湖南省懷化市溆浦縣江維中學(xué)高中生物《42 種群的數(shù)量變化》課件 新人教版必修3

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1、第四章種群和群落第第2 2節(jié)節(jié) 種群數(shù)量的變化種群數(shù)量的變化1.細(xì)菌是真核生物細(xì)菌是真核生物還是原核生物還是原核生物？ 思考回答思考回答2細(xì)菌的繁殖的細(xì)菌的繁殖的方式是什么？方式是什么？3細(xì)菌繁殖了細(xì)菌繁殖了n n代后的數(shù)量是多代后的數(shù)量是多少？少？細(xì)菌增長的數(shù)學(xué)模型研究細(xì)菌增長的數(shù)學(xué)模型研究4請在作業(yè)紙上繪制細(xì)菌增長的曲線圖。請在作業(yè)紙上繪制細(xì)菌增長的曲線圖。時間時間（min)min)2020 404060608080100100120120140140160160 180180細(xì)菌數(shù)量細(xì)菌數(shù)量（個）（個）248163264128 256512增長速度增長速度v v( (個個/20min)/

2、20min)4-2=248163264128 256增長速度越來越快增長速度越來越快Nt=N0t一、建構(gòu)種群增長模型的方法一、建構(gòu)種群增長模型的方法1.1.數(shù)學(xué)模型：數(shù)學(xué)模型：是用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式是用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式4.4.數(shù)學(xué)模型建構(gòu)的步驟數(shù)學(xué)模型建構(gòu)的步驟2.2.數(shù)學(xué)模型的表現(xiàn)形式數(shù)學(xué)模型的表現(xiàn)形式: :數(shù)學(xué)方程式數(shù)學(xué)方程式曲線圖曲線圖3.3.建構(gòu)數(shù)學(xué)模型的意義建構(gòu)數(shù)學(xué)模型的意義: :描述、解釋和預(yù)測種描述、解釋和預(yù)測種群數(shù)量的變化。群數(shù)量的變化。數(shù)學(xué)模型的建構(gòu)步驟：數(shù)學(xué)模型的建構(gòu)步驟： 研究實(shí)例研究實(shí)例 研究方法研究方法 細(xì)菌每細(xì)菌每20min分裂一次

3、分裂一次在資源和空間在資源和空間無限多無限多的環(huán)的環(huán)境中，細(xì)菌種群的增長不境中，細(xì)菌種群的增長不會受種群密度增加的影響會受種群密度增加的影響Nn=2nN代表細(xì)菌數(shù)量，代表細(xì)菌數(shù)量，n表示第幾代表示第幾代觀察、統(tǒng)計細(xì)菌數(shù)量，對自己觀察、統(tǒng)計細(xì)菌數(shù)量，對自己所建立的模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正所建立的模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正提出合理的假設(shè)提出合理的假設(shè)觀察研究對象，提出問題觀察研究對象，提出問題根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)形式對事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)通過進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)或觀察等通過進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)或觀察等，對模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正，對模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正實(shí)例實(shí)例1：澳大利亞本來并沒有兔子

4、。澳大利亞本來并沒有兔子。 1859年，年，24只歐只歐洲野兔從英國被帶到了澳大利亞。這些野兔發(fā)現(xiàn)自己來到洲野兔從英國被帶到了澳大利亞。這些野兔發(fā)現(xiàn)自己來到了天堂。因?yàn)檫@里有茂盛的牧草，卻沒有鷹等天敵。這里了天堂。因?yàn)檫@里有茂盛的牧草，卻沒有鷹等天敵。這里的土壤疏松，打洞做窩非常方便。于是，兔子開始了幾乎的土壤疏松，打洞做窩非常方便。于是，兔子開始了幾乎不受任何限制的大量繁殖。不到不受任何限制的大量繁殖。不到100年，兔子的數(shù)量達(dá)到年，兔子的數(shù)量達(dá)到6 億只以上，遍布整個大陸。億只以上，遍布整個大陸。二、二、種群增長的種群增長的“J”J”型曲線型曲線: :澳大利亞野兔能指數(shù)增長的特澳大利亞野兔

5、能指數(shù)增長的特殊原因是什么呢？殊原因是什么呢？ 。 沒有天敵。沒有天敵。充足的食物。充足的食物。廣闊的生活空間廣闊的生活空間思考思考1： 20世紀(jì)世紀(jì)30年代，人們將環(huán)頸雉引入美年代，人們將環(huán)頸雉引入美國華盛頓州的一個海國華盛頓州的一個海島。島。19371942年間年間數(shù)量增長：數(shù)量增長：來自來自生物生物（必修本）第二冊（必修本）第二冊2000年世界人口年世界人口增長曲線增長曲線我國我國10001990年年人口數(shù)量變化人口數(shù)量變化“J”“J”型增長的數(shù)學(xué)模型型增長的數(shù)學(xué)模型: : 在食物和空間條件充裕、氣候在食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒有敵害等條件下，種群的適宜、沒有敵害等條件下，種群的數(shù)

6、量以一定的倍數(shù)增長，如果第一數(shù)量以一定的倍數(shù)增長，如果第一年數(shù)量為年數(shù)量為No,No,第二年的數(shù)量是第一第二年的數(shù)量是第一年的年的倍，則倍，則t年以后的種群數(shù)量公年以后的種群數(shù)量公式為：式為： 在有限的資源和空間的條件下，在有限的資源和空間的條件下，種群又是怎樣增長的呢種群又是怎樣增長的呢你能否預(yù)測它的變化你能否預(yù)測它的變化高斯實(shí)驗(yàn)：高斯實(shí)驗(yàn)：生態(tài)學(xué)家曾經(jīng)做過這樣一個實(shí)驗(yàn)：在生態(tài)學(xué)家曾經(jīng)做過這樣一個實(shí)驗(yàn)：在0.5 mL0.5 mL培培養(yǎng)液中放入養(yǎng)液中放入5 5個大草履蟲，然后每隔個大草履蟲，然后每隔24 h24 h統(tǒng)計一次大草履統(tǒng)計一次大草履蟲的數(shù)量。經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，得出了如上圖所示的結(jié)果。從蟲

7、的數(shù)量。經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，得出了如上圖所示的結(jié)果。從上圖可以看出，大草履蟲在這個實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件下的最大種上圖可以看出，大草履蟲在這個實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件下的最大種群數(shù)量是群數(shù)量是375375個，這就是該實(shí)驗(yàn)種群的個，這就是該實(shí)驗(yàn)種群的K K值。值。（1 1）問題探討：）問題探討： “S”型曲線：種群經(jīng)過一定時間的增長后，數(shù)量型曲線：種群經(jīng)過一定時間的增長后，數(shù)量 曲線。曲線。 該實(shí)驗(yàn)中在第該實(shí)驗(yàn)中在第 天時增長率最快。天時增長率最快。 環(huán)境容納量（又稱環(huán)境容納量（又稱 ）：在環(huán)境條件）：在環(huán)境條件 的情況下，的情況下，一定空間中所能維持的種群的最大的數(shù)量稱為環(huán)境容納量。一定空間中所能維持的種群的最大的數(shù)量稱

8、為環(huán)境容納量。 k/201002003004001234567時間時間/ /天天酵母數(shù)酵母數(shù)環(huán)境阻力環(huán)境阻力食物不足食物不足空間有限空間有限種內(nèi)斗爭種內(nèi)斗爭天敵捕食天敵捕食氣候不適氣候不適寄生蟲寄生蟲傳染病等傳染病等K值值:環(huán)境容納量環(huán)境容納量（2 2）種群的）種群的“S S”型增長到型增長到K K值后不再繼續(xù)值后不再繼續(xù)增加的原因增加的原因：內(nèi)因是：內(nèi)因是： 外因是：外因是： 種群增長的種群增長的“J”型曲線型曲線 種群增長的種群增長的“S”型曲線型曲線 在食物（養(yǎng)料）在食物（養(yǎng)料）和空間條件充裕、和空間條件充裕、氣候適宜、沒有敵氣候適宜、沒有敵害等理想條件下，害等理想條件下，種群的數(shù)量往往

9、會種群的數(shù)量往往會連續(xù)快速增長連續(xù)快速增長. . 在食物（養(yǎng)料）在食物（養(yǎng)料）和空間等有限的條和空間等有限的條件下，種群數(shù)量呈件下，種群數(shù)量呈現(xiàn)現(xiàn)S型增長趨勢型增長趨勢. .K/2種群增長的種群增長的“J”型曲線型曲線 種群增長的種群增長的“S”型曲線型曲線 N0:該種群的起始該種群的起始 數(shù)量數(shù)量:種群數(shù)量是一種群數(shù)量是一 年前的倍數(shù)年前的倍數(shù)Nt = N0tK值：值：環(huán)境容納量環(huán)境容納量k/2處：處：種群增長種群增長 速度最快速度最快種群增長的種群增長的“J”型曲線型曲線 種群增長的種群增長的“S”型曲線型曲線 種群增長的種群增長的 “ “J J”型曲線型曲線種群增長的種群增長的 “ “S

10、 S”型曲線型曲線在現(xiàn)實(shí)的生態(tài)系統(tǒng)中，種群數(shù)量除在現(xiàn)實(shí)的生態(tài)系統(tǒng)中，種群數(shù)量除增長外，還有沒有其他變化？增長外，還有沒有其他變化？在現(xiàn)實(shí)的生態(tài)系統(tǒng)中，種群數(shù)量除在現(xiàn)實(shí)的生態(tài)系統(tǒng)中，種群數(shù)量除增長外，還有沒有其他變化？增長外，還有沒有其他變化？在現(xiàn)實(shí)的生態(tài)系統(tǒng)中，種群數(shù)量除在現(xiàn)實(shí)的生態(tài)系統(tǒng)中，種群數(shù)量除增長外，還有沒有其他變化？增長外，還有沒有其他變化？在現(xiàn)實(shí)的生態(tài)系統(tǒng)中，種群數(shù)量除在現(xiàn)實(shí)的生態(tài)系統(tǒng)中，種群數(shù)量除增長外，還有沒有其他變化？增長外，還有沒有其他變化？家鼠繁殖力極強(qiáng)，善于打洞，偷家鼠繁殖力極強(qiáng)，善于打洞，偷吃糧食，傳播疾病危害極大，應(yīng)該采吃糧食，傳播疾病危害極大，應(yīng)該采取哪些措施控制

11、家鼠數(shù)量？取哪些措施控制家鼠數(shù)量？有害生物的控制有害生物的控制老鼠老鼠機(jī)械捕殺機(jī)械捕殺施用激素施用激素藥物捕殺藥物捕殺施用避孕藥施用避孕藥養(yǎng)殖或釋放養(yǎng)殖或釋放天敵天敵將食物儲存將食物儲存在安全處在安全處降低降低繁殖率繁殖率減少減少數(shù)量數(shù)量增大環(huán)境阻力增大環(huán)境阻力降低環(huán)境容納量降低環(huán)境容納量打掃衛(wèi)生打掃衛(wèi)生硬化地面硬化地面時間時間種種群群數(shù)數(shù)量量1.1.減少數(shù)量減少數(shù)量機(jī)械捕殺機(jī)械捕殺藥物捕殺藥物捕殺時間時間種種群群數(shù)數(shù)量量1.1.減少數(shù)量減少數(shù)量機(jī)械捕殺機(jī)械捕殺藥物捕殺藥物捕殺J型型環(huán)境阻力環(huán)境阻力時間時間種種群群數(shù)數(shù)量量K值值2.2.增大環(huán)境阻力降低環(huán)境容納量增大環(huán)境阻力降低環(huán)境容納量S型型

12、K值值J型型環(huán)境阻力環(huán)境阻力時間時間種種群群數(shù)數(shù)量量2.2.增大環(huán)境阻力降低環(huán)境容納量增大環(huán)境阻力降低環(huán)境容納量1.1.減少數(shù)量：機(jī)械捕殺、藥物捕殺減少數(shù)量：機(jī)械捕殺、藥物捕殺哪種措施較能從實(shí)質(zhì)上解決問題哪種措施較能從實(shí)質(zhì)上解決問題? ?2.2.增大環(huán)境阻力降低環(huán)境容納量：增大環(huán)境阻力降低環(huán)境容納量： 養(yǎng)殖或釋放天敵、打掃衛(wèi)生、養(yǎng)殖或釋放天敵、打掃衛(wèi)生、 硬化地面、將食物儲存在安全處硬化地面、將食物儲存在安全處3.3.降低繁殖率等降低繁殖率等課堂討論課堂討論A. 大熊貓食性單一、繁殖率低、大熊貓食性單一、繁殖率低、生活在海拔較高的山嶺里，活動范圍生活在海拔較高的山嶺里，活動范圍需求廣。需求廣。

13、試分析大熊貓數(shù)量日益減少的原試分析大熊貓數(shù)量日益減少的原因因?你能提出保護(hù)大熊貓措施嗎？你能提出保護(hù)大熊貓措施嗎？大熊貓數(shù)量日益減少的原因大熊貓數(shù)量日益減少的原因？自身繁殖率低自身繁殖率低食性單一食性單一氣候變遷氣候變遷棲息地的喪失等棲息地的喪失等保護(hù)大熊貓的措施？保護(hù)大熊貓的措施？提高繁殖率提高繁殖率, ,建立自然保護(hù)區(qū)，給大熊貓更寬廣的建立自然保護(hù)區(qū)，給大熊貓更寬廣的 生活空間，保護(hù)環(huán)境，改善她們的棲生活空間，保護(hù)環(huán)境，改善她們的棲 息環(huán)境，幫助減少其環(huán)息環(huán)境，幫助減少其環(huán) 境阻力從而提高環(huán)境容境阻力從而提高環(huán)境容 納量，是保護(hù)大熊貓的納量，是保護(hù)大熊貓的 根本措施。根本措施。C.在漁業(yè)捕

14、撈問題上，人們總是希在漁業(yè)捕撈問題上，人們總是希望捕到更多的魚。如果捕撈量長期過高望捕到更多的魚。如果捕撈量長期過高,種群的數(shù)量會發(fā)生什么樣的變化呢種群的數(shù)量會發(fā)生什么樣的變化呢? 我我們應(yīng)該怎樣來確定們應(yīng)該怎樣來確定合適的捕撈量才能合適的捕撈量才能即不危機(jī)魚類種群即不危機(jī)魚類種群的持續(xù)發(fā)展的持續(xù)發(fā)展,又能獲又能獲得較高的魚產(chǎn)量得較高的魚產(chǎn)量?課堂討論課堂討論時間時間種種群群數(shù)數(shù)量量K環(huán)境阻力環(huán)境阻力J型型S型型種群數(shù)量的恢復(fù)需較長時間。種群數(shù)量的恢復(fù)需較長時間。如果外界的環(huán)境發(fā)生劇烈變化，種群還如果外界的環(huán)境發(fā)生劇烈變化，種群還有可能絕滅有可能絕滅. .1.1.如果長期過度捕撈如果長期過度捕

15、撈: :2.2.捕撈量的確定捕撈量的確定: :K/2捕撈量捕撈量K/2K/2值。值。這樣既有利于種群的可這樣既有利于種群的可持續(xù)發(fā)展，持續(xù)發(fā)展，又可獲得較大收益。又可獲得較大收益。1 1、在下列圖中，表示種群在無環(huán)境阻力、在下列圖中，表示種群在無環(huán)境阻力狀況下增長的是狀況下增長的是 ( )( )DD D鞏固練鞏固練習(xí)習(xí)培養(yǎng)液中培養(yǎng)液中酵母菌酵母菌種群數(shù)量的變化種群數(shù)量的變化一般步驟一般步驟: :(1)(1)提出問題：培養(yǎng)液中酵母菌種群是怎樣隨時間變化的？提出問題：培養(yǎng)液中酵母菌種群是怎樣隨時間變化的？(2)(2)作出假設(shè)：作出假設(shè)： 。(3)(3)討論探究思路：討論探究思路：問題問題(4)(4

16、)制定計劃：制定計劃：(5)(5)實(shí)施計劃：實(shí)施計劃：(6)(6)分析結(jié)果，得出結(jié)論：分析結(jié)果，得出結(jié)論：(7)(7)表達(dá)和交流：表達(dá)和交流：(8)(8)進(jìn)一步探究：進(jìn)一步探究：酵母菌出芽生殖酵母菌的新陳代謝類型酵母菌的新陳代謝類型: :兼性厭氧型兼性厭氧型C6H12O6 2C2H5OH+2CO2+能量能量酶酶無氧呼吸無氧呼吸C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量能量酶酶有氧呼吸有氧呼吸1 1 怎樣進(jìn)行酵母菌的計數(shù)？怎樣進(jìn)行酵母菌的計數(shù)？2 2 從試管中吸出培養(yǎng)液進(jìn)行計數(shù)之前，建議你將試管輕從試管中吸出培養(yǎng)液進(jìn)行計數(shù)之前，建議你將試管輕輕振蕩幾次。這是為什么？輕振蕩幾次。

17、這是為什么？3 3 本探究需要設(shè)置對照嗎？如果需要請討論對照組應(yīng)怎本探究需要設(shè)置對照嗎？如果需要請討論對照組應(yīng)怎樣設(shè)計和操作；如果不需要，請說明理由。樣設(shè)計和操作；如果不需要，請說明理由。4 4 需要做重復(fù)實(shí)驗(yàn)嗎？需要做重復(fù)實(shí)驗(yàn)嗎？5 5 怎樣記錄結(jié)果？記錄表怎樣設(shè)計？怎樣記錄結(jié)果？記錄表怎樣設(shè)計？6 6 如果一個小方格內(nèi)酵母菌過多，難以計數(shù)，應(yīng)采取怎如果一個小方格內(nèi)酵母菌過多，難以計數(shù)，應(yīng)采取怎樣的措施？樣的措施？7 7 對于壓在小方格界線上的酵母菌，應(yīng)當(dāng)怎樣計數(shù)？對于壓在小方格界線上的酵母菌，應(yīng)當(dāng)怎樣計數(shù)？實(shí)驗(yàn)步驟：實(shí)驗(yàn)步驟：（1 1）取培養(yǎng)液）取培養(yǎng)液1010毫升加入到試管中，先通過顯毫

18、升加入到試管中，先通過顯微鏡觀察，估算出微鏡觀察，估算出1010毫升培養(yǎng)液中酵母菌的初毫升培養(yǎng)液中酵母菌的初始數(shù)量（始數(shù)量（N N。）。）。注意，從試管中吸取培養(yǎng)液進(jìn)行計數(shù)之前，先注意，從試管中吸取培養(yǎng)液進(jìn)行計數(shù)之前，先將試管振蕩幾次，這樣求得的培養(yǎng)液中的酵母將試管振蕩幾次，這樣求得的培養(yǎng)液中的酵母菌數(shù)量誤差菌數(shù)量誤差 。（2 2）每天定時觀察記錄數(shù)值，對于觀察時壓在）每天定時觀察記錄數(shù)值，對于觀察時壓在小方格界限上的酵母菌應(yīng)取小方格界限上的酵母菌應(yīng)取 記數(shù)。記數(shù)。（3 3）以）以 為橫坐標(biāo)，酵母菌的數(shù)量為縱為橫坐標(biāo)，酵母菌的數(shù)量為縱坐標(biāo)，繪制坐標(biāo)，繪制 結(jié)果分析：酵母菌在培養(yǎng)液中開始呈結(jié)果分析：酵母菌在培養(yǎng)液中開始呈 增長，經(jīng)增長，經(jīng)過一定時間的增長后，數(shù)量趨于穩(wěn)定，呈過一定時間的增長后，數(shù)量趨于穩(wěn)定，呈 增長。增長。 最小最小 平均值平均值 時間時間 種群增長曲線種群增長曲線 “J”型型 “S”型型