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(共37张PPT)
渔业生产中为持续发展、获得最大经济效益，何时捕捞最好？每次应该捕捞多少？
怎样做好防治鼠害、防治蝗灾、灭蝇灭蚊？
第2节 种群数量的变化
第1章 种群及其动态
在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每20分钟就通过分裂繁殖一代。
1. 填写下表：计算一个细菌在不同时间（单位为min）产生后代的数量。
时间(min) 20 40 60 80 100 120 140 160 180
分裂次数
细菌数量(个)
2
16
32
64
128
256
512
1
2
3
4
5
6
7
8
9
2. 推算n代大肠杆菌数量的计算公式：
Nn = 1×2n
4
8
21
22
23
25
26
27
28
29
24
问题探讨
一、建构种群增长模型的方法
3. 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。
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
数学方程式：Nn＝2n
更精确，但较抽象不够直观。
曲线图：更直观地反映出种群数量的增长趋势，但没有数学公式精确。
数学模型法
100
200
300
400
500
600
0
细菌数量（个）
时间（min）
20
40
60
80
100
180
0
160
140
120
观察研究对象，提出问题
提出合理的假设
通过进一步的实验或观察等，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,即建立数学模型
细胞每20min分裂一次
资源空间无限多，细菌种群的增长不受种群密度增加的影响
观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检验或修正
建立数学模型的一般步骤
归纳：
Nn=2n，N代表细菌数量，n代表第几代
在自然界中，种群的数量变化情况是怎样的呢？
思考：
资料1
1859年，一个英格兰的农民带着24只野兔，登陆澳大利亚并定居下来，但谁也没想到，一个世纪之后，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，还啃啮树皮，造成植被破坏，导致水土流失。后来，人们引入了粘液瘤病毒才使野兔的数量得到控制。
二、种群增长的“J”形增长
在20世纪30年代，人们将环颈雉引入某地的一个岛屿。在1937－1942年期间，这个种群数量的增长如下图所示。
资料2
环颈雉
某岛屿环颈雉种群数量的增长曲线
1. 在有关野兔和环颈雉的两个资料中，两个种群的增长情况有什么共同点？
2. 种群出现这种增长的原因是什么？
3. 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，均呈 “J”形。
食物充足，缺少天敌等。
种群数量均增长迅猛，且呈无限增长趋势。
讨论：
自然界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”形。
种群数量
时间
“J”形增长曲线
“Ｊ”形增长的数学模型：
模型假设：在食物和空间条件充裕、气候适宜、无敌害等条件下，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。
建立模型：t年后种群数量为Nt = N0λt
各参数的意义：N0为某种动物种群的起始数量，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。
1. 产生条件：
理想状态：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；
2. 增长特点：
种群数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年
的λ倍。
3. 量的计算：t年后种群的数量为
Nt=N0λt
实验室条件下、当一个种群刚迁入到 一个新的适宜环境时的最初一段时间。
4. 适用情形：
注解：N0为起始数量，t为时间，Nt表示t年后该种群的数量，λ为一年前种群数量的倍数。
种群数量的“J”形增长
总结：
有实例证明吗？
上述实例（野兔、环颈雉）中，如果遇到资源、空间等方面的限制，种群还会呈“Ｊ”形增长吗？
思考：
不会
高斯（1934）把5个大草履虫置于0.5mL的培养液中，每隔24小时统计一次数据，经过反复实验，结果如下：
1. 高斯对大草履虫种群研究的实验
（1） 请绘制大草履虫的种群增长曲线
三、种群增长的“S”形增长
时间（d） 1 2 3 4 5 6
种群大小 20.4 137.2 319.0 369.0 373.3 365.4
1 2 3 4 5 6时间/d
400
300
200
100
种群数量/个
大草履虫种群的增长呈“S”形
随着大草履虫数量的增多，它们对食物和空间的竞争也趋于激烈，导致种群出生率降低，死亡率升高。
（2）为什么高斯的实验结果并不像“J”形曲线，造成该差异的原因可能有哪些？
（3）观察曲线，我们可以发现曲线的斜率有什么变化？这说明大草履虫的数量增长出现什么变化？
斜率大小表明曲线增长速率的大小，从图种可以看出“S”形曲线其斜率先增大后减小，表明种群先快速增长，随后增长速度放缓，最终稳定在一定水平。
（4）在实验第五天后，大草履虫的数量基本维持在375个左右，这个数值意味着什么？
该环境条件下所能维持的种群最大数量，即环境容纳量，又称K值。
（5）大草履虫增长速率最快的点大致在什么位置？
大致在K/2处增长速率最快。
（6） 画出该种群增长速率的曲线图。
A
B
C
D
K
K/2
时间
增长速率
K/2
（2）产生条件：
存在环境阻力——自然界的资源和空间总是有限的，当种群密度增大时，种内竞争不断加剧，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．当出生率与死亡率相等时，种群的增长就会停止，有时会稳定在一定的水平。
（4）增长特点：
种群数量达到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。
（1）概念：
在资源有限条件下的情况下，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”形曲线。
（3）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。
种群数量的“S”形增长
总结：
J形曲线 S形曲线
条件
种群增长率
有无K值
种群数量变化规律
曲线 环境资源无限
环境资源有限
保持稳定
先升后降
无，持续保持增长
有K值
环境阻力
K值：环境容纳量
生存斗争被淘汰的个体
数量连续增加，
Nt=N0λt
达到环境条件允许的最大值后停止增长，保持相对稳定状态。
2. “J”形和“S”形增长曲线的区别和联系
思路：提高环境容纳量。
措施：建立自然保护区，给大熊猫更宽广的生存空间，改善栖息
地，从而提高K值。
资料1：由于大熊猫栖息地遭到破坏后，食物减少和活动范围缩小，其K值变小，导致数量锐减。请从环境容纳量的角度分析保护大熊猫的根本措施。
3. 环境容纳量与现实生活
新思路：降低家鼠的环境容纳量
具体措施：① 严密储存粮食，断绝食物来源
② 清除垃圾，室内地面硬化，减少其巢穴场所
传统思路：药物或机械捕杀老鼠
③ 养殖和释放家鼠的天敌
资料2：家鼠繁殖力极强，善于打洞，偷吃粮食，传播疾病危害极大，应该采取哪些措施控制家鼠数量？
在超过K/2的时候捕鱼最好,捕捞剩余量在K/2值，这样既有利于种群的可持续发展，又可获得较大收益。
捕获期应在超过K/2的时候捕鱼最好,捕捞剩余量在K/2值；而杀虫效果最好的时期在潜伏期（ K/2以下）。
资料3：如果既要获得最大的捕鱼量，又要使大黄鱼资源的更新能力不受破坏。捕鱼之后种群的数量维持在下图中哪一点上？为什么？
1. K/2的应用：
（1）资源开发与利用：K/2时，是黄金开发点。维持种群数量在K/2值处，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。
（2）有害生物防治：严防达K/2值处。（若达K/2值处，可导致该有害生物成灾，如蝗虫的防控。）
（1）受保护动物的拯救和恢复：改善其栖息环境，提高K值。
（2）有害动物的防治：降低其环境容纳量，即降低K值。
“S”形曲线在生产中的应用
总结：
2. K的应用：
我国东亚飞蝗种群在1913～1961年的数量变化曲线
说明种群数量的非周期性波动性，也说明种群数量的相对稳定性
四、种群数量的波动
种群数量达到K值后，一定会在K值左右保持稳定吗？
思考：
资料1 ：
资料2：
多种鲸在遭遇人类过度捕捞后，种群数量急剧下降，有的鲸濒临灭绝。
濒临灭绝的蓝鲸
人类捕捞鲸
说明当长久处于不利条件下，种群数量会出现持续性或急剧的下降。
五、探究·实践：培养液中酵母菌种群数量的变化
1. 酵母菌属兼性厌氧型微生物，有氧时产生二氧化碳和水，无氧时二氧化碳和酒精。
2. 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。
3. 在理想的无限环境中，酵母菌种群的增长呈“J”形曲线；在有限的环境下，酵母菌种群的增长呈 “S”形曲线。
酵母菌结构图
酵母菌电镜图
资料：
针对上述资料，你能提出哪些有价值的问题？
1. 不同温度条件（或通O2量、通CO2量等）下酵母菌种群数量增长的情况是怎样的？
2. 不同培养基（如加糖或不加糖）中酵母菌种群数量增长的情况是怎样的？
3. 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：
作出假设：
酵母菌、无菌马铃薯培养液或肉汤培养液、试管、血细胞计数板、滴管、显微镜等。
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。
材料用具：
1. 怎样对酵母菌进行计数？
2. 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。
3. 要做重复实验吗？为什么？
4. 怎样记录结果？实验数据记录表应怎样设计？
探究思路：
1. 怎样对酵母菌进行计数？
①先将盖玻片放在计数室上。
②用滴管吸取培养液滴于盖玻片的边缘，自行渗入。
③多余的培养液用滤纸吸去，稍等片刻，使酵母菌细胞全部沉降到计数室底部。
④将计数板放在载物台中央，计数一个小方格内酵母菌的数量，再以此为根据估算样本中酵母菌的总数。
抽样检测法
计数室
计数室（中间大方格）的长和宽各为1mm，深度为0.1mm，其体积为______mm3 ，合_________mL。
1mm
0.1
1×10-4
血细胞计数板:一种专门计数较大单细胞微生物的仪器。
计数室有两种规格
规格1：25×16型：
25个中方格
每个中方格包括16个小格
规格2：16×25型：
16个中方格
每个中方格包括25个小格
不管是哪一种规格，计数室都是由______个小格组成
400
取样方法
酵母菌种群密度（个/mL）=
中方格种酵母菌数量的平均值×25×104×稀释倍数
A1
A2
A5
A3
A4
25×16型
酵母菌种群密度（个/mL）=
中方格种酵母菌数量的平均值×16×104×稀释倍数
16×25型
A1
A4
A3
A2
a.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？
使培养液中的酵母菌均匀分布，减少误差，以保证估算的准确性。
思考：
b.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？
摇匀后用试管取1mL酵母菌培养液稀释后，再用血细胞计数板计数。
c.对于压在小方格界线上的酵母菌，应当怎样计数？
只计数相邻两边及其顶角（计上不计下，计左不计右）。
2. 本探究需要设置对照组吗？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。
不需要，已有前后对照。
3. 需要做重复实验吗？
需要，分组实验获得平均值。
4.怎样记录结果？记录表怎样设计？
第1天 第2天 第3天 第4天 第5天 第6天 第7天
第1组
第2组
------
第n组
平均值
注意：每天取样时间要固定
5. 实验结果
以时间（天）为横坐标，种群数量（个）为纵坐标，绘制酵母菌种群数量变化曲线如下图所示（仅供参考）。
时间/d
种群数量/个
6. 结果分析
在开始的一段时间，酵母菌种群数量呈“J”形增长；随着酵母菌数量的增多，由于资源和空间有限，种群数量呈“S”形增长，当资源被消耗完后，种群数量为0。
课
堂
小
结
种群数量的变化
波动
增长
下降
探究：培养液中酵母菌种群数量的变化
建构方法：数学模型
类型
“J”形增长
“S”形增长
区别与联系
K值与现实生活的联系
谢谢

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