第二节种群数量的变化

1、1.细菌是真核生物还是原核生细菌是真核生物还是原核生物？物？ 2 2细菌的繁殖的方式是什么？细菌的繁殖的方式是什么？3 3细菌繁殖了细菌繁殖了n n代后的数量是代后的数量是多少？多少？时间（时间（min)min)2020 404060608080100100120120140140160160 180180细菌数量细菌数量（个）（个）248163264128 256512阅读课本阅读课本6565页，思考以下问题：页，思考以下问题：1 1、什么叫数学模型？、什么叫数学模型？2 2、建立数学模型的一般步骤有？、建立数学模型的一般步骤有？3 3、数学模型有哪些表达形式？、数学模型有哪些表达形式？一、

2、构建种群增长模型的方法一、构建种群增长模型的方法研究实例研究实例 细菌每细菌每20min20min分裂一次分裂一次在资源和空间无限多的环在资源和空间无限多的环境中，细菌种群的增长不境中，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观察研究对象，提出问题观察研究对象，提出问题提出合理的假设提出合理的假设根据实验数据，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

3、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曲线图与数学公式比较，优缺点？曲线图与数学公式比较，优缺点？曲线图：直观，不够精确。曲线图：直观，不够精确。数学公式：数学公式：Nn=1X2n数学模型举例有：数学模型举例有： 数学公式、曲线图等数学公式、曲线图等数学公式：精确，不够直观。数学公式：精确，不够直观。 这个曲线图只是对理想条件下细这个曲线图只是对理想条件下细菌数量增长的推测，菌数量增长的推测， 思考：自然界中有此类型吗？思考：自然界中有此类型吗？实例实例1 1：澳大利亚本来并没有兔子。：澳大利亚本来并没有兔子。 18591859年，年，2424只欧洲野兔从英

4、国只欧洲野兔从英国被带到了澳大利亚。这些野兔发现自己来到了天堂。因为这里有茂被带到了澳大利亚。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。这里的土壤疏松，打洞做窝非常方便。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，兔子开始了几乎不受任何限制的大量繁殖。不到于是，兔子开始了几乎不受任何限制的大量繁殖。不到100100年，兔年，兔子的数量达到子的数量达到6 6 亿只以上，遍布整个大陆。亿只以上，遍布整个大陆。例例2 人们将环颈人们将环颈雉引入到美国的雉引入到美国的一个岛屿。在一个岛屿。在19371942年期年期间，这个间，这个环颈雉环颈雉种群的种群的增

5、长增长曲线曲线呈呈 型。型。“J”9实例实例3 3：19011901年凤眼莲（水葫芦）作为花卉引入中国，年凤眼莲（水葫芦）作为花卉引入中国，3030年代作为年代作为畜禽饲料引入中国内地各省，并作为观赏和净化水质的植物推广畜禽饲料引入中国内地各省，并作为观赏和净化水质的植物推广种植，后逃逸为野生。由于繁殖迅速，又几乎没有竞争对手和天种植，后逃逸为野生。由于繁殖迅速，又几乎没有竞争对手和天敌敌 ，在我国南方江河湖泊中发展迅速。宁波、昆明、武汉等地，在我国南方江河湖泊中发展迅速。宁波、昆明、武汉等地，人躺在铺满凤眼莲的湖面上，可以不沉；上海去年人躺在铺满凤眼莲的湖面上，可以不沉；上海去年3 3万吨的

6、凤眼莲万吨的凤眼莲打捞量，今年已翻了打捞量，今年已翻了3 3倍有余，上升至倍有余，上升至1010万吨；凤眼莲所带来的水万吨；凤眼莲所带来的水体富营养化，让越来越多的水中生物痛失体富营养化，让越来越多的水中生物痛失“家园家园”。世界人口增长曲线世界人口增长曲线我国我国10001990年人口年人口数量变化数量变化自然界确有类自然界确有类似的细菌在理想条似的细菌在理想条件下种群数量增长件下种群数量增长的形式，的形式，以以 为横坐标，为横坐标， 为纵坐为纵坐标画出曲线来表示，标画出曲线来表示，曲线大致呈曲线大致呈“”型型二、种群增长的二、种群增长的“J”型曲线型曲线时间时间种群数量种群数量“J”型增长

7、的数学模型型增长的数学模型 产生条件：产生条件： 理想状态理想状态食物充足，空间不限，食物充足，空间不限， 气候适宜，没有天敌等；气候适宜，没有天敌等；增长特点：增长特点： 种群数量每年以一定的倍数增长，种群数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的第二年是第一年的倍。倍。计算公式：计算公式：t t年后种群的数量为年后种群的数量为 N Nt t=N=N0 0 t t （NN0 0为起始数量，为起始数量， t t为时间，为时间，NNt t表示表示t t年后该种群的年后该种群的 数量，数量，为增长倍数）为增长倍数） 种群种群增长率增长率：指种群在单位时间内净增加的个体数占原个体：指种群在单位时间内

8、净增加的个体数占原个体总数的总数的比率比率种群种群增长速率增长速率：是指种群在单位时间内增加的：是指种群在单位时间内增加的个体数量个体数量二、种群增长的二、种群增长的“J”型曲线型曲线N Nt t=N=N0 0 t t （曲线斜率）（曲线斜率）高斯实验：高斯实验：生态学家曾经做过生态学家曾经做过这样一个实验：在这样一个实验：在0.5 mL0.5 mL培养培养液中放入液中放入5 5个大草履虫，然后个大草履虫，然后每隔每隔24 h24 h统计一次大草履虫的统计一次大草履虫的数量。经过反复实验，得出了数量。经过反复实验，得出了如上图所示的结果。从上图可如上图所示的结果。从上图可以看出，大草履虫在这个

9、实验以看出，大草履虫在这个实验环境条件下的最大种群数量是环境条件下的最大种群数量是375375个，这就是该实验种群的个，这就是该实验种群的K K值。值。种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定的增长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曲线称为“S”型曲线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群最大数量称为环境容纳量环境容纳量，又称，又称K值值（1）产生条件：存在环境阻力）产生条件：存在环境阻力 自然条件（现实条件）自然条件（现实条件）食物等资源和食物等资源和空间总是有限的，种内竞争不断加剧，捕食者空间总

10、是有限的，种内竞争不断加剧，捕食者数量不断增加，导致该种群出生率降低，死亡数量不断增加，导致该种群出生率降低，死亡率升高率升高（2）增长特点：）增长特点： 种群数量达到环境所允许的最大值（种群数量达到环境所允许的最大值（K值）值）后，将停止增长并在后，将停止增长并在K值左右保持相对稳定值左右保持相对稳定种种群群数数量量“S”型型增增长长曲曲线线（种群数量）（种群数量）K/2K种种群群数数量量增增长长速速率率时间时间D: 出生率死亡率，即出生率死亡率，即种群数量处于种群数量处于K值。值。B: 出生率与死亡率之差出生率与死亡率之差最大，即种群数量处于最大，即种群数量处于K/2值。值。“S”型曲线型

11、曲线增长速率增长速率如何变化呢？如何变化呢？结合结合“S”型曲线产生条件，型曲线产生条件，“S”型增长型增长时时增长率增长率如何变化呢？如何变化呢？在在“S”型增长中，由于环境条件对种群的阻滞作型增长中，由于环境条件对种群的阻滞作用，随着种群密度的增加而按比例增加，从而导致用，随着种群密度的增加而按比例增加，从而导致种群增长率随种群密度种群增长率随种群密度逐步下降逐步下降，到，到K值是降为值是降为0食物和空间条件充裕、食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等。气候适宜、没有敌害等。增长率不随种群密度的增长率不随种群密度的变化而变化。变化而变化。无限环境理想条件无限环境理想条件有限环境自然条件有

12、限环境自然条件有一个环境条件所允许的种有一个环境条件所允许的种群数量的最大环境容纳量群数量的最大环境容纳量K K值，种群数量达到值，种群数量达到K K时时, ,种群种群将不再增长。将不再增长。Nt=NNt=N0 0 t tK K为环境的容纳量为环境的容纳量 1 1不变不变11可变可变01002003004001234567时间时间/ /天天酵母数酵母数K值值:环境容纳量环境容纳量两种增长模型的曲线分析对农业生产有什么指导意义两种增长模型的曲线分析对农业生产有什么指导意义? ?家鼠繁殖力极强，善于打洞，偷吃粮食，传播疾病危家鼠繁殖力极强，善于打洞，偷吃粮食，传播疾病危害极大，应该采取哪些措施控制

13、家鼠数量？害极大，应该采取哪些措施控制家鼠数量？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S型型J型型时间时间种种群群数数量量环境阻力环境阻力K值值S型型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、将硬化地面、将 食物储存在安全处食物储存在安全处 大熊猫食性单一、繁殖率低、生活在海拔较高的大熊猫食性单一、繁殖率低、生活在海拔较高的山岭里，活动范围需求广。山岭里，活动范围需求广。试分析大熊猫数量日益减少的原因试分析大熊猫数量日益减少的原因

14、?你能提出保你能提出保护大熊猫措施吗？护大熊猫措施吗？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，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，帮助减少其环境阻力从而提息环境，帮助减少其环境阻力从而提 高环境容纳量是保护大熊猫的根本措高环境容纳量是保护大熊猫的根本措 施施. . 在渔业捕捞问题上，人们总是希望捕到更多的鱼。如在渔业捕捞问题上，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

15、的数量会发生什么样的变化呢? 我我们应该怎样来确定合适的捕捞量才能即不危机鱼类种群的们应该怎样来确定合适的捕捞量才能即不危机鱼类种群的持续发展持续发展,又能获得较高的鱼产量又能获得较高的鱼产量?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S型型在现实的生态系统中，种群数量除增长外，还有没有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？其他变化？气候、食物、被捕食、传染病气候、食物、被捕食、传染病（2）种群数量变化的类型：）种群数量变化的类型：增长，稳定，波动、下降等增长，稳定，波动、下降等自然因素：自然因素：人为因素：人为因素：人类活动等人类活动等（1 1）影响种群数量变化的

16、因素：）影响种群数量变化的因素： 种群的数量是由出生率和死亡率、迁入率和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。素，都会引起种群数量的变化。27用达尔文的观点分析用达尔文的观点分析“J J”、“S S”曲线曲线时间时间种种群群数数量量J J型型曲线曲线S S型型曲线曲线K K值值1 1、“J J”型曲线用达尔文的观点分析表明生物具型曲线用达尔文的观点分析表明生物具有有 的特性。的特性。2 2、图中阴影部分表示：、图中阴影部分表示： ； 用达尔文的观点分析指：通过用达尔文的观点分析指

17、：通过 被被淘汰淘汰的个体数量。的个体数量。“J J”型曲线表明生型曲线表明生物具有什么特性？物具有什么特性？图中阴影部分表示图中阴影部分表示什么？什么？过度繁殖过度繁殖环境阻力环境阻力生存斗争生存斗争1.用牛奶瓶培养黑腹果蝇，观察成虫数量用牛奶瓶培养黑腹果蝇，观察成虫数量的变化，结果如下表：的变化，结果如下表：时间时间(天天)15913172125293337成虫数成虫数(只只)6102871131207270302327341根据表中数据分析，下列结论正确的是根据表中数据分析，下列结论正确的是( () )A A第第13132525天，成虫数量增长快的主要原因是个体天，成虫数量增长快的主要原

18、因是个体生长加快生长加快B B第第17172929天，成虫增长率上升、死亡率下降天，成虫增长率上升、死亡率下降C C第第21213737天，成虫增长率的下降与种群密度的改天，成虫增长率的下降与种群密度的改变有关变有关D D第第1 13737天，成虫数量呈天，成虫数量呈“J J”型增长型增长C2.2.下图表示出生率、死亡率和种群密度的下图表示出生率、死亡率和种群密度的关系，据此分析得出的正确表述是关系，据此分析得出的正确表述是( () )A A在在K/2K/2时控制有害动物最时控制有害动物最有效有效B B图示规律可作为控制人图示规律可作为控制人口增长的依据口增长的依据C C该图可用于实践中估算该

19、图可用于实践中估算种群最大净补充量种群最大净补充量D D在在K/2K/2时捕捞鱼类最易得时捕捞鱼类最易得到最大日捕获量到最大日捕获量C3.3.某研究所对一条河流生态系统进行了几年的跟某研究所对一条河流生态系统进行了几年的跟踪调查，发现某种鱼进入此生态系统后的种群数量增踪调查，发现某种鱼进入此生态系统后的种群数量增长率随时间的变化呈现如下图所示曲线。则在长率随时间的变化呈现如下图所示曲线。则在t t1 1时该时该种群的年龄组成类型、能反映该种群数量变化的曲线种群的年龄组成类型、能反映该种群数量变化的曲线分别是分别是( () )A A衰退型和衰退型和B B增长型和增长型和C C衰退型和衰退型和 D

20、 D增长型和增长型和B培养液中酵母菌种群数量的变化培养液中酵母菌种群数量的变化 单细胞单细胞真核真核生物生物 生长周期生长周期短短，增殖速度，增殖速度快快 还可以用酵母菌作为实验材料研究还可以用酵母菌作为实验材料研究 探究酵母菌的呼吸方式探究酵母菌的呼吸方式 判断细胞的死活（探究膜的透性）判断细胞的死活（探究膜的透性）基基 础础 回回 顾顾探究一般步骤探究一般步骤: :(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

21、)(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： 怎样进行酵母菌的计数？怎样进行酵母菌的计数？ 对一支试管中的培养液对一支试管中的培养液( (可定为可定为10ml)10ml)中的酵母菌中的酵母菌逐个计数是非常困难的，可以采用抽样检测的方法：逐个计数是非常困难的，可以采用抽样检测的方法：先将盖玻片放在计数室上，用吸管吸取培养液，滴于先将盖玻片放在计数室上，用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入，多余培养液用滤纸盖玻片边缘，让培养液自行渗入，多余培养液用滤纸吸去，稍待片刻，待酵母菌细

22、胞全部沉降到吸去，稍待片刻，待酵母菌细胞全部沉降到计数室计数室底底部，将计数板放在载物台的中央，计数一个小方格内部，将计数板放在载物台的中央，计数一个小方格内的酵母菌数量，再以此为根据，估算计算中的酵母菌的酵母菌数量，再以此为根据，估算计算中的酵母菌总数总数. .讨论探究思路：讨论探究思路：计数室计数室计数室（中间大方格）的长和宽各为计数室（中间大方格）的长和宽各为1mm1mm，深度为，深度为0.1mm0.1mm，其体积为，其体积为_mm_mm3 3 ，合，合_mL_mL。1mm0.1110-4血球计数板血球计数板:一种专门计数较大单细胞微生物的仪器一种专门计数较大单细胞微生物的仪器计数室计数室计数室分为计数室分为25中格中格（双线边双线边）每一中格又分为每一中格又分为16小格小格计数室是由计数室是由_个小格组成个小格组成2516=400如何计数？如何计数？五点取样法五点取样法样方法样方法每每mL培养液中酵母菌数量培养液中酵母菌数量= =A ( (平均每个中格酵母细胞数平均每个中格酵母细胞数) )25104稀释倍数稀释倍数A1A2A5A3A4 从试管中吸出培养液进行计数之前，建议你将试管轻轻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？振荡几次。这是为什么？ 本探究需要设置对照吗？如果需要请讨论对照组应怎样本探究