第2節

種群數量的變化第1課時

我們的手上難免沾染細菌。細菌的繁殖速率很快，因而我們要常洗手。假設在營養和生存空間沒有限制的情況下，某種細菌每20min就通過分裂繁殖一代。

細菌的增殖（視頻）二分裂問題1:細菌的生殖方式是怎樣的？問題2:第n代細菌數量的計算公式是什么？Nn=1×2n請算出一個細菌產生的后代在不同時間（單位為min）的數量，并填入下表時間（min)20406080100120140160180細菌數量/個指數形式212223242526272829248163264128216512若初始數量為N0個細菌，那么第n代細菌數量(Nn)的計算公式是什么？Nn=N0×2nn＝60min×72h／20min＝216Nn＝1X２n

＝2216不會建構模型問題3:72h后，由一個細菌分裂產生的細菌數量是多少？問題4:在一個培養瓶中，細菌的數量會一直按照這個公式描述的趨勢增長嗎？為了驗證你的觀點，我們可以采用什么學科方法來研究？

我們的手上難免沾染細菌。細菌的繁殖速率很快，因而我們要常洗手。假設在營養和生存空間沒有限制的情況下，某種細菌每20min就通過分裂繁殖一代。

細菌的增殖（視頻）模型:物理模型數學模型概念模型注意：描述、解釋和預測種群數量的變化，常常需要建立數學模型是人們為了某種特定目的而對認識對象所作的一種簡化的概括性描述。問題1：回憶一下前面所學模型的類型？SZ-LWH一、建構種群增長模型的方法觀察分析提出問題提出假設建立數學模型對模型進行檢驗修正研究方法研究實例細菌每20min分裂一次，怎樣計算繁殖n代的數量？在資源和生存空間沒有限制的條件下，細菌種群的增長不會受種群密度增加的影響Nn=2nN代表細菌數量，n表示第幾代觀察、統計細菌數量，對模型進行檢驗或修正1.定義：用來描述一個系統或它的性質的數學形式。2.步驟：建立數學模型SZ-LWH一、建構種群增長模型的方法——根據表格信息，嘗試小組合作以時間為橫坐標，細菌數量為縱坐標，畫出細菌種群的增長曲線。0時間/min細菌數量/個10020030040050020406080100120140160180時間(min)020406080100120140160180分裂次數0123456789數量（個）12481632641282565123.類型及優缺點：(1)數學公式(2)曲線圖①優點：科學、精確②不足：不夠直觀①優點：直觀②不足：不夠精確建立數學模型SZ-LWH一、建構種群增長模型的方法——閱讀教材P8“思考●討論”,分析自然界種群增長的實例，小組合作完成以下問題。1.兩個資料中種群增長有什么共同點?2.種群出現這種增長的原因是什么？3.這種種群增長的趨勢能不能一直持續下去？為什么？自然界中種群的數量變化情況是怎樣的呢？分析自然界種群增長實例思考.討論【資料1】1859年，一位來澳大利亞定居的英國人在他的農場中放生了24只野兔，一個世紀后，這24只野兔的后代竟超過6億只。漫山遍野的野兔不僅與牛羊爭食牧草，還啃噬樹皮，造成植被破壞，導致水土流失。直到人們引入了黏液瘤病毒才使野兔的數量得到控制。24只【資料2】20世紀30年代時，人們將環頸雉引入到美國的一個島嶼上，在最初的5年內，1937—1942年期間該種群數量的增長如右圖所示1.兩個資料中種群增長有什么共同點？2.種群出現這種增長的原因是什么？3.這種種群增長的趨勢能不能一直持續下去？為什么？種群數量增長迅猛，且呈無限增長趨勢。食物充足、缺少天敵等。不能，因為資源和空間是有限的。思考.討論0時間/min細菌數量/個10020030040050020406080100120140160180二、種群的“J”形增長

自然界確有類似細菌在理想條件下種群數量增長的形式，如果以時間為橫坐標，種群數量為縱坐標畫出曲線來表示，曲線大致呈“J”形。某海島上環頸雉種群數量的變化1.“J”形增長曲線的模型假設和適用對象分別是什么？閱讀教材P8-9，小組合作完成以下問題。

3.寫出“J”形增長曲線的數學模型(以數學公式表示)及各字母的含義。2.“J”形增長曲線的增長特點是怎樣的？4.查閱歷年來世界和我國人口增長的數據，分析人口是否呈“J”形增長。1.模型假設：食物和空間條件充裕氣候適宜沒有天敵(捕食和寄生天敵)沒有其他競爭物種等某種群理想狀態種群數量每年以一定的倍數增長第二年的數量是第一年的λ倍什么情況會出現理想狀態？①實驗室條件下；②當一個種群剛遷入到一個新的適宜環境時。若第一年是N0，則第二年是多少？t年后呢？2.“J”形增長的數學模型公式：假設:種群數量每年以一定的倍數(λ)增長。種群起始數量為N0N1=N0λN2=N1λ=N0

λ2

N3=N2λ=N0λ3

Nt=N0λtt年后該種群的數量種群的起始數量每年增長倍數時間λ=當年種群數量前一年種群數量曲線圖：時間(t)種群數量Nt數學模型：3.“J”形增長的特點：種群數量每年以一定的倍數增長，第二年是第一年的λ倍。只有λ＞1且為定值時，種群增長才為“J”形增長。4.“J”形增長的適用條件

據圖分析，種群數量變化符合數學公式：Nt＝N0λt時，種群增長曲線一定是“J”形嗎？并說明理由。當λ＜1時，種群數量減少；當λ＝1時，種群數量相對穩定；不一定當λ＞1時，種群數量增多現學現用

①1～4年，種群數量_______________②4～5年，種群數量_______________③5～9年，種群數量_______________④9～10年，種群數量______________⑤10～11年，種群數量_____________⑥11～13年，種群數量_____________

。⑦

前9年，種群數量第_______年最高⑧9～13年，種群數量第______年最低呈“J”形增長增長相對穩定下降下降11～12下降，512

據圖說出種群數量如何變化12～13增長λ=當年種群數量前一年種群數量5.種群”J”形增長的實例①外來入侵物種的種群數量變化②動物遷入適宜其生活的新環境后，一段時間內種群的數量變化③實驗室中營養充分的情況中國人口數據增長曲線世界人口數據增長曲線6.人口數據增長曲線：人口在20世紀大部分時期呈現出“J”形增長如果遇到資源、空間等方面的限制，種群還會呈“J”形增長嗎？【實例】生態學家高斯的實驗

在0.5mL培養液中放入5個大草履蟲，每隔24h統計一次大草履蟲的數量。經反復實驗，結果如下圖所示。第二天和第三天第五天問題2.第幾天以后基本維持在375個左右？問題1.大草履蟲的數量在第幾天增長較快？【實例】生態學家高斯的實驗

在0.5mL培養液中放入5個大草履蟲，每隔24h統計一次大草履蟲的數量。經反復實驗，結果如下圖所示。問題3.為什么大草履蟲種群沒有出現“J”形增長？

由于隨著大草履蟲數量的增多，對食物和空間的競爭趨于激烈，導致出生率下降，死亡率升高。問題4.這種類型的種群增長稱為什么？種群的“S”形增長1.什么是“S”形增長曲線？“S”形增長曲線的形成原因是什么？閱讀課本P9頁相關內容，回答以下問題：3.“S”形增長曲線的適用對象是什么？2.“S”形增長曲線的增長有什么特點?嘗試分析“S”形增長曲線各段的含義。4.什么是環境容納量（K值）？在生產實踐活動中如何運用K值？三、種群的“S”形增長三、種群的“S”形增長1.概念：種群經過一定時間的增長后，數量趨于穩定，增長曲線呈“S”形。2.“S”形增長形成原因：現實狀態①資源和空間有限②種群密度增大時，種內競爭加劇出生率下降死亡率升高出生率=死亡率種群穩定在一定的水平此時種群達到的最大數量稱為什么？3.環境容納量：一定的環境條件所能維持的種群最大數量稱為環境容納量，又稱K值。思考1.K值是不是種群數量的最大值？

不是；K值是種群在一定環境條件下所能維持（允許達到）的種群最大數量思考2.同一種群的K值是固定不變的嗎？

不是一成不變的：K值會隨著環境的改變而發生變化，當環境遭到破壞時，K值會下降；當環境條件狀況改善時，K值會上升。4.“S”曲線的分析：BCDEA種群基數小，需要適應新環境，增長較緩慢。(1)AB段：(2)BC段：(3)C點：(4)CD段：

資源和空間豐富，出生率升高，種群數量增長迅速。種群數量為K/2，種群增長速率達到最大。

資源和空間有限，種群密度增大，種內競爭加劇，出生率降低，死亡率升高，種群增長減緩；調整期加速期轉折期減速期(5)DE段：出生率約等于死亡率，種群增長速率幾乎為0，種群數量達到K值，且維持相對穩定。飽和期5.“S”曲線的增長特點：S型曲線增長速率曲線增長速率時間t1t2①增長速率先

后

，最后為

。②當種群數量為

時，增長速率達到最大。K/2KABCDE請以時間為橫坐標，種群增長速率為縱坐標，畫出種群“S”形增長的增長速率曲線。增大減小0k/2增長率與增長速率增長率增長速率指種群數量在單位時間內的改變數值，有單位。（如個/年等）指在單位時間內種群數量增加的量占初始數量的比例，是一個百分比，無單位。例：某一種群的數量在某一單位時間t（如一年）內，由初數量Nt-1（個）增長到末數量Nt（個），則這一單位時間內種群的增長率和增長速率的計算分別為：增長速率＝末數－初數單位時間＝Nt－Nt-1(個)t(年)×100％增長率＝末數－初數＝Nt－Nt-1初數Nt-1＝出生率－死亡率＝λ-1拓展延伸種群增長率時間t1t2O種群增長速率時間t1t2O“J”形曲線增長率“S”形曲線增長率“J”形曲線增長速率“S”形曲線增長速率請根據“J”形增長曲線和“S”形增長曲線，畫出相應的增長率曲線和增長速率曲線1.如圖表示一個區域內甲、乙兩個種群的增長速率隨時間變化的曲線，下列有關敘述正確的是()A.據圖可知，乙種群的K值大于甲種群的K值B.t3～t5時間內甲、乙兩種群的年齡結構不同C.t2～t3時間內甲種群出生率小于死亡率D.t4時乙的種群密度最大B①野生大熊貓種群數量銳減的關鍵原因是什么？②保護大熊貓的根本措施是什么？

建立自然保護區，改善棲息環境，從而提高環境容納量。

野生大熊貓的棲息地遭到破壞，食物和活動范圍縮小，K值降低。6.K值和K/2值的運用：增大環境阻力→降低K值→防治老鼠斷絕或減少它們的食物來源養殖或釋放它們的天敵③鼠害導致作物減產，蚊、蠅會傳播疾病。從環境容納量的角度思考，對家鼠等有害動物的控制，應當采取什么措施？防止老鼠種群數量達到K/2處6.K值和K/2值的運用：④為了保護魚類資源不受破壞，并能持續地獲得最大捕魚量，應使被捕魚群的種群數量保持在什么水平？為什么？

應使被捕魚群的種群數量保持在K/2水平，因為在這個水平上種群增長速率最大。6.K值和K/2值的運用：K種群數量時間0BCDEt1t2AK/2——“黃金開發點”6.K值和K/2值的運用：K值減小環境阻力→增大K值→保護野生生物資源增大環境阻力→降低K值→