种群数量变化

种群数量的变化

1. 教学目标

1.说明建构种群增长模型的方法。

2.通过探究培养液中细菌种群数量的变化,尝试建构种群增长的数学模型。

3.用数学模型解释种群数量的变化。

4.关注人类活动对种群数量变化的影响。

2. 教学重点/难点

教学重点

尝试建构种群增长的数学模型,并据此解释种群数量的变化。

教学难点

建构种群增长的数学模型。

3. 教学用具

4. 教学过程

【导入】

前面大家学习了种群数量和种群密度的调查，那么，种群的数量会一直一直保持不变吗？（学生回答：不会。）那么，种群数量变化是否会表现一定的规律呢？这就是本堂课我们一起来讨论的问题。

问题探讨

在营养和生存空间没有限制的情况下，某1个细菌每20分钟分裂繁殖一代。

1．n代细菌数量的计算公式？

2．72小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？

3．在一个培养基中，细菌的数量会一直按照这个公式增长吗？如何验证你的观点？

【活动】活动1：细菌数量增长的曲线模型建构

学生独立操作完成图表,相互交流结果。

1.请完成课本第66页细菌数量变化的表格。

2.请根据上述表格中细菌数量,在课本第66页图4—4 坐标轴中绘制细菌种群的增长曲线。【活动】活动2：细菌数量增长的公式模型建构，推导数学模型构建的一般步骤

细菌每20min分裂一次，问题：细菌数量怎样变化的？

观察研究对象，提出问题

在资源和空间无限多的环境中，细菌种群的增长不受种群密度增加的影响

提出合理的假设

Nn＝２n，Nn 代表细菌数量，n表示第几代

根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达

观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检验或修正

通过进一步实验或观察等，

对模型进行检验或修正

【讲授】二、介绍J型增长曲线实例

实例：在20世纪30年代，人们将环颈雉引入美国的一个岛屿。在1937－1942年期间，这个种群数量的增长如下图所示。

1.概念：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.产生条件：理想状态——食物充足，空间广阔，气候适宜，没有天敌等

3. “J”型增长的数学模型：

(1)模型假设：在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等理想条件下，种群的数量每年以一定的倍数增长，第二年的数量是第一年的λ倍。

N0：该种群的起始数量t：时间Nt：t年后该种群的数量λ：增长的倍数,表示该种群数量是一年前种群数量的倍数

(2)建立模型：t年后种群的数量为：Nt=N0 λt

根据λ可以判断某种群动态：λ＞1种群数量上升，呈“J”型增长；λ=1种群数量稳定不变；0＜λ＜1，种群数量下降；

λ=0，种群没有繁殖，且在下一代灭亡。

【教师活动】:学生展示答案后互评教师小结,自然界确有类似细菌在理想条件下种群数量增长的形式,该种群数量增长的数学模型可表示为“J”型曲线,或数学公式: Nt=N0 λt

【讲授】三、“S”型曲线增长

设疑: “J”型增长能一直持续下去吗?后呈现高斯实验

阅读课本P67,完成下列问题:

思考以下问题：

(1)为什么大草履虫第二天、第三天增长较快，而第五天以后数量基本稳定？

(2)高斯的实验条件与“问题探讨”中的条件有何区别？

1.概念：

(1) 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“S”型曲线。

(2)环境容纳量(K值)：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(K值)。

2.特点：

种群数量达到环境所允许的最大值（K值）后，将停止增长并在K值左右保持相对稳定。

3.产生条件：存在环境阻力

自然条件(现实状态)——食物等资源和空间总是有限的，当种群密度增大时，种内斗争不断加剧，天敌数量不断增加，导致该种群的出生率降低，死亡率增高。

种群密度越大环境阻力越大

4.画出时间与增长速率的关系曲线图

小结:培养液只是一个例子,事实上改变温度、生存空间等等因素,都会使种群的K值发生改变,因此K值受到环境条件的影响。

请学生回答：

1、为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续获得最大捕鱼量，应使被捕鱼群的种群数量保持在什么水平?为什么？

2.同一种群的K 值固定不变吗？

3.对大熊猫应采取什么保护措施

4.对家鼠等有害动物的控制，从环境容纳量的角度看，应当采取什么措施？

5.下图为种群在不同环境条件下的增长曲线，据图回答问题。

（1）A 曲线呈 型，表示种群在 环境中的增长。用达尔文进化理论解释，这是 的结果。 （2）B 曲线呈 型，表示种群在 环境中的增长，阴影部分表示

用达尔文进化理论解释，这是 的结果。

（3）若“S”曲线表示某个鼠群迁入一个新的生态系统

后的增长曲线，达到K 点时，种群的增长率是 ，那么K 表示 （4）根据种群变动的曲线，解释为什么投药灭鼠在短期内能控制鼠害，但很快又会鼠灾泛滥的原因

对此，应采取哪些有效措施? 【讲授】四、种群数量变化及应用

展示根据课本图4-7,引出种群数量变化的另外两个类型:波动和下降。引导学生讨论影响种群数量波动的因素。

1.影响种群数量变化的因素有哪些

种群的数量是由出生率和死亡率、迁入率和迁出率决定的，因此，凡是影响上述种群特征的因素，都会引起种群数量的变化。

2.影响结果：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。

课堂小结

一、建构种群增长模型的方法： 建立数学模型

东亚飞蝗种群数量的波动