种群数量的变化

种群数量的变化第1页/共49页细菌无处不在第2页/共49页细菌在繁殖过程中，种群数量是如何变化的呢？第3页/共49页一、建构种群增长模型的方法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。4第4页/共49页任务1：请计算出一个细菌产生的后代在不同时间（单位为min）的数量，并填入下表（教材P66）任务2：用公式表示出第n代的细菌数量Nn（20min时为第一代）时间分钟20406080100120140160180细菌数量248163264128256512Nn=1×2n（N表示细菌数量，n表示繁殖代数）任务3：利用表格中的数据画出细菌种群的增长曲线（教材P66）曲线图与数学方程式比较，优缺点？直观，但不够精确。第5页/共49页研究种群数量变化的方法——构建数学模型1、概念：用来描述一个系统或它的性质的数学形式．2、类型：⑴数据分析表格式时间20406080100120140160180细菌数量⑵数学方程式Nn=2n⑶坐标式（曲线图、柱状图）第6页/共49页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3、建立数学模型一般包括以下步骤：Nn＝1×２n7第7页/共49页试一试（用公式表示，不必计算具体结果）第8页/共49页第9页/共49页二、种群增长的“J”型曲线

以上讨论的是在实验条件下，种群的数量变化，自然界中的种群其数量变化有没有类似的情况呢？第10页/共49页实例一：澳大利亚野兔1859年，一个英格兰的农民带着24只野兔，登陆澳大利亚并定居下来，但谁也没想到，之后的一个世纪里，这个澳洲“客人”的数量呈指数增长，达到6亿只之多。第11页/共49页

实例二:

20世纪30年代,人们将环颈雉引入美国的一个岛屿，此后环颈雉的增长如上图。第12页/共49页实例三：凤眼莲（水葫芦）

凤眼莲原产于南美，1901年作为花卉引入中国.由于繁殖迅速，又几乎没有竞争对手和天敌，我国目前有184万吨.它对其生活的水面采取了野蛮的封锁策略，挡住阳光，导致水下植物得不到足够光照而死亡.凤眼莲成为我国淡水水体中主要的外来入侵物种之一。第13页/共49页自然界确有类似细菌在理想条件下种群数量增长的形式，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“J”型。第14页/共49页“J”型增长曲线

（2）数量变化特点：种群每年以一定的倍数增长(3)、适用范围：①实验室营养充分的条件下②当种群刚迁入到一个新的适宜环境的早期阶段（1）形成原因：

理想状态——食物充足，空间不限，气候适宜，没有天敌等（不存在环境阻力）第15页/共49页(4)、数学方程式模型：Nt=N0λt模型假设：假设1：理想状态假设2：后一年的数量始终是前一年的λ倍。（N0为种群起始数量，t为时间，Nt表示t年后该种群的数量，λ表示该种群数量是一年前种群数量的倍数．）

思考：当λ>1,λ=1,0<λ<1,λ=0时，种群的数量变化分别会怎样？λ>1：种群数量呈“J”型增长λ=1：种群数量不增长0<λ<1：种群数量下降λ=0：种群灭亡第16页/共49页注意：λ只表示种群增长的倍数（λ=）

而不是种群增长率，也不是种群增长速率。NtNt-1（5）种群增长率：指单位时间内净增加的个体数占原个体数的比计算公式:种群第t年的增长率=Nt－Nt－1Nt－1=λ－1种群年增长率随时间变化的曲线：λ－1种群增长率时间（6）种群增长速率：指单位时间内新增加的个体数计算公式:种群第t年的平均增长速率=Nt－Nt－1t－（t－1）个/年=N0λt－1（λ－1）个/年种群年均增长速率随时间变化的曲线：时间种群增长速率增长率=（现有个体数－原有个体数）/原有个体数增长速率=（现有个体数－原有个体数）/增长时间第17页/共49页课堂小练1，数学模型是用来描述一个系统或他的性质的数学形式，建立数学模型一般包括以下步骤，下列排列顺序正确的是（）①根据实验数据,用适当的数学形式对事物的性质进行表达②观察研究对象,提出问题③通过进一步实验或观察等,对模型进行检验或修正④提出合理的假设A.④②③①B.②④①③C.④③②①D.②①④③2,什么情况下种群的数量才会呈指数增长?()A.在该环境中只有一个种群B.该种群对环境的适应比其他种群优越得多C.环境资源是无限的D.环境资源是有限的BC第18页/共49页4、2005年3月9日，广州市出入境检验检疫局从进口废纸中截获入侵红火蚁。若其流入境内适宜的环境中，其种群增长曲线最可能是（）3,下列关于"J"型增长的相关叙述,错误的是()A、食物空间充裕、气候适宜、没有天敌B、种群的数量每年以一定的倍数进行增长C、随着时间的增加增长率会越来越大D、随着时间的增加种群数量会越来越大CB种群数量时间种群数量时间种群数量时间种群数量时间ABCD第19页/共49页在自然条件下，“J”型增长能一直持续下去吗？实验2：高斯（1934）把5个大草履虫置于0.5mL的培养液中，每隔24小时统计一次数据，经过反复实验，结果如下：

请绘制大草履虫的种群增长曲线时间（D）123456种群大小20.4137.2319.0369.0375.0373.3第20页/共49页思考：大草履虫数量增长曲线与哪一个字母相似？种群数量变化有何特点？为什么？大草履虫种群的增长曲线图第21页/共49页三种群增长的“S”型曲线（2）数量变化特点：种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定（稳定于“K值”）（3）适用范围：资源和空间有限的种群（自然种群）（1）形成原因：资源和空间有限等(存在环境阻力）第22页/共49页环境阻力———

自然条件（现实状态）——食物等资源和空间总是有限的，种群密度越大，种内斗争和种间竞争越剧烈，捕食者数量越多，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。出生率死亡率种群密度出生率或死亡率N0K第23页/共49页“K值”K值：环境容纳量第24页/共49页(4)、数学模型（曲线图）：模型假设：假设1：存在一个环境容纳量K值假设2：环境条件对种群的阻滞作用，随着种群密度的增加按等比例增大。第25页/共49页（5）种群增长率随时间变化的曲线：时间种群增长率增长率=（现有个体数－原有个体数）/原有个体数增长速率=（现有个体数－原有个体数）/增长时间时间种群增长速率（6）种群增长速率随时间变化的曲线：373.3369.0375.020.4319.0137.2第26页/共49页思考：对有害动物的防治，在害虫数量达到多少开始？第27页/共49页第28页/共49页总结：在生产中的应用

种群增长曲线的生产生活中的应用：①有害动物的防治，应通过降低其环境容纳量，严防其达到K/2值。②受保护动物的拯救和恢复，应通过改善其栖息环境，提高K值。③生产上的捕获期应确定在种群数量略比K/2多时最好，并且始终维持被开发资源的种群数量在K/2值处，这样可实现“既有较大收获量又可保持种群高速增长”，不影响种群再生，符合可持续发展的原则。而杀虫效果最好的时期在潜伏期（

K/2以下）。第29页/共49页总结：种群增长的“S”型曲线K值：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。K/2增长速率最快K值：环境容纳量增长速率为零适应期：个体数量较少，增长缓慢增长期：个体数量增加，增长加速稳定期：增长减慢abc30第30页/共49页1.乙图0—g相当甲图b点之前，种群数量增长速率逐渐增加。ghKK/2abc甲h（K）种群数量增长速率0g（K/2）乙2.g点相当甲中b，种群数量增长速率最大。3.乙图g--h相当甲图b--c，种群数量增长速率逐渐减少。4.h点相当甲中K，种群数量增长速率为0。时间31第31页/共49页比较种群增长两种曲线的联系与区别J型曲线S型曲线前提条件种群增长率种群增长速率有无K值曲线环境资源无限环境资源有限保持稳定不断下降无，持续保持增长有K值环境阻力K值：环境容纳量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不断增大先增大后减小直至0第32页/共49页33用达尔文的观点分析“J”、“S”曲线时间种群数量J型曲线S型曲线K值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，种群密度越大环境阻力越大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？第33页/共49页答案是否定的，这个问题可以从两个方面来理解：

①“S”型增长曲线的种群增长率是下降，而“J”型增长曲线的种群增长率始终保持不变。②“J”型增长曲线是一种理想条件下的种群数量增长曲线，如有些种群迁入一个食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害的理想环境，迁入后种群数量马上就会呈指数形式增长，不存在适应过程；而“S”型增长曲线的前段是种群对新环境的一个适应阶段，始终存在环境阻力。思考：“S”型增长曲线的开始部分是不是“J”型增长曲线？

时间种群数量J型曲线S型曲线K值第34页/共49页×

×

×

√

√√第35页/共49页

2．如图是某一动物种群迁入一个适宜环境后的增长曲线图，图中曲线的标号与下列各点对应正确的一项是(

)①种群数量最大的点②种群增长速率最大的点③该种群迁入后环境阻力明显增大是从哪一点开始④既要获得最大的捕获量，又要使该动物资源的更新能力不受破坏，捕获后种群数量应该在图中的哪一点①②③④AbacdBdcbaCdbcbDcadcC第36页/共49页

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，甚至灭亡四种群数量的波动和下降自然因素：食物、气候、空间、传染病、天敌等人为因素：人类的活动人为控制（家禽，畜牧）捕杀野生动物滥砍乱阀环境破坏影响生物生存37第37页/共49页培养液中酵母菌种群数量的变化探究38第38页/共49页实验材料：酵母菌种，无菌马铃薯培养液或肉汤培养液，试管，血球计数板（２㎜×２㎜方格），滴管，显微镜．实验原理：（１）酵母菌是兼性厌氧微生物，在有氧条件下，能产生较多的ＣＯ２和H2O，在无氧条件下产生酒精和较少的ＣＯ２．(2)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。（3）在理想的无限环境下，即资源和空间十分充足，没有天敌和其他灾害等，酵母菌种群呈“Ｊ”型增长；自然界中，资源和空间总是有限的，酵母菌种群呈“Ｓ”型增长．（4）计算酵母菌数量可用抽样检测方法第39页/共49页培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的？

J消耗积累改变“S”接种25℃或28℃第40页/共49页显微镜时间酵母菌数量第41页/共49页使酵母菌均匀分布，计数准确不需要设置对照实验，但需要重复实验。随着时间的延续，酵母菌种群数量的变化在时间上形成前后自身对照，所以无需设置对照实验。但要获得准确的实验数据，必须重复实验，求得平均值

可先稀释后再计数，计数结果乘以稀释倍数第42页/共49页只计算相邻两边及其顶角的酵母菌

养料、温度、pH及有害代谢废物等

图1

图2

结果：酵母菌数量增长曲线图(如图1)及增长速率曲线图(如图2)第43页/共49页441.在下列图中，表示种群在无环境阻力状况下增长的是B第44页/共49页2．下图中能够正确表示种群“S”型增长曲线的增长率的是 (

)答案：D第45页/共49页3．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