资源简介

(共47张PPT)
第2节 种群数量的变化
第1章 种群及其动态
讨论:
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？
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。
Nn=2n
2216个
一、建构种群增长模型的方法
用来描述一个系统或它的性质的数学形式，可以为公式、坐标图等。
数学模型
Nn=2n
精确，但不够直观。
直观，但不够精确。
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
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
建立数学模型四步骤:
一、建构种群增长模型的方法
[应用示例]
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
思考与讨论：
分析自然界种群增长的实例
资料1 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。
资料2 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。
讨论:
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？
种群数量增长迅猛，且呈无限增长趋势。
食物充足，缺少天敌等
二. 种群的“J” 形增长
数学模型1：曲线图
（2）提出合理假设:
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。
（1）观察研究对象，提出问题:
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。
产生条件
1、J型增长的模型构建过程
自然界确有类似细菌在理想条件下的种群数量增长形式，如果以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线表示，曲线大致呈“J”型。
t年后种群的数量为:
Nt=N0λt
一年后种群的数量为:
N1=N0λ1
二年后种群的数量为:
N2=N1·λ=
N0λ2
(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。)
（3）建立模型（数学公式） :
二. 种群的“J” 增长
（4）实验或观察等进行检验
3. 实例
福寿螺
福寿螺原产中美洲的热带和亚热带地区，如阿根廷、玻利维亚、巴西、巴拉圭及乌拉圭等。 广泛分布于北美、亚洲、非洲等十多个国家，已成为世界性的外来入侵生物。
①实验室条件。
②动物迁入适宜其生活的新环境后的初始阶段；
③外来入侵物种的种群数量变化；
凤眼莲（水葫芦）
凤眼莲原产于南美，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 。
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
12
练习：据图说出种群数量如何变化
【典例】下图是调查小组的同学从当地主管部门获得的某物种种群数量的变化图，据此不能得出的结论是 (　　)
A．第1～5年间种群呈“J”形增长
B．第20～30年间种群增长率为0
C．到20年时种群的数量最大
D．第15～20年间种群数量不断减少
C
三、种群的“S”形增长
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。　　
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）
2.建立模型:
“S”形增长
3.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。
三、种群的“S”形增长
一定环境条件所能维持的种群最大数量称为环境容纳量。
K值
（1）K值并不是种群数量的最大值
种群所达到的最大值可能会超过K值,如过度繁殖。
4. 关于K值
(2)同一种生物的K值不是固定不变的
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。
K值会随着环境的改变而发生变化，如季节性变化、过度放牧、环境污染等。 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_____。
负反馈
下降
上升
K值附近
(3)K值的四种表示方法
(1)
(2)
① 对应的种群增长速率为0,数量最大,为K值。
② 对应的种群增长速率最大,为K/2值。
B点对应的种群出生率与死亡率相等,种群数量达到最大,为 。
A点
A'点
K值
① 对应的种群数量为K值。
② 对应的种群出生率与死亡率差值最大，为K/2值。
① 对应的种群个体数最多,即K值。
② 对应的种群个体数为K/2值。
C点
C'点
D点
D'点
(3)
(4)
（4）K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。
②有害生物的防治
增大环境阻力，降低环境容纳量。
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；
5、K/2的应用
a.渔业捕捞应在 ;
b.捕捞后鱼的种群数量维持在 ;
理由是：
K/2以后
K/2
因为K/2值之后开始捕捞，捕捞持续时间长，能有较大的捕获量。 捕鱼后保留在K/2值处，种群增长速率最大，种群数量恢复最快。
实现了“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。
有害生物的防治
在种群增长刚开始（达到K/2之前）的时候就进行防治。
（绝对不能让种群数量增长到1/2K值）
自然资源的利用
现学现用：若下图表示对濒危动物和有害动物作出措施后，种群数量的不同变化：
A
B
___图为濒危动物，具体做法为_____________；
___图为有害动物，具体做法为_____________。
A
提高环境容纳量
B
降低环境容纳量
现学现用：假设某草原上散养的某种家畜种群呈“S”形增长，该种群的增长速率随种群数量的变化趋势如图所示：
若要持续尽可能多地收获该种家畜，则应在种群数量合适时开始捕获，应为____点对应的种群数量。
丁
四. 种群的“J”形增长与“S”形增长的比较
食物、空间条件充裕
气候适宜
没有敌害、疾病
食物、空间有限
各种生态因素综合作用
无
有
数学模型Nt＝N0λt
理想状态：
①______________
②______________
③______________
1. 图形比较
环境阻力大小
阴影面积为环境阻力，按自然选择学说，就是生存斗争中被淘汰的个体数。
两种增长曲线的差异主要是因__________不同，对种群增长的影响不同
2. 比较“J”形曲线、“S”形曲线的增长速率、增长率
O 时间
种群增长率
O 时间
种群增长速率
O 时间
种群数量
=λ-1
增长率
注意：J 形增长曲线种群增长率不变（=入—1），增长速率越来越大！
（1）“J”形曲线
增长率= (Nt－ Nt －1)/ Nt －1
N0λt－ N0λt －1
N0λt －1
=
=λ-1
K/2
t0 t1 t2 时间
种群数量
K
a
b
c
d
e
甲
t0 t1 t2 时间
0 K/2 K 数量
增长速率
f
g
h
乙
时间
0
增长率
丙
丁
或
（2）“S”形曲线
【典例】图1表示某种群数量变化的相关曲线图，图2是在理想环境和自然条件下的种群数量增长曲线。下列有关叙述错误的是( )
D
A.图2中曲线X可表示图1中前5年种群数量的增长情况
B.图1中第10年种群数量对应图2中曲线Y上的C点
C.图2中B点时种群增长速率最大
D.图1中第15年种群数量最少
[对点小练] 假定当年种群数量是一年前种群数量的λ倍，如图表示λ值随时间变化的曲线示意图。下列相关叙述错误的是(　　)
C
A.O～a年，种群数量不变，其年龄结构为稳定型
B.a～c年，种群数量下降，其年龄结构是衰退型
C.b～d年，种群数量增加，种群呈“S”形曲线增长
D.d～e年，种群数量增加，种群呈“J”形曲线增长
1. 原因
①非生物因素：气候条件、水资源等。
②生物因素：天敌、食物、病原体等其他生物的影响，人类的捕杀以及本物种其他个体对空间资源的竞争等。
五. 种群数量的波动
东亚飞蝗种群数量的波动
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。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。
2. 种群数量波动产生的影响
六、探究培养液中酵母菌种群数量变化的实验
1.提出问题
培养液中酵母菌的数量是怎样随时间变化的
2.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
3. 材料用具:
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。
（一）实验前准备
（二）实验原理
(1)用液体培养基培养酵母菌，种群的增长受_________________、________、________、__________等因素的影响。
(2)在理想的无限环境中，酵母菌种群呈“J”形增长；自然界中_____________总是有限的，酵母菌种群呈“S”形增长。
(3）统计酵母菌数量可用_____________法。
培养液的成分
空间
pH
温度
资源和空间
抽样检测
液体
无菌
均匀
酵母菌
数量变化规律
第 1 天
第 4 天
第 6 天
第 7 天
死亡
（四）实验结果
1.请你设计处理实验数据的表格
2.分析结果，得出结论
实验结论: 在适宜条件下 ，酵母菌种群呈“S” 形增长；
种群的增长速率是: 先增加后减少，在K/2时增长速率最大。
3.封闭环境中的种群数量变化模型
恒定容积培养液中酵母菌的增长曲线
在封闭环境中，无外源物质和能量的补充，随着时间推移，由于营养物质的______、有害代谢产物的______、pH的_________，酵母菌数量开始下降。
消耗
积累
改变
归纳：影响酵母菌种群数量增长的因素
培养液的成分、空间、pH、温度、代谢产物
1.从试管中吸出培养液进行计数之前，需将试管轻轻振荡几次，其目的是________________________________________________________
2.本实验需要设置对照吗？
3.本实验进行重复实验目的是________________________________。
4.如果一个小方格内酵母菌过多，难以数清，应当采取的措施是_______________________________________。
为了是培养液中的酵母菌均匀分布，以保证估算的准确性。
本实验中存在自身前后对照（酵母菌在不同时期的数量相互对比），不需要另外设置对照。
提高实验数据的准确性，避免偶然误差
稀释一定倍数（如10倍）后重新计数
（五）实验操作分析
注：每次取样前应将培养瓶振荡摇匀，取样后稀释一定倍数。
5. 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）
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,
一般遵循“计上不计下,计左不计右”的原则
（六）注意事项：
（1）取样时间需一致，且应做到随机取样（每天同一时间取样，或者每隔相同一段时间取样）；
（2）抽取样液之前，需要振荡，使酵母菌均匀分布，如果未振荡试管就吸出培养液，可能出现两种情况:一是从试管下部吸取的培养液浓度偏大; 二是从试管上部吸出的培养液浓度偏小。因为酵母菌会沉降在瓶底；
（3）若保持培养条件，酵母菌种群数量不会一直保持稳定，将会下降，因为营养物质减少、代谢废物增多、空间有限、pH降低等；
（4）血细胞计数板使用完毕后，用水冲洗干净或浸泡在酒精溶液中，切勿用硬物洗刷或抹擦，以免损坏网格刻度
（七）酵母菌的计数方法
1.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；
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。
血细胞计数板:
一种用来对较大的单细胞微生物等计数的仪器
计数室是由___________个小格组成
注：有的是16中格，25小格，共400小格。
25×16=400
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。
0.1
1×10-4
五点取样法
=A ×5×104
A1
A2
A5
A3
A4
例：取1mL培养液，稀释B倍，然后计数，若 5个中方格中的酵母菌总数为A个，则该1mL培养液中酵母菌数量为？
×B(稀释倍数)
注：1毫升=1立方厘米
【典例】下图表示显微镜的目镜以及用显微镜观察到的两个视野中的图像，回答下列问题：
估算培养液中酵母菌种群密度的常用方法称为___________，在吸取细胞培养液计数之前需要将培养液________。若吸取酵母菌样液1mL并稀释100倍，采用血球计数板(规格为1mm×1mm×0.1mm ，16格×25格)计数，观察的结果如图3所示，则该1ml样品中酵母菌数约为______个。
抽样检测法
振荡摇匀
8×108

展开更多......

收起↑