4-2种群的数量变化

1、第第2 2节种群数量的变化节种群数量的变化【学习目标学习目标】1.1.种群数量变化有哪些类型？种群数量变化有哪些类型？2.2.怎样建立种群数量变化的数学模型？怎样建立种群数量变化的数学模型？3.3.自然条件下种群数量变化表现什么样的状况？自然条件下种群数量变化表现什么样的状况？4.4.“S S”型曲线的型曲线的K K值是不是稳定不变的值？值是不是稳定不变的值？5.5.学会探究培养液中酵母菌种群数量变化学会探究培养液中酵母菌种群数量变化n n 60min x72h60min x72h20min20min216 N216 Nn nn n 2 2216216自学导练自学导练 在营养和生存空间没在营养

2、和生存空间没有限制的情况下，某有限制的情况下，某1 1个细菌个细菌每每2020分钟分裂繁殖一代。分钟分裂繁殖一代。 讨论：讨论：n n代细菌数量的计算公式？代细菌数量的计算公式？7272小时后由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？小时后由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？020406080100分裂120326420212223242526时间时间minmin细胞数细胞数细菌繁殖产生的后代数量细菌繁殖产生的后代数量. .在一个培养基中，细菌的数量会一直按照这个公在一个培养基中，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？式增长吗？如何验证你的观点？不会，可用实验计数法来验证不会，可用实

3、验计数法来验证请以时间为横坐标，细菌数量为纵请以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，绘出细菌的数量增长曲线。坐标，绘出细菌的数量增长曲线。细菌数量细菌数量（个）（个）一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法3. 类型：类型：1. 概念：用来描述一个系统或性质的数学形式。概念：用来描述一个系统或性质的数学形式。2. 建立数学模型的步骤：建立数学模型的步骤：数学模型：数学模型：数学模型数学模型观察研究对象，观察研究对象，提出问题提出问题提出合理的假设提出合理的假设通过进一步的实验通过进一步的实验或观察等，对模型或观察等，对模型进行检验或修正进行检验或修正根据实验数据，用适根据实验数据，用适

4、当的数学形式对事物当的数学形式对事物的性质进行表达的性质进行表达细胞每细胞每20min20min分裂一次分裂一次资源空间无限多，细菌资源空间无限多，细菌种群的增长不受种群密种群的增长不受种群密度增加的影响度增加的影响观察、统计细菌数量，观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进对自己所建立的模型进行检验或修正行检验或修正2 2、 构建种群增长模型的方法构建种群增长模型的方法3. 类型：类型：坐标式（曲线图、柱状图）坐标式（曲线图、柱状图）数据分析表格式数据分析表格式数学方程式数学方程式Nn=2n方程式方程式精确精确曲线图曲线图直观直观种群数量的变化条件种群数量的变化条件理想环境条件：理想环境条件

5、：食物（养料）和空间条食物（养料）和空间条件充裕、气候适宜和没件充裕、气候适宜和没有敌害等有敌害等有限环境条件：有限环境条件：个体间的竞争激烈，个体间的竞争激烈，捕食者数量增加捕食者数量增加环境条件环境条件J型曲线S型曲线细菌的数量个 理想条件下细理想条件下细菌数量增长的推测：菌数量增长的推测：自然界中有此类型自然界中有此类型吗？吗？二、种群增长的二、种群增长的“J”型曲线型曲线实例一：实例一：18591859年，一位英国人来到澳大利亚定居，年，一位英国人来到澳大利亚定居，他带来了他带来了2424只野兔。让他没有想到的是，一个世只野兔。让他没有想到的是，一个世纪之后，这纪之后，这2424只只野

6、兔的后代竟达到野兔的后代竟达到6 6亿只亿只以上。漫以上。漫山遍野的野兔与牛羊争食牧草，啃啮树皮，造成植山遍野的野兔与牛羊争食牧草，啃啮树皮，造成植被破坏，导致水土流失。被破坏，导致水土流失。后来，人们引入了黏液瘤后来，人们引入了黏液瘤病毒才使野兔的数量得到控制。病毒才使野兔的数量得到控制。 实例二：实例二：凤眼莲凤眼莲（水葫芦）原产于南美，仅以一种观赏性植物零散（水葫芦）原产于南美，仅以一种观赏性植物零散分布，分布，18441844年在美国的博览会上曾被喻为年在美国的博览会上曾被喻为“美化世界的淡紫色花美化世界的淡紫色花冠冠”。自此以后凤眼莲被作为观赏植物引种栽培，现已在亚、非、。自此以后凤

7、眼莲被作为观赏植物引种栽培，现已在亚、非、欧、北美洲等数十个国家造成危害。欧、北美洲等数十个国家造成危害。19011901年作为花卉引入中国，年作为花卉引入中国，3030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种植，后逃逸为野生。由于繁殖迅速，又几乎没有竞争对手物推广种植，后逃逸为野生。由于繁殖迅速，又几乎没有竞争对手和天敌和天敌 ，在我国南方江河湖泊中发展迅速，目前我国有这种凤眼莲，在我国南方江河湖泊中发展迅速，目前我国有这种凤眼莲184184万吨，成为我国淡水水体中主要的外来入侵物种之一。万吨，成为我国淡水水

8、体中主要的外来入侵物种之一。 实例三：实例三：在在2020世纪世纪3030年代，年代，人们将人们将环颈雉环颈雉引入美国的引入美国的一个岛屿。在一个岛屿。在1937193719421942年期间，这个种群数量的年期间，这个种群数量的增长如下图所示。增长如下图所示。 如果以如果以时间时间为横坐标，为横坐标，种群数量种群数量为纵坐标画出为纵坐标画出曲线来表示，曲线大致曲线来表示，曲线大致呈什么型？呈什么型？种群增长的种群增长的“J J”型曲线条件、公式？实例？型曲线条件、公式？实例？理想状态下理想状态下1 1、产生条件、产生条件理想状态理想状态食物充足，空间无限，气候适宜，没有敌害食物充足，空间无限

9、，气候适宜，没有敌害等。常等。常发生在新物种迁入的开始阶段、实验条件下。发生在新物种迁入的开始阶段、实验条件下。2 2、种群、种群 “J J”型增长的数学模型公式：型增长的数学模型公式： N Nt t=N=N0 0 t t （N N0 0为起始数量，为起始数量， t t为时间，为时间，N Nt t表示表示t t年后该种群的数量，年后该种群的数量，为为该种群数量是一年前种群数量的倍数。）该种群数量是一年前种群数量的倍数。） 3 3、特点：、特点：增长率保持不变。增长率保持不变。 食物等资源和空间总是有限的，种内斗食物等资源和空间总是有限的，种内斗争不断加剧，捕食者数量不断增加。导争不断加剧，捕食

10、者数量不断增加。导致该种群的出生率降低，死亡率增高。致该种群的出生率降低，死亡率增高。当出生率与死亡率相等时，种群的增长当出生率与死亡率相等时，种群的增长就会停止，有时会稳定在一定的水平。就会停止，有时会稳定在一定的水平。 在一个培养基中，细菌的数量会一直按照个公式在一个培养基中，细菌的数量会一直按照个公式增长吗？为什么？增长吗？为什么？高斯实验：高斯实验：生态学家曾经做过这样一个实验：在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

11、，得出了如上图所示的结果。从上图可以看出，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。K K什么叫环境容纳量？什么叫环境容纳量？ A A 增长速率不断变化。开增长速率不断变化。开始增长速率不断增大，当始增长速率不断增大，当达到最大值达到最大值 后，由于环境阻力开始后，由于环境阻力开始增大，增长速率开始下降；增大，增长速率开始下降；当种群数量达到当种群数量达到K K值时，值时，停止增长停止增长。( (K/2K/2时增长速率最大时增长速率

12、最大) )环境容纳量（又称环境容纳量（又称K值）：值）：在环境条件不受破坏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情况下，一定空间中所能维持的种群最大最大数量。数量。条件：条件：存在环境阻力：存在环境阻力：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。问题问题：1、同一种群的、同一种群的K值是固定不变的吗？值是固定不变的吗？K值会随环境条件的变化而变化

13、。值会随环境条件的变化而变化。2、种群数量达到、种群数量达到K值时，都能在值时，都能在K值维值维持稳定吗？持稳定吗？大多数种群的数量总是在波动之中的，在不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。利条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡。种群数量的波动和下降种群数量的波动和下降东亚飞蝗种群数量的波动东亚飞蝗种群数量的波动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5、种群数量增长的、种群数量增长的“J”型曲线与型曲线与“S”型曲线比较型曲线比较 J型曲线型曲线 S型曲线型曲线存在条件存在条件增长率增长率有无有无K值值影响因素

14、影响因素理想条件理想条件 自然条件自然条件 稳定不变稳定不变 先上升后下降先上升后下降 无无有有年龄结构、年龄结构、性别比例等性别比例等 很多因素很多因素（环境阻力）（环境阻力）K值是环境最大值是环境最大容纳量。容纳量。环境阻环境阻力代表自然选择力代表自然选择的作用。的作用。总结总结影响种群数量变化的因素有哪些？影响种群数量变化的因素有哪些？气候、食物、天敌、传染病等环境因素气候、食物、天敌、传染病等环境因素种群的出生率和死亡率、迁入率和迁出率种群的出生率和死亡率、迁入率和迁出率变化变化种群数量呈现波动；在不利的条件下，种群数量呈现波动；在不利的条件下，种群数量还会急剧下降甚至消亡。种群数量还

15、会急剧下降甚至消亡。间接因素间接因素直接因素直接因素内因内因外因外因年龄结构、性别比例年龄结构、性别比例如图为某种群在不同生态系统中的增长曲如图为某种群在不同生态系统中的增长曲线，请仔细分析图中曲线后回答问题。线，请仔细分析图中曲线后回答问题。(1)(1)如果种群处于一个理想的环境中，没有资源和如果种群处于一个理想的环境中，没有资源和 空间的限制，种群数量增长的曲线是空间的限制，种群数量增长的曲线是 ？(2)(2)如果将种群置于有限的自然环境中，种群数量如果将种群置于有限的自然环境中，种群数量 增长曲线是增长曲线是 ？ab例例1 1、“食人鱼食人鱼”是一种肉食鱼，一旦进入自然生态水是一种肉食鱼

16、，一旦进入自然生态水域，就会造成严重的生态灾难。假如该物种进入湖泊生域，就会造成严重的生态灾难。假如该物种进入湖泊生态系统，以下哪种曲线能准确表达其种群数量变化的特态系统，以下哪种曲线能准确表达其种群数量变化的特点点 B C D B C D 2 2、自然界中生物种群增长常表现为、自然界中生物种群增长常表现为“S S”型增长曲线。型增长曲线。下列有关种群下列有关种群“S S”型增长的正确说法是型增长的正确说法是A.A.“S S”型增长曲线表示了种群数量和食物的关系型增长曲线表示了种群数量和食物的关系B.B.种群增长率在各阶段是不相同的种群增长率在各阶段是不相同的C.C.“S S”型增长曲线表示了

17、种群数量与时间无关型增长曲线表示了种群数量与时间无关D.D.种群增长不受种群密度制约种群增长不受种群密度制约3 3、在下列图中，表示种群在无环境阻力状况下增长的是、在下列图中，表示种群在无环境阻力状况下增长的是4 4、种群的指数增长（、种群的指数增长（J J型）是有条件的，条件之一是型）是有条件的，条件之一是A A在该环境中只有一个种群在该环境中只有一个种群B B该种群对环境的适应比其他种群优越得多该种群对环境的适应比其他种群优越得多C C环境资源是无限的环境资源是无限的D D环境资源是有限的环境资源是有限的探究：培养液中酵母菌种群数量的变化探究：培养液中酵母菌种群数量的变化1 1、酿酒和做面

18、包都需要用到、酿酒和做面包都需要用到。它们可以用。它们可以用培养基来培养培养基来培养2 2、对酵母菌种群的计数，一般采用、对酵母菌种群的计数，一般采用的方法的方法步骤如下：步骤如下：酵母菌酵母菌液体液体抽样检测抽样检测解疑精讲解疑精讲血球计数板血球计数板 血球计数板是由一块比普通载玻片厚的特制玻片制血球计数板是由一块比普通载玻片厚的特制玻片制成的。玻片中有四条下凹的槽，构成三个平台。中间的成的。玻片中有四条下凹的槽，构成三个平台。中间的平台较宽，其中间又被一短横槽隔为两半，每半边上面平台较宽，其中间又被一短横槽隔为两半，每半边上面刻有一个方格网。刻有一个方格网。计数室计数室每个方格网共分每个方

19、格网共分九个大格，中央九个大格，中央的一大格作为计的一大格作为计数用，一种是计数用，一种是计数区分为数区分为1616个大个大方格（大方格用方格（大方格用三线隔开），而三线隔开），而每个大方格又分每个大方格又分成成2525个小方格；个小方格；另一种是一个计另一种是一个计数区分成数区分成2525个大个大方格（大方格之方格（大方格之间用双线分开），间用双线分开），而每个大方格又而每个大方格又分成分成1616个小方格。个小方格。但是不管计数区是哪一种构造，它们都有一个共同特点，但是不管计数区是哪一种构造，它们都有一个共同特点，即计数区都由即计数区都由400400个小方格组成。计数区的高度为个小方格组成

20、。计数区的高度为0.1mm0.1mm，所以每个计数区的体积为所以每个计数区的体积为0.1mm0.1mm3 3，每个小方格的体积为，每个小方格的体积为1/4000mm1/4000mm3 3。 操作步骤：操作步骤：(1)(1)用血球计数板计数酵母菌悬液的酵母菌个数用血球计数板计数酵母菌悬液的酵母菌个数. . (2)(2)样品稀释的目的是便于酵母菌悬液的计数样品稀释的目的是便于酵母菌悬液的计数, ,以每小以每小方格内含有方格内含有4-54-5个酵母细胞为宜个酵母细胞为宜, ,一般稀释一般稀释1010倍即可倍即可. . (3)(3)将血球计数板用擦镜纸擦净将血球计数板用擦镜纸擦净, ,在中央的计数室上

21、加在中央的计数室上加盖专用的厚玻片盖专用的厚玻片. .(4) (4) 轻轻振荡试管，使酵母菌分布均匀，将稀释后的轻轻振荡试管，使酵母菌分布均匀，将稀释后的酵母菌悬液酵母菌悬液, ,用吸管吸取一滴置于盖玻片的边缘用吸管吸取一滴置于盖玻片的边缘, ,使菌使菌液缓缓渗入液缓缓渗入, ,多余的菌液用吸水纸吸取多余的菌液用吸水纸吸取, ,稍待片刻稍待片刻, ,使酵使酵母菌全部沉降到血球计数室内母菌全部沉降到血球计数室内. .(5)(5)计数时计数时, ,如果使用如果使用1616格格2525格规格的计数室格规格的计数室, ,要按对要按对角线位角线位, ,取左上取左上, ,右上右上, ,左下左下, ,右下右下4 4个中格个中格( (即即100100个小格个小格) )的酵母菌数的酵母菌数. .如果规格为如果规格为2525格格1616格的计数板格的计数板, ,除了取其除了取其4 4