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第2节种群数量的变化第一课时学习目标1、了解种群数量变动的因素。2、通过探究酵母菌种群数量变动，尝试建立种群增长的模型，培养设计实验，提取数据，处理数据和建立简单的数学模型的能力。3、通过对种群增长模型的分析，领悟数学模型对揭示种群动态变化规律，研究种群稳态与调节机制的重要意义。形成生态学和可持续发展的观点。学习重难点通过探究活动建立种群增长模型复习回顾1、种群的概念？种群的特征有哪些？首要特征是什么？2、决定种群密度和数量大小的是？预测种群数量变动的是？3、种群密度的统计方法主要有哪几种？4、年龄结构锥体有哪三种基本类型？5、影响种群数量变动的直接因素主要有哪些？单位数量最直接出生率和死亡率(1)概念：种群中的个体在单位时间内新产生或死亡的个体数量。(2)意义：出生率和死亡率是影响种群数量变动的因素。迁入和迁出(1)迁入和迁出也是影响种群数量变动的因素。(2)通过迁入和迁出，同一物种的之间也进行了。直接不同种群基因交流外界环境性别比例出生率、迁入率死亡率、迁出率年龄组成决定密度大小种群密度预测变化方向影响数量变动种群密度是一个种群的首要特征。其它特征影响种群密度在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每20min就通过分裂增殖一次。问题探讨在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每20min分裂繁殖一代。1.增值n代后细菌数量的计算公式是__________。2.72h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是______________。Nn=2nN=2216为了直观、简便地研究种群的数量变动的规律，数学模型建构是常用的方法之一。建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法数学模型：1.概念：用来描述一个系统或它的性质的数学形式。2.建立数学模型的步骤：3.类型：研究实例研究方法根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达通过进一步实验或观察等对模型进行检验或修正细菌每20分钟分裂一次在资源和空间无限的环境中，细菌种群的增长不受影响的情况下Nn=2n观察、统计细菌数量，对自己建立的模型进行检验或修正观察研究对象提出问题提出合理的假设在理想状态下，细菌每20分钟分裂一次。请填下表，并根据表中数据，绘出细菌种群的增长曲线。时间20406080100120140160180细菌数量248163264128256512在理想状态下，细菌每20分钟分裂一次。请填下表，并根据表中数据，绘出细菌种群的增长曲线。时间20406080100120140160180细菌数量248163264128256512一、建构种群增长模型的方法3.类型：⑴数据分析表格式⑵数学方程式⑶坐标式（曲线图、柱状图）Nn=2n时间20406080100120140160180细菌数量248163264128256512方程式——精确曲线图——直观细菌的数量／个理想条件下细菌数量增长的推测：自然界中有此类型吗？1859年，24只野兔6亿只以上的野兔近100年后实例1：澳大利亚野兔1859年，一个英格兰的农民带着24只野兔，登陆澳大利亚并定居下来，但谁也没想到，一个世纪之后，这个澳洲“客人”的数量呈指数增长，达到6亿只之巨。实例1实例2：凤眼莲（水葫芦）实例2：凤眼莲（水葫芦）实例3：自然界确有类似细菌在理想条件下种群数量增长的形式，如果以时间为横坐标，种群数量为纵坐标，曲线则大致呈“J”型美国某岛屿环颈雉种群数量的增长二、种群增长的“J”型曲线自然界确有类似细菌在理想条件下种群数量增长的形式，如果以时间为横坐标，种群数量为纵坐标，曲线则大致呈“J”型美国某岛屿环颈雉种群数量的增长“J”型增长的数学模型1、模型假设（条件）：理想状态——食物充足，空间不限，气候适宜，没有敌害等；（N0为起始数量，t为时间，Nt表示t年后该种群的数量，λ表示该种群数量是一年前种群数量的倍数．）2、种群“J”型增长的数学模型公式：Nt=N0λt种群的数量每单位时间以一定的倍数增长，第二年是第一年的λ倍。食物充足空间充裕环境适宜没有敌害资源无限指数生长理想条件下的种群增长模型种群增长的Ｊ型曲线二、种群增长的“J”型曲线“J”增长的数学模型问题：“J”型增长能一直持续下去吗？存在环境阻力———自然界的资源和空间总是有限的；种内竞争就会加剧；捕食者增加。当种群数量增加到一定阶段时，种群数量就会稳定在一定的水平。思考在自然界中，种群增长的“J”型曲线应该从哪些方面进行修正呢？大草履虫数量增长过程如何？高斯（Gause，1934）把5个大草履虫置于0.5mL的培养液中，每隔24小时统计一次数据，经过反复实验，结果如下：高斯对大草履虫种群研究的实验证明：高斯实验种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定的增长曲线称为“S”型曲线。大草履虫种群的增长曲线375三、种群增长的“S”型曲线K=375种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定的增长曲线称为“S”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群最大数量称为环境容纳量，又称K值。讨论：1、你认为高斯得出种群经过一定时间的增长后，呈“S”型曲线的原因是什么？2、在高斯实验的基础上，如果要进一步搞清是空间的限制，还是资源（食物）的限制，该如何进行实验设计？空间和资源有限K=375K=475①产生条件：存在环境阻力：自然条件（现实状态）——食物等资源和空间总是有限的，种内竞争不断加剧，捕食者数量不断增加。导致该种群的出生率降低，死亡率增高．当出生率与死亡率相等时，种群的增长就会停止，有时会稳定在一定的水平．种群增长的“Ｓ”型曲线②增长特点：种群数量达到环境所允许的最大值（K值）后，将停止增长并在K值左右保持相对稳定。种群数量处于K/2值时，增长率（增长数量最大）。D:出生率＝死亡率，即种群数量处于K值。种群数量“S”型增长曲线K/2K时间种群数量增长率B:出生率与死亡率之差最大，即种群数量处于K/2值。DABC例(05全国卷I）为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续地获得最大捕鱼量，根据种群增长的S型曲线，应使被捕鱼群的种群数量保持在K/2水平。这是因为在这个水平上A.种群数量相对稳定B.种群增长量最大C.种群数量最大D.环境条件所允许的种群数量最大K时间K/2种群数量一、数学模型建构的一般过程提出问题作出假设建立模型模型的检验与评价总结：外界环境性别比例出生率、迁入率死亡率、迁出率年龄组成决定密度大小种群密度预测变化方向影响数量变动J型曲线S型曲线生态入侵种群衰亡周期波动种群增长二、种群数量增长的“J”型曲线和“S”型曲线K值是环境最大容纳量。环境阻力代表自然选择的作用。农、林、牧业生产就是在这个范围内谋求产量的提高,其潜力有一定限制。1．在下列图中，表示种群在无环境阻力状况下增长的是B2.（2002高考）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（）D3、（2004江苏）某海滩黄泥螺种群现存量约3000吨，正常状况下，每年该种群最多可增加300吨，为充足利用黄泥螺资源，又不影响可持续发展，理论上每年最多捕捞黄泥螺的量为（）A、3000吨B、1650吨C、1500吨D、不超过300吨D4、下图表示接种到一定容积培养液中的酵母菌生长曲线图，曲线中哪段表示由于有限空间资源的限制使种内竞争增加（）A．CD段（增长速度慢）B．DE段（速度加快）C．EF段（变化速率加快）D．FG段（速度逐渐变慢）D5、（07理综I）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．种群的增长速度逐步降低D6、如果种群处在一个理想的环境中，没有资源和空间的限制，种群内个体的增长曲线是，用达尔文进化的观点分析，这是由于生物具有的特征。如果将该种群置于有限的环境中，种群的数量增长曲线是，用达尔文进化观点分析，图中阴影部分表示。影响种群密度的因素有。时间种群数量ABA过度繁殖B通过生存斗争被淘汰的个体数量出生率、死亡率、迁入、迁出、性别比、年龄组成、气候、食物、天敌、人类活动等7．下图是某一动物物种迁入一个适宜环境后的增长曲线图，请回答：（l）图中的增长曲线是形，表示K值的一点是？（2）图中表示种群增长速度最快的阶段是？（3）迁入种群第2年后，增长明显加快的原因主要是_______________。（4）第8年后，种群数量趋于稳定，阻碍种群继续增长环境因素主要有哪些：_______________________食物减少，天敌增加sdb食物充足又无天敌2、如图所示，表示种群在无环境阻力状况下增长的是（）3．一个新的物种进入某地后，其种群数量变化，哪一项是不正确的（）A．先呈“S”形增长，后呈“J”形增长B．先呈“J”形增长，后呈“S”形增长C．种群数量达到K值以后会保持稳定D．K值是环境条件允许的种群增长的最大值BA