种群数量的变化（课件）-高二上学期生物人教版选择性必修2

第1章

种群及其动态第2节种群数量的变化你真的会洗手吗？手越白意味着越脏，越黑意味着越干净我们的手上难免沾染细菌。细菌的繁殖速率很快，因而我们要常洗手。假设在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每20min就通过分裂繁殖一次。1.第n代细菌数量的计算公式是什么？2.72h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？3.在一个培养瓶中，细菌数量会一直按这个公式描述的趋势增长吗？如何验证你的观点？Nn=N0×2n问题探讨思考用实验验证2216个不会。因为培养瓶中的营养物质和空间是有限的。时间（min)20406080100120140160180分裂次数123456789数量（个）248163264128216512指数形式212223242526272829Nn=N0×2n【思考】曲线图与数学公式比较，有哪些优缺点？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。曲线图:直观，但不够精确。数学公式:精确，但不够直观。123建构种群增长模型的方法种群的”J”形增长

种群的”S”形增长目录4种群的“J”形和“S”形增长比较1.建构种群增长模型的方法数学模型:用来描述一个系统或它的性质的数学形式。细菌每20min分裂一次，怎样计算细菌繁殖n代后的数量？资源和生存空间没有限制的条件下，细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响Nn=2n或绘制曲线图N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观察研究对象，提出问题提出合理的假设根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达，即建立数学模型通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正研究方法研究实例123建构种群增长模型的方法种群的”J”形增长种群的”S”形增长目录4种群的“J”形和“S”形增长比较1859年英国殖民者托马斯.奥斯汀，此公在英国时就是狂热的狩猎爱好者，于是他就委托自己的侄子从英国邮寄了一些野兔，放生了24只野兔以满足狩猎的需求。一个世纪之后，澳大利亚野兔超过6亿只。后来，黏液瘤病毒控制了野兔的种群数量。资料1：澳大利亚野兔20世纪30年代，人们将环颈雉引入某地一个岛屿。1937-1942年，这个种群增长如右图所示。资料2：环颈雉1.这两个资料中种群增长有什么共同点?2.种群出现这种增长的原因是什么？3.这种种群增长的趋势能不能一直持续下去？为什么？分析自然界种群增长的实例种群数量增长迅猛，且呈无限增长趋势食物充足、缺少天敌不能，因为资源和空间是有限的思考种群的”J“形增长由以上实例可得，自然界有类似细菌在理想条件下种群增长的形式，如果以时间为横坐标，种群数量为纵坐标，画出曲线来，曲线则大致呈“J”形，这种类型的种群增长称为“J”形增长。（1）食物和空间条件充裕（2）气候适宜（3）没有天敌（4）没有其他竞争物种什么情况下会出现“J”形增长？在这些条件下，种群的数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的倍*注意：该曲线的起点不是原点种群的”J“形增长建立模型.......一年后种群的数量为:N1=N0λ1二年后种群的数量为:N2=N1·λ=N0λ2t年后种群的数量为:Nt=N0λt(N0为起始数量，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。)λ当年种群数量前一年种群数量=Nt=N0λt

种群的”J“形增长种群数量变化符合数学公式时，种群增长曲线一定是“J”形吗？①当λ=1时，种群数量如何变化？②当λ＞1时，种群数量如何变化？③当λ＜1时，种群数量如何变化？种群数量不变(相对稳定)种群数量增长种群数量下降【思考】当λ＞1时，种群一定呈“J”形增长吗？只有λ＞1且为定值时，种群增长才为“J”形增长；λ＞1且为定值1-4年，种群数量呈___形增长4-5年，种群数量__________5-9年，种群数量__________9-10年，种群数量_______10-11年，种群数量_____________11-13年，种群数量____________________________前9年，种群数量第_______年最高9-13年，种群数量第______年最低“J”增长相对稳定下降下降11-12年下降，12-13年增长5,6,7,8,912【现学现用】据图说出种群数量如何变化种群的”J“形增长——增长率&增长速率增长率：在单位时间内种群数量增加量占初始数量的比例。计算公式：如某种群现有数量为1000，一年后，该种群数为1100，那么该种群在当年的增长率为无单位（1100-1000）/1000=10%有单位（1100-1000）/1年=100只/年增长速率：是指单位时间内增长的数量。种群的”J“形增长——增长率&增长速率λ-1初始数量1，一个小时后8个，两个小时后64个，三个小时后大肠杆菌数量为512个。λ=？增长率和增长速率怎么变化？第一小时增长率为（8-1）/1=700%第二小时增长率为（64-8）/8=700%第三小时增长率为（512-64）/64=700%Ｊ形增长增长率曲线Ｊ形增长增长速率曲线第一小时增长速率为（8-1）/小时第二小时增长速率为（64-8）/小时第三小时增长速率为（512-64）/小时思考：哪些情况下可能出现“J”形增长的条件？实验室条件下、迁移入新环境（如物种入侵）种群的”J“形增长——实例福寿螺(原产中美洲的热带和亚热带地区)加拿大一枝黄花克氏原螯虾（又名小龙虾）

查一查历年来世界和我国人口增长的数据，分析人口是否呈“J”形增长？近代以来，世界人口呈现出近似“J”形增长；我国人口在20世纪大部分时间呈现出“J”形增长，在1979年之后则基本稳定在较低的增长率水平上。如果遇到资源、空间等方面的限制，种群还会呈“J”形增长吗？不会种群的”J“形增长123建构种群增长模型的方法种群的”J”形增长

种群的”S”形增长目录4种群的“J”形和“S”形增长比较种群的”S“形增长K=375生态学家高斯（G.F.Gause,1910-1986）曾经做过单独培养大草履虫的实验：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。从图中可以看出，大草履虫的数量在第二天和第三天增长较快，第五天以后基本维持在375个左右像这样，种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定，增长曲线呈S形，这种类型的种群增长称为“S”形增长种群的”S“形增长1.模型假设:资源和空间有限，天敌的制约等（即存在环境阻力）种群的”S“形增长2.建立模型:一定环境条件下，所能维持的种群最大数量称为环境容纳量，又称K值。曲线图分析:ab段:bc段:cd段:de段:种群基数小，需要适应新环境，增长较缓慢；资源和空间丰富，出生率升高，种群数量增长迅速；资源和空间有限，种群密度增大，种内竞争加剧，出生率降低，死亡率升高，种群增长减缓；出生率约等于死亡率，种群增长速率几乎为0，种群数量达到K值，且维持相对稳定。种群的”S“形增长出生率死亡率

,此时种群增长速率最大

,种群数量达到K/2出生率死亡率

,此时种群的增长速率为零，种群数量趋于稳定，种群数量达到环境容纳量(即K值)。出生率死亡率种群的”S“形增长ABCOOC段(不包括C):B点:C点:曲线图分析:大于大于等于（1）图中阴影部分表示什么？（2）环境阻力如何用自然选择学说内容解释？（3）“S”形曲线中，有一段时期近似于“J”形曲线，这一段是否等同于“J”形曲线？为什么？环境阻力。环境阻力下被淘汰的个体数。不等同，已经存在环境阻力。“J”型曲线无K值，无种内斗争，无天敌。种群的”S“形增长(5)在环境不遭受破坏的情况下，种群数量会在

上下波动。当种群数量偏离K值的时候，会通过

调节使种群数量回到K值。(4)同一种生物的K值不是固定不变的:K值会随着环境的改变而发生变化,当环境遭受破坏时，K值变化是_____；当环境条件状况改善时，K值会_____。同一种群的K值是固定不变的吗？下降上升种群数量到达K值后就不再变化了吗？K值附近负反馈种群的”S“形增长K值是不是种群数量的最大值？(6)K值并不是种群数量的最大值:K值是环境容纳量，即在保证环境不被破坏的前提下所能容纳的最大值；种群所达到的最大值会超过K值。实际数量在K值上下波动。种群的”S“形增长K值、K/2的四种不同表示方法：速率种群的”S“形增长K值和K/2值的应用（1）野生生物的保护建立自然保护区，提供更宽广的生存空间，改善它们的栖息环境，减小环境阻力，从而提高环境容纳量，是保护它们的根本措施①从环境容纳量考虑：②从1/2K值考虑：（2）有害生物的防治增大环境阻力，降低环境容纳量；如灭鼠时及时控制种群数量，严防达到____值，若达到该值，会导致该有害生物成灾。例如可利用将食物储藏在安全处，断绝或减少食物来源，养殖或释放天敌等措施来降低老鼠的环境容纳量。种群的”S“形增长K值和K/2值的应用K/2（3）资源的合理利用种群的”S“形增长K值和K/2值的应用a.渔业捕捞应在

;b.捕捞后鱼的种群数量维持在

。因为捕鱼后保留在K/2值处，种群增长速率最大，可实现“既有较大收获量又可保持种群高速增长”，符合可持续发展的原则。K/2以后K/2123建构种群增长模型的方法种群的”J”形增长

种群的”S”形增长目录4种群的“J”形和“S”形增长比较思考：S形曲线对应的增长速率图像应该怎么画？S形曲线的增长速率先变大，在种群数量为K/2时达到最大，后逐渐减小，在K值时直至为0“S”形曲线种群的“J”形和“S”形增长比较⑴图乙的fg段相当于图甲的

段⑵图乙的g点相当于图甲的

点⑶图乙的gh段相当于图甲的

段⑷图乙的h点相当于图甲的

段K/2

t0t1t2

时间种群数量Kabcde甲乙t0t1t2

时间0K/2K数量增长速率fghdecdcac种群的“J”形和“S”形增长比较“J”形和“S”形曲线增长率的变化增长率＝(现有个体数－原有个体数)／原有个体数×100％因为t年后种群的数量为:

Nt=N0λt增长率=(Nt－Nt－1)/Nt－1=N0λt－N0λt－1N0λt－1=λ-1种群的“J”形和“S”形增长比较种群的“J”形和“S”形增长比较“J”形增长“S”形增长产生条件增长特点曲线联系食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌和其他竞争物种等理想条件。资源和空间有限、受气候变化影响、受其他生物制约。每种群数量以一定倍数增长，种群增长速率越来越快。种群增长速率先逐渐增大，K/2时增长最快，此后增长减缓，到K值时停止增长。“S”形增长是“J”形增长在自然界环境阻力作用下发展的必然结果。

东亚飞蝗种群数量的波动①在自然界，有的种群能够在一段时间内维持数量的相对稳定。④当一个种群数量过少，种群可能会由于近亲繁殖等原因而衰退、消亡。种群数量的波动②但大多数生物的种群来说，种群数量总是在波动中。处在波动状态的种群，在特定条件下可能出现种群爆发。如蝗灾、赤潮等。③当种群长久处于不利条件下，种群数量会持续性的或急剧的下降。123建构种群增长模型的方法种群的”J”形增长

种群的”S”形增长目录4种群的“J”形和“S”形增长比较5培养液中酵母菌种群数量的变化酿酒、制作面包都要用到酵母菌；那么如何估算酵母菌种群数量的变化？随着时间推移，由于营养物质的______、有害代谢产物的______、pH的_________，酵母菌数量呈_________形增长。在理想的条件下，酵母菌种群的增长呈“J”形曲线；在各种资源有限或者存在环境阻力的情况下，酵母菌种群增长呈“S”形曲线。实验:探究培养液中酵母菌种群数量的变化一.实验原理:二.提出问题:培养液中酵母菌的数量是怎样随时间变化的?三.作出假设:

在环境资源有限的条件下，酵母菌的数量变化随时间呈“S”形增长曲线改变S消耗积累计数室1mm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；

酵母菌菌种，无菌马铃薯培养液或者肉汤培养液，血细胞计数板，显微镜等。四.材料用具:计数室通常有两种规格：25×16型：

即大方格内分为25中格，每一中格又分为16小格16×25型：

即大方格内分为16中格，每一中格又分为25小格两种计数室的取样方法不同不管计数室是哪一种构造，每一个大方格都是由400个小方格组成可以采用抽样检测的方法五.显微镜计数操作步骤:1.将盖玻片放在血细胞计数板的计数室上；2.用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入到计数室内；3.待酵母菌细胞全部沉降到计数室底部，将计数板放在在载物台中央4.计数一个小方格内酵母菌数量，再以此为依据估计试管中酵母菌总数。如果先加培养液再盖盖玻片，那么盖玻片可能由于已加入液滴的表面张力而不能严密地盖到计数板表面，使计数室内部液体增多，导致计数结果偏高。思考：为什么要先放盖玻片再滴培养液？（3）怎么计算酵母及数量？每毫升（1cm3）中酵母菌数量=A×400×10×1000×B练习:为监测酵母细胞密度，将发酵液稀释1000倍后，用25x16型血细胞计数板计数5个小格中的细胞数为30，则酵母细胞的预期密度为？假设小方格酵母菌数量的平均值是A个，稀释倍数为B，求每毫升培养液中酵母菌的数量：说明：大方格体积=0.1mm3，每个大方格共分为25个中方格，共有25×16=400个小方格（4）从试管中吸出培养液进行计数之前，建议你将试管轻轻振荡几次这是为什么？使培养液中酵母菌分布均匀,以减少误差（5）如果一个小方格内酵母菌数量过多，难以数清，应当采取什么措施稀释适当倍数（6）对于压在小方格界线上的酵母菌应当怎样计数?只计相邻两边及其顶角上的酵母菌,遵循“计上不计下,计左不计右”（7）本实验需要设置对照吗?不需要对照，自身前后