大肠杆菌的分裂繁殖大肠杆菌的分裂繁殖 在营养和生存空间没有限制的情况下，某在营养和生存空间没有限制的情况下，某1个细个细菌每菌每20分钟分裂繁殖一代。讨论：分钟分裂繁殖一代。讨论：n代细菌数量的计算公式？代细菌数量的计算公式？72小时后由一个细菌分裂产生的细菌数量是多小时后由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？少？Nnn解：解：n n 60min x72h60min x72h20min20min216216N Nn nn n 2 2216216思考：思考：1 1、对细菌种群数量的增长，在什么情况下、对细菌种群数量的增长，在什么情况下NnNnn n下公式成立？下公式成立？2 2、这个公式揭示了细菌、这个公式揭示了细菌种群数量增长的什么种群数量增长的什么规律？规律？在资源和空间无限多的环境中，细菌种群的增在资源和空间无限多的环境中，细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响长不会受种群密度增加的影响指数增长指数增长2 4 8 16 32 64 128 256 512将数学公式（将数学公式（N=2n)变为曲线图变为曲线图时间时间分钟分钟20406080100 120 140 160 180细菌细菌数量数量曲线图与数学方程曲线图与数学方程式比较，优缺点？式比较，优缺点？直观，直观，但不够精确。但不够精确。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数学模型概念概念：用来描述一个系统或它的性质的数学形：用来描述一个系统或它的性质的数学形 式式表现形式表现形式：数学公式法数学公式法 图表法图表法作用作用：联系实际问题与数学的桥梁，具有解联系实际问题与数学的桥梁，具有解释、判断、预测等重要功能。释、判断、预测等重要功能。 发现问题、解决问题和探索新规律的发现问题、解决问题和探索新规律的有效途径之一。有效途径之一。数学模型建构的一般过程数学模型建构的一般过程 提出问题提出问题 作出假设作出假设 建立模型建立模型 模型的检验与评价模型的检验与评价细菌每细菌每20min分裂一次分裂一次在资源和空间无限多的环在资源和空间无限多的环境中，细菌种群的增长不境中，细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响会受种群密度增加的影响Nn=2n ， N代表细菌数量，代表细菌数量，n表示第几代表示第几代观察、统计细菌数量，对自观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检验或己所建立的模型进行检验或修正修正研究实例研究实例研究方法研究方法观察研究对象，提出问题观察研究对象，提出问题提出合理的假设提出合理的假设根据实验数据，用适当的根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进数学形式对事物的性质进行表达行表达通过进一步实验或观察等，通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正对模型进行检验或修正实例一：实例一：18591859年，一个英格兰的农民带着年，一个英格兰的农民带着2424只野兔，登陆澳大利亚并定居下来，但谁也只野兔，登陆澳大利亚并定居下来，但谁也没想到，一个世纪之后，这个澳洲没想到，一个世纪之后，这个澳洲“客人客人”的数量呈指数增长，达到的数量呈指数增长，达到6 6亿只之巨。亿只之巨。 理理想想条条件件下下细细菌菌数数量量增增长长的的推推测测，自自然界中有此类型吗？然界中有此类型吗？思考：野兔增长的原因有哪些？思考：野兔增长的原因有哪些？实例二：实例二：凤眼莲凤眼莲世界人口的增长曲线世界人口的增长曲线实例三实例三自然界确有类自然界确有类似的细菌在理想条似的细菌在理想条件下种群数量增长件下种群数量增长的形式，如果以的形式，如果以时时间为横坐标，种群间为横坐标，种群数量为纵坐标数量为纵坐标画出画出曲线来表示，曲线曲线来表示，曲线大致呈大致呈“”型型种群数量时间二、种群增长的二、种群增长的“J”型曲线型曲线“J”型增长的数学模型型增长的数学模型 1 1、产生条件：、产生条件： 理理想想状状态态食食物物充充足足，空空间间不不限限，气气候候适适宜宜，没有敌害等；没有敌害等；（N N0 0为起始数量，为起始数量， t t为时间，为时间，N Nt t表示表示t t年后该种群的年后该种群的数量，数量，为种群数量每年的增长倍数）为种群数量每年的增长倍数） 2 2、种群、种群 “ “J”J”型增长的数学模型公式：型增长的数学模型公式：Nt=N0 t 种种群群的的数数量量每每年年以以一一定定的的倍倍数数增增长长，第第二二年年是是第一年的第一年的倍。倍。 例例 生态学家高斯的实验：生态学家高斯的实验：种群经过一定时间种群经过一定时间的增长后，的增长后，数量趋数量趋于稳定于稳定的增长的增长曲线，曲线，称为称为“S”型曲线型曲线大草履虫种群的增长曲线大草履虫种群的增长曲线讨论：讨论：大草履虫的增大草履虫的增长呈长呈“S S”型曲线的型曲线的原因有哪些？原因有哪些？食物有限食物有限空间有限空间有限种内斗争种内斗争种间竞争种间竞争天敌捕食天敌捕食资源有限资源有限阻滞生长阻滞生长产生条件：产生条件：三、种群增长的三、种群增长的“S S”型曲线型曲线种群数量达到环境所允许的最大值（种群数量达到环境所允许的最大值（K K值值）后，）后，将停止增长并在将停止增长并在K K值左右保持相对稳定。值左右保持相对稳定。 AK值：值：在环境条件不在环境条件不受破坏的情况下，一受破坏的情况下，一定空间中所能维持的定空间中所能维持的种群最大数量种群最大数量称为称为环环境容纳量。境容纳量。增长特点：增长特点：种群增长率随种群密种群增长率随种群密度上升而下降。度上升而下降。K K2 2时最大时最大1 1、同一种群的、同一种群的K K值是固定不变的吗？值是固定不变的吗？2 2、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？3 3、对家鼠等有害动物的控制，应采取什么措、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，能得到什么启施？从环境容纳量的角度看，能得到什么启发？发？、为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续、为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续地获得最大捕鱼量，应使被捕鱼群的种群数地获得最大捕鱼量，应使被捕鱼群的种群数量保持在什么水平量保持在什么水平?为什么？为什么？ 怎样做才是保护大熊猫的根本措施？怎样做才是保护大熊猫的根本措施？ 建立自然保建立自然保护区，改善护区，改善大熊猫的栖大熊猫的栖息环境，息环境，提提高环境容纳高环境容纳量量。从环境容纳量的角度思考，可以采取措从环境容纳量的角度思考，可以采取措施施降低降低有害动物种群的有害动物种群的环境容纳量环境容纳量，如将，如将食物储藏在安全处，断绝或减少它们的食食物储藏在安全处，断绝或减少它们的食物来源；室内采取硬化地面等措施，减少物来源；室内采取硬化地面等措施，减少它们挖造巢穴的场所；养殖或释放它们的它们挖造巢穴的场所；养殖或释放它们的天敌，等等。天敌，等等。怎样做才是最有效的灭鼠措施？怎样做才是最有效的灭鼠措施？ 为了保护鱼类资源不为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续地受破坏，并能持续地获得最大捕鱼量，根获得最大捕鱼量，根据种群增长的据种群增长的S型曲型曲线，线，应使被捕鱼群的应使被捕鱼群的种群数量保持在种群数量保持在K2水平。这是因为在这水平。这是因为在这个水平上个水平上种群增长量种群增长量最大最大 。A两种曲线的比较两种曲线的比较项目项目“J”J”型曲线型曲线“S”S”型曲线型曲线产生条件产生条件种群增长种群增长率率K K值值理想条件理想条件自然条件自然条件保持稳定保持稳定随种群密度随种群密度上升而下降上升而下降无无K K值值在在K K值上下波值上下波动动K值是环境最大值是环境最大容纳量。容纳量。环境阻环境阻力代表自然选择力代表自然选择的作用。的作用。农、林、农、林、牧业生产就是在牧业生产就是在这个范围内谋求这个范围内谋求产量的提高产量的提高,其其潜力有一定限制。潜力有一定限制。总结总结大多数种群的数量总是在波动之中的，在不利条件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，甚至灭亡之下，还会急剧下降，甚至灭亡四、种群数量的波动和下降四、种群数量的波动和下降影响种群数量变化的因素影响种群数量变化的因素直接因素：出生率、死亡率、迁入、迁出直接因素：出生率、死亡率、迁入、迁出间接因素：食物、气候、传染病、天敌间接因素：食物、气候、传染病、天敌重要因素：人类的活动重要因素：人类的活动五、研究种群数量变化的意义五、研究种群数量变化的意义1合理利用和保护野生生物资源合理利用和保护野生生物资源2为防治有害生物提供科学依据为防治有害生物提供科学依据鱼类的捕捞鱼类的捕捞蝗虫的防治蝗虫的防治3为引进外来物种提供理性的思考为引进外来物种提供理性的思考小结： 一一. 建构种群增长模型的方法建构种群增长模型的方法种种群群的的个个体体数数量量种种群群的的个个体体数数量量时间时间假若在理想的环境中生假若在理想的环境中生活，即环境资源很充足活，即环境资源很充足不受任何限制。不受任何限制。在自然的环境中环境资在自然的环境中环境资源是有限的。种群不可源是有限的。种群不可能无限增长。能无限增长。 三三.研究种群数量变化的意义研究种群数量变化的意义 二二. 种群增长曲线：种群增长曲线： 1 1在下列图中，表示种群在无环境阻力在下列图中，表示种群在无环境阻力状况下增长的是状况下增长的是B课堂练习课堂练习2下图表示接种到一定容积培养液中的酵母菌生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（制使种内竞争增加（ ） ACD段（增长速度慢）段（增长速度慢） BDE段（速度加快）段（速度加快） CEF段（变化速率加快）段（变化速率加快） DFG段（速度逐渐变慢）段（速度逐渐变慢）D3. 在一个玻璃容器内，装入一定在一个玻璃容器内，装入一定量的符合小球藻生活的管养液，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（长率随时间变化趋势的曲线是（ ）D4.池塘养鱼时，为保护池塘生态系统和长期池塘养鱼时，为保护池塘生态系统和长期保持较高的产鱼量，应采取的最佳方案是（保持较高的产鱼量，应采取的最佳方案是（ ） A大量增加饵料的投入量大量增加饵料的投入量 B大量增加鱼苗的投入量大量增加鱼苗的投入量 C及时、适量的捕捞成鱼及时、适量的捕捞成鱼 D限制捕鱼限制捕鱼 C5、种群的指数增长（、种群的指数增长（J型）是有条件的，型）是有条件的，条件之一是（）条件之一是（）A在该环境中只有一个种群在该环境中只有一个种群B该种群对环境的适应比其他种群优越该种群对环境的适应比其他种群优越得多得多C环境资源是无限的环境资源是无限的D环境资源是有限的环境资源是有限的C6、自然界中生物种群增长常表现为、自然界中生物种群增长常表现为“S”型型增长曲线。下列有关种群增长曲线。下列有关种群“S”型增长的正确型增长的正确说法是（说法是（ ）A.“S”型增长曲线表示了种群数量和食物的关型增长曲线表示了种群数量和食物的关系系B.种群增长率在各阶段是不相同的种群增长率在各阶段是不相同的C.“S”型增长曲线表示了种群数量与时间无关型增长曲线表示了种群数量与时间无关D.种群增长不受种群密度制约种群增长不受种群密度制约B7.右图所示为在理想状态右图所示为在理想状态下和自然环境中某生物的下和自然环境中某生物的种群数量变化曲线。下列种群数量变化曲线。下列对阴影部分的解释正确的对阴影部分的解释正确的是（是（ ）环境中影响种群增长的阻力环境中影响种群增长的阻力环境中允许种群增长的最大值环境中允许种群增长的最大值其数量表示种群内迁出的个体数其数量表示种群内迁出的个体数其数量表示通过生存斗争被淘汰的个体数其数量表示通过生存斗争被淘汰的个体数 A. B. C. D. C 如果种群处在一个理想的环境中，如果种群处在一个理想的环境中，没有自然和空间的限制，种群内个没有自然和空间的限制，种群内个体数量的增长曲线是体数量的增长曲线是_,_,用达尔文用达尔文的进化理论解释，这是由于生物具的进化理论解释，这是由于生物具有有_特性。特性。 如果将该种群置入有限制的自然如果将该种群置入有限制的自然环境中，种群内个体数量的增长曲环境中，种群内个体数量的增长曲线是线是_，用达尔文进化理论分析图中的阴影部分表示，用达尔文进化理论分析图中的阴影部分表示_。影响种群密度的主要因素是种群的影响种群密度的主要因素是种群的_、_、_和和_。8 8、下图为某种群在不同生态环境中的增长曲线，清、下图为某种群在不同生态环境中的增长曲线，清仔细分析图中去先后回答下列问题：仔细分析图中去先后回答下列问题：ab个体数 时间ab在生存斗争过程中淘汰的个体在生存斗争过程中淘汰的个体过度繁殖过度繁殖死亡率死亡率出生率出生率性别比例性别比例年龄组成年龄组成