第二节种群的数量变化ppt

1、种群研究的核心问题是种群研究的核心问题是种群数量的变化种群数量的变化牧民在承包的草场上该放养多少头羊，牧民在承包的草场上该放养多少头羊，既能保护草原，又能取得最好经济效益？既能保护草原，又能取得最好经济效益？中国水利网宁波、昆明、武汉等地，水体富营养化，使水葫芦水葫芦铺满湖面，人躺在上面可以不沉；上海去年3万吨的水葫芦打捞量，今年已翻了3倍有余，上升至10万吨；让越来越多的水中生物痛失“家园”。 凤眼莲凤眼莲（水葫芦）（水葫芦）国家地理在几百年前，金丝猴金丝猴在许多地区广泛分布，人口的增加和山林的破坏使金丝猴的分布区越来越小。现在，黔金丝猴的数量只有500600只，处于濒危状态，只在贵州省的梵

2、净山区生存。滇金丝猴生活在云南西北部、西藏东南端及四川西部长江上端金沙江上游的高山中，数量不到2000只，也处境濒危。培养大肠杆菌的培养基培养大肠杆菌的培养基 问题探讨问题探讨以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，将数学以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，将数学公式（公式（N Nn n2 2n n）变为曲线图）变为曲线图曲线图与数学方程曲线图与数学方程式比较，优缺点？式比较，优缺点？直观，直观，但不够精确。但不够精确。248163264128 256512123456789一、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、数学模型的、数学模型的概念：概念：用来描述一个系统或它的性质的用来描

3、述一个系统或它的性质的数学形式数学形式2 2、数学模型的、数学模型的种类：种类： 数学方程式数学方程式 数据表格式 坐标式（曲线图、柱状图）（曲线图、柱状图）3 3、数学模型建构的一般、数学模型建构的一般过程过程 提出问题提出问题 作出假设作出假设 建立模型建立模型 模型的检验与评价模型的检验与评价一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法自然界中有这种类型吗？自然界中有这种类型吗？理想条件理想条件（实验室条件）下细菌数量增长曲线（实验室条件）下细菌数量增长曲线细菌的数量个实例实例1：澳大利亚本来并没有兔子。澳大利亚本来并没有兔子。 1859年，年，24只欧只欧洲野兔从英国被带到了澳

4、大利亚。这些野兔发现自己来到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。种群迁入一个新环境后，常种群迁入一个新环境后，常常在常在一定时期内一定时期内出现出现“J”型型增长增长。例如，在例如，在20世纪世纪30年年代时，人们将环颈雉引入到代时，人

5、们将环颈雉引入到美国的一个岛屿，在美国的一个岛屿，在19371942年期间，这个环颈雉种年期间，这个环颈雉种群的增长大致符合群的增长大致符合“J”型曲型曲线（右图）。线（右图）。 实例实例2世界人口的指数增长曲线世界人口的指数增长曲线实例实例3 思考：澳大利亚思考：澳大利亚野兔等能快速增野兔等能快速增长的原因是什么？长的原因是什么？ 没有天敌；没有天敌； 充足的食物、充足的食物、空间；空间； 气候适宜气候适宜二、理想条件下的种群增长模型二、理想条件下的种群增长模型“J”型增长的数学模型型增长的数学模型 1 1、模型假设：、模型假设： 理想状态理想状态食物充足，空间不限，气候适宜，食物充足，空间

6、不限，气候适宜，没有敌害等；没有敌害等；（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年后该种群的数年后该种群的数量，量，表示该种群数量是一年前种群数量的倍数）表示该种群数量是一年前种群数量的倍数） 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：Nt=N0 t 种群的数量每年以一定的倍数增长，第二年是种群的数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的第一年的倍倍。食物充足食物充足空间充裕空间充裕环境适宜环境适宜没有敌害没有敌害资源无限资源无限指数生长指数生长理想条件下的种群增长模型理想条件下的种群增长模型计算：计算： 某一

7、地区某一地区20012001年人口普查时有年人口普查时有1010万人，万人，20022002年比年比20012001年增长年增长1 1。请预测，按照此生长速。请预测，按照此生长速度，度，20062006年该地区的人口将有多少？年该地区的人口将有多少？Nt10（1+1）2006-2001思考思考种群增长的种群增长的“J”型曲线应该从哪些型曲线应该从哪些方面进行修正呢？方面进行修正呢？ 在自然界中，理想化的情况并不存在，为什么？在自然界中，理想化的情况并不存在，为什么？因为自然界的资源和空间是有限的。因为自然界的资源和空间是有限的。如何验证您的观点？如何验证您的观点？在大自然中在大自然中食物有限食

8、物有限空间有限空间有限种内斗争种内斗争种间竞争种间竞争天敌捕食天敌捕食环境阻力环境阻力大草履虫数量增长过程如何？大草履虫数量增长过程如何？高斯（高斯（Gause，1934）把）把5个大草履虫置于个大草履虫置于0.5mL的培养液的培养液中，每隔中，每隔24小时统计一次数据，经过反复实验，结果如下：小时统计一次数据，经过反复实验，结果如下： 高斯对大草履虫种群研究的实验高斯对大草履虫种群研究的实验三、三、“s”型曲线的数学模型型曲线的数学模型（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 曲线。曲线。 该实验中在第该实验中在第

9、天时增长率最快。天时增长率最快。 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，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。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。 k/2例例( 05全国卷全国卷I） 为了保护鱼类资源不受破坏，并能持为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续地获得最大捕鱼量，根据种群增长的续地获得最大捕鱼量，根据种群增长的S型曲线，应使型曲线，应使被捕鱼群的种群数量保持在被捕鱼群的种群数量保持在 K/2水平。这是因为在这个水平。这是因为在这个水平上水平上 A. 种群数量相对稳定种群数量相对稳定 B. 种群增长量最大种群增长量最

10、大 C. 种群数量最大种群数量最大 D. 环境条件所允许的种群数量最大环境条件所允许的种群数量最大K时间时间K/2种群数量种群数量B01002003004001234567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等传染病等K值值:环境容纳量环境容纳量S型曲线型曲线J型曲线型曲线种群增长的种群增长的“J”“S”J”“S”型曲线比较型曲线比较种种群群数数量量“S”型型增增长长曲曲线线（种群数量）（种群数量）K/2K时时间间种种群群数数量量增增长长速速率率D: 出生率死亡率，即出生率死亡率，即种群

11、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。数学模型数学模型S S型曲线型曲线- -图像图像n问题：问题：种群数量达到种群数量达到K值时，都能在值时，都能在K值维持稳定吗？值维持稳定吗？环境条件的改变，环境条件的改变，K值也随之发生值也随之发生改变，即改善环境条件可使改变，即改善环境条件可使K值增值增大，如环境条件受到破坏，则大，如环境条件受到破坏，则K值值将会减小。将会减小。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

12、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四、四、S S型曲线的应用型曲线的应用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四、四、S S型曲线的应用型曲线的应用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

13、捕杀药物捕杀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四、四、S S型曲线的应用型曲线的应用保护大熊猫的措施？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，减少其环建立自然保护区，减少

14、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 根本根本措施。措施。四、四、S S型曲线的应用型曲线的应用C.在在渔业捕捞渔业捕捞问题上，人们总是希问题上，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量?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型型四、四、S S型曲线的应用型曲线的应用种

15、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，又可获得较持续发展，又可获得较大收益。大收益。 种群的数量是由出生率和死亡率、迁入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。群特征的因素，都会引起种群数量的变化。环境因素环境因素

16、种群的出生率、死亡率、迁出和迁入种群的出生率、死亡率、迁出和迁入种群数量的变化种群数量的变化气候、食物、被捕食、传染病等气候、食物、被捕食、传染病等增或减增或减增长、波动、稳定、下降等增长、波动、稳定、下降等影响种群数量变化的因素影响种群数量变化的因素大多数种群的数量总是在波动之中的，大多数种群的数量总是在波动之中的，四、种群数量的波动和下降四、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在不利条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡在不利条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡（2 2）有利于野生生物资源的合理利用及保护。）有利于野生生物资源的合理利用及保护。 （4 4）为人工养殖及种

17、植业中合理控制种群数量、）为人工养殖及种植业中合理控制种群数量、 适时捕捞、采伐等提供理论指导。适时捕捞、采伐等提供理论指导。 （1 1）为害虫的预测及防治提供科学依据。）为害虫的预测及防治提供科学依据。与社会的联系与社会的联系（3 3）拯救和恢复濒危动物种群）拯救和恢复濒危动物种群 云豹的保护云豹的保护苍鹭的保护苍鹭的保护野猪的保护野猪的保护救护被困的鲸鱼救护被困的鲸鱼全力防蝗减灾全力防蝗减灾本本课课小小结结第四章第四章 第二节第二节 种群数量的变化种群数量的变化 一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法-数学模型数学模型建立数学模型的一般步骤建立数学模型的一般步骤 二、种群增长

18、的二、种群增长的“J”J”型曲线型曲线1 1、“J”J”型曲线形成的条件型曲线形成的条件2 2、“J”J”型增长的数学模型型增长的数学模型三、种群增长的三、种群增长的“S”S”型曲线型曲线1 1、“S”S”型曲线形成的条件型曲线形成的条件2 2、K K值值3 3、“J”J”型曲线与型曲线与“S”S”型曲线的比较型曲线的比较四、种群数量的波动和下降四、种群数量的波动和下降 人口增长、人类活动对自然界种群数量变化的影响人口增长、人类活动对自然界种群数量变化的影响 研究种群数量变化的意义研究种群数量变化的意义讨论讨论如果种群处在一个理想的环境中，没有资源和空如果种群处在一个理想的环境中，没有资源和空

19、间的限制，种群内个体的增长曲线是间的限制，种群内个体的增长曲线是 ，用达尔文，用达尔文进化的观点分析，这是由于生物具有进化的观点分析，这是由于生物具有_ _ 的的特征特征. . 如果将该种群置于有限的环境中，种群的数量如果将该种群置于有限的环境中，种群的数量增长曲线是增长曲线是 ，用达尔文进化观点分析，图中阴影，用达尔文进化观点分析，图中阴影部分表示部分表示 。影响种群密度的影响种群密度的因素有因素有 。时间时间种群数量ABA过度繁殖过度繁殖B通过生存斗争被淘汰的个体数量通过生存斗争被淘汰的个体数量出生率、死亡率、迁入、迁出生率、死亡率、迁入、迁出、性别比例、年龄组成、出、性别比例、年龄组成、

20、气候、食物、天敌、人类活气候、食物、天敌、人类活动等动等图图414414是某一资源动物种群迁入一个适宜环境后增长曲是某一资源动物种群迁入一个适宜环境后增长曲线图，请回答：线图，请回答：(1)(1)图中表示种群数量最大的点是图中表示种群数量最大的点是_。(2)(2)图中表示种群增长速度最快的点是图中表示种群增长速度最快的点是_。(3)(3)该种群的增长速度由缓慢逐渐加快是在迁入该种群的增长速度由缓慢逐渐加快是在迁入_年后开始的，环境阻力明显增大是在迁入后年后开始的，环境阻力明显增大是在迁入后_年开始的。年开始的。(4)(4)既要获得最大的捕获量，又要使该动物资源的更新能既要获得最大的捕获量，又要

21、使该动物资源的更新能力不受破坏，应该使该动物中群体的数量保持在图中哪一力不受破坏，应该使该动物中群体的数量保持在图中哪一点所代表的水平上点所代表的水平上? _? _。d24bbA A 1、在一个相对封闭的小型牧场内，迁入一小群绵羊，、在一个相对封闭的小型牧场内，迁入一小群绵羊，8年后发展到年后发展到500只左右，这个羊群数量会只左右，这个羊群数量会 ( ) A、维持在一个水平上、维持在一个水平上 B、不断下降、不断下降 C、缓慢上升、缓慢上升 D、迅速上升、迅速上升2、下列因素能引起种群密度增大的有、下列因素能引起种群密度增大的有 ( )。 A、种群中幼年个体增多、种群中幼年个体增多. B、种

22、群性别比例改变、种群性别比例改变. C、环境中温度条件适宜、环境中温度条件适宜. D、种群中幼年个体减少、种群中幼年个体减少. E、环境中天敌增多、环境中天敌增多. F、寄生生物减少、寄生生物减少.F F巩固联系巩固联系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 学习目标学习目标 1.1.通过探究培养液中酵母菌种群数量变通过探究培养液中酵母菌种群数量变化，化，建构种群增长的数学模型建构种群增长的数学模型。2.2.了解血球计数板，理解掌握了解血球计数板，理解掌握抽样检测抽样检测法法。3.3.培养培养, ,提高提高设计实验方案设计实验方案的能力。的能力。对象：对象：酵母菌酵母菌生殖方

23、式：生殖方式：一般为一般为出芽生殖出芽生殖酵母菌酵母菌一一、基础知识基础知识1 1 、单细胞真核生物单细胞真核生物2 2 、呼吸方式、呼吸方式: :C6H12O6 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兼性厌氧型兼性厌氧型场所：细胞质基质和线粒体场所：细胞质基质3 3 、特点、特点：生长周期生长周期短短，增殖速度，增殖速度快快思考思考：哪些因素会影响酵母菌的数 量变化？ 培养时间 培养液的成分 培养液的浓度 温度 酸碱度 培养空间 培养液中的含氧量 核心问题核心问题:1.分析变量，包括分析变量，

24、包括自变量自变量，因因变量变量和主要的和主要的无关变量无关变量。2.如何控制变量？如是否需要如何控制变量？如是否需要对照对照？是否需要？是否需要重复重复？如有需？如有需要，如何对照，如何重复？要，如何对照，如何重复？探究的一般步骤：探究的一般步骤：探究过程 1 1提出问题：提出问题： 2 2作出假设：作出假设： 3 3设计实验：设计实验： 4 4进行实验：进行实验： 5 5分析结果和分析结果和 表达交流：表达交流： 6 6得出结论：得出结论：培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的？培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的？酵母菌在开始一段时间呈酵母菌在开始一段时间呈“J”J”型增长，随着

25、时间型增长，随着时间的推移，由于资源和空间有限，呈的推移，由于资源和空间有限，呈“S”S”型增长。型增长。 连续培养连续培养5 5天，每天用显微镜和血球计数天，每天用显微镜和血球计数板计数出酵母菌种群密度板计数出酵母菌种群密度各小组汇报实验结果，结合前各小组汇报实验结果，结合前4 4天的结果，天的结果，画出酵母种群增长的画出酵母种群增长的曲线图曲线图并进行分析。并进行分析。 酵母菌在开始一段时间呈酵母菌在开始一段时间呈“J”J”型增长，但型增长，但随着时间的推移，由于资源和空间有限，随着时间的推移，由于资源和空间有限，将呈将呈“S”S”型增长，并最终将全部死亡。型增长，并最终将全部死亡。 3

26、3设计实验：设计实验： 将将10mL10mL无菌马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中；无菌马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中； 将酵母菌接种入试管中的培养液中混合均匀；将酵母菌接种入试管中的培养液中混合均匀； 将试管在将试管在2828条件下连续培养条件下连续培养5d5d； 每天取样计数酵母菌数量；每天取样计数酵母菌数量； 分析结果，得出结论。分析结果，得出结论。是否设置对照组和多组重复实验？是否设置对照组和多组重复实验？为什么要连续培养？为什么要连续培养？如何取样计数如何取样计数？记录表怎样设计记录表怎样设计？计数时有哪些注意事项计数时有哪些注意事项？ 血球计数血球计数板是一种板是一种专门用于专门用于计算较大计算较大单细胞微单细胞微生物的一生物的一种仪器。种仪器。 计数时，计数时，常采用常采用抽抽样检测法样检测法 *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。0.1110-4如何计数？五点取样法样方法每mL培养液中酵母菌数量=A (平均每个中格酵母细胞数)25104稀释倍数A1A2A5A3A4例例1:酵母菌的计数通常用血球计数板进行，酵母菌的计数通常用血球计数板进行，血球计数板每个大方格容积为血球计数板每个大方格容积为0.1m