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第1章 种群及其动态
第2节 种群的数量变化
种群及其动态
01
目录 /CONTENTS
02
建立种群增长模型的方法
种群“J”形增长
03
04
种群数量的波动
性别比例
种群“S”形增长
问题探讨
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，某种细每20 min就通过分裂繁殖一代。
2. 72h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？
1. 第n代细茵数量的计算公式是什么？
讨论
Nn=1×２n
Nn＝1×２n ＝2216
问题探讨
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
以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，画出细菌种群的增长曲线。
3. 在一个培养瓶中，细菌的数量会一直按照这个公式描述的趋势增长吗？如何验证你的观点？
不会，因为培养瓶中的营养物质和空间是有限的；该公式成立是在理想条件下的。
01建立种群增长模型的方法2、数学模型的表现形式数学公式曲线图3、建构数学模型的意义:描述、解释和预测种群数量的变化。1、数学模型：是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。Nn＝1×2n精确，但不够直观直观，但不够精确01建立种群增长模型的方法提出问题作出假设建构模型检验或修正4、建立数学模型一般包括以下步骤种群增长的“J”型曲线02分析自然界种群增长的实例资料11859年，一位来到澳大利亚定居的英国人在他的农场中放生了24只野兔。让他没有想到的是，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，还啃树皮，造成植被破坏，导致水土流失。后来，人们引入了黏液瘤病毒才使野兔的数量得到控制。种群增长的“J”型曲线02分析自然界种群增长的实例资料220世纪30年代， 人们将环颈雉引入某地一个小岛。1937—1942年，5年间这个种群数量的增长如下图所示。种群增长的“J”型曲线02分析自然界种群增长的实例讨论: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，缺少天敌等种群增长的“J”型曲线02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。1.模型假设2.模型建立t年后种群的数量为Nt=N0×λtN0为该种群的起始数量，t为时间，Nt表示t年后该种群的数量，λ表示该种群数量是前一年种群数量的的倍数种群数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的λ倍．N00“J”型理想条件种群增长的“J”型曲线02Nt＝N0λt表达式中，λ表示种群数量是前一年种群数量的倍数增加增长型相对稳定稳定型减少衰退型只有λ＞1且为定值时，种群增长才为“J”形增长。【思考】当λ＞1时，种群一定呈“J”形增长吗？据图说出种群数量如何变化种群增长的“J”型曲线02“J”型种群增长的“J”型曲线02增长率增长速率含义计算公式举例“一个种群有1000个个体，一年后增加到1100”，则该种群的增长速率为:“一个种群有1000个个体，一年后增加到1100”，则该种群的增长率为:×100%=10%1100-10001000=100个/年1100-10001年单位时间内净增加的个体数占原来个体数的比例单位时间内增加的个体数量增长率=（现有个体数-原有个体数）/种群原有个体数增长速率=（现有个体数-原有个体数）/增长时间种群增长的“J”型曲线023.增长率增长率＝λ-1（λ>1，且不变）“J”型种群增长的“J”型曲线024.增长速率实质就是“J”型曲线的斜率种群增长的“J”型曲线02在一个培养瓶中，细菌的数量会一直按照这个公式增长吗？不能。因为资源和空间是有限的。种群增长的“S”型曲线03大草履虫种群的增长曲线1.在0.5ml的培养液中放入5个大草履虫。2.每隔24小时统计大草履虫的数量。3.反复试验4.最大的种群数量是375个。1、含义：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”型曲线．时间/d种群数量/个K=375【生态学家高斯的实验】种群增长的“S”型曲线032、模型假设:K值（环境容纳量）：一定的环境条件所能维持的种群最大数量。资源和空间有限，天敌的制约等时间/d种群数量/个K=375存在环境阻力（现实条件下）种群增长的“S”型曲线031、K值是不是种群数量的最大值？【对K值的理解】种群数量也会在K值附近上下波动2、请据图分析：该种群的K值为。K2K值（环境容纳量）：一定的环境条件所能维持的种群最大数量。3、同一种群的K值是固定不变的吗？K值会随着环境的改变而发生变化,当环境遭受破坏时，K值会_____；当环境条件改善时,K值会_____。下降上升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。场景1种群增长的“S”型曲线03【对K值的应用】种群增长的“S”型曲线03【对K值的应用】机械捕杀药物捕杀施用避孕药放养天敌断绝或减少食物来源增大死亡率降低环境容纳量控制家鼠数量的思路和相应具体措施降低出生率是防治有害生物的根本措施。场景2硬化地面种群增长的“S”型曲线033、种群”S”形增长的其它曲线①t1之前，种群数量小于K/2值，由于资源和空间相对充裕，种群增长速率逐渐增大；②当种群数量为K/2值时，出生率远大于死亡率，种群增长速率达到最大值；③t1～t2，由于资源和空间有限，当种群密度增大时，种内斗争加剧，天敌数量增加，种群增长速率下降；④t2时，种群数量达到K值，此时出生率等于死亡率，种群增长速率为0。种群增长的“S”型曲线03【对K/2值的应用】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？场景3而杀虫效果最好的时期在。a.渔业捕捞应在;b.捕捞后鱼的种群数量维持在。K/2以后K/2K/2以前种群增长的“S”型曲线03“J”形增长“S”形增长产生条件增长特点曲线联系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。“S”形增长是“J”形增长在自然界环境阻力作用下发展的必然结果。种群增长的“S”型曲线03环境阻力减小，K值增大；食物不足空间有限种内斗争天敌捕食气候不适寄生虫传染病等环境阻力两条曲线数量差表示被淘汰的个体数。“J”型曲线无环境阻力，无K值种群数量的波动04　　在现实的生态系统中，种群数量除增长外，还有没有其他变化？种群数量的波动04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。但对于大多数生物的种群来说，种群数量总是在波动中。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，人类的捕杀等。种群数量的波动042.种群数量波动产生的影响影响结果原因分析实例易成灾种群常处于明显的波动状态，说明制约其种群数量变化的因素较少或也处于不稳定中，在某些特定条件下可能出现种群爆发蝗灾、鼠灾、赤潮等是种群数量爆发增长的结果易消亡种群的延长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、消亡有的鲸濒临灭绝、大熊猫等珍稀动物不加强保护也极易灭绝培养液中酵母菌种群数量的变化
探究·实践
1.单细胞真核生物
2.兼性厌氧菌
3.出芽生殖
用抽样检测的方法
培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的？
计数室
1mm
血细胞计数板：专门用于计数单细胞微生物的一种仪器
1个计数室的面积为1mm2 ，1个计数
室内有400个小方格。每个小方格的面积1/400mm2
② 1/400mm2的含义
① 0.10mm的含义
计数室的深度为0.1mm
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
1ml = 1cm3
（计数80小格中酵母菌总数）
四个顶角及中央5个中格
四个顶角中格
取样方法：
（计数100小格中酵母菌总数）
25（中格）×16（小格）
16 （中格）×25 （小格）
酵母菌种群密度（个／mL）
＝中方个中酵母菌数量的平均值×25（或16）×104×稀释倍数
=400个
=400个
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
1ml = 1cm3
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:
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
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。
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）
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？
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
分析结果，得出结论
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。
小结04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0K值：一定环境条件下所能维持的种群最大数量曲线：曲线：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。（ ）×××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B2. 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

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