加而按比例增加。例如，种群中每增加一个个体就对按比例增加。例如，种群中每增加一个个体就对增长率降低产生增长率降低产生1/K的作用，或者说，每个个体利的作用，或者说，每个个体利用了用了1/K的空间，若种群中有的空间，若种群中有N个个体，就利用了个个体，就利用了N/K的空间，而可供种群继续增长的空间就只有的空间，而可供种群继续增长的空间就只有(1N/K)了。由此种群的逻辑斯蒂增长可以表示为：了。由此种群的逻辑斯蒂增长可以表示为：dN/dt=rN(1N/K)。种群中密度的增加对其增种群中密度的增加对其增长率的降低作用是立即发生的，无时滞。长率的降低作用是立即发生的，无时滞。种群种群无年龄结构无年龄结构种群无迁出迁入现象种群无迁出迁入现象模型假设：模型假设：2.32.3种群增长的种群增长的“S”S”型曲线型曲线 数学数学模型模型建立模型：建立模型：由此种群的逻辑斯蒂增长可以表示为：由此种群的逻辑斯蒂增长可以表示为：dN/dt=rN(1N/K)。若若KN,则种群增大则种群增大若若K01上升上升r=0=1稳定稳定r001下降下降r=-=0灭亡灭亡
