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(共56张PPT)
种群数量的变化
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。
手越白意味着越脏，越黑意味着越干净
问题探讨
假设在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每20 min就通过二分裂繁殖一代。
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？
3、在一个培养瓶中，细菌的数量会一直按这个公式的趋势增长吗？
为什么？
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
指数形式
1、根据问题探讨并结合下表，总结——第n代细菌数量的计算公式是？
21
22
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24
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28
29
设：细菌初始数量为N0
那么
第1次分裂产生的细菌为第1代——数量为N0x2，
第n代的数量为Nn= N0×2n。
2. 72 h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？　
Nn＝1×２n ＝2216
Nn=1×２n
1. 第n代细茵数量的计算公式是什么？
2、以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，
画出细菌种群的数量增长曲线。
3、曲线图能更直观地反应出种群的增长趋势，但是与数学公式比
曲线图表示的模型有什么局限性？（前提：无限营养＋生存空间）
Nn= N0×2n
优 局限性
数学公式
曲线图
精确
不够直观
能直观地反映变化趋势
不够精确
根据数据，用适当的数学形式表达——即建立数学模型
观察研究对象，提出问题
提出合理的假设
进一步观察等，检验或修正模型
细菌每20min分裂一次，细菌数量是怎样变化的？
资源和生存条件没有限制条件下，细菌种群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（7）
研究方法
研究实例
Nn=2n N0
1、数学模型
概念：用来描述一个系统或它的性质的数学形式
表现形式——曲线图、数学公式
一般步骤：
提出问题→提出合理的假设→用适当的数学形式对事物 进行表达→对模型进行
性质
检验或修正
作用：描述、解释＋预测
探究二 种群数量的变化
根据P8《思考讨论》，回答下列问题：
《思考.讨论》p8
分析自然界种群增长的实例
资料1：1859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。让他没想到的是， 一个世纪之后，这24只兔子的后代竟超过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，黏液瘤病毒控制了野兔的种群数量。
资料2：20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。
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？
3、这种种群增长的趋势能不能一直持续下去？为什么？
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
不能，因食物和空间有限
1、种群的“J”形增长
（1）含义：在理想条件下种群增长的形式，如果以时间为
横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线来表示，
曲线则大致呈“J”形。
（2）数学模型
①模型假设
条件：
食物和空间条件充裕、气候适宜、
没有天敌和其他竞争等。
数量变化：
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。
②建立模型——t年后种群数量表达式
Nt=N0λt
③各参数含义
N0——
t——
Nt ——
λ——
种群的起始数量
时间
t年后该种群的数量
该种群数量是前一年种群数量的倍数
④增长模型——曲线图
“J”形增长
2.4 种群”J”形增长的实例
①外来入侵物种的种群数量变化
福寿螺，瓶螺科瓶螺属软体动物,原产于南美洲亚马逊河流域，1981年作为食用螺引入中国，因其适应性强，繁殖迅速，食量大且食物种类繁多能破坏粮食作物、蔬菜和水生农作物的生长，成为危害巨大的外来入侵物种。
2.4 种群”J”形增长的实例
②动物迁入适宜其生活的新环境后，一段时间内种群的数量变化
2000年之前我国人口变化
？？？种群数量变化符合数学公式
种群增长曲线一定是“J”形吗？
Nt=N0λt
引用自人教版教师教学用书
识图
不一定！
（λ值得大小决定了曲线类型）
举个例子来说明这个问题：“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
（1100-1000）/1000×100%=10%。
而增长速率为 （1100-1000）/1年=100个/年。
生态学家高斯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，结果图所示。　　
K=375
从图可以看出，大草履虫在这个实验环境条件下的最大种群数量是375个，这就是该实验种群的K值。
（1）含义：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）数学模型
①模型假设
资源和空间有限
种群密度增大时
种内竞争加剧
→
出生率降低
死亡率升高
→
出生率＝死亡率时，
种群稳定在一定的水平
2、种群的“S”形增长P9
②建立模型：一定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。
AB段→出生率＞死亡率，种群数量增加
B点(K/2)→出生率与死亡率差值最大，
种群增长速率最大
BC段→出生率＞死亡率，差值在减小，
种群增长速率下降
C点(K)→出生率＝死亡率，种群增长
速率＝0，种群数量达到最大，
趋于稳定。
3. 3 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。
（4）在实践中的应用
锐减原因＋应对措施
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，给大熊猫更宽广的生活空间，改善它们的栖息环境，从而提高环境容纳量。
最根本原因是野生大熊猫的栖息地遭到破坏，由于食物和活动范围缩小，K值降低。
《思考讨论》10
鼠害导致作物减产，蚊、蝇会传播疾病。从环境容纳量的角度思考，对家鼠等有害动物的控制，应采取什么措施？
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
控制家鼠数量的思路和相应具体措施
3. 4 实践应用
降低
出生率
是防治有害生物
的根本措施。
降低有害生物环境容纳量——是防治有害生物根本措施
【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
当λ＞1时，种群数量表现是增长；当λ＞1时且不变时，才能呈“J”形增长。当λ＜1时，种群数量表现是减少。当λ=1时，种群数量表现是不变。
检测：(改编)图1为植食性昆虫迁入该生态系统后的种群数量增长速率变化曲线，图2为λ(λ是当年种群数量与前一年种群数量的比值)随时间的变化曲线。下列有关叙述，正确的是(　　)
A.图1中t1～t2与图2中a～b时期种群都是衰退型
B.图2中a、c时期种群的出生率均与死亡率相当
C.图1和图2中K值出现的时间分别是t2和d
D.图1和图2可分别表示种群的“S”形和“J”形增长过程
B
图2中种群数量最多的时候是 ，最少的时候是 。呈“J”形增长的时间段是 。
c
e
de
3. 4 实践应用
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,种群的数量会发生什么样的变化呢
群数量的恢复需较长时间。如果外界的环境发生剧烈变化，种群还有可能绝灭。合适的捕捞量才能即不危机鱼类种群的持续发展,又能获得较高的鱼产量。
有益生物资源的合理采收量
科学调查有益生物资源的环境容纳量，使采收后种群数量剩余 K/2 左右。此时种群具有最大增长速率，可以在最短时间恢复种群数量，有利于人类持续获得较大收获量，是可再生资源的最佳收获策略。
3. 4 实践应用
而杀虫效果最好的时期在种群数量 K/2以下。
K/2
“J”形增长与“S”形增长的比较
“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。
种群的“J”形和“S”形增长比较
种群“J”形增长曲线表明生物种群具有过度繁殖潜能。
种群“S”形增长是生物在自然界环境阻力作用下的必然结果。
阴影表示环境阻力，两条曲线数量差表示被淘汰的个体数。
环境阻力减小，K 值增大；
环境阻力增大，K 值减小。
0
100
200
300
400
1
2
3
4
5
6
7
时间/天
种群数量
环境阻力
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
K值:环境容纳量
种群数量的波动
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？
种群波动的影响
（1）处于波动中的种群，在某些特定条件下可能出现________；如_____、_____、______等就是种群数量爆发增长的结果
种群爆发
蝗灾
鼠灾
赤潮
（2）当种群长期处于不利条件下，种群数量会出现______或_____的_____；如遭遇人类乱捕滥杀和栖息地破坏；
种群的延续需要有______________为基础；
当一个种群的数量过少，种群可能会由于________等原因而____、_____；
*对于那些已经___________ _________________的物种，需要采取有效的措施进行保护；
持续性
急剧
下降
一定的个体数量
近亲繁殖
衰退
消亡
低于种群延续所需要的最小种群数量
2. 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
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
时间 (天) 次数 1 2 3 4 5 6 7
1
2
3
… …
平均
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内；
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。
正面图
侧面图
计数室
滴液处
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:
一种用来对较大的单细胞微生物等计数的仪器
计数室
计数室分为 25 中格（双线边）
每一中格又分为16小格
计数室是由___________个小格组成
25×16=400
注：有的是16中格，25小格，共400小格。
放大后的计数室
如何计数？
五点取样法
样方法
=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
归纳：
酵母菌种群密度计算公式
①25×16型
酵母菌种群密度（个/mL）=中方格中酵母菌数量的平均值×25×104×稀释倍数
②16×25型
酵母菌种群密度（个/mL）=中方格中酵母菌数量的平均值×16×104×稀释倍数
【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
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。（ ）
×
×
×
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
B

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