《种群数量的变化》

1、第四章第四章 种群和群落种群和群落 第第2 2节节 种群数量的变化种群数量的变化 1.细菌是真核生物细菌是真核生物 还是原核生物？还是原核生物？ 思考回答思考回答 2细菌的繁殖的细菌的繁殖的 方式是什么？方式是什么？ 3细菌繁殖了细菌繁殖了n n 代后的数量是多代后的数量是多 少？少？ 细菌增长的数学模型研究细菌增长的数学模型研究 4请在作业纸上绘制细菌增长的曲线图。请在作业纸上绘制细菌增长的曲线图。 时间时间（min)min)2020 404060608080100100120120140140160160 180180 细菌数量细菌数量 （个）（个） 24816 32 64128 2565

2、12 增长速度增长速度v v ( (个个/20min)/20min) 4-2=24816 32 64128 256 增长速度越来越快增长速度越来越快 增长速度越来越快增长速度越来越快 时间（时间（min)min) 20 406080100 120 140 160 180 细菌数量细菌数量 （个）（个） 增长速度增长速度v v ( (个个/20min)/20min) 24816 32 64128 256512 4-2=24816 32 64128 256 增长率增长率r r ( (个个/20min/20min 个个) ) 增长率稳定增长率稳定 (4-2)/2 =1 1111111 Nt=N0 t

3、 0 一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法 1.1.数学模型：数学模型：是用来描述一个系统或它的性质的数学形式是用来描述一个系统或它的性质的数学形式 4.4.数学模型建构的步骤数学模型建构的步骤 2.2.数学模型的表现形式数学模型的表现形式: : 数学方程式数学方程式 曲线图曲线图 3.3.建构数学模型的意义建构数学模型的意义: : 描述、解释和预测种描述、解释和预测种 群数量的变化。群数量的变化。 数学模型的建构步骤：数学模型的建构步骤： 研究实例研究实例 研究方法研究方法 细菌每细菌每20min分裂一次分裂一次 在资源和空间在资源和空间无限多无限多的环的环 境中，细菌种群的

4、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，对自己观察、统计细菌数量，对自己 所建立的模型进行检验或修正所建立的模型进行检验或修正 提出合理的假设提出合理的假设 观察研究对象，提出问题观察研究对象，提出问题 根据实验数据，用适当的数学根据实验数据，用适当的数学 形式对事物的性质进行表达形式对事物的性质进行表达 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 实例实例1：澳大利亚本来并利没有兔子。澳大利亚本来并利没有兔子。 1859年，

5、年，24只只 欧洲野兔从英国被带到了澳大亚。这些野兔发现自己来到欧洲野兔从英国被带到了澳大亚。这些野兔发现自己来到 了天堂。因为这里有茂盛的牧草，却没有鹰等天敌。这里了天堂。因为这里有茂盛的牧草，却没有鹰等天敌。这里 的土壤疏松，打洞做窝非常方便。于是，兔子开始了几乎的土壤疏松，打洞做窝非常方便。于是，兔子开始了几乎 不受任何限制的大量繁殖。不到不受任何限制的大量繁殖。不到100年，兔子的数量达到年，兔子的数量达到 6 亿只以上，遍布整个大陆。亿只以上，遍布整个大陆。 二、二、种群增长的种群增长的“J J”型曲线型曲线: : 澳大利亚野兔能指数增长的特澳大利亚野兔能指数增长的特 殊原因是什么呢

6、？殊原因是什么呢？ 没有天敌。没有天敌。 充足的食物。充足的食物。 广阔的生活空间广阔的生活空间 思考思考1： 20世纪世纪30年代，人们将环颈雉引入美年代，人们将环颈雉引入美 国华盛顿州的一个海国华盛顿州的一个海 岛。岛。19371942年间年间 数量增长：数量增长： 来自来自生物生物（必修本）第二册（必修本）第二册 2000年世界人口年世界人口 增长曲线增长曲线 我国我国10001990年人口数年人口数 量变化量变化 “J J”型增长的数学模型型增长的数学模型: : 在食物和空间条件充裕、气候在食物和空间条件充裕、气候 适宜、没有敌害等条件下，种群的适宜、没有敌害等条件下，种群的 数量以一

7、定的倍数增长，如果第一数量以一定的倍数增长，如果第一 年数量为年数量为No,No,第二年的数量是第一第二年的数量是第一 年的年的倍，则倍，则t年以后的种群数量公年以后的种群数量公 式为：式为： * 在有限的资源和空间的条件下，在有限的资源和空间的条件下， 种群又是怎样增长的呢种群又是怎样增长的呢 你能否预测它的变化你能否预测它的变化 高斯实验：生态学家曾经做过这样一个实验：在高斯实验：生态学家曾经做过这样一个实验：在0.5 mL0.5 mL培养液中放培养液中放 入入5 5个大草履虫，然后每隔个大草履虫，然后每隔24 h24 h统计一次大草履虫的数量。经过反统计一次大草履虫的数量。经过反 复实验

8、，得出了如上图所示的结果。从上图可以看出，大草履虫在复实验，得出了如上图所示的结果。从上图可以看出，大草履虫在 这个实验环境条件下的最大种群数量是这个实验环境条件下的最大种群数量是375375个，这就是该实验种群个，这就是该实验种群 的的K K值。值。 （1 1）问题探讨：）问题探讨： “S”型曲线：种群经过一定时间的增长后，数量型曲线：种群经过一定时间的增长后，数量 。 该实验中在第该实验中在第 天时增长速率最快。天时增长速率最快。 环境容纳量（又称环境容纳量（又称 ）：在环境条件）：在环境条件 的情况下，一定空间中所能维持的情况下，一定空间中所能维持 的种群的最大的数量称为环境容纳量。的种

9、群的最大的数量称为环境容纳量。 k/2 0 100 200 300 400 1234567 时间时间/ /天天 酵母数酵母数 环境阻力环境阻力 食物不足食物不足 空间有限空间有限 种内斗争种内斗争 天敌捕食天敌捕食 气候不适气候不适 寄生虫寄生虫 传染病传染病等等 K值值:环境容纳量环境容纳量 （2 2）种群的）种群的“S S”型增长到型增长到K K值后不再继续值后不再继续 增加的原因：增加的原因： 内因是：内因是： 外因是：外因是： 种群增长的种群增长的“J”型曲线型曲线 种群增长的种群增长的“S”型曲线型曲线 在食物（养料）在食物（养料） 和空间条件充裕、和空间条件充裕、 气候适宜、没有敌

10、气候适宜、没有敌 害等理想条件下，害等理想条件下， 种群的数量往往会种群的数量往往会 连续快速增长连续快速增长. . 在食物（养料）在食物（养料） 和空间等有限的条和空间等有限的条 件下，种群数量呈件下，种群数量呈 现现S型增长趋势型增长趋势. . K/2 种群增长的种群增长的“J”型曲线型曲线 种群增长的种群增长的“S”型曲线型曲线 N0:该种群的起始该种群的起始 数量数量 :种群数量是一种群数量是一 年前的倍数年前的倍数 Nt = N0 t K值：环境容纳量值：环境容纳量 k/2处：种群增长处：种群增长 速度最快速度最快 种群增长的种群增长的“J”型曲线型曲线 种群增长的种群增长的“S”型

11、曲线型曲线 种群增长的种群增长的 “J J”型曲线型曲线 种群增长的种群增长的 “S S”型曲线型曲线 在现实的生态系统中，种群数量除在现实的生态系统中，种群数量除 增长外，还有没有其他变化？增长外，还有没有其他变化？ 在现实的生态系统中，种群数量除在现实的生态系统中，种群数量除 增长外，还有没有其他变化？增长外，还有没有其他变化？ 在现实的生态系统中，种群数量除在现实的生态系统中，种群数量除 增长外，还有没有其他变化？增长外，还有没有其他变化？ 在现实的生态系统中，种群数量除在现实的生态系统中，种群数量除 增长外，还有没有其他变化？增长外，还有没有其他变化？ 家鼠繁殖力极强，善于打洞，偷家鼠

12、繁殖力极强，善于打洞，偷 吃粮食，传播疾病危害极大，应该采吃粮食，传播疾病危害极大，应该采 取哪些措施控制家鼠数量？取哪些措施控制家鼠数量？ 有害生物的控制有害生物的控制 老鼠老鼠 机械捕杀机械捕杀 施用激素施用激素 药物捕杀药物捕杀 施用避孕药施用避孕药 养殖或释放养殖或释放 天敌天敌 将食物储存将食物储存 在安全处在安全处 降低降低 繁殖率繁殖率 减少减少 数量数量 增大环境阻力增大环境阻力 降低环境容纳量降低环境容纳量 打扫卫生打扫卫生硬化地面硬化地面 时间时间 种种 群群 数数 量量 1.1.减少数量减少数量 机械捕杀机械捕杀 药物捕杀药物捕杀 时间时间 种种 群群 数数 量量 1.1

13、.减少数量减少数量 机械捕杀机械捕杀 药物捕杀药物捕杀 J型型环境阻力环境阻力 时间时间 种种 群群 数数 量量 K值值 2.2.增大环境阻力降低环境容纳量增大环境阻力降低环境容纳量 S型型 K值值 J型型环境阻力环境阻力 时间时间 种种 群群 数数 量量 2.2.增大环境阻力降低环境容纳量增大环境阻力降低环境容纳量 1.1.减少数量：机械捕杀、药物捕杀减少数量：机械捕杀、药物捕杀 哪种措施较能从实质上解决问题哪种措施较能从实质上解决问题? ? 2.2.增大环境阻力降低环境容纳量：增大环境阻力降低环境容纳量： 养殖或释放天敌、打扫卫生、养殖或释放天敌、打扫卫生、 硬化地面、将食物储存在安全处硬

14、化地面、将食物储存在安全处 3.3.降低繁殖率等降低繁殖率等 课堂讨论课堂讨论 A. 大熊猫食性单一、繁殖率低、大熊猫食性单一、繁殖率低、 生活在海拔较高的山岭里，活动范围生活在海拔较高的山岭里，活动范围 需求广。需求广。 试分析大熊猫数量日益减少的原试分析大熊猫数量日益减少的原 因因?你能提出保护大熊猫措施吗？你能提出保护大熊猫措施吗？ 大熊猫数量日益减少的原因大熊猫数量日益减少的原因？ 自身繁殖率低自身繁殖率低 食性单一食性单一 气候变迁气候变迁 栖息地的丧失等栖息地的丧失等 保护大熊猫的措施？保护大熊猫的措施？ 提高繁殖率提高繁殖率, , 建立自然保护区，给大熊猫更宽广的建立自然保护区，

15、给大熊猫更宽广的 生活空间，保护环境，改善她们的栖生活空间，保护环境，改善她们的栖 息环境，帮助减少其环息环境，帮助减少其环 境阻力从而提高环境容境阻力从而提高环境容 纳量，是保护大熊猫的纳量，是保护大熊猫的 根本措施。根本措施。 C.在渔业捕捞问题上，人们总是希在渔业捕捞问题上，人们总是希 望捕到更多的鱼。如果捕捞量长期过高望捕到更多的鱼。如果捕捞量长期过高, 种群的数量会发生什么样的变化呢种群的数量会发生什么样的变化呢? 我我 们应该怎样来确定们应该怎样来确定 合适的捕捞量才能合适的捕捞量才能 即不危机鱼类种群即不危机鱼类种群 的持续发展的持续发展,又能获又能获 得较高的鱼产量得较高的鱼产

16、量? 课堂讨论课堂讨论 时间时间 种种 群群 数数 量量 K 环境阻力环境阻力J 型型 S型型 种群数量的恢复需较长时间。种群数量的恢复需较长时间。 如果外界的环境发生剧烈变化，种群还如果外界的环境发生剧烈变化，种群还 有可能绝灭有可能绝灭. . 1.1.如果长期过度捕捞如果长期过度捕捞: : 2.2.捕捞量的确定捕捞量的确定: : K/2 捕捞量捕捞量K/2K/2值。值。 这样既有利于种群的可这样既有利于种群的可 持续发展，持续发展， 又可获得较大收益。又可获得较大收益。 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

17、 C C 巩固练习巩固练习 培养液中培养液中酵母菌酵母菌种群数量的变化种群数量的变化 一般步骤一般步骤: : (1)(1)提出问题：培养液中酵母菌种群是怎样随时间变化的？提出问题：培养液中酵母菌种群是怎样随时间变化的？ (2)(2)作出假设：作出假设： 。 (3)(3)讨论探究思路：问题讨论探究思路：问题 (4)(4)制定计划：制定计划： (5)(5)实施计划：实施计划： (6)(6)分析结果，得出结论：分析结果，得出结论： (7)(7)表达和交流：表达和交流： (8)(8)进一步探究：进一步探究： 酵母菌出芽生殖 酵母菌的新陈代谢类型酵母菌的新陈代谢类型: :兼性厌氧型兼性厌氧型 C6H12

18、O6 2C2H5OH+2CO2+能量能量 酶酶 无氧呼吸无氧呼吸 C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量能量 酶酶 有氧呼吸有氧呼吸 1 1 、 怎样进行酵母菌的计数？怎样进行酵母菌的计数？ 2 2 、 从试管中吸出培养液进行计数之前，建议你将试管从试管中吸出培养液进行计数之前，建议你将试管 轻轻振荡几次。这是为什么？轻轻振荡几次。这是为什么？ 3 3 、 本探究需要设置对照吗？如果需要请讨论对照组应本探究需要设置对照吗？如果需要请讨论对照组应 怎样设计和操作；如果不需要，请说明理由。怎样设计和操作；如果不需要，请说明理由。 4 4 、 需要做重复实验吗？需要做重复实验吗？ 使酵母菌混合均匀，减小实验误差。使酵母菌混合均匀，减小实验误差。 血球计数板计数法血球计数板计数法 酵母菌种群数量的变化在时间上形成前后自酵母菌种群数量的变化在时间上形成前后自 身对照，无需单独设置对照实验。身对照，无需单独设置对照实验。 为了获取准确的实验数据，必须设置重复实验，为了获取准确的实验数据，必须设置重复实验， 求得平均值。求得平均值。 一个大方格的容积是0.1mm3 ，每个 大方格又分为16个中方格，共有 25*16个小方格。 计算1ml菌液中的总菌数，设四个方格中 的总菌数为A，稀释倍数为B，由于1ml 1000mm3 ，所以1ml菌液的总菌数 A/4 16