种群数量的变化专家课.ppt

种群数量的变化专家课1现在学习的是第1页，共32页常用研究方法：常用研究方法：建立建立数学模型数学模型，来描述、解释和预测种群数量的变化，来描述、解释和预测种群数量的变化种群研究的核心问题种群研究的核心问题-种群数量的变化。种群数量的变化。数学模型数学模型1 1、概念：、概念：是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。2 2、表现形式：、表现形式：公式公式、图表、折线图图表、折线图等形式。等形式。3 3、建构种群增长模型的方法、建构种群增长模型的方法2现在学习的是第2页，共32页一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法问题探讨问题探讨 在营养和生存空间在营养和生存空间没有限制的情况下没有限制的情况下，某，某种细菌每种细菌每20min20min就通过分就通过分裂繁殖一代。裂繁殖一代。二分裂二分裂3现在学习的是第3页，共32页一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法1 1、观察研究对象，、观察研究对象，提出问题提出问题细菌每细菌每2020分钟分裂一次，分钟分裂一次，问题：细菌数量怎样变化的？问题：细菌数量怎样变化的？2 2、提出提出合理的合理的假设假设在资源和空间无限多的环境中，细菌在资源和空间无限多的环境中，细菌种群的增长不受种群密度增加的影响种群的增长不受种群密度增加的影响3 3、根据实验数据，用适当、根据实验数据，用适当的的数学形式数学形式对事物的性质进对事物的性质进行行表达表达4 4、通过进一步实验或观察等，、通过进一步实验或观察等，对模型进行对模型进行检验或修正检验或修正建立数学模型一般包括以下步骤：建立数学模型一般包括以下步骤：列出列出表格表格，根据，根据表格表格画曲线，推导画曲线，推导公式公式4现在学习的是第4页，共32页一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法时间时间（min)min)2020 4040 60608080100100120120140140160160 180180分裂次数分裂次数数量数量（个）（个）2 24 48 81616323264641281282562565125121 12 23 34 45 56 67 78 89 91 1、图表法：图表法：填写下表：计算填写下表：计算一个一个细菌在不同时间（单位为细菌在不同时间（单位为min）产生后代的数量。）产生后代的数量。2 2公式法：公式法：n代细菌数量代细菌数量Nn的计算公式是：的计算公式是：NnNn3 372小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？11n n解：解：n min xhminNn1n 5现在学习的是第5页，共32页一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法4、曲线图、曲线图 以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，画出细菌的数量增长曲线。曲线图与数学公式比较，有哪些优点？曲线图：直观曲线图：直观数学公式：精确数学公式：精确理想条件下6现在学习的是第6页，共32页二、种群增长的二、种群增长的“J”J”型曲线型曲线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，这个澳洲“客人”的数量呈指数增长，达到6亿只之巨。实例实例1 17现在学习的是第7页，共32页实例实例2 2150050010000 37 38 39 40 41 42年份年份某海岛上环颈雉种群的增长某海岛上环颈雉种群的增长种群数量种群数量/个个自然界确有类似的细菌在自然界确有类似的细菌在理想条件理想条件下种群数量增长的形下种群数量增长的形式，如果以式，如果以时间为横坐标，种群数量为纵坐标时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出画出曲线曲线来来表示，曲线大致呈表示，曲线大致呈“”型型。在20世纪30年代时，人们将环颈雉引入到美国的一个岛屿，在19371942年期间，这个环颈雉种群的增长大致符合“J”型曲线（右图）。8现在学习的是第8页，共32页二、种群增长的二、种群增长的“J J”型曲线型曲线产生条件：产生条件：理想状态：食物充足，空间不限，气候适宜，没有天敌等；（没有环境阻力）（没有环境阻力）增长特点：增长特点：种群数量每年以一定的倍数增长(第二年是第一年的倍 1）量的计算：量的计算：N Nt t=N=N0 0 t t N0为起始数量t为时间为年均增长倍数Nt表示t年后该种群的数量例子：例子：实验室条件下、迁移入新环境（外来物种入侵）9现在学习的是第9页，共32页理想条件下的种群增长模型型曲型曲线N Nt t=N=N0 0 t t 环境资源无限指数生长10现在学习的是第10页，共32页型曲型曲线种群数量曲线种群增长率曲线种群增长速率曲线=增加个体数前一年个体总数=-1增加个体数量时间=图像斜率图像斜率=增长特点：连续增长增长率不变11现在学习的是第11页，共32页实验实验2 2：高斯（高斯（GauseGause，19341934）把）把5 5个大草履虫置于个大草履虫置于0.5mL0.5mL的培养液中的培养液中，每隔，每隔2424小时统计一次数据，经过反复实验，小时统计一次数据，经过反复实验，结果如下：结果如下：三、种群增长的三、种群增长的“S S”型曲线型曲线S型曲型曲线条件：存在环境阻力：条件：存在环境阻力：食物有限空间有限种内斗争种间竞争天敌捕食12现在学习的是第12页，共32页（1 1）适用范围）适用范围（2 2）数量变化特点）数量变化特点种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定 （稳定于（稳定于“K K值值”）资源和空间有限的种群（自然种群）（自然种群）（3 3）“K K”值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称为环境容纳量。思考：思考：K K值是否固定不变呢？值是否固定不变呢？否，易受环境因素的影响13现在学习的是第13页，共32页种群数量曲线K/2-种群增长率曲线=出生率-死亡率KK/2KK/2种群增长速率曲线(4)(4)种群增长模型种群增长模型14现在学习的是第14页，共32页4、种群数量K/2 K值时，5、种群数量达到K值时，种群增长率为零,但种群数量达到最大，且种内斗争最剧烈。3、种群数量在 K/2值时，种群增长率最大2、种群数量由0K/2值时，K/2K/2K K值值A A1、一开始OA段数量增长慢的原因是：环境条件较适宜，但种群个体基数小 种群增长率增大:因为食物和空间充足种群增长率降低:食物和空间有限，种内、种间斗争加剧，环境恶化15现在学习的是第15页，共32页（5 5）与生活的联系）与生活的联系思考：思考：在池塘中养鱼，渔民总是希望自己捕的鱼越多越好，在池塘中养鱼，渔民总是希望自己捕的鱼越多越好，但是为了考虑池塘的鱼可持续发展，捕鱼应该选择在种群数但是为了考虑池塘的鱼可持续发展，捕鱼应该选择在种群数量是多少时最好？量是多少时最好？K/2K超过种群的数量超过种群的数量K/2K/2时开始捕鱼时开始捕鱼捕到数量下降到捕到数量下降到K/2K/2时停止时停止此时种群增长率最快，可提供资源数量也最多，而且不影响资源再生。16现在学习的是第16页，共32页思考：思考：从环境容纳量（K值）的角度思考：（1 1）对濒危动物如大熊猫应采取什么保护措施？）对濒危动物如大熊猫应采取什么保护措施？（2 2）对家鼠等有害动物的控制，应当采取什么）对家鼠等有害动物的控制，应当采取什么 措施？措施？建立自然保护区，改善大熊猫的栖息环境，建立自然保护区，改善大熊猫的栖息环境，提高环境提高环境容纳量容纳量。如将食物储藏在安全处，断绝或减少它们的食物来如将食物储藏在安全处，断绝或减少它们的食物来源；室内采取硬化地面等措施，减少它们挖造巢穴源；室内采取硬化地面等措施，减少它们挖造巢穴的场所；养殖或释放它们的天敌，等等。的场所；养殖或释放它们的天敌，等等。可以采取措施可以采取措施降低有害动物种群的环境容纳量降低有害动物种群的环境容纳量，17现在学习的是第17页，共32页比较种群增长两种曲线的联系与区别比较种群增长两种曲线的联系与区别J J型曲线型曲线S S型曲线型曲线条件条件种群增长率种群增长率有无有无K K值值曲线曲线环境资源无限环境资源无限环境资源有限环境资源有限保持稳定保持稳定先升后降先升后降无，无，持续保持增长持续保持增长有有K K值值环境阻力环境阻力环境阻力环境阻力K K值：值：环境容纳量环境容纳量通过通过生存斗争生存斗争被被淘汰淘汰的的个体数量，也即代表自个体数量，也即代表自然选择的作用。然选择的作用。18现在学习的是第18页，共32页 大多数种群的数量总是在大多数种群的数量总是在波动波动之中的，在不利条件之中的，在不利条件之下，还会急剧下降，甚至之下，还会急剧下降，甚至灭亡灭亡。四、种群数量的波动和下降四、种群数量的波动和下降（1）影响种群数量变化的因素：间接因素：食物、气候、传染病、天敌：食物、气候、传染病、天敌人类的活动人类的活动直接因素：出生率、死亡率、迁入、迁出数量变化特点数量变化特点种群数量在种群数量在“K K”值附近波动值附近波动19现在学习的是第19页，共32页种群数量时间理想有限自然气候、食物、天敌、传染病、人为因素等K20现在学习的是第20页，共32页1 1、观察研究对象，、观察研究对象，提出问题提出问题细菌每细菌每2020分钟分裂一次，分钟分裂一次，问题：细菌数量怎样变化的？问题：细菌数量怎样变化的？2 2、提出提出合理的合理的假设假设在资源和空间无限多的环境中，细菌在资源和空间无限多的环境中，细菌种群的增长不受种群密度增加的影响种群的增长不受种群密度增加的影响3 3、根据实验数据，用适当的、根据实验数据，用适当的数学形式数学形式对事物的性质进行对事物的性质进行表达表达列出表格，根据表格画曲线，推导列出表格，根据表格画曲线，推导公式公式4 4、通过进一步实验或观察等，、通过进一步实验或观察等，对模型进行对模型进行检验或修正检验或修正观察、统计细菌的数量，对自己所建观察、统计细菌的数量，对自己所建立的模型进行检验或修正立的模型进行检验或修正建立数学模型一般包括以下步骤：建立数学模型一般包括以下步骤：21现在学习的是第21页，共32页五、培养液中酵母菌种群数量的变化五、培养液中酵母菌种群数量的变化1 1实验原理：实验原理：（1）酵酵母母菌菌是是_，在在有有氧氧条条件件下下能能产产生生较较多多的的_，在在无无氧氧条条件件下下产生产生_和和_。（2）在在理理想想的的无无限限环环境境中中，没没有有天天敌敌和和其其他他灾灾害害，酵酵母母菌菌种种群群呈呈_增增长长，自自然然界界中中资资源源和和空空间间总总是是有有限限的的，酵酵母母菌菌种种群群呈呈_型型增长。增长。（3）计算酵母菌数量可用）计算酵母菌数量可用_的方法。的方法。兼性厌氧微生物兼性厌氧微生物CO2和和H2OCO2酒精酒精“J”型型“S”型型抽样检测抽样检测（4）繁殖方式：出芽生殖）繁殖方式：出芽生殖22现在学习的是第22页，共32页23现在学习的是第23页，共32页(1).(1).取相同试管取相同试管3 3，分别分别标号，分别分别标号1 1、2 2、3 3。各加入。各加入10mL10mL肉肉汤培养液汤培养液(或马铃薯培养液或马铃薯培养液)，塞上棉塞。，塞上棉塞。(2).(2).用高压锅进行高压蒸气用高压锅进行高压蒸气灭菌灭菌后，冷却至室温。后，冷却至室温。(3).(3).将等量酵母菌母液分别加入试管，摇匀后用血细胞计将等量酵母菌母液分别加入试管，摇匀后用血细胞计数板计数起始酵母菌个数，做好记录。数板计数起始酵母菌个数，做好记录。(4).(4).将各试管送进将各试管送进恒温箱恒温箱2828下下培养培养7 7天。天。(5).(5).每天同一时间每天同一时间取出本组的试管，用血球计数板计数酵母取出本组的试管，用血球计数板计数酵母菌个数，并作记录，连续观察菌个数，并作记录，连续观察7 7天。天。3 3、实验过程、实验过程2 2、探究问题、探究问题 培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的？24现在学习的是第24页，共32页第 1 天25现在学习的是第25页，共32页第 4 天第 6 天26现在学习的是第26页，共32页第 7 天死亡27现在学习的是第27页，共32页血细胞计数板血细胞计数板是一块特制的厚型载玻片，载玻片上有是一块特制的厚型载玻片，载玻片上有4 4条槽而构成条槽而构成3 3个平个平台。中间的平台较宽，其中间又被一短横槽分隔成两半，每个半边上台。中间的平台较宽，其中间又被一短横槽分隔成两半，每个半边上面各有一个计数室。面各有一个计数室。28现在学习的是第28页，共32页抽样检测法抽样检测法：先将盖玻片放在计数室上，用吸管吸取培养液，低于盖玻片边缘，让培养液自行渗入。多余培养液用滤纸吸出。稍待片刻，待酵母菌细胞全部沉降到计数室底部，将计数板放在载物台中央，计数一个小方格内的酵母菌数量，再以此为根据，估算试管内的酵母菌总数。29现在学习的是第29页，共32页1625251630现在学习的是第30页，共32页思考：一个小方格的体积是多少？0.10.11 1000000000000 16m16ml l1/4000mm3计数：数出每个小格种酵母菌数量，结合每小格体积换算出10ml培养液中酵母菌的数目31现在学习的是第31页，共32页议一议：议一议：1 1、对于压在小方格界线上的酵母菌，应当怎样计数？、对于压在小方格界线上的酵母菌，应当怎样计数？数上不数下，数左不数右数上不数下，数左不数右 2 2、从试管中吸出培养液进行计数之前，应将试管、从试管中吸出培养液进行计数之前，应将试管轻轻振荡几次轻轻振荡几次。目的？目的？3 3、如果一个小方格内酵母菌过多，难以数清，应当采取何种措、如果一个小方格内酵母菌过多，难以数清，应当采取何种措施？施？4 4、需要设置对照组吗、需要设置对照组吗?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。可按一定的比例稀释后再计数。32现在学习的是第32页，共32页