资源简介

(共62张PPT)
回顾：说出序号表示的种群的数量特征
①_________ ②_________ ③_________
④_________ ⑤_________
种群密度
出生率
死亡率
年龄结构
性别比例
1
第1章 种群及其动态
第2节 种群数量的变化
（第一课时）
2
问题情境
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20 min就通过分裂繁殖一代。
根据假设计算出1个细菌在不同时间产生后代的数量，记录在自己设计的表格中。
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
指数形式
21
22
23
24
25
26
27
28
29
第n代细茵数量的计算公式是什么？
Nn= N0×2n
3
数学模型
1
数学模型
用来描述一个系统或它的性质的数学形式。
数学公式
曲线图
2
类型
数学公式 曲线图
Nn=N0 · 2n
精确
直观
回顾：高中生物中学习过哪些模型呢？
4
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
模型
5
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：
一、建构种群增长模型的方法
建立数学模型
用来描述一个系统或它的性质的数学形式。
2.步骤：
6
0
时间/min
细菌数量/个
100
200
300
400
500
20
40
60
80
100
120
140
160
180
时间(min) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
分裂次数 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
数量（个） 1 2 4 8 16 32 64 128 256 512
3.类型及优缺点：
(1)数学公式
(2)曲线图
科学、精确
不够直观
直观
不够精确
P8---画出细菌种群的增长曲线
7
　实战训练　
2.下列关于建构种群增长模型方法的说法，不正确的是(　　)
A.曲线图能直观地反映出种群数量的增长趋势
B.数学模型就是用来描述一个系统或它的性质的曲线图
C.数学模型可描述、解释和预测种群数量的变化
D.在数学建模过程中也常用到假说一演绎法
8
1859年，一位来澳大利亚定居的英国人在他的农场中放生了24只野兔，一个世纪后，这24只野兔的后代竟超过6亿只。漫山遍野的野兔不仅与牛羊争食牧草，还啃噬树皮，造成植被破坏，导致水土流失。直到人们引入了黏液瘤病毒才使野兔的数量得到控制。
资料1
分析自然界种群增长实例
一、建构种群增长模型的方法
9
资料2
20世纪30年代时，人们将环颈雉引入到美国的一个岛屿上，在最初的5年内， 1937—1942年期间该种群数量的增长如左图所示
分析自然界种群增长实例
一、建构种群增长模型的方法
10
1. 这两个资料中的种群增长有什么共同点？
种群数量增长迅猛，且呈无限增长趋势。
3. 这种种群增长的趋势能不能一直持续下去？为什么？
2. 种群出现这种增长的原因是什么？
食物充足、缺少天敌等。
不能，因为资源和空间是有限的。
4.野兔和环颈雉种群的增长曲线是否类似于细菌种群的增长曲线？
类似，均成“J”形。
分析自然界种群增长实例
一、建构种群增长模型的方法
11
0
时间/min
细菌数量/个
100
200
300
400
500
20
40
60
80
100
120
140
160
180
二、种群的“J”形增长
自然界确有类似的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”形。
某海岛上环颈雉种群数量的变化
12
理想状态：①食物充足，②空间不限，③气候适宜，④没有敌害等。
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 。
1.模型假设：
2.适用对象：
时间(t)
种群数量Nt
二、种群的“J”形增长
3.“J”形增长的特点：
种群数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的λ倍。
13
3.“J”形增长的数学模型公式：
①公式：Nt=N0 λt
②曲线式：
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
时间(t)
种群数量Nt
二、种群的“J”形增长
14
合作探究：当λ满足什么条件时，种群数量呈“J”形增长？
项目 种群数量变化 年龄结构
λ>1
λ＝1
λ<1
增加
增长型
相对稳定
稳定型
减少
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。
二、种群的“J”形增长
15
增长率＝(现有个体数－原有个体数)/原有个体数×100%(无单位)；
增长速率＝(现有个体数－原有个体数)/增长时间(有单位
，如个/年)。
λ-1
（λ-1）N0λt -1
（λ>1，且不变）
（λ>1，且不变）
16
种群的“J”形增长
① 1～4年，种群数量_______________
② 4～5年，种群数量_______________
③ 5～9年，种群数量_______________
④ 9～10年，种群数量______________
⑤ 10～11年，种群数量_____________
⑥ 11～13年，种群数量_____________
。
⑦ 前9年，种群数量第_______年最高
⑧ 9～13年，种群数量第______年最低
呈“J”形增长
增长
相对稳定
下降
下降
11～12下降，
5
12
12～13增长
λ =
当年种群数量
前一年种群数量
据图说出种群数量如何变化
17
中国人口数据增长曲线
世界人口数据增长曲线
4.人口数据增长曲线：
人口在20世纪大部分时期呈现出“J”形增长
二、种群的“J”形增长
18
凤眼莲（俗称水葫芦）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。
实例1
19
实例2
外来入侵物种紫茎泽兰
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。
20
想一想
理想条件下，一年之内苍蝇能繁殖20-30个世代，保守的估计每只雌蝇一生能产200个后代，据估计两只雌雄苍蝇繁殖一年之后，后代可以把整个地球的表面都覆盖住，高度达到14厘米！！
自然界中生物数量变化没有呈现 J 型增长的原因？
资源、空间等方面的限制
现实条件下种群如何增长？
21
【实例】生态学家高斯的实验：
在0.5 mL培养液中放入5个大草履虫，每隔24h统计一次大草履虫的数量。经反复实验，结果如下图所示。　
（1）大草履虫的数量在第几天增长较快？
第二天和第三天
（2）第几天以后基本维持在375个左右？
第五天
二、种群的“S”形增长
22
（3）为什么大草履虫种群没有出现“J”形增长？
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。
（4）这种类型的种群增长称为什么？
种群的“S”形增长
二、种群的“S”形增长
23
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。
①资源和空间有限
②种群密度增大时
出生率降低
死亡率升高
1.“S”形增长的含义：
2.“S”形增长形成原因：
③种内竞争加剧
出生率＝死亡率时，
种群稳定在一定的水平
3.适用对象：
一般自然种群的增长
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。
二、种群的“S”形增长
24
5.“S”曲线的分析：
B
C
D
E
A
种群基数小，需要适应新环境，增长较缓慢。
(1)AB段：
(2)BC段：
(3)C点：
(4)CD段：
资源和空间丰富，出生率升高，种群数量增长迅速。
种群数量为K/2，种群增长速率达到最大。
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；
调整期
加速期
转折期
减速期
(5)DE段：
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。
饱和期
25
B
C
D
E
A
S型曲线增长速率曲线
增长速率
时间
t1
t2
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。
K/2
K
A
B
C
D
E
二、种群的“S”形增长
26
5.“S”曲线的分析：
B
C
D
E
A
生物自身的遗传特性和食物、栖息场所、天敌及其他生存条件均会影响动物的环境容纳量。
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，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。
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野生大熊猫种群数量锐减的关键原因是什么？
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。
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。
6.K值和K/2值的运用：
场景1
28
怎样做才能最有效的灭鼠？
增大环境阻力→降低K值→防治老鼠
①降低环境容纳量
场景2
6.K值和K/2值的运用：
是防治有害生物的根本措施。
灭鼠、杀虫效果最好
的时期在 。
K/2以前
29
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？
应使被捕鱼群的种群数量保持在K/2水平，因为在这个水平上种群增长率最大。
场景3
K
种群数量
时间
0
B
C
D
E
t1
t2
A
K/2
——“黄金开发点”
6.K值和K/2值的运用：
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第1章 种群及其动态
第2节 种群数量的变化
（第二课时）
31
“J”形增长 “S”形增长
产生条件
增长特点
K值
曲线
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。
温故知新：“J”与“S”增长的比较
时间(t)
种群数量
t0 t1 t2时间
增长速率
时间
种群数量
t/2
t
无
有K值
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一、“J”型曲线与“S”型曲线的比较
环境阻力
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
生存斗争中被淘汰的个体数
不等同；已经存在环境阻力
33
在自然界，有的种群能够在一段时期内维持数量的相对稳定。
二、种群数量的波动
1.种群数量的相对稳定：
34
某地区东亚飞蝗种群数量的波动
2.种群数量的波动：
对于大多数生物种群来说，种群数量总是在波动中。在K值不变的情况下，种群的数量总是围绕着K值上下波动。
二、种群数量的波动
35
处在波动状态的种群，在某些特定条件下可能出现种群爆发。如蝗灾、鼠灾、赤潮等。
东亚飞蝗在我国的大发生没有周期性规律，干旱是大发生的主要原因。在黄河三角洲上的湿生草地，若遇到连年干旱，土壤中的蝗卵成活率就会提高，这是造成蝗虫大发生的主要原因。在淮河流域，前一年大涝，第二年飞蝗大发生的概率最大。故河北蝗区常出现“先涝后旱，蚂蚱成片”，“大水之后，必闹蝗灾”的情况。
3.种群数量的爆发：
二、种群数量的波动
36
4.种群数量的下降：
当种群长久处于不利条件下，种群数量会出现持续性的或急剧的下降。如遭遇人类乱捕滥杀和栖息地破坏。
种群的延续需要有一定的个体数量为基础。当一个种群的数量过少，种群可能会由于近亲繁殖等原因而衰退、消亡。
▲对于那些已经低于种群延续所需要的最小种群数量的物种，需要采取有效的措施进行保护。
二、种群数量的波动
37
（1）有利于野生生物资源的合理利用及保护。
研究意义
（2）对有害动物的防治。
（3）有利于对濒危动物种群的拯救和恢复。
二、种群数量的波动
38
探究培养液中酵母菌种群数量的变化
探究.实践
39
实验原理
提出问题
作出假设
探究培养液中酵母菌种群数量的变化
探究.实践
在理想条件下，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，种群增长呈“S”形曲线。通过细胞计数可以测定封闭容器内的酵母菌种群随时间而发生的数量变化。
培养液中酵母菌的数量是怎样随时间变化的
培养液中的酵母菌数量一开始呈“J”形增长；随着时间的推移， 酵母菌数量呈“ ”形增长。
S
40
实验设计
（1）变量设置
本实验自变量是什么？该如何设置？
时间
酵母菌数量
培养液的体积
①自变量：________
②因变量：__________
③无关变量：_____________
（2）材料用具
无菌马铃薯培养液或者肉汤培养液，显微镜等。
酵母菌菌种
培养液
血球计数板
41
对培养液中酵母菌数量定时检测并记录。
将试管放在28℃的恒温箱中培养7天
培养
将酵母菌接种到支试管中
接种
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。
计数
将10ml马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中
准备
实验设计
（3）设计思路
42
①工具：血球计数板
②方法：抽样检测法
实验设计
（4）酵母菌计数
计数板正面
方格网
计数室
每块计数板由H形凹槽分为2个同样的计数区。每个计数区分为9个大方格。
43
③体积关系：
大方格体积 = 0.1mm3
中方格体积 = 1/250mm3
小方格体积 = 1/4000mm3
44
25×16型
16×25型
④计数室两种规格
45
3、计算公式
1mL=1cm3=1000mm3
46
A1
A2
A3
A4
A5
1mL=103mm3
计数一个小方格内酵母菌数量，再以此为依据估计培养液中酵母菌总数。
1mL培养液中细胞个数：
=小方格中细胞数量的平均值×400 ×104×稀释倍数
每个计数室共有400小格，总容积为0.1mm3。
47
　实战训练　
2.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。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。
2×108
解析 ：根据公式：5×400×10000×10＝2×108
48
先将盖玻片盖在计数室上→吸管吸培养液→滴盖玻片边缘→培养液自行渗入→滤纸吸去多余的培养液→酵母菌细胞全部沉降到计数室底部→显微计数→估算试管中酵母菌的总数。
显微镜计数操作步骤:
49
1.先将盖玻片放在计数室上，再用移液器或吸管将培养液滴在盖玻片边缘，让培养液自行渗入的目的是？
避免因菌液过多顶起盖玻片而使计数室体积改变，另外，也可防止气泡产生。
2：待酵母菌全部沉降到计数室底部再计数的目的是？
如果酵母菌未能全部沉降到计数室底部，要么能看清酵母菌但看不清格线，要么能看清格线但看不清酵母菌。
50
1.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？
目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，以保证估算的准确性，减少误差。
2.如果一个小方格内酵母菌过多，难以计数，应采取怎样的措施？
稀释一定倍数后，再用血球计数板计数
思考
用无菌水稀释至每小格细胞数目为5~10 个
稀释100倍
51
只计数相邻两边及其夹角的酵母菌数。
（计上不计下，计左不计右）
3.对于压在小方格界线上的酵母菌，应当怎样计数？
4.为什么要待酵母菌全部沉降到计数室底部再计数？
酵母菌全部沉降到计数室底部，减少实验误差。
5.本探究需要设置对照吗？如果需要请讨论对照组应怎样设计和操作；如果不需要，请说明理由。
酵母菌在不同时间内的数量可以形成自身前后对照,不需另设对照实验。
52
6.需要做重复实验吗？
需要重复实验,以提高实验数据的准确性；对每个样品可计数三次，再取平均值
7.怎么分辨死亡细胞和有活性的细胞？
死亡细胞多集结成团；
可以借助台盼蓝染色（死亡细胞呈蓝色）
53
第0天 第1天 第2天 第3天 第4天 第5天 第6天
第1组
第2组
第3组
------
第n组
平均值
8.怎样记录结果？记录表怎样设计？
54
实施计划
首先通过显微镜观察，估算出10mL培养液中酵母菌的初始数量（N0），在此之后连续观察7天，分布记录下这7天的数值
第1天
第4天
第6天
第7天
死亡
55
分析结果，得出结论
56
酵母菌增长曲线分析
酵母菌增长的总趋势是先增加再降低。
原因是在开始时培养液的营养充足、空间充裕、条件适宜，因此酵母菌大量繁殖，种群数量剧增。
随着酵母菌数量的不断增多，营养消耗、pH变化、有害代谢产物积累等，使生存条件恶化，酵母菌死亡率高于出生率，种群数量下降。
57
种群数量的变化
种群增长模型
建构种群增长模型的方法
种群的“S”形增长
种群的“J”形增长
自然种群的数量变动
条件：食物和空间充裕、气候适宜、无天敌和其他竞争物种
特点：种群数量每年以一定倍数增长
条件：食物和空间有限
特点：种群增长速率先增大后减小，最后为0
K值：一定环境条件下所能维持的种群最大数量
探究培养液中酵母菌种群数量变化（验证种群数量增长模型）
持续性的或急剧的下降，甚至衰退和消亡
规则或不规则波动。（K值是种群数量波动的平均值，波动中的生物，在某些特定条件下可能出现种群爆发）
课堂小结
58
59
练习与应用
一、概念检测
1. 在自然界，种群数量的增长既是有规律的， 又是复杂多样的。判断下列相关表述是否正确。
（1） 将一种生物引入一个新环境中，在一定时期内，这个生物种群就会出现“J”形增长。（ ）
（2） 种群的“S”形增长只适用于草履虫等单细胞生物。 （ ）
（3） 由于环境容纳量是有限的，种群增长到—定数量就会保持稳定。（ ）
×
×
×
60
练习与应用
2. 对一个生物种群来说，环境容纳量取决于环境条件。据此判断下列表述正确的是 （ ）
A. 对甲乙两地的蝮蛇种群来说，环境容纳量是相同的
B. 对生活在冻原的旅鼠来说，不同年份的环境容纳量是不同的
C. 当种群数量接近环境容纳量时，死亡率会升高，出生率不变
D. 对生活在同一个湖泊中的鲢鱼和鲤鱼来说，环境容纳量是相同的
B
二、拓展应用
1.种群的“J”形增长和“S”形增长，分别会在什么条件下出现？你能举出教材以外的例子 加以说明吗？
【答案】在食物充足、空间广阔、气候适宜、没有天敌等优越条件下，种群可能会呈“J”形增长。例如，澳大利亚昆虫学家曾对果园中蓟马种群进行过长达14年的研究，发现在环境条件较好的年份，它们的种群数量增长迅速，表现出季节性的“J”形增长。在有限的环境中，如果种群的初始密度很低，种群数量可能会出现迅速增长，随着种群密度的增加，种内竞争就会加剧，因此，种群数量增加到一定程度就会停止增长，这就是“S”形增长。例如，栅列藻、小球藻等低等植物的种群增长，常常具有“S”形增长的特点。
61
二、拓展应用
2.假设你承包了一个鱼塘，正在因投放多少鱼苗而困惑：投放后密度过大，鱼竞争加剧, 死亡率会升高；投放后密度过小，水体的资源和 空间不能充分利用。怎样解决这个难题呢？请査 阅有关的书籍或网站。
【提示】同样大小的池塘，对不同种类的鱼来说，环境容纳量是不同的。可以根据欲养殖的鱼的种类，查阅相关资料或请教有经验的人，了解单位面积水面应放养的鱼的数量。
62

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