种群数量的变化上课用

金太阳好教育云平台第四章种群和群落第二节种群数量的变化问题探讨在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每20min就通过分裂繁殖一代。=1=2n一、建构种群增长模型的方法在营养和生存空间没有限制的情况下，某1个细菌每20分钟分裂繁殖一代讨论：①n代细菌数量的计算公式？②72小时后由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？问题探讨Nn＝２n解：n＝60minx72h／20min＝216

Nn＝２n＝2216时间分钟20406080100120140160180分裂次数细菌数量

数量1224384165326647128825695122221232425262728292、以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，画出细菌的数量增长曲线。(课P66)细菌在理想状态下种群数量增长的形式大致呈“J”型种群增长率时间（min)20406080100120140160180细菌数量（个）增长速率(个/20min)248163264128256512

4-2=248163264128256增长率(个/20min个)(4-2)/2=11111111增长速率越来越大增长率稳定种群增长速率种群数量Nn＝1x２n曲线图与数学方程式比较，有哪些优缺点？(课P66)曲线图：直观，但不够精确。数学公式：精确，但不够直观。

Nn＝1×２n在描述、解释和预测种群数量的变化时，常常需要建立数学模型。数学模型的表现形式可以为公式、图表等。

一、建构种群增长模型的方法1、观察研究对象，提出问题细菌每20分钟分裂一次，问题：细菌数量怎样变化的？2、提出合理的假设在资源和空间无限多的环境中，细菌种群的增长不受种群密度增加的影响3、根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达4、通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正观察、统计细菌的数量，对自己所建立的模型进行检验或修正建立数学模型一般包括以下步骤：Nn＝２n细菌在理想状态下种群数量增长的“J”型曲线推测：自然界有此类型出现吗？种群增长的“J”型曲线细菌增长曲线实例一：1859年，一位英国人来到澳大利亚定居，他带来了24只野兔。让他没有想到的是，一个世纪之后，这24只野兔的后代竟达到6亿只以上。漫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。后来，人们引入了黏液瘤病毒才使野兔的数量得到控制。实例二：在20世纪30年代，人们将环颈雉引入美国的一个岛屿。在1937－1942年期间，这个种群数量的增长如下图所示。

如果以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线大致呈什么型？（1）适用范围实验室条件下种群刚刚迁入一个适宜生存新环境时（2）产生条件①食物和②空间条件充裕，③气候适宜，④没有敌害等（理想条件，不存在环境阻力）二、种群增长的“J”型曲线种群数量①（3）数学公式Nt=N0

λt

种群起始数量t年后种群数量种群数量是前1年的倍数时间(年）思考？种群的增长速率和增长率随时间如何变化？种群数量种群增长率种群增长速率种群增长率=λ－1增长速率不断增大Nt=N0

λt类似Nn＝1x２nλ>1时，种群密度增大；λ＝1时，种群密度保持稳定；就是“S”曲线的K值λ<1时，种群密度减小Nt=N0

λt

下一年的数量=增长倍数λ＝上一年的数量对“λ”的理解注意：不是增长率。例1

(多选)温州某地乌鸦连续10年的种群数量增长情况如图所示，后一年的种群数量是前一年的λ倍，下列分析正确的是(

)A．第6年以前乌鸦种群数

量呈“S”型曲线增长B．第5年的乌鸦种群数量多于第7年的种群数量C．第3年的乌鸦种群增长速率最大D．第3年的乌鸦种群数量最大BD►跟踪训练1．下图是调查小组的同学从当地主管部门获得的某物种种群数量的变化图，据此不能得出的结论是(

)A．第1～5年间种群呈“J”

型增长B．第20～30年间种群增长率为0C．到20年时种群的数量最大D．第15～20年间种群数量不断减少C1.在一个培养基中，细菌的数量会一直按照这个公式增长吗？为什么？2.如何验证这个观点？不会。原因是自然界的资源和空间是有限的。

生态学家高斯曾经做过这样一个实验：在0.5ml培养液中放入5个大草履虫，然后每隔24h统计一次大草履虫的数量。经过反复实验，得出了如图所示的结果。

该视频（种群数量增长的“S”型曲线）展示了生态学家高斯所做草履虫的实验，绘制“S”型曲线，并对k值及k/2值进行了分析，使学生对该内容有了初步的了解。/edu/ppt/ppt_playVideo.action?mediaVo.resId=5424ca915aa8a9cc1dd71ff6三、种群增长的“S”型曲线在资源有限条件下的情况下，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“S”型曲线K/2转折期，增长速率最快K值：环境容纳量加速期，个体数量增加，增长加速调整期，个体数量较少增长缓慢减速期，增长缓慢稳定期，出生率=死亡率增长速率为零环境容纳量: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最大数量称为环境容纳量，又称K值。

1.同一种群的K值不是固定不变的，会受到环境的影响。2.N≈K／2，此时种群增长速度最快，可提供的资源数量也最多，而又不影响资源的再生。K值变动的示意图同一种生物的K值不是固定不变的，会受到环境的影响。种群的“S”型增长到K值后不再继续增加的原因：外因是：

内因是：

种群的出生率和死亡率、迁入率和迁出率相等自然界的资源和空间是有限的,如①食物和②空间不充足，③气候不适宜，④有敌害等①产生条件：存在环境阻力：

自然条件（现实状态）——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，种群的增长就会停止，有时会稳定在一定的水平。种群增长的“Ｓ”型曲线②增长特点：

种群数量达到环境所允许的最大值（K值）后，将停止增长并在K值左右保持相对稳定。ghft0t1t2③种群数量变化曲线与种群增长速率曲线的关系⑴图乙的fg段相当于图甲的ac段。种群数量增长速率逐渐增加⑵图乙的g点相当于图甲的c点。种群数量为K/2，种群数量增长速率最大⑶图乙的gh段相当于图甲的cd段。种群数量增长速率逐渐减少⑷图乙的h点相当于图甲的de段。种群数量增长速率为0K/2abcde甲种群增长的“Ｓ”型曲线乙种群增长速率K/2K1.怎样做才是保护大熊猫的根本措施？建立自然保护区，改善大熊猫的栖息环境，提高环境容纳量。④种群增长曲线在生产生活中有何应用？2.对家鼠等有害动物的控制，从环境容纳量的角度看，应当采取什么措施？增大环境阻力，降低环境容纳量（如封储粮食，清除生活垃圾，养殖它们天敌）；严防达到K/2。①有害生物防治：务必及时控制种群数量，严防达K/2值处(若达K/2值处，可导致该有害生物成灾，如蝗虫的防控即是如此)。K/2的应用老鼠机械捕杀施用激素药物捕杀施用避孕药养殖或释放天敌将食物储存在安全处降低繁殖率减少数量增大环境阻力降低环境容纳量打扫卫生硬化地面

3.为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续地获得最大捕鱼量，应使被捕鱼群的种群数量保持在什么水平?为什么？根据种群增长的S型曲线，应使捕捞后鱼群的种群数量保持在K/2水平。因为K/2时种群增长速率最大,可实现“既有较大收获量又可使种群数量尽快增长和恢复”K/2最大捕获量最大日捕获量K思考：什么时候获得最大日捕获量?K值与K/2值的应用K值减少环境阻力增大K值保护野生资源增大环境阻力降低K值防治有害生物草原最大载畜量不超过K值合理确定载畜量K/2值渔业捕捞后的种群数量要在K/2处，即捕捞期应略比K/2多K/2前防治有害生物，严防达到K/2处小结：④种群增长曲线在生产生活中的应用右图为鱼塘中鱼的数量增长曲线，为了使鱼塘的总产量达到最大值，应该做到适时捕捞。下列做法中正确的是A．超过T4时捕捞，使剩余量保持在KB．超过T3时捕捞，使剩余量保持在3K/4C．超过T2时捕捞，使剩余量保持在K/2D．超过T4时捕捞，使剩余量保持在K/4答案：C（2004江苏）某海滩黄泥螺种群现存量约3000吨，正常状况下，每年该种群最多可增加300吨，为充足利用黄泥螺资源，又不影响可持续发展，理论上每年最多捕捞黄泥螺的量为（）A、3000吨B、1650吨C、1500吨D、不超过300吨D5.下图是一种群的增长曲线图（1）种群的K值是

（2）种群增长最快的区段是

（3）该种群增长速度由缓慢逐渐加快是在年开始的。环境阻力明显加大是年开始的。（4）既要获得最大捕获量，又不能使该资源破坏，应使种群数量保持在哪一点

水平？

246855080100数量abcd100ab26b年份种群在没有环境阻力的条件下呈现“J”型增长，实际上是“S”型增长的最初阶段，“J”型增长是一定时间内的增长方式，最终是以”S”型增长结束，这是生态因素和物种本身相互影响的结果。比较种群增长两种曲线的联系与区别比较种群增长两种曲线的联系与区别“J”型曲线“S”型曲线形成条件增长特点有无K值曲线资源和空间无限资源和空间有限增长率稳定不变增长速率先上升后下降，在K/2值达最大无K值，持续保持增长有K值食物不足空间有限种内斗争天敌捕食气候不适寄生虫传染病等环境阻力“J”型曲线“S”型曲线形成条件增长特点有无K值食物充足，空间不限，气候适宜，没有敌害等环境阻力食物等资源和空间有限，种内竞争不断加剧，捕食者数量不断增加增长率稳定不变增长速率变大增长率减小增长速率先上升后下降，在K/2值达最大无K值，持续保持增长有K值，可在K值上下波动35用达尔文的观点分析“J”、“S”曲线1、“J”型曲线用达尔文的观点分析表明生物具有过度繁殖的特性。2、图中阴影部分表示：环境阻力；3、用达尔文的观点分析指：通过生存斗争被淘汰的个体数量，也即代表自然选择的作用。“J”型曲线表明生物具有什么特性？图中阴影部分表示什么？表示环境阻力或被淘汰的个体数

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东亚飞蝗种群数量的波动统计平均值K值：统计平均值K值：在不利条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡影响种群数量变化的因素有哪些？气候、食物、天敌、传染病等环境因素种群的出生率和死亡率、迁入率和迁出率变化种群数量呈现波动；在不利的条件下，种群数量还会急剧下降甚至消亡。间接因素：（外因）直接因素：（内因）重要因素：人类的活动影响结果：种群数量变化的类型：增长，稳定，波动、下降等。乱伐森林重要因素：人类的活动（1）有利于野生生物资源的合理利用及保护。

（2）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。（3）通过研究种群数量变动规律，为害虫的预测及防治提供科学依据。研究种群数量变化有何意义？（4）有利于对濒危动物种群的拯救和恢复。（5）

为引进外来物种提供理性的思考。必须考虑所引入的外来物种是否会构成对原来物种的危害，即是否会构成生物入侵。理想环境研究方法有限环境各因素的影响小结:构建数学模型“J”型曲线“S”型曲线种群数量的波动和下降种群数量的变化探究培养液中酵母菌种群数量的变化探究实验单细胞真核生物生长周期短，增殖速度快还可以用酵母菌作为实验材料研究

如：探究酵母菌的呼吸方式酵母菌

酵母菌单细胞真核生物，生长周期短，增殖速度快，在实验室条件下，用液体培养基培养酵母菌，可以观察酵母菌种群数量随时间变化的情况。

种群的数量变化有一定的规律。在理想条件下，种群呈“J”型增长，在有限的环境下，种群呈“S”型增长。知识回顾：一、提出问题：培养液中酵母菌种群是怎样随时间变化的？二、作出假设：

酵母菌在培养基中进行培养时，由于食物，空间资源等是有限的，种群增长呈现“S”型曲线；后期因环境急剧恶化，种群逐渐消亡。————————————————————————————————————————————————————————————三、讨论探究思路方法名称：抽样检测法(显微计数法)问题一：怎样进行酵母菌的计数？1、血球计数板的结构

血球计数板是一种专门用于计算较大单细胞微生物数量的仪器，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。

计数室计数室（只有中间大方格是）的长和宽各为1mm，深度为0.1mm，其体积为______mm3，合_________mL。1mm0.11×10-4血球计数板:一种专门计数较大单细胞微生物的仪器数的是包括死细胞和活细胞的细胞总数

方格网上刻有9个大方格，其中只有中间的一个大方格为计数室，供微生物计数用。

大方格的长和宽各为1mm，深度为0.1mm，即1mm×1mm×0.1mm，其容积为0.1mm3；大方格中方格小方格16（中格）×25（小格）25（中格）×16（小格）2、血球计数板的分区与分格不管计数室是哪一种构造，其每一大方格都是由16×25=25×16=400个小方格组成。2、计数16×25型：一般取四角的四个中方格（100个小方格）计数25×16型：一般计数四个角和中央的五个中方格（80个小方格）的细胞数。求1mL中的数目计算公式

(1)16格×25格的血球计数板计算公式:

酵母细胞数/ml=100小格内酵母细胞个数/100×400×104×稀释倍数

(2)25格x16格的血球计数板计算公式:

酵母细胞数/ml=80小格内酵母细胞个数/80×400×104×稀释倍数

3、计算规格为1mm×1mm×0.1mm，其容积为0.1mm3=1×10-4mL，所以用血细胞计数板算出的是10-4mL的数目，若求1mL中的数目呢？用血细胞计数板算出的是10-4mL的数目求1mL中的数目计算公式

酵母细胞数/ml=计数室的酵母总数×稀释倍数体积

=每个小方格内酵母细胞数×400×稀释倍数10-4mL

=每个小方格内酵母细胞数×400×104×稀释倍数

3、计算规格为1mm×1mm×0.1mm，其容积为0.1mm3=1×10-4mL，所以用血细胞计数板算出的是10-4mL的数目，若求1mL中的数目呢？计数的例题例1：用血球计数板对培养液中酵母菌进行计数，若计数室为1mm×1mm×0.1mm方格，由400个小方格组成，如果一个小方格内酵母菌过多，难以计数，应先

后再计数。若多次重复计数后，算得每个小方格中平均有5个酵母菌，则10mL该培养液中酵母菌总数有

个。稀释

2×108

解析：根据公式：5×400×10000×10＝2×108

例2检测员将1mL水样稀释10倍后，用抽样检测的方法检测每毫升蓝藻的数量；将盖玻片放在计数室上，用吸管吸取少许培养液使其自行渗入计数室，并用滤纸吸去多余液体。已知每个计数室由25×16＝400个小格组成，容纳液体的总体积为0．1mm3。

现观察到图中该计数室所示a、b、c、d、e5个中格80个小格内共有蓝藻n个，则上述水样中约有蓝藻

个／mL。

5n×105公式：5×400×10000×10＝2×108

。4、血球计数板的使用方法步骤③计数：

稍待片刻（约5min），待酵母菌细胞全部沉降到计数室底部后，将计数板放在载物台的中央，先在低倍镜下找到计数室所在位置后，再转换高倍镜观察、计数并记录。①镜检计数室：

在加样前，先对计数板的计数室进行镜检。若有污物，则需清洗，吹干后才能进行计数。②加样品：

将清洁干燥的血球计数板的计数室上加盖专用的盖玻片，用吸管吸取稀释后的酵母菌悬液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行缓缓渗入，一次性充满计数室，防止产生气泡，充入细胞悬液的量以不超过计数室台面与盖玻片之间的矩形边缘为宜。多余培养液可用滤纸吸去。——从试管中吸出培养液进行计数之前，要将试管轻轻震荡几下，这样使酵母菌分布均匀，防止酵母凝聚沉淀，提高计数的代表性和准确性，求得的培养液中的酵母菌数量误差小。

问题二：从试管中吸出培养液进行计数之前，应该将试管轻轻震荡几次，为什么？

一个小方格内酵母菌过多，难以数清，应当对培养液进行稀释以便于酵母菌的计数。具体方法是：摇匀试管，取1mL酵母菌培养液，加入成倍的无菌水稀释，稀释n倍后，再用血球计数板计数，所得数值乘以稀释倍数。以每小方格内含有4～5个酵母细胞为宜。特别是在培养后期的样液需要稀释后计数。问题三：如果一个小方格内酵母菌过多，难以计数，应当采取怎样的措施？

——对于压在方格界线上的酵母菌应当计数同侧相邻两边上的菌体数，一般可采取“数上线不数下线，数左线不数右线”的原则处理，另两边不计数。

问题四：对于压在小方格界限上的酵母菌，应当怎样计数？1、从试管中吸取培养液进行计数之前，要先将试管轻轻振荡几次，是什么原因？让培养液中的酵母菌均匀分布，保证估算的准确性，减少实验误差2、本探究需要设置空白对照组吗？如果需要，怎样设计和操作，不需要请说明理由。不需要，因为探究的是培养液中酵母菌种群数量随时间的变化情况，所以实验前后自身形成对照问题二：实验中的其他问题？3、需要做重复实验吗？不需要重复再做，但是血球计数板计数时，可取多个方格取平均值，可以排除误差情况。4、如果一个小方格内酵母菌过多，不能数清，采取什么措施？可以用稀释的方法，将培养液稀释n倍，再用血球计数板计数注意：实际值=结果值×稀释倍数

5、对于压在小方格界线上的酵母菌，应当怎样计数？只计数相邻的两边及其顶角（但一般计“左上”），避免重复计数使结果偏大1、影响酵母种群增长的因素可能是什么？2、你如何设计实验来验证你的猜想？

可以是外界的环境因素，如温度、PH值、溶氧量等，也可以是酵母菌自身内在因素，如菌种的差异、接种时间、接种量的多少等。探究活动的延伸比如：设计实验A组为实验组，装培养液10mL，酵母菌母液0.1mL,环境温度28℃。B组装培养液10mL，酵母菌母液0.1mL,环境温度5℃，与A组形成温度条件对照。C组不装培养液，只装无菌水10mL,酵母菌母液0.1mL,环境温度28℃，与A组形成营养条件对照。

计数计数：首先取样，每天取样时间大体一致，并要遵守无菌操作规范。每次取样前要试管振荡摇匀，正确地使用1mL刻度吸管将lmL酵母菌培养液移入1支干净的试管里，然后用滴管吸取1滴培养液滴在已盖在血球计数板网格上的盖玻片的边缘，待培养液自行渗入并充满网格后，再放在显微镜下进行细胞计数，后立即将数据填到记录表格中。如记数时发现，细胞数较多，不易分辨，吸取的样液应当稀释。参考1：一次实验数据记录表

参考2：出A、B、C各个处理的曲线图一、建构种群增长模型的方法二、种群增长的“J”型曲线建立数学模型1.产生条件：食物充足，空间不限，气候适宜，没有敌害等；2.种群“J”型增长的数学模型公式：Nt=N0

λt

三、种群增长的“S”型曲线2、增长特点：种群数量达到环境所允许的最大值（K值），将停止增长并在K值左右保持相对稳定。四、种群数量的波动和下降1.产生条件：自然条件（现实状态）——食物等资源和空间总是有限的，种内竞争不断加剧，捕食者数量不断增加。导致该种群的出生率降低，死亡率增高．五、探究培养液中酵母菌数量的动态变化单细胞真核生物生长周期短，增殖速度快还可以用酵母菌作为实验材料研究

如：探究酵母菌的呼吸方式酵母菌五、探究培养液中酵母菌数量的动态变化

1．实验目的(1)通过探究培养液中酵母菌种群数量的变化，尝试建构种群增长的数学模型。(2)用数学模型解释种群数量的变化。(3)学会使用血球计数板进行计数。五、探究培养液中酵母菌数量的动态变化2．该实验的实验原理是什么？

(1)用液体培养基培养酵母菌，种群的增长受培养液的成分、空间、pH、温度等因素的影响。

(2)在理想的无限环境中，酵母菌种群的增长呈“J”型曲线；在有限的环境下，酵母菌种群的增长呈“S”型曲线。（3）计算酵母菌数量可用

的方法，计算公式是

抽样检测培养液体积×（酵母菌数量/样液溶液体积）

3.实验