20xx人教版高中生物必修三42種群數(shù)量的變化第1課時示范(編輯修改稿)
2025-01-14 03:02 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 了美國的島嶼以后，情況也是一樣的。野兔、環(huán)頸雉就在一個非常理想的環(huán)境中生長繁殖。 師 在這兩個實例中，野兔、環(huán)頸雉對那些原來沒有這些生物的地方來說是 “外來物種 ”。大家也能從介紹中看到，一般外來物種的引入對于當?shù)氐沫h(huán)境都會造成一種破壞。所以在引入外來物種的時候一定要慎重！看了實例三中 2 000年來世界人口增長曲線后，你有些什么想法呢？ 生 世界人口呈 “J”型增長，一方面體現(xiàn)了人們生活水平在不斷地提高，而且，醫(yī)療衛(wèi)生設施等方面也在不斷加強，但是，另一方面如果人口繼續(xù)呈這一形 勢增長的話，地球總有一天會 “承受 ”不了的，所以我們必須采取一定的措施來控制人口的增長。 板 書： 三、 “J”型增長的數(shù)學模型 師 通過上述這些例子可以看出，自然界確實有類似細菌在理想條件下種群數(shù)量增長的形 式，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。那么前面我們對細菌的增長構(gòu)建了相應的數(shù)學模型，我們能不能推而廣之，對自然界的呈 “J”型增長的種群也來構(gòu)建相應的數(shù)學模型呢？我們大家一起來試試好不好？ 生 好。 師 構(gòu)建數(shù)學模型的第一步先要觀察研究的對象和提出相應 的問題。首先，對象是什么呢？ 生 我們要研究的是自然界呈 “J”型生長的種群。 師 通過觀察研究這些對象能獲得什么信息？ 生 這些種群每年都是按照一定的倍數(shù)增長。 師 我們用一字母來表示一下這個倍數(shù)，用 λ來表示。接下來，第二步就是要進行假設了。 （提示一下，我們在計算細菌種群數(shù)量變化時的假設是在資源和空間無限多的環(huán)境中，細菌種群的增長不會受到種群密度增加的影響） 生 假設這個自然界的種群也是理想環(huán)境，所以種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長。 師 大家能不能對這位同學涉及到的理想環(huán)境再具體一點呢？ 生 就是食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒有敵害等條件。 師 假設好以后第三步我們就要用適當?shù)臄?shù)學形式來表示 t年后種群的數(shù)量了，哪位同學上黑板來表示一下呢？ 生 （上黑板來書寫） Nt=N0λt 師 其他同學看一下，和你在下面寫的一樣嗎？ 生 相同。 師 建構(gòu)的這個模型是正確的，我們還要請一位同學來描述一下模型中各參數(shù)的意義。 生 N0為該種群的起始數(shù)量， t 為時間， Nt 表示 t 年后該種群的數(shù)量， λ表示該種群數(shù)量是一年前種群數(shù)量的倍數(shù)。 師 很好，從這個種群生長模型也可以看出，影響第 t年后種群的 數(shù)量的因素主要取決于哪些？ 生 主要取決于 N0，種群的起始數(shù)量，還有 λ。 師 這樣我們建構(gòu)種群增長模型是否就完成了呢？ 生 還沒有。我們必須通過觀察、統(tǒng)計每一年種群的數(shù)量，對自己所建立的模型進行檢驗或修正。 師 是的，真理應該是經(jīng)得起實踐的檢驗的。 板 書： 四、種群增長的 “S”型曲線 師 這樣的 “J”型增長在自然界中能一直維持下去嗎？ 生 不能。 師 為什么呢？ 生 自然界存在著很多限制種群數(shù)量增多的因素。比如食物的量是一定的，氣候也不一定是非常合適，還有天敵的存在等等。 師 所以盡管物種具有巨大的增長潛力，在自然界中，種群卻不能無限制地增長。因為，隨著種群數(shù)量的增長，制約因素的作用也在增大，所以在自然界，種群總是在增長到一定限度后達到相對穩(wěn)定。種群數(shù)量不能呈現(xiàn) “J”型曲線增長。下面我們也來看看科學家所做的實驗。 課件展示： 圖 424 師 這是生態(tài)學家高斯曾經(jīng)做過的一個實驗：在 mL 培養(yǎng)液中放入 5個大草履蟲，然后每隔 24 小時統(tǒng)計一次大草履蟲的數(shù)量。經(jīng)過反復實驗，得到如圖 424 所示的結(jié)果。你能不能簡單地描述一下大草履蟲的數(shù)量是如何在發(fā)生變化的？ 生 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，第五天以后基本保持在375 個左右。 師 像這樣，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。那么高斯實驗的條件與前面 “問題探討 ”中的條件有何區(qū)別？ 生 前面細菌的培養(yǎng)條件是完全理想的；高斯實驗中沒有給大草履蟲提供理想條件。 師 了解了條件不一樣，能不能來解釋為什么大草履蟲第二天、第三天增長較快，而第五天以后數(shù)量基本穩(wěn)定，呈 “S”型增長呢？ 生 在 mL培養(yǎng)液中，空間和營養(yǎng)都是一定的。隨著大草履蟲的數(shù)量越來越多，有限的資源導致 大草履蟲之間為了生存，斗爭越來越激烈，競爭能力弱的個體就被淘汰掉了，所以數(shù)量就只能維持在一定的數(shù)值。 師 在高斯實驗的基礎上，如果要進一步搞清是
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