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第1章 种群及其动态
第 二 节
种 群 数 量 的 变 化
默而识之，学而不厌
运用种群数量变化规律解决生产生活中的实际问题，关注人类活动对动植物种群数量变化的影响。
社会责任
通过分析影响种群数量变化的因素，形成稳态与平衡观。
生命观念
通过分析与比较，明确种群的“J”形增长和“S”形增长的条件和特点;通过探究培养液中酵母菌种群数量的变化等活动，尝试建构种群数量增长的数学模型。
科学思维 科学探究
种群的“J”形增长
理想化的情况在自然界中并不存在。
那么，有哪些因素会影响到种群数量的变化呢？
食物有限、空间有限、种内竞争、种间竞争、天敌捕食……
在 和 的影响下，
种群数量还会呈“J”形增长吗？
生物因素
非生物因素
种群的“S”形增长
时间/d
种群数量/个
375
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？
为什么大草履虫种群没出现“J”形增长？
这种类型的种群增长称为什么？
第五天后大草履虫的数量出现什么变化？
请预测接下来种群数量变化的趋势。
种群的“S”形增长
模型假设：存在环境阻力
资源和空间有限，存在天敌，种群数量增大，种内竞争加剧。
适用对象：
一般自然种群的增长
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。
时间/d
种群数量/个
K=375
环境容纳量
种群的“S”形增长
时间/d
种群数量/个
K=375
K值分析
K值是不是种群数量的最大值？
同一种群的K值是固定不变的吗？
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？
种群的“S”形增长
增长率
时间
0
增长速率
时间
0
K
种群数量
时间
0
B
C
t1
t2
A
K/2
种群的“S”形增长
t0 ~ t1 ，资源和空间条件相对充裕，种群数量增长较快。出生率＞死亡率。
t1 ~ t2，资源和空间有限，当种群密度增大时，种内竞争加剧，天敌数量增加，种群增长速率下降，但出生率仍然大于死亡率。
t2时，种群数量达到K值，此时
出生率≈死亡率，种群增长速率为0。
t1 时，出生率远大于死亡率，种群增长速率达到最大值。
种群的“S”形增长
怎样控制害虫数量，以防止虫灾发生？
牧民在承包草场上放多少头羊，即能保护草原又能取得最好的经济效益
渔民捕捞多少鱼，既不会使资源枯竭，又使资源得到充分利用
种群的“S”形增长
K值应用
野生大熊猫种群数量锐减关键原因是？
保护大熊猫的根本措施是什么？
野生生物的保护
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。
建立自然保护区，改善栖息环境，从而提高环境容纳量。
种群的“S”形增长
K值应用
有害生物的防治
怎样做才能最有效的灭鼠？
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。
种群的“S”形增长
K/2 值应用
对资源开发与利用的措施
对有害生物防治的措施
K
种群数量
时间
0
B
C
t1
t2
A
K/2
渔业资源最佳捕捞时期？
K/2到K之间，
捕捞后种群数不得低于K/2
何时防治？
达到1/2K前
种群的“S”形增长
K值与K/2值的应用总结
K值
减小环境阻力 → 增大K值 → 保护野生生物资源
增大环境阻力 → 降低K值 → 防治有害生物
草原最大载畜量不超过K值 → 合理确定载畜量
K/2值
渔业捕捞后的种群数量要在K/2值处
K/2值前防治有害生物，严防达到K/2值处
种群的“S”形增长
K 值常见的表示方式图
“J”形曲线与“S”形曲线比较
种
群
数
量
时间
0
“J”形曲线
“S”形曲线
环境容纳量
图中阴影部分表示什么？
环境阻力如何用自然选择学说内容解释？
“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？
种群数量的波动
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。
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。
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。
种群数量的波动
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。
种群数量的波动
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。
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。
培养液中酵母菌种群数量的变化
酿酒和做面包都要用到酵母菌，这些酵母菌可以用液体培养基（培养液）来培养,培养液中酵母菌的数量是随时间怎样变化？
核心问题
培养液中酵母菌种群数量的变化
提出问题
培养液中酵母菌的数量是怎样随时间变化的
作出假设
设计实验
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
酵母菌在开始一段时间呈“J”型增长，随着时间的推移，由于资源和空间有限，呈“S”型增长，时间再延长，由于养料不足酵母菌数量会下降。
培养液中酵母菌种群数量的变化
自变量：
时间
因变量：
酵母菌数量
无关变量：
培养液的体积等
计数方法：
抽样检测法
计数用具：
血细胞计数板
材料用具
变量设置
培养液中酵母菌种群数量的变化
血细胞计数板
培养液中酵母菌种群数量的变化
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。
0.1
1×10-4
培养液中酵母菌种群数量的变化
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
培养液中酵母菌种群数量的变化
盖盖玻片和滴加培养液，哪个步骤在前？为什么？
从试管中吸出培养液进行计数前，需将试管轻轻振荡几次，目的是？
为什么要待酵母细胞全部沉到底部后再计数？
对于压在小方格界线上的酵母菌，应当怎样计数
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？
本实验需要设置对照吗 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。
需要做重复实验吗
怎么分辨死亡细胞和有活性的细胞？
培养液中酵母菌种群数量的变化
实验结果，建构模型
时间/天 1 2 3 4 5 6 7
数量/个
单位（109 个/ mL）
0.12
0.89
3.47
5.23
6.13
6.79
7.02
培养液中酵母菌种群数量的变化
分析结果，得出结论:
培养液中酵母菌种群的数量前期呈“S”形增长，后期数量下降。
(1)开始培养时，营养、空间相对充足，条件适宜，酵母菌大量繁殖种群数量呈“S” 形增长；
(2)随酵母菌数量不断增加，营养不断消耗，代谢产物积累、pH变化，空间不足等种群数量下降。
受培养液的成分、空间、pH、温度、代谢产物等因素的影响。
影响酵母菌种群数量增长的因素:
培养液中酵母菌种群数量的变化
第1天
第4天
第6天
第7天
死亡

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