生物:4.2《种群数量的变化》课件(新人教版必修3).ppt
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1、Content 种群数量的变化种群数量的变化 一、建构种群增长模型的方法 数学模型是用来描述一个系统或它的性质的 。建构数学 模型一般包括以下步骤:观察研究对象,提出问题提出 根据实验数据,用适当的 对事物的性质进行表达通过进一 步实验或观察等,对模型进行 。 二、种群增长的“J”型曲线 1.自然界确有类似细菌在 条件下种群数量增长的形式,如 果以 为横坐标, 为纵坐标画出曲线来表示, 曲线则大致呈 型。“J” 数学形式 合理的假设 数学形式 检验或修正 理想 时间 种群数量 2.“J”型增长的数学模型 模型假设:在食物和 条件充裕、气候适宜、没有 等 条件下,种群的数量每年以一定的倍数增长,
2、第二年的数量是第一年 的倍。 建立模型:t年后种群数量为 。 模型中各参数的意义:N0为该种群的 ,t为时间 , 表示t年后该种群的数量,表示该种群数量是一年前 种群数量的 。 三、种群增长的“S”型曲线 种群经过一定时间的增长后,数量趋于稳定的增长曲线,称为 型曲线。在环境条件不受破坏的情况下,一定空间中所维持 的种群最大数量称为 ,又称为 。 K值 空间敌害 Nt=N0t 起始数量 Nt 倍数 “S” 环境容纳量 四、种群数量的波动和下降 在自然界,影响种群数量的因素有很多,如 、食物、 、传染病等。因此,大多数种群的数量总是在 中;在不利的条件下,种群数量还会 甚至 消亡。 急剧下降 气
3、候 天敌 波动 一、建构种群增长模型的方法 (1)意义:数学模型是联系实际问题与数学规律的桥梁,具 有解释、判断、预测等重要功能。在科学研究中,数学模型是发 现问题、解决问题和探索新规律的有效途径之一。 (2)步骤:观察研究对象是为了发现问题、探索规律,“ 细菌每20 min分裂一次”便是通过大量观察和实验得出的结论; 合理提出假设是数学模型建立的前提条件,假设不同,所建 立的数学模型不同,“细菌以指数函数增长”便是合理的假设; 运用数学语言进行表达,即数学模型的表达形式 “Nt=N0t”,也可以用更直观的“J”型曲线表示。 对模型进行检验和修正。 【说明】数学模型的建立一般包括以下步骤: 观
4、察研究对象,提出问题 提出合理的假设 根据实验数据,用适当的数学形式对事物的性质进行表达 通过进一步实验或观察等,对模型进行检验或修正 【例1】建立数学模型的一般步骤是 ( ) A.提出假设观察研究对象用数学形式对事物的性质进行 表达检验和修正 B.观察研究对象提出假设检验或修正用数学形式对事 物的性质进行表达 C.观察研究对象提出假设用数学形式对事物的性质进行 表达检验或修正 D.观察研究对象用数学形式对事物的性质进行表达检验 或修正提出合理假设 C 【解析】建立数学模型的大致过程是以下几个步骤:首先 要观察研究对象并且分析、研究实际问题的对象和特点,提 出问题;其次选择具有关键性作用的基本
5、数量关系并确定其 间的相互关系,提出合理假设;接下来就要根据实验数据, 用适当的数学形式对事物的性质进行表达,建立数学模型; 最后一般要通过进一步的实验或观察等,对模型进行检验和 修正。 Content 1.在建构种群的数学模型时,常用到的两种模型是 和 ,其中 能更直观地反映出种群数量的增长趋势 。 2.在理想状况下,某种细菌三十分钟繁殖一代,则第n代细菌数量的 计算公式是 ,该公式应是该细菌的数量增长的数学模型。 1.若某种群有成鼠a头(计算时作为亲代),每头雌鼠一生产仔16头, 各代雌雄性别比例均为11,子代幼鼠均发育为成鼠,所有个体的繁 殖力均相等,则从理论上计算,第n代产生的子代数为
6、多少头( ) A.a8n-1B.a8n+1C.a8nD.a8n-2 2n 数学模型 曲线图曲线图 C Content 二、种群增长的两种情况 1.在理想状态下的种群增长“J”型曲线。 (1)含义:种群在“无限”环境中,即假定环境中空间、食 物等资源是无限的,因而其增长率不随种群本身的密度而变化, 这类增长常呈指数增长,又称为“J”型增长。 (2)说明:严格地说,与数学模型相同的种群,只限于“世 代不相重叠的离散型增长的生物种群(增长是不连续、分步的) ”。例如,一年生植物和许多一年生殖一次的昆虫。 2.在有限环境下的种群增长“S”型曲线。 (1)含义:种群迁入一个新环境后,在一定时期内种群的增
7、 长大致符合“J”型曲线,随着生活时间的延续,环境条件限制作 用愈加明显,逐渐接近环境的负载量即K值,种群数量就会停止增 长,呈现“S”型曲线。 Content (2)特点。 “S”型曲线说明种群实际增长受到环境阻力的限制,因此 环境所能容纳的最大种群数量不是无限的,在环境条件不受破坏 的情况下,一定空间中所能维持的种群最大数量称为环境容纳量 ,又称K值。 种群数量由0K/2时,增长率增大;种群数量为K/2时,增 长率最大,种群数量由K/2K时,增长率不断降低。当N=K/2时, 种群增长率最高;当N=K时,种群增长率为零。 3.种群增长的两种曲线的比较 ()相同点 它们都表示种群数量随时间变化
8、而变化的关系,且都只研究种 群数量变化中的增长问题。 Content 项目“”型曲线“”型曲线 前提条件环境资源无限环境资源有限 种群增长率保持稳定先升后降 值的有无无值有值 曲线形成原因 无种内斗争, 缺少天敌 种内斗争加剧, 捕食者数量增多 ()不同点 曲线比较(如图所示) 列表比较 Content 特别提醒: 两种增长方式的差异主要在于环境阻力对种群数量增长的影 响,即: “”型增长曲线环境阻力“”型增长曲线 注:环境阻力是指在种群生长环境中存在着的限制种群增长的 因素。这些因素可以是有限的食物、废物的积累、环境条件的变 化或是生物之间的相互作用(种内或种间)。 有限环境中种群增长率的变
9、化曲线 (如图所示)。 点时种群数量为/,此时增长 率最大;点时种群数量为K,此时增长 率为零。 Content ()在生产中的应用 在实际环境中,种群增长一般都呈“”型曲线,但生物迁 入一个新的环境后,一定时期内的增长可看作“”型增长。 在“S”型曲线中,种群数量达到环境容纳量的一半(K/) 时,种群增长速率最大,资源再生能力最强。因此,在野生动植物 资源的合理开发和利用方面,如渔业捕捞,应在种群数量大于K/2 时开始捕捞,并且应使捕捞后的种群数量保持在/值。这样做 既可获得较大捕捞量,又可保持种群的高速增长,不影响资源的再 生。 特别提醒: 种群数量的变化用坐标曲线来表示时,横轴为时间,纵
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