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(共34张PPT)
种群的数量变化
问题一：细菌的增殖方式是什么？
二分裂
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就通过分裂繁殖一代。
问题二：根据假设计算出1个细菌在不同时间产生后代的数量，记录在表格中。
时间（min) 20 40 60 80 100 120 140 160 180
分裂次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9
数量（个）
2
4
8
16
32
64
128
256
512
导入
问题三：用N表示细菌数量，n表示第几代，则第n代细菌数量的计算公式是什么？
模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的概括性描述。
物理模型
数学模型
概念模型
以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征。
用线条和文字直观而形象地表示出某些概念之间的关系。
用来描述一个系统或它的性质的数学形式。
建构种群增长模型的方法
建立数学模型
观察分析
提出问题
做出假设
建立
数学模型
对模型进行检验修正
研究方法
研究实例
细菌每20min分裂一次，怎样计算繁殖n代的数量？
在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
N代表细菌数量，n表示第几代
观察、统计细菌数量，对模型进行检验或修正
1.定义：用来描述一个系统或它的性质的数学形式。
2.步骤：
72h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？
Nn=2216
由所得公式以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标画出细菌种群的增长曲线
【思考】同数学公式相比，曲线图表示的模型有什么局限性？
数学公式能够描述、解释、预测种群数量的变化。，更加精确，但不能反映出种群的增长趋势。
曲线图可以直观地反映出种群的增长趋势，但不够精确。
种群的“J”形增长
概念：在理想条件下，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”形。
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
思考：第一年是N0，第二年是多少？t年后呢？
1.模型假设
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条件下
什么情况会出现理想状态？
N1=N0λ1
4. 数学公式
Nt=N0 λt
t年后的种群数量
起始数量
种群数量是前年种群数量的倍数
时间
时间（t）
N0
种群数量
5. 曲线图
①实验室条件下；
②当一个种群刚迁入到一个新的适宜环境时 。
2.适用对象
3.“J”形增长的特点
思考：当λ满足什么条件时，种群数量呈“J”形增长？
λ
现有个体数
原有个体数
=
项目 种群数量变化 年龄结构
λ>1
λ＝1
λ<1
增加
相对稳定
减少
增长型
稳定型
衰退型
λ >1
λ <1
λ =1
种群数量
时间
0
只有λ＞1且为定值时，种群增长才为“J”形增长。
6. “J”形增长的增长率和增长速率
（1）增长率：指在单位时间内种群数量增加的量占初始数量的比例，是一个百分比，无单位。
新增个体数（Nt－Nt-1） 原有个体数（Nt-1）
增长率 =
①公式
（2）增长速率：指种群数量在单位时间内的改变数值，有单位（如：个/年等）。
①公式
新增个体数 （Nt－Nt-1） 单位时间（t）
增长速率 =
②曲线
O
增长速率
= λ－1
实质就是“J”形
曲线的斜率
②曲线
O
增长率
意义：
种群的“J”形增长
反应了种群增长的潜力或者趋势。
特点：
增长率 增长速率v(即斜率)
含义 单位时间内净增加的个体数占原来个体数的比例 单位时间内增加的个体数量
计算公式 增长率=（现有个体数-原有个体数）/种群原有个体数=出生率-死亡率=λ-1 增长速率=(现有个体数-原有个体数）/增长时间
举例 “一个种群有1000个个体，一年后增加到1100”，则该种群的增长率为: “一个种群有1000个个体，一年后增加到1100”，则该种群的增长速率为:
×100%=10%
1100-1000
1000
=100个/年
1100-1000
1年
增长率不能等同于增长速率。
种群增长速率就是曲线上通过每一点的切线(即斜率)。
动物迁入适宜其生活的新环境后，一段时间内种群的数量变化；外来入侵物种的种群数量变化。
“J”形增长的实例
在中国外来入侵物种中名列第一位的紫茎泽兰，原产美洲的墨西哥至哥斯达黎加一带，大约20世纪40年代，紫茎泽兰由中缅边境传入中国云南南部。现在，云南80%面积的土地都有紫茎泽兰分布，对当地生物多样性造成了严重破坏。
”J“形增长是在理想条件下产生的，那在自然界中种群数量变化的情况是怎样的呢？
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0.5 mL培养液中放入5个大草履虫，然后每隔24 h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。
1、大草履虫的数量在第几天增长较快？
2、第几天以后基本维持在375个左右？
4、为什么大草履虫种群没有出现“J”形增长？
5、这种类型的种群增长称为什么？
第二天和第三天
第五天
由于随着大草履虫数量的增多，对食物和空间的竞争趋于激烈，导致出生率下降，死亡率升高。
种群的“S”形增长
3、大草履虫数量增长变化是一个怎样的过程？
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。
生态学家高斯的实验
1.概念：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。
现实状态
①资源和空间有限
②种群密度增大时
种内竞争加剧
出生率下降
死亡率升高
出生率=死亡率
种群稳定在一定的水平
此时种群达到的最大数量称为什么？
2.“S”形增长形成原因：
3.适用对象：
一般自然种群的增长
种群的“S”形增长
4.环境容纳量：
一定的环境条件所能维持的种群最大数量称为环境容纳量，又称K 值。
问题1: K值是不是种群数量的最大值？
不是；K值是种群在一定环境条件下所能维持（允许达到）的种群最大数量
问题2: 同一种群的K值是固定不变的吗？
不是一成不变的：K值会随着环境的改变而发生变化，当环境遭到破坏时，K值会下降；当环境条件状况改善时，K值会上升。
问题3:在环境条件没有变化的情况下，种群数量到达K值后就不再变化了吗？
在环境条件没有变化的情况下，种群数量在K值上下波动，动态平衡。
5.“S”形曲线的分析：
ab段:种群基数小，需要适应新环境，增长较缓慢，出生率＞死亡率。（调整期）
de段: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，出生率≈死亡率。（饱和期）
cd段: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，但出生率＞死亡率。（减速期）
bc段:资源和空间丰，种群数量增长迅速，出生率＞死亡率。(加速期）
c点:种群数量为K/2，种群增长速率达到最大，出生率远大于死亡率。（转折期）
①增长速率先增大后减小，最后为0。
②当种群数量为k/2时，增长速率达到最大。
6.“S”形曲线的增长速率和增长率
S型曲线增长速率曲线
增长速率
时间
t1
t2
K/2
K
K
种群数量
时间
0
B
C
t1
t2
A
K/2
S型曲线增长率曲线
增长率
时间
种群数量达到最大,且种内斗争最剧列。
资料一：在200多万年前的更生世早期到100万年前的更生世中晚期，大熊猫已经广布于我国南半部的陕西、山西和北京等地区，在云南、四川、浙江、福建、台湾等省也有它们的踪迹。如今留下来的大熊猫数量很少,分布范围已十分狭窄，只有在我国的四川、陕西、甘肃部分地区的深山老林中才能找到它们的身影。
野生大熊猫种群数量锐减的关键原因是什么？
野生大熊猫的栖息地遭到破坏，食物和活动范围缩小，K值降低。
与实际的联系
K值应用--保护野生动物
保护大熊猫的根本措施是什么？
建立自然保护区，改善栖息环境，从而提高环境容纳量。
与实际的联系
K/2值应用--资源开发与利用
资料三：为了保护水生生物的正常生长或繁殖，保证鱼类资源得以不断恢复和发展，每年规定有禁渔期。
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？
a.渔业捕捞应在K/2后;
b.捕捞后鱼的种群数量维持在K/2。
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
种群数量
时间
0
B
C
D
E
t1
t2
A
K/2
“黄金开发点”
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？
“J”形曲线与“S”形曲线比较
0
K
时间
环境阻力
环境容纳量
S形
J形
种群数量
不等同；已经存在环境阻力
种群的数量变化除了增长，还存在什么情况？
第二节
2、大多数生物的种群数量总是在波动中
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
时间
种群数量/相对值
某地区东亚飞蝗种群数量的波动
衰退和消亡：种群的数量过少，近亲繁殖
说明：对于低于种群延续所需最小种群数量的物种，需要采取有效保护措施
种群数量的波动
实践 探究：培养液中酵母菌种群数量的变化
自然条件下，任何生物的种群都与环境中其他生物密切联系。严格地说，探究单个种群数量的变化只有在实验室才有可能实现。
酵母菌是单细胞真核生物，
新陈代谢类型:兼性厌氧。
酵母菌出芽生殖
血细胞计数板
血球计数板是一种专门用于计算较大单细胞微生物的一种仪器。
计数时，常采用抽样检测法。
导流凹槽
两个计数室
所在区域
血细胞计数板正面观
血细胞计数板侧面观
计数室
血细胞计数板
计数公式：
1mL样品中酵母菌数=
A1+A2+A3+A4+A5
100
×400÷0.1mm3
A1、A2、A3、A4、分别为四个中方格中的酵母菌数。
=
100
×400×104
A1+A2+A3+A4+A5
规格一：25×16型
A1
A2
A3
A4
A5
1个计数室的体积为1mm×1mm×01mm=0.1mm3=0.1μL=10-4mL
25×16=400个小方格
血细胞计数板
1mL样品中酵母菌数=
A1+A2+A3+A4+A5
80
×400÷0.1mm3
=
80
×400×104
A1+A2+A3+A4+A5
规格二：16×25型
A1
A2
A4
A3
计数公式：
A1、A2、A3、A4、分别为四个中方格中的酵母菌数。
1个计数室的体积为1mm×1mm×01mm=0.1mm3=0.1μL=10-4mL
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。
提出问题
作出假设
设计实验
进行实验
得出结论，交流讨论
进一步探究
探究思路
培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的？
提出问题
时间
呈“J”形增长
开始
延长
呈“S”形增长
最后
数量下降
作出假设
配制酵母菌培养液
接种酵母菌到培养液中
培养
计数
统计分析
得出结论
如何计数？
如何统计？
设计实验
①自变量：____________________
②因变量：____________________
③无关变量：__________________
时间
酵母菌数量
培养液的体积等
（1）培养液配制、分装、灭菌：将10ml无菌马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中。
（2）接种：将酵母菌接入试管中的培养液，混合均匀。
（3）培养：将试管放在28℃的恒温箱中培养7天。
（4）计数：每天取样计数酵母菌的数量，连续观察7天并记录这7天的数值。
（5）分析结果，得出结论：将所得数据用曲线图表示出来，分析实验结果，得出酵母菌种群数量变化规律。
计数一个小方格分的酵母菌数量。
先将盖玻片放在血细胞计数板的计数上
01
02
用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入。
03
多余的培养液用滤纸吸去。稍待片刻。
04
待酵母菌全部沉降到计数室底部，将计数板放在载物台的中央。
05
统计步骤
如果小方格内酵母菌数量过多，难以数清，怎么办？
可将培养液适当稀释一定倍数后再计数。
稀释
100倍
一般样品稀释后的适宜范围是5~10个菌体/小方格。
1mL培养液
9 mL水
9 mL水
1mL培养液
稀释10倍
稀释100倍
首先通过显微镜观察，估计出10mL培养液中酵母菌的初始数量（N0），在此之后，连续观察7天，分别记录下这7天的数值。
第1天
第4天
第6天
第7天
对于压在中方格界线上的酵母菌和酵母菌芽体，应当怎样计数？
压线的菌体，计上不计下，计左不计右（计相邻两边上的）。
离开母体的芽体，无论大小均算一个。如果正在出芽，芽体大小达到或超过母细胞一半时，芽体可算1 个。
1. 为什么不能先加培养液再盖盖玻片？
② 直接滴加培养液时，在计数室内会产生气泡，导致计数室相对体积减少而造成误差。
① 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，使计数室内液体增多，导致结果偏高。
注意事项
2. 为什么要待酵母细胞全部沉到底部后再计数？
如果酵母菌未能沉降到计数室底部，通过显微镜观察时就可能出现以下现象：
① 能看清楚酵母菌但看不清方格线；
② 能看清楚方格线但看不清酵母菌。
使菌体分散开来、混合均匀，减少实验误差。若没有摇匀，从底部吸取，计数结果会偏大，从上部吸取，计数结果会偏小。
此外，酵母菌常出现“抱团”现象，因此取样前需要将培养液充分振荡、摇匀，最好用移液器来回吹吸若干次，以确保样品被摇匀。
3. 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？
如图为探究培养液中酵母菌种群数量变化的实验相关曲线，据图回答下列问题：
1.相当一段时间内，酵母菌的
增长符合哪种模型？
　
2.de段曲线下降的原因可能有哪些？
实验结果
符合“S”形曲线增长
营养物质随着消耗逐渐减少，有害产物逐渐积累，培养液的pH等理化性质发生改变等。
试着在下面坐标系中画出该酵母菌的增长速率的曲线。

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