资源简介

(共59张PPT)
种群数量变化
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。
方法：
步骤：
模型 ：用来描述一个系统或它的性质的数学形式
观察研究对象，提出 。
提出合理的 。
根据实验数据，用适当的 。
形式对事物的 进行 。
通过进一步 ，
对模型进行 。
问题
假设
数学
性质
表达
实验或观察
检验或修正
数学
细菌每20 min分裂一次，怎样计算细菌繁殖n 代后的数量？
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=N0×2 n。
Nn代表繁殖n 代后细菌数量，N0为细菌起始数量，n 代表繁殖代数
观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检验或修正
提出问题
作出假设
建构模型
检验、修正模型
一、构建种群增长模型的方法
例题：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
B
资料1：1859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。
资料2：20世纪30年代， 环颈雉引入某地小岛。5年间增长如图所示。
思考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。
思考2：种群出现这种增长的原因是什么？
食物充足，缺少天敌等。
思考3：这种种群增长的趋势能不能一直持续下去？为什么？
不能，因为资源和空间是有限的。
0
时间/min
细菌数量/个
100
200
300
400
500
20
40
60
80
100
120
140
160
180
1.概念：
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。
二、种群的“J”形增长
1.建立模型
（1）模型假设
食物和空间条件充裕
气候适宜
没有天敌(捕食和寄生天敌)
没有其他竞争物种等
某种群
理想状态
每年以一定的倍数增长
第二年的数量是第一年的λ倍
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 。
思考2：起始是N0，
1年后是多少？
2年后是多少？
t年后呢？
二、种群的“J”形增长
思考1：什么情况会出现理想状态？
N1=N0 λ
N2=N0 λ2
Nt=N0 λt
2.“J”形增长的数学模型
（1）模型假设
某种群
理想状态
每年以一定的倍数增长
（2）建立模型
数学公式：
Nt=N0 λt
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
曲线图：
时间(t)
种群数量Nt
二、种群的“J”形增长
思考3：请据图分析，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？并说明理由。
Nt=N0 λt
不是，只有λ＞1且为定值时，种群增长才为“J”形增长。
思考4：λ的值与种群数量变化有怎样的对应关系？
λ＞1,种群数量增加
λ=1,种群数量相对稳定
λ＜1,种群数量减少
1.(江苏泰州高二期末)如图表示生物科技工作者对一个孤岛上的某动物种群的λ值(λ表示种群数量是前一年种群数量的倍数)进行了13年的连续研究后绘制的变化曲线。下列分析正确的是（ ）
A.从开始研究到第5年间该种群的种群数量先不变后下降
B.第5年到第9年间该种群的增长率不变，呈“J”形增长
C.第10年的λ值是0.5，因此第10年该种群的数量是第9年的一半
D.从第11年开始该种群数量不断上升，到第13年达到K值
C
思考：前十一年种群数量第几年达到最大？
第五年
思考：种群数量第几年达到最小？
第十二年
思考5：已知增长率和增长速率分别为：
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)。
根据“J”形增长数学公式，构建“J”形增长种群的增长率和增长速率的曲线模型。
种群增长速率
时间
t1
t2
O
种群增长率
时间
t1
t2
O
假设种群在某一年内由Nt-1增长到Nt
假设种群在t年内由N0增长到Nt
思考5：已知增长率和增长速率分别为：
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)。
根据“J”形增长数学公式，构建“J”形增长种群的增长率和增长速率的曲线模型。
种群增长速率
时间
t1
t2
O
种群增长率
时间
t1
t2
O
总结：“J”型曲线种群的数量以一定的倍数增长
种群的增长率不变；种群数量的增长速率逐渐增大
资料：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。
大草履虫的数量在第几天增长较快？
第二天和第三天
K=375
第5天后
三、种群的“S”形增长
为什么大草履虫种群没出现“J”形增长？
随着大草履虫数量增多，对食物和空间的竞争逐渐激烈，导致出生率下降，死亡率升高。
这种类型的种群增长称为什么？
种群的“S”形增长
第五天后大草履虫的数量出现什么变化？
趋于稳定
K=375
1.概念：
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。
2.“S”形增长形成原因：
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
三、种群的“S”形增长
环境阻力
3.“S”曲线的分析：
ab段：
出生率 死亡率，种群数量 ，种群增长较 。
出生率 死亡率，种群数量 ，种群增长较之前 。
出生率 死亡率，但差值在 ，种群增长速率 。
出生率 死亡率，种群增长速率为 ，种群数量达到 ，趋于稳定。
出生速率与死亡速率差值 ，种群增长速率 。
bc段：
c点：
de段：
cd段：
三、种群的“S”形增长
＞
增加
＞
慢
增加
快
最大
最大
＞
减小
下降
=
0
K值
思考1:根据以上分析构建种群数量“S”形增长种群的增长率和增长速率的曲线模型。
K=375
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。
思考2：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
思考3: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。
三、种群的“S”形增长
思考4：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？
不是；在K值上下波动，动态平衡。
思考5：左图该种群的K值为 。
K2
【拓展】
K值的不同表示方法
思考6：图中代表K值的点是？代表K/2的点是？
K值：C、D、A、B
K/2值：C’、D’、A’
死亡速率
出生速率
食物不足
空间有限
天敌捕食
气候、传染病等
它就是在生存斗争中被淘汰的个体数量。
环境阻力
思考7：下图体现了种群“J”形和“S”形增长曲线之间的关系，二者之间的阴影部分代表什么？
三、种群的“S”形增长
三、种群的“S”形增长
5.“K”值应用——野生生物的保护
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。
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。
三、种群的“S”形增长
5.“K”值应用——有害生物的防治
资料1　1976年科学家在某地区调查时，发现当年6～7月在该地采用0.2%氟乙酰胺喷雾灭鼠，当年鼠种群密度由58.66只/公顷剧降为1.88只/公顷。但4年后，种群密度恢复为165只/公顷。
资料2　
请参考资料，分析控制家鼠种群数量的思路和措施。
机械捕杀
施用激素
药物捕杀
施用避孕药
养殖或
释放天敌
将食物储存在安全处
增大
死亡率
降低环境
容纳量
打扫卫生
降低
出生率
是防治有害生物
的根本措施。
控制家鼠数量的思路和相应具体措施
三、种群的“S”形增长
5.“K”值应用——有害生物的防治
K
种群数量
时间
0
B
C
D
E
t1
t2
A
K/2
①对资源开发与利用的措施
②对有害生物防治的措施
渔业资源最佳捕捞时期？
K/2后
使捕捞后的种群数量保持在K/2左右
何时防治？
达到K/2前
三、种群的“S”形增长
6.“K/2”值应用
在渔业捕捞问题上，人们总是希望捕到更多的鱼。如果捕捞量长期过高,种群的数量会减甚至灭绝， 通过已学知识你有没有什么好的办法解决这一问题。
核心归纳：
核心归纳：
1. 影响因素
外界因素：食物、气候、传染病、天敌等。直接因素：出生率、死亡率、迁入率、迁出率。人为因素：人类的活动。
①种植业和养殖业的发展。
②砍伐森林、猎捕动物和污染环境等。
非生物因素：气候条件、水资源等
生物因素：天敌、食物、病原体等其他生物的影响，人类的捕杀等
四、种群的波动
某地区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期内维持数量的相对稳定。
(2)对于大多数生物来说，种群数量总是在波动中。
四、种群的波动
1.种群数量波动产生的影响
(1)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。
(2)对于大多数生物来说，种群数量总是在波动中。
(3)处于波动状态的种群，在某些特定条件下可能出现种群爆发。
四、种群的波动
1.种群数量波动产生的影响
蝗灾
鼠灾
赤潮
(1)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。
(2)对于大多数生物来说，种群数量总是在波动中。
(3)处于波动状态的种群，在某些特定条件下可能出现种群爆发。
(4)当种群长久处于不利的条件下，种群数量会出现持续性的或急剧的下降。
捕鲸现场
四、种群的波动
1.种群数量波动产生的影响
1.图甲为种群数量增长的“J”型和“S”型曲线，图乙为两种增长方式中增长速
率的变化情况。下列相关叙述正确的是(　　)
A．图甲中b曲线对应的是“J”型增长曲线
B．图乙②中曲线的顶点与图甲b曲线的最大值相对应
C．图甲中的阴影部分可代表环境阻力大小
D．自然情况下种群一定不会出现图甲中a曲线所示的增长方式
C
2.红火蚁是我国南方常见的一种入侵物种，为研究红火蚁A与土著蚂蚁B(本地蚂蚁)的生存和竞争机制，将红火蚁和土著蚂蚁两个种群分别置于环境条件不同的捕虫器1和捕虫器2中，它们的种群数量变化分别如图1、图2所示，下列说法正确的是(　　)
A．在捕虫器2中红火蚁与土著蚂蚁的种群增长曲线分别为“J”形和“S”形
B．在捕虫器2中红火蚁种群K值大于捕虫器1， 是由于捕虫器2中环境阻力相对较小C．捕虫器2中比捕虫器1增加了仅供土著蚂蚁单独取食的食物或营养物质
D．若往捕虫器2中放入一定量土著蚂蚁的天敌，则两种蚂蚁的数量都将下降
B
3.关于种群的说法，正确的是（ ）
A.利用性引诱剂通过降低种群的出生率和死亡率从而使种群的密度下降
B.呈“S”型增长的池塘鱼类在K值时捕捞可获得最大日捕获量
C.种群呈“J”型增长的模型Nt=N0λt中，种群数量增长率λ不变
D.“竭泽而渔”行为不可取，若要持续获得鱼的最大捕捞量，应在鱼群
密度达到K值时捕捞
『易错易混』
最大捕捞量≠最大日捕获量
①要持续获得最大捕捞量:
②要获得最大日捕获量:
K/2之后捕捞，捕捞后剩余K/2
应在种群密度最大时捕捞(即K值时)
B
例：根据生活史的不同，生物学家将生物分为r对策生物和K对策生物。如图所示两条曲线分别表示r对策和K对策两类生物当年的种群数量（Nt）和一年后的种群数量（Nt+1）之间的关系，虚线表示Nt+1=Nt。K对策生物的种群数量动态曲线有两个平衡点，即稳定平衡点（S点）和灭绝点（X点），当种群数量高于X点时，种群可以回升到S点，但是种群数量一旦低于X点，种群就会走向灭绝。下列说法正确的是（ ）
A．r对策生物的种群数量在S点左右时，种群数量就是环境容纳量
B．K对策生物的种群增长率始终大于等于零
C．有害的r对策生物由于个体小，寿命短，很容易被人们彻底清除
D．K对策生物在X点时，种群增长速率最大
A
探究·实践
培养液中酵母菌种群数量的变化
实验原理
酵母菌是兼性厌氧型生物、单细胞真核生物；
酵母菌生长周期短，增殖速度快；
可用含糖的液体培养基(培养液) 培养；
采用抽样检测法，利用血细胞计数板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；
探究培养液中酵母菌种群数量的变化
1. 提出问题：
培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的？
2. 作出假设：
①培养液中的酵母菌数量一开始呈“J”形增长；
②随着时间推移，由于营养物质的消耗、有害代谢产物的积累、
pH的改变，酵母菌数量呈“S”形增长。
3.设计实验:
探究培养液中酵母菌种群数量的变化
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
思考1：怎样对酵母菌进行计数？
①方法：
抽样检测法
②用具：试管、滴管、血细胞计数板、显微镜等。
活动1
认识血细胞计数板
资料1. 血细胞计数板是一块比普通载玻片厚的特制玻片。它由四条下凹的槽构成三个平台。
活动1
认识血细胞计数板
资料1. 中间的平台较宽，它的中间被一个短横槽隔为两半，每个半边上刻有一个方格网。
计数室
活动1
认识血细胞计数板
资料1. 每个方格网上有9个大方格，其中只有中间的一个大方格为计数室，供计数用。
活动1
认识血细胞计数板
活动1
认识血细胞计数板
不管计数室是哪一种构造，其每一大方格都是16×25=25×16=400个小方格组成
16×25型： 即大方格内分为16中格，每一中格又分为25小格
25×16型： 即大方格内分为25中格，每一中格又分为16小格
计数室的长和宽各为 1 mm，深度为 0.1 mm，容积为 _______mm3。
0.1
注：1ml=1000mm3，大方格的体积为0.1mm3，即相当于1×10-4ml
计数室
思考：若使用的血细胞计数板(规格为1 mm×1 mm×0.1 mm)每个计数室分为25个中方格，每个中方格又分为16个小方格，计数时若每个小方格酵母菌数量的平均值为a，则1ml培养液中酵母菌数为多少？
a×400×10 000＝4a×106个/mL
活动1
注：1ml=1000mm3，大方格的体积为0.1mm3，即相当于1×10-4ml
认识血细胞计数板
练习：若将样液稀释100倍后计数，发现计数室四个角及中央共5个中方格内的酵母菌总数为20个，则培养液中酵母菌的密度为_______________________________________。
25×(20÷5)×10 000×100＝1×108个/mL
思考1：盖盖玻片和滴加培养液哪个步骤在前？为什么？
血球计数板具体操作步骤
先盖盖玻片再滴加菌液
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。
先盖盖玻片再滴加培养液，还能避免因直接滴加培养液时，在计数室内产生气泡，导致计数室相对体积减小而造成误差。
思考2：计数之前要将培养液轻轻振荡几次的原因？
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。
思考3： 观察载玻片上酵母菌数目之前为什么需要静置处理一段时间？
使培养液中酵母菌分布均匀，以减少误差。
另外，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，以确保样品被混匀。
如果酵母菌未能全部沉降到计数室底部，通过显微镜观察时，就可能出现以下现象：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。
活动2
讨论实验注意事项
思考4：培养后期，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？
第 1 天
第 4 天
第 6 天
第 7 天
死亡
当小方格中的酵母菌过多时，可以增大稀释倍数然后再计数，
即计数前应摇匀→取样→稀释→计数。
活动2
讨论实验注意事项
思考5：计数的酵母菌都是活的吗？
有什么方法可以区分活菌与死菌？
不都是，计数的包括活菌和死菌。
活动2
讨论实验注意事项
可以用台盼蓝对菌体进行染色，被染成蓝色的是死菌，没有染色的是活菌。
对于压在小方格界线上的酵母菌，应只计数相邻两边及其夹角(一般是左上边界及其夹角)的酵母菌。
思考6：对于压在小方格界线上的酵母菌，怎样计数？
活动2
讨论实验注意事项
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。



活动3
实验设计及结果分析
1. 探究本实验需要设置对照实验吗？需要做重复实验吗？
酵母菌在不同时间内的数量可以相互对照，不需另设对照实验。
需要做分组重复实验获取平均值，以保证计数的准确性(对每个样品可计数三次，再取平均值)。
资料2　对照原则是中学生物实验设计中最常用的原则。除了自变量的因素外，其余因素(无关变量)都保持一致并将实验结果进行比较的实验叫作对照实验。
活动3
实验设计及结果分析
2. 设计记录表记录结果。
活动3
实验设计及结果分析
3. 根据实验结果绘制的曲线图如下图所示，请分析回答下列问题：：
增长曲线的总趋势是__________________
先增加再降低
0 1 2 3 4 5 6 7 时间/天
种群数量
酵母菌数量为何会下降？
①营养物质消耗殆尽
②有害代谢产物积累
③pH改变
培养液中酵母菌种群的数量前期呈“S”形增长
(1)可用抽样检测的方法监测酵母菌数量(　 　)
【判断正误】



(2)应先向计数室滴加样液，再盖盖玻片( 　　)
(3)待酵母菌全部沉降到计数室底部再开始计数(　　)
1.探究“培养液中酵母菌种群数量的变化”实验中，观察到血细胞计数板(图1，规格为1 mm×1 mm×0.1 mm)计数室的某一个方格中酵母菌如图2。下列有关叙述不正确的是(　　)
A．如果一个方格内的酵母菌过多，可以采用稀释后再计数的办法
B．实验过程中，时间是自变量，酵母菌数量是因变量
C．本实验不需要设置对照实验，因不同时间取样已形成前后对照
D．采取抽样检测的方法计数，该方格中酵母菌的数量应计为9个
D
2.探究培养液中酵母菌种群数量的变化时，血细胞计数板是酵母菌计数的常用工具。
如图表示一个计数室(1 mm×1 mm×0.1 mm)及显微镜下一个中方格菌体分布情
况(培养液未稀释)。下列有关叙述错误的是 ( )
A.制片时，先盖上盖玻片让培养液自行渗入计数室
B.每天定时取样前要摇匀培养液
C.每次选取计数室四个角和中央的五个中方格计数，目的是重复实验以减小误差
D.若五个中方格酵母菌平均数如图乙所示，则估算1 mL培养液中酵母菌数共有6×106个
C
3.某同学对培养液中酵母菌种群数量的变化实验进行了相关的操作，得到了如图所示的结果。在该实验中，下列操作或结果分析不科学的是（ ）
A.培养酵母菌前，不应去除培养液中的溶解氧
B.开始时，酵母菌增长呈现出“S”形的原因可能与营养液浓
度有关
C.图中C点和D点相比，D点的生存环境更恶劣
D.E点和F点种群数量相同，两点对应的出生率和死亡率均相同
D
（2010·江苏高考）为探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化，某同学进行了如下操作。其中操作正确的有 (填下列操作的序号)。
①将适量干酵母放人装有一定浓度葡萄糖溶液的锥形瓶中，在适宜条件下培养
②静置一段时间后，用吸管从锥形瓶中吸取培养液
③在血球计数板中央滴一滴培养液，盖上盖玻片
④用滤纸吸除血球计数板边缘多余培养液
⑤将计数板放在载物台中央，待酵母菌沉降到计数室底部，在显微镜下观察、计数
①④⑤
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。
计四角的4个中方格，共100个小方格中的酵母菌数量，记为a。
1mL样品中酵母菌数=
(a/100)×400×104×稀释倍数
计四角和正中间的5个中方格，共80个小方格中的酵母菌数量，记为a。
1mL样品中酵母菌数=
(a/80)×400×104×稀释倍数

展开更多......

收起↑