4.2种群数量的变化(优质课比赛)

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1、第2节种群数量的变化学习目标一、建构种群增长模型的方法二、种群增长的“J”型曲线三、种群增长的“S”型曲线四、种群数量的波动和下降细菌无处不在细菌在繁殖过程中，种群数量是如何变化的呢？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20分钟就通过分裂繁殖一代。任务1：请计算出一个细菌产生的后代在不同时间（单位为min）的数量，并填入下表（教材P66）任务2：用公式表示出第n代的细菌数量Nn（20min时为第一代）时间分钟20406080100120140160180细菌数量248163264128256512Nn=1×2n（N

2、表示细菌数量，n表示繁殖代数）任务3：利用表格中的数据画出细菌种群的增长曲线（教材P66）曲线图与数学方程式比较，优缺点？曲线图：直观，但不够精确。方程式：精确，但不够直观。一、研究种群数量变化的方法——构建数学模型1、概念：用来描述一个系统或它的性质的数学形式．2、类型：⑴数据分析表格式时间20406080100120140160180细菌数量⑵数学方程式Nn=2n⑶坐标式（曲线图、柱状图）7一、建构种群增长模型的方法1、观察研究对象，提出问题细菌每20分钟分裂一次，问题：细菌数量怎样变化的？2、提出合理的假设在资源和空间无限多

3、的环境中，细菌种群的增长不受种群密度增加的影响3、根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达4、通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正观察、统计细菌的数量，对自己所建立的模型进行检验或修正建立数学模型一般包括以下步骤：Nn＝1×２n试一试（用公式表示，不必计算具体结果）以上讨论的是在实验条件下，种群的数量变化，自然界中的种群其数量变化有没有类似的情况呢？实例一：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，之后的一个世纪里，这个澳洲“客人”的数量呈指数增长，达到6亿只之

4、多。实例二:20世纪30年代,人们将环颈雉引入美国的一个岛屿，此后环颈雉的增长如上图。实例三：凤眼莲（水葫芦）凤眼莲原产于南美，1901年作为花卉引入中国.由于繁殖迅速，又几乎没有竞争对手和天敌，我国目前有184万吨.它对其生活的水面采取了野蛮的封锁策略，挡住阳光，导致水下植物得不到足够光照而死亡.凤眼莲成为我国淡水水体中主要的外来入侵物种之一。实例四：世界人口增长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，种群数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线大致呈“J”型。（2）数量变化特点：种群每年以一定的倍数增

5、长(3)适用范围：①实验室营养充分的条件下当种群刚迁入到一个新的、适宜环境的早期阶段（1）形成原因：理想状态——食物充足，空间不限，气候适宜，没有天敌等（不存在环境阻力）二、种群增长的“J”型曲线(4)数学方程式模型：Nt=N0λt模型假设：假设1：理想状态假设2：后一年的数量始终是前一年的λ倍。二、种群增长的“J”型曲线Nt表示t年后该种群的数量N0为种群的起始数量λ表示该种群数量是一年前种群数量的倍数t为时间（5）种群增长率：指单位时间内净增加的个体数占原个体数的比率计算公式:种群第t年的增长率:Nt－Nt－1Nt－1=λ－

6、1种群年增长率随时间变化的曲线：λ－1种群增长率时间增长率=（现有个体数－原有个体数）/原有个体数二、种群增长的“J”型曲线19（6）种群增长速率：指单位时间内新增加的个体数计算公式:种群第t年的平均增长速率Nt－Nt－1t－（t－1）个/年=N0λt－1（λ－1）个/年种群年均增长速率随时间变化的曲线：时间种群增长速率增长速率=（现有个体数－原有个体数）/增长时间二、种群增长的“J”型曲线20思考：当λ>1,λ=1,0<λ<1,λ=0时，种群的数量变化分别会怎样？(λ表示该种群数量是一年前种群数量的倍数)λ>1：种群数量呈“J”

7、型增长λ=1：种群数量不增长0<λ<1：种群数量下降λ=0：种群灭亡二、种群增长的“J”型曲线注意：λ只表示种群增长的倍数（λ=）而不是种群增长率，也不是种群增长速率。NtNt-121问题探讨“J”型曲线能一直持续下去吗？如何验证这个观点？生态学家高斯曾经做过这样一个实验：在0.5ml培养液中放入5个大草履虫，然后每隔24h统计一次大草履虫的数量。经过反复实验，得出了如图所示的结果。（2）数量变化特点：种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定（稳定于“K值”）（3）适用范围：资源和空间有限的种群（自然种群）（1）形成原因：资源和空间

8、有限等(存在环境阻力）三、种群增长的“S”型曲线环境阻力自然条件（现实状态）——食物等资源和空间总是有限的，种群密度越大，种内斗争和种间竞争越剧烈，捕食者数量越多，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