《種群數(shù)量的變化》PPT課件.ppt

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在營養(yǎng)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 2 72小時后 由一個細菌分裂產(chǎn)生的細菌數(shù)量是多少 1 n代細菌數(shù)量的數(shù)學方程式 Nn 2n Nn 2216 計算一個細菌在不同時間產(chǎn)生后代的數(shù)量 并填入下表 然后畫出細菌種群數(shù)量增長的曲線 2 4 8 16 32 64 128 256 512 細菌數(shù)量 個 時間 min 20 40 80 100 140 160 180 60 0 曲線圖與數(shù)學方程式比較 有哪些優(yōu)缺點 100 200 300 400 500 數(shù)學模型是用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學模式 為了直觀 簡便地研究種群的數(shù)量變動的規(guī)律 數(shù)學模型建構(gòu)是常用的方法之一 構(gòu)建數(shù)學模型的一般步驟 對模型進行檢驗或修正 建立數(shù)學模型 提出合理的假設 觀察對象 提出問題 數(shù)學方程式 坐標曲線圖 能準確的反應出種群數(shù)量的變化 能直觀的反應出種群數(shù)量增長趨勢 種群數(shù)量以什么樣的規(guī)律在增長 如 細菌每20min分裂一次 在資源和空間無限的環(huán)境中 細菌種群的增長不會受種群密度增加的影響 列出表格 根據(jù)表格畫曲線 推導公式 Nn 2n 觀察 統(tǒng)計細菌的數(shù)量 對自己所建立的模型進行檢驗或修正 通過進一步的實驗或觀察等 對模型進行檢驗或修正 根據(jù)實驗數(shù)據(jù) 用適當?shù)臄?shù)學形式對事物的性質(zhì)進行表達 提出合理的假設 觀察研究對象 提出問題 建構(gòu)細菌種群增長模型 二 種群增長的 J 型曲線 實例一 1859年 一位英國人來到澳大利亞定居 他帶來了24只野兔 讓他沒有想到的是 一個世紀之后 這24只野兔的后代竟達到6億只以上 漫山遍野的野兔與牛羊爭食牧草 啃嚙樹皮 造成植被破壞 導致水土流失 后來 人們引入了黏液瘤病毒才使野兔的數(shù)量得到控制 實例二 在20世紀30年代時 人們將環(huán)頸雉引入到美國的一個島嶼 在1937 1942年期間 這個環(huán)頸雉種群數(shù)量的增長如下圖所示 種群數(shù)量 個 37 38 40 41 42 39 0 500 1000 年份 某島嶼環(huán)頸雉種群數(shù)量的增長 1500 種群遷入一個新環(huán)境后 常常在一定時期內(nèi)出現(xiàn) J 型曲線 實例三 世界人口的指數(shù)增長曲線 J 型增長曲線的含義 種群在理想條件下 即食物和空間充裕 氣候適宜 沒有天敵等 其增長率不隨種群密度變化而變化 這類增長通常呈指數(shù)增長 如果以時間為橫坐標 種群數(shù)量為縱坐標畫出曲線來表示 曲線大致呈 J 型 種群數(shù)量 個 0 時間 min 1 模型假設 理想狀態(tài) 食物充足 空間不限 氣候適宜 沒有天敵等 2 增長特點 種群數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長 第二年是第一年的 倍 J 型增長曲線的數(shù)學模型 種群數(shù)量持續(xù)增長 增長率保持不變 1 增長速率越來越快 N0 t 1 3 建立模型 N0為起始數(shù)量 t為時間 Nt表示t年后該種群的數(shù)量 表示該種群數(shù)量是一年前種群數(shù)量的倍數(shù) 4 模型中各參數(shù)的意義 實驗室條件下 外來種群入侵遷入新環(huán)境 N1 N0 一年后種群的數(shù)量為 5 適用情形 N2 N1 N0 2 兩年后種群的數(shù)量為 Nt N0 t t年后種群的數(shù)量為 6 決定 J 型曲線的兩個因素 N0 起始數(shù)量 根據(jù) 值可以判斷種群數(shù)量 Nt N0 t 值取決于每年的自然出生率與死亡率 當 1時 種群呈 J 型增長 增長型 當 1時 種群數(shù)量穩(wěn)定 穩(wěn)定型 當0 1時 種群數(shù)量下降 衰退型 當 0時 種群無繁殖現(xiàn)象 且下一代滅亡 細菌數(shù)量 個 時間 min 20 40 80 100 140 160 180 60 0 100 200 300 400 500 Nt N0 t 種群數(shù)量持續(xù)增長 種群密度 種群在單位面積或單位體積中的個體數(shù) 種群增長速率 時間 min 0 增長速度越來越快 現(xiàn)有個體數(shù) 原有個體數(shù) 增長時間 增長速率 2 4 8 16 32 64 128 256 種群增長速率 指種群在單位時間內(nèi)變化的量 增長率保持不變 種群增長率 時間 min 0 現(xiàn)有個體數(shù) 原有個體數(shù) 原有個體數(shù) 增長率 出生率 死亡率 1 1 1 1 1 1 1 1 1 種群增長率 指單位時間內(nèi)種群數(shù)量增加的量占初始數(shù)量的比例 三 種群增長的 S 型曲線 資源和空間有限 若種群密度上升 種內(nèi)斗爭加劇 捕食者增加 出生率降低 死亡率增加 種群增長率下降 種群保持穩(wěn)定 條件有限的情況下 種群在一個現(xiàn)實的環(huán)境中時 環(huán)境阻力 高斯實驗 生態(tài)學家高斯曾經(jīng)做過這樣一個實驗 在0 5mL培養(yǎng)液中放入5個大草履蟲 然后每隔24h統(tǒng)計一次大草履蟲的數(shù)量 經(jīng)過反復實驗 得出下圖所示的結(jié)果 從圖中可以看出 大草履蟲的數(shù)量在第二天和第三天增長較快 第五天以后基本維持在375個左右 種群數(shù)量 個 2 4 5 6 3 0 100 200 時間 天 大腸桿菌種群的增長曲線 300 1 400 K 375 種群經(jīng)過一定時間的增長后 數(shù)量趨于穩(wěn)定的增長曲線 稱為 S 型曲線 K值 在環(huán)境條件不受破壞的情況下 一定空間中所能維持的種群最大數(shù)量稱為環(huán)境容納量 種群數(shù)量 個 2 4 5 6 3 0 100 200 時間 天 大腸桿菌種群的增長曲線 300 1 400 K 375 種群經(jīng)過一定時間的增長后 數(shù)量趨于穩(wěn)定的增長曲線 稱為 S 型曲線 出生率 死亡率 種群數(shù)量相對穩(wěn)定 種群增長率為零 K值特點 達到最大值后 保持相對穩(wěn)定 0 時間 天 K 2 轉(zhuǎn)折期 增長速率最快 調(diào)整期 個體數(shù)量較少 增長緩慢 減速期 增長速率緩慢 穩(wěn)定期 增長速率為零 K值 環(huán)境容納量 種群數(shù)量 個 S 型種群增長速率的變化特點 加速期 個體數(shù)量增加 增長加速 消滅害蟲的最佳時機 種群數(shù)量 0 時間 種群增長速率 0 時間 a k 2 b c b a c k k 2 k 可持續(xù)發(fā)展 種群再生能力最強 種群增長速率最大 K 2值特點 A B 時間 種群數(shù)量 圖中陰影部分表示環(huán)境阻力 也就是通過生存斗爭被淘汰的個體數(shù)量 K值 種群增長曲線的比較 食物不足空間有限種內(nèi)斗爭種間競爭天敵捕食氣候不適寄生蟲傳染病等 種群密度越大環(huán)境阻力越大 環(huán)境阻力 0 1 同一種群的K值是否固定不變 環(huán)境條件改變 K值也隨之發(fā)生改變 即改善環(huán)境條件可使K值增大 如環(huán)境條件受到破壞 則K值將會減小 不同物種在同一環(huán)境中K值不同 2 對保護大熊貓應采取什么措施才會事半功倍 野生生物資源如何保護 建立自然保護區(qū) 改善大熊貓棲息環(huán)境 減少環(huán)境阻力 提高K值 S 型曲線在生產(chǎn)實踐中的應用 3 對家鼠等有害動物的控制 應當采取什么措施 有害生物如何防治 增大環(huán)境阻力 降低環(huán)境容納量 如封儲糧食 清除生活垃圾 養(yǎng)殖它們天敵 嚴防達到K 2 甚至在K 2以前就應采取相應措施 4 為保護魚類資源不受破壞 并持續(xù)獲得最大捕魚量 被捕魚群種群數(shù)量保持在什么水平 如何開發(fā)與利用資源 種群數(shù)量達到K 2時 種群增長速率最大 再生能力最強 對養(yǎng)殖的生物進行捕撈時 捕撈后的種群數(shù)量要維持在K 2處 以保證持續(xù)獲取高產(chǎn)量 四 種群數(shù)量的波動和下降 東亞飛蝗種群數(shù)量的波動 2 特點 大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動之中 在不利條件之下 還會急劇下降 甚至滅亡 1 種群數(shù)量變化的類型 增長 穩(wěn)定 波動 下降等 3 影響種群數(shù)量變化的因素 內(nèi)部因素 出生率和死亡率 遷入率和遷出率 年齡組成和性別比例等 外界因素 種間因素和其他非生物因素 如食物 天敵 氣候 傳染病等 人為因素 對野生生物的亂捕濫獵 對種群數(shù)量的人工控制等 4 研究種群數(shù)量變化的意義 野生動物資源的保護和利用 有害動物的防治 瀕危動物種群的拯救和恢復 1 建構(gòu)種群增長模型的方法 2 種群增長的 J 型曲線 3 種群增長的 S 型曲線 4 種群數(shù)量的波動和下降 總結(jié) 課下作業(yè) 1 總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容 2 完成P69的課后練習題 3 完成本節(jié)課的導學案和課時作業(yè) 4 預習第四章第三節(jié) 群落的結(jié)構(gòu) 本章總概念圖 本節(jié)概念圖 本節(jié)概念圖 重要提示 在 J 型曲線中增長率是不變的 增長率 第二代個體數(shù) 第一代個體數(shù) 第一代個體數(shù) 增長速率 增加的個體數(shù) 單位時間 顯然 J 型曲線的增長速率是不斷增大的 而在 S 型曲線中的增長率隨著種群密度的增大不斷減小 種群增長速率由小變大 到曲線中點 K 2 最大 以后又逐漸縮小 所以種群數(shù)量處在K 2時種群適合捕獲 而對種群數(shù)量變化影響很小 種群增長逐漸減慢 種群數(shù)量大于K 2值時 K值 種群數(shù)量達到K值時 種群增長停止 種群數(shù)量在K 2值時 種群增長最快 種群數(shù)量小于K 2值時 種群增長逐漸加快 K 2