种群数量的变化课件

4.2种群数量的变化本节聚焦一、建构种群增长模型的方法二、种群增长的“J〞型曲线三、种群增长的“S〞型曲线四、种群数量的波动和下降五、研究种群数量变化的意义1.细菌是真核生物还是原核生物？

思考回答2．细菌的繁殖的方式是什么？0204060n?细菌增长的数学模型研究时间（min）细胞数020406080100202122232425分裂细菌繁殖产生的后代数量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122438416532664712882569512222123242526272829一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法细菌的分裂生殖问题探讨: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。讨论：

①n代细菌数量的计算公式是什么？②72小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？③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？解：n＝60minx72h／20min＝216

Nn＝２n＝2216Nn＝２n,Nn代表细菌数量，n代表“代〞细菌数量不会永远按这个公式增长。可以用实验计数法来验证。将数学公式〔Nn＝2n〕变为曲线图时间分钟20406080100120140160180细菌数量

曲线图与数学方程式相比，有哪些优缺点？248163264128256512请计算一个细菌在不同时间〔单位为min〕产生后代的数量,并填入下表,然后以时间为横坐标,细菌数量为纵坐标,画出细菌的种群增长曲线。曲线图：直观,但不够精确。数学公式：精确,但不够直观。8数学模型：是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。数学模型的表现形式可以为公式、图表等。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。一、建构种群增长模型的方法表现形式:⑴数据分析表格式:⑵数学方程式:Nn=2n⑶坐标式〔曲线图、柱状图〕9数学模型：是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。数学模型的表现形式可以为公式、图表等。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。一、建构种群增长模型的方法表现形式:⑴数据分析表格式:⑵数学方程式:Nn=2n⑶坐标式〔曲线图、柱状图〕讨论：还有哪些生物学问题可以用数学模型来表示？孟德尔遗传定律、DNA半保存复制物理模型数学模型概念模型模型类型DNA双螺旋结构模型、真核生物三维结构模型等人体细胞与外界环境的物质交换模型、血糖调节的模型等孟德尔遗传定律种群增长模型等观察研究对象，提出问题提出合理的假设通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达细菌每20min分裂一次，问题：细菌数量怎样变化的？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Nn＝２n，

Nn代表细菌数量，n表示第几代观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检验或修正数学模型建立数学模型一般包括以下步骤：思考：以上讨论的只是对理想条件下细菌数量增长的推测。在自然界中，种群的数量变化情况是怎样的呢？二、种群数量的变化种群数量的变化包括增长、波动、稳定和下降等，但主要分析种群的增长。实例1：1859年,一位英国人来澳大利亚时带来了24只野兔,结果在一个世纪之后,它们的后代竟到达6亿只以上。大量的野兔与牛羊争食牧草,啃啮树皮,造成植被破坏,水土流失。直到引入了黏液瘤病毒才使野兔数量得到控制。12实例2：凤眼莲(水葫芦)原产于南美，仅以一种欣赏性植物零散分布，1844年在美国的博览会上曾被喻为“美化世界的淡紫色花冠〞。1901年作为花卉引入中国，30年代作为畜禽饲料引入中国内地各省，并作为欣赏和净化水质的植物推广种植。由于繁殖迅速，又几乎没有竞争对手和天敌，在我国南方江河湖泊中开展迅速，目前我国有这种凤眼莲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，成为我国淡水水体中主要的外来入侵物种之一。实例3：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以下图所示。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？美国某岛屿环颈雉种群数量的增长〔一)种群增长的“J〞型曲线1.概念：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。2.产生条件：理想状态——食物充足，空间广阔，气候适宜，没有天敌等“J〞型曲线产生的条件和时期怎样？3.产生时期：实验室条件下、某物种最初迁入一适宜的新环境时、外来物种入侵。N0：该种群的起始数量t：时间Nt：t年后该种群的数量λ：增长的倍数,表示该种群数量是一年前种群数量的倍数(1)模型假设：在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等理想条件下，种群的数量每年以一定的倍数增长，第二年的数量是第一年的λ倍。(2)建立模型：

(3)模型中各参数的意义：t年后种群的数量为：Nt=N0

λt

4.“J〞型增长的数学模型：根据λ可以判断某种群动态：λ＞1种群数量上升，呈“J〞型增长；λ=1种群数量稳定不变；0＜λ＜1，种群数量下降；λ=0，种群没有繁殖，且在下一代灭亡。5.“J〞型增长的特点：种群数量连续增长，增长率保持不变(λ－1),增长速率越来越大。O时间种群数量O时间种群增长率O时间种群增长速率〔λ－1〕增长率:种群增长的数量占初始数量的比例。计算公式：增长率=出生率-死亡率=〔现有个体数-原有个体数〕/种群原有个体数增长速率=〔现有个体数-原有个体数〕/增长时间存在环境阻力———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．当死亡率与出生率相等时，种群的增长就会停止，有时会稳定在一定的水平。“J〞型增长能一直持续下去吗？有实例证明吗？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，得出了如下图的结果。(1)S〞型曲线: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。(2)环境容纳量(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值)。1.概念：思考以下问题：(1)为什么大草履虫第二天、第三天增长较快，而第五天以后数量根本稳定？(2)高斯的实验条件与“问题探讨〞中的条件有何区别？〔二)种群增长的“S〞型曲线3.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，当种群密度增大时，种内斗争不断加剧，天敌数量不断增加，导致该种群的出生率降低，死亡率增高。2.特点：

种群数量到达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。存在环境阻力

种群密度越大环境阻力越大〔二)种群增长的“S〞型曲线种群增长速率不断降低种群数量K/2→K值时，种群数量到达K值时，种群增长速率为零,但种群数量到达最大,且种内斗争最剧烈。种群数量在K/2值时，种群增长速率最大种群数量由0→K/2值时，种群增长速率增大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，增长加速潜伏期，个体数量较少增长缓慢减速期，增长缓慢饱和期，增长速率为零〔二)种群增长的“S〞型曲线K/2

t0t1t2

时间种群数量K

t0t1t2

时间

0K/2K数量增长速率增长率逐渐减小,增长速率先增大后减小。〔K/2值时增长速率最大，K值时增长速率为0〕。“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，种内斗争不断加剧，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值达最大无有23思考与讨论1、为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续获得最大捕鱼量，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,应使被捕鱼群的种群数量保持在K/2水平。因为在此水平上种群增长速率最大.右图为鱼塘中鱼的数量增长曲线，为了使鱼塘的总产量到达最大值，应该做到适时捕捞。以下做法中正确的选项是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从环境容纳量的角度思考，可以采取措施降低有害动物种群的环境容纳量。如①将食物储藏在平安处，断绝或减少它们的食物来源；②室内采取硬化地面等措施，减少它们挖造巢穴的场所；③养殖或释放它们的天敌。建立自然保护区，给大熊猫更宽广的生存空间，改善它们的栖息环境，从而提高环境容纳量，是保护大熊猫的根本措施。4.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？2.同一种群的K值是固定不变的吗？3.对大熊猫应采取什么保护措施？不是固定不变的,会受环境的影响。1.“J〞型曲线用达尔文的观点分析说明生物具有过度繁殖的特性。2.图中阴影局部表示：环境阻力，代表自然选择的作用。用达尔文的观点分析指：通过生存斗争被淘汰的个体数量。用达尔文的观点分析“J〞、“S〞型曲线时间种群数量J型曲线S型曲线K值“J〞型曲线说明生物具有什么特性？图中阴影局部表示什么？环境阻力

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？1.影响种群数量变化的因素有哪些呢？出生率、死亡率、迁入率、迁出率食物、气候、传染病、天敌〔环境因素〕人类的活动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，但凡影响上述种群特征的因素，都会引起种群数量的变化。〔三)种群数量的波动和下降直接因素：间接因素：重要因素：2.影响结果：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。东亚飞蝗种群数量的波动1.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。2.有利于野生生物资源的合理利用和保护——鱼类的捕捞3.有害动物的防治——鼠、蝗虫的防治(降低环境容纳量)4.有利于拯救和恢复濒危动物种群：提高环境容纳量三、研究种群数量变化的意义苍鹭的保护全力防蝗减灾救护被困的鲸鱼

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

探究酵母菌的呼吸方式酵母菌

酵母菌生长周期短，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。知识回忆：实验原理：(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。1.提出问题：培养液中酵母菌种群的数量随时间呈现出怎样的变化？2.作出假设：酵母菌种群的数量随时间呈S型增长培养液中酵母菌种群数量的变化3.讨论探究思路、制定方案、实施方案培养酵母菌↓连续7天抽样检测↓取样↓用显微镜和血球计数板计数↓折算出总数培养液中酵母菌种群数量的变化血细胞计数板(血球计数板)方法名称：使用范围：显微计数(抽样检测)①调查细胞数量时；②肉眼看不见的细菌、酵母菌等微生物问题一：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。

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〕3、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。3、计算b表示培养液稀释倍数；用所数小方格中细胞总数/所数小方格数是为求得每个小方格中的细胞平均〔总〕数。

以1mm×1mm×0.1mm型为例计数室容积为0.1mm3，那么每个小方格的容积为1/4000mm3酵母细胞个数／1mL=100个小方格酵母菌细胞总数/100×400×10000×稀释倍数例1通常用血球计数板对培养液中酵母菌进行计数，假设计数室为1mm×1mm×0.1mm方格，由400个小方格组成。假设屡次重复计数后，算得每个小方格中平均有5个酵母菌，那么10mL该培养液中酵母菌总数有

个。2×1085×400×10000×10=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。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，那么上述水样中约有蓝藻个／mL。5n×105水样中蓝藻数量=80个小方格细胞总数/80×400×10000×稀释倍数=n×5×10000×10=5n×105．4、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。假设有污物，那么需清洗，吹干后才能进行计数。②加样品：将清洁枯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，参加成倍的无菌水稀释，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〞的原那么处理，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