种群数量的变化及培养液中酵母菌种群数量的变化-ppt课件.ppt

增长增长稳定稳定波动波动下降下降 第第2 2节节 种群数量的变化种群数量的变化 在营养和生存空间没有限制的在营养和生存空间没有限制的情况下，情况下，某种细菌每某种细菌每2020分钟就通过分钟就通过分裂繁殖一代。分裂繁殖一代。1 1n n代细菌数量的计算公式是：代细菌数量的计算公式是：2 272小时后，由一个细菌分裂产生小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？的细菌数量是多少？Nn2n解：解：n60min72h20min216Nn2n2216建构种群建构种群增长增长模型的方法模型的方法数学模型数学模型用来描述一个用来描述一个系统系统或它的或它的性质性质的的数学数学形式形式细菌每细菌每20min分裂一次分裂一次在资源和空间无限多的环在资源和空间无限多的环境中，细菌种群的增长不境中，细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响会受种群密度增加的影响Nn=2n，N代表细菌数量，代表细菌数量，n表示第几代表示第几代观察、统计细菌数量，对自观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检验或己所建立的模型进行检验或修正修正研究实例研究实例研究方法研究方法观察研究对象，提出问题观察研究对象，提出问题提出合理的假设提出合理的假设根据实验数据，用适当的根据实验数据，用适当的数学数学形式对事物的性质进形式对事物的性质进行表达行表达通过进一步实验或观察等，通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正对模型进行检验或修正数学模型建构的一般过程数学模型建构的一般过程 提出问题提出问题 作出假设作出假设 建立模型建立模型 模型的检验与修正模型的检验与修正以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，画以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，画出细菌的数量增长曲线。出细菌的数量增长曲线。20406080100120140160180时间时间/分钟分钟细菌数量细菌数量/个个细菌的数量个 理理想想条条件件下下细细菌菌数数量量增增长长的的特特点点，在在自自然然界界中中有有此此类类型吗？型吗？实例实例1：澳大利亚本来并没有兔子。澳大利亚本来并没有兔子。1859年，年，24只欧洲只欧洲野兔从英国被带到了澳大利亚。这些野兔发现自己来到了野兔从英国被带到了澳大利亚。这些野兔发现自己来到了天堂。因为这里有茂盛的牧草，却没有鹰等天敌。这里的天堂。因为这里有茂盛的牧草，却没有鹰等天敌。这里的土壤疏松，打洞做窝非常方便。于是，兔子开始了几乎不土壤疏松，打洞做窝非常方便。于是，兔子开始了几乎不受任何限制的大量繁殖。不到受任何限制的大量繁殖。不到100年，兔子的数量达到年，兔子的数量达到6亿只以上，遍布整个大陆。亿只以上，遍布整个大陆。凤眼莲凤眼莲（水葫芦）（水葫芦）凤眼莲原产于南美，凤眼莲原产于南美，1901年作为花卉引年作为花卉引入中国入中国.由于繁殖迅由于繁殖迅速，又几乎没有竞速，又几乎没有竞争对手和天敌，我争对手和天敌，我国目前有国目前有184万吨万吨.它对其生活的水面它对其生活的水面采取了野蛮的封锁采取了野蛮的封锁策略，挡住阳光，策略，挡住阳光，导致水下植物得不导致水下植物得不到足够光照而死亡到足够光照而死亡。实例实例3:20世纪世纪30年代年代,人们将人们将环颈环颈雉雉引入美国的一个岛屿引入美国的一个岛屿二二、“J”型增长的数学模型型增长的数学模型 1 1、模型假设：、模型假设：理理想想状状态态食食物物充充足足，空空间间不不限限，气气候候适适宜宜，没有敌害等；没有敌害等；（N N0 0为起始数量，为起始数量，t t为时间，为时间，N Nt t表示表示t t年后该种年后该种群的数量，群的数量，为该种群数量前一年种群数量的为该种群数量前一年种群数量的倍数）倍数）2 2、种群、种群“J”J”型增长的数学模型公式：型增长的数学模型公式：Nt=N0 t 种种群群的的数数量量每每年年以以一一定定的的倍倍数数增增长长，第第二二年年是第一年的是第一年的倍。倍。计算：计算：某一地区某一地区20012001年人口普查时有年人口普查时有1010万人，万人，20022002年比年比20012001年增长年增长1 1。请预测，。请预测，按照此生长速度，按照此生长速度，20092009年该地区的人年该地区的人口将有多少？口将有多少？Nt10（1+1）2009-2001万万产生条件：产生条件：理理想想状状态态食食物物充充足足，空空间间充充裕裕，环环境境适适宜宜，没有敌害等；没有敌害等；增长特点：增长特点：种群的种群的增长率增长率是一定的；是一定的；增长速率增长速率不断上升不断上升种群数量没有上限；种群数量没有上限；种群增长的型曲线种群增长的型曲线型曲线型曲线型曲线型曲线增长率曲线增长率曲线时间时间种种群群数数量量“增长率增长率”和和“增长速率增长速率”一样吗一样吗？增长率与增长速率是增长率与增长速率是不同不同的。的。增长率是增长率是指新增加指新增加的个体数占原来个体数的比例，是一个百分比，无单的个体数占原来个体数的比例，是一个百分比，无单位；位；增长速率增长速率是指新增加的个体数与时间的比值，即是指新增加的个体数与时间的比值，即dNdNdtdt，有单位（如个，有单位（如个/年等）。年等）。例如，某一种群的数量在某一单位时间例如，某一种群的数量在某一单位时间t t（如一年）（如一年）内，由初数量内，由初数量N No o（个）增长到末数量（个）增长到末数量N Nt t（个），则这一（个），则这一单位时间内种群的增长率和增长速率的计算分别为：单位时间内种群的增长率和增长速率的计算分别为：增长速率增长速率末数初数末数初数单位时间单位时间N Nt tN No o(个个)T T(年年)100增长率增长率末数初数末数初数N Nt tN No oN No oN No o出生率死亡率出生率死亡率在一个培养基中，细菌的数量会在一个培养基中，细菌的数量会一直持续一直持续按照按照这个公式增长吗？为什么？这个公式增长吗？为什么？不会不会.当出生率与死亡率相等时，种群的增长就会当出生率与死亡率相等时，种群的增长就会停止，有时会稳定在一定的水平停止，有时会稳定在一定的水平自自然然条条件件（现现实实状状态态）食食物物等等资资源源和和空空间间总总是是有有限限的的，种种内内斗斗争争不不断断加加剧剧，捕捕食食者者数数量量不不断断增增加加。导导致致该该种种群群的的出出生生率率降降低低，死死亡亡率增高率增高大草履虫数量增长过程如何？大草履虫数量增长过程如何？高斯高斯:把把5 5个大草履个大草履虫置于虫置于0.5mL0.5mL的培的培养液中，每隔养液中，每隔2424小小时统计一次数据，时统计一次数据，经过反复实验，结经过反复实验，结果如下：果如下：种群增长的种群增长的“S S”型曲线型曲线A种群经过一定时种群经过一定时间的增长后，数量间的增长后，数量趋趋于稳定的增长曲线，于稳定的增长曲线，称为称为“S S”型型曲线曲线产生条件：产生条件：自然条件（现实状态）自然条件（现实状态）种群增长的种群增长的“”型曲线型曲线增长特点：增长特点：由于受条件制约，增长速率先上升，达到最大值由于受条件制约，增长速率先上升，达到最大值之后下降。之后下降。种群增长率不断下降。种群增长率不断下降。种群数量达到环境所允许的最大值（种群数量达到环境所允许的最大值（K K值）后，值）后，将停止增长将停止增长.此时增长率和增长速率达到稳定此时增长率和增长速率达到稳定环境容纳量环境容纳量:在环境条件在环境条件不受破坏不受破坏的情况下，一定空间中所的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量称为环境容纳量，又称能维持的种群最大数量称为环境容纳量，又称K K值值。种群数量达到种群数量达到K K值时，值时，种群种群增长停止增长停止种群数量在种群数量在 K/2K/2值时，值时，种群种群增长最快增长最快种群数量小于种群数量小于K/2K/2值时值时种群种群增长速率逐渐加快增长速率逐渐加快种群数量大于种群数量大于K/2K/2值时值时种群种群增长速率逐渐减慢增长速率逐渐减慢AK/2K/2 S S型曲线型曲线增长速率曲线增长速率曲线 为了保护鱼类资源不受破坏，并能持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群数量保持在什么水平?为什么？为什么？为了保护鱼类资源不受为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续地获得破坏，并能持续地获得最大捕鱼量，根据种群最大捕鱼量，根据种群增长的增长的S型曲线，型曲线，应使被应使被捕鱼群的种群数量保持捕鱼群的种群数量保持在在K2水平。这是因为水平。这是因为在这个水平上在这个水平上种群增长种群增长速率速率最大最大。提示：提示：从环境容纳量的角度思考，可以采取措从环境容纳量的角度思考，可以采取措施降低有害动物种群的环境容纳量，如将食物储施降低有害动物种群的环境容纳量，如将食物储藏在安全处，断绝或减少它们的食物来源；室内藏在安全处，断绝或减少它们的食物来源；室内采取硬化地面等措施，减少它们挖造巢穴的场所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。；养殖或释放它们的天敌，等等。同一种群的同一种群的K K值不是固定不变的，会受到环境的影响。值不是固定不变的，会受到环境的影响。思思 考考怎样做才是最有效的灭鼠措施？怎样做才是最有效的灭鼠措施？思思 考考怎样做才是保护大熊猫的根本措施？怎样做才是保护大熊猫的根本措施？建立自然保护区，建立自然保护区，改善大熊猫的栖改善大熊猫的栖息环境，提高息环境，提高环环境容纳量境容纳量。阴影部分代表因阴影部分代表因环境阻力环境阻力而被淘而被淘汰的个体；汰的个体；阴影的大小代表阴影的大小代表环境阻力的大小。环境阻力的大小。总总 结结种群数量的变化：种群数量的变化：增长增长，稳定，波动，下降，稳定，波动，下降“J J”型曲线和型曲线和“S S”型曲线都只研究种群数量型曲线都只研究种群数量 的的 规律。规律。前者反映的种群增长率是一定的；而后者反映前者反映的种群增长率是一定的；而后者反映的种群增长率是变化的，的种群增长率是变化的，认为认为“S S”型曲线的开始部分是型曲线的开始部分是“J J”型曲线。型曲线。二种增长方式的差异，主要在于二种增长方式的差异，主要在于 的作用。的作用。增长增长不能不能环境阻力环境阻力东亚飞蝗种群数量的波动东亚飞蝗种群数量的波动大多数种群的数量总是在波动之中的大多数种群的数量总是在波动之中的种群数量的波动和下降种群数量的波动和下降在在Faroe IslandsFaroe Islands上，上，捕鲸现场成了血的海洋捕鲸现场成了血的海洋在不利条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡在不利条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡影响种群数量变化的因素影响种群数量变化的因素直接因素直接因素(内因）：内因）：间接因素（外因）：间接因素（外因）：重要因素：人类的活动重要因素：人类的活动出生率、死亡率、迁入率、迁出率出生率、死亡率、迁入率、迁出率食物、气候、传染病、天敌食物、气候、传染病、天敌探探究究培养液中酵母菌种群数量的变化培养液中酵母菌种群数量的变化单细胞单细胞真核真核生物生物属于属于兼性厌氧型微生物兼性厌氧型微生物，有氧时产生二氧化碳和水；，有氧时产生二氧化碳和水；无氧时产生二氧化碳和酒精。无氧时产生二氧化碳和酒精。用用液体液体培养基培养酵母菌，种群的增长受培养基培养酵母菌，种群的增长受培养基的培养基的成分，空气，温度，酸碱度成分，空气，温度，酸碱度等因素的影响。等因素的影响。在理想的环境中，酵母菌种群的增长呈在理想的环境中，酵母菌种群的增长呈“J J”型曲线；型曲线；在有限的环境下，酵母菌的种群呈在有限的环境下，酵母菌的种群呈“S S”型曲线。型曲线。血球计数板，通常是一块特制的载玻片，其上由四条槽构成血球计数板，通常是一块特制的载玻片，其上由四条槽构成三个平台。中间的平台又被一短横槽隔成两半，每一边的平三个平台。中间的平台又被一短横槽隔成两半，每一边的平台上各刻有一个方格网，每个方格网共分九个大方格，中间台上各刻有一个方格网，每个方格网共分九个大方格，中间的大方格即为计数室，微生物的计数就在计数室中进行。的大方格即为计数室，微生物的计数就在计数室中进行。计数室的刻度一般有两种规格，一种是一个大方格分成计数室的刻度一般有两种规格，一种是一个大方格分成1616个个中方格，而每个中方格又分成中方格，而每个中方格又分成2525个小方格；另一种是一个大个小方格；另一种是一个大方格分成方格分成2525个中方格，而每个中方格又分成个中方格，而每个中方格又分成1616个小方格。但个小方格。但无论是哪种规格的计数板，每一个大方格中的小方格数都是无论是哪种规格的计数板，每一个大方格中的小方格数都是相同的，即相同的，即16*25=40016*25=400小方格。小方格。取清洁干燥的血球计数板，在计数室上面加盖玻片。取酵母菌悬液，摇匀，用滴管由盖玻片边缘滴一小滴(不宜过多)，则菌液自行渗入，计数室不得有气泡，然后置高倍镜下计数。样品浓度要求每小格内有510个菌体为宜。每个样品重复计数23次，取其平均值 操作步骤操作步骤第第 1 1 天天第第 4 4 天天第第 6 6 天天第第 7 7 天天死亡死亡活菌数活菌数试管试管编号编号培养液培养液/mLmL无菌水无菌水/mLmL酵母菌母酵母菌母液液/mLmL温度温度（）A A10100.10.12828B B10100.10.15 5C C10100.10.12828对照实验：对照实验：B(温度温度)C(营养营养)记录表：记录表：7 7天连续记录天连续记录重复实验：重复实验：3 3次次取平均值取平均值 对于压在小方格界线上的酵母菌应取对于压在小方格界线上的酵母菌应取相邻相邻两边及顶角两边及顶角计数。计数。B练练习习建构种群建构种群增长数学增长数学模型的方法包括以下步骤：模型的方法包括以下步骤：1.提出合理的假设提出合理的假设2.对模型进行检验或修正对模型进行检验或修正3.用适当的用适当的数学数学形式对事物的性质进行表达形式对事物的性质进行表达4.观察研究对象，提出问题观察研究对象，提出问题A.1234B.2314C.4132D.4123C下图表示接种到一定容积培养液中的酵母菌生下图表示接种到一定容积培养液中的酵母菌生长曲线图，曲线中哪段表示由于有限空间资源的限长曲线图，曲线中哪段表示由于有限空间资源的限制使种内斗争增加（制使种内斗争增加（）ACD段段BDE段段CEF段段 DFG段段c下列对阴影部分的解释正下列对阴影部分的解释正确的是（确的是（）环境中影响种群增长的阻力环境中影响种群增长的阻力环境中允许种群增长的最大值环境中允许种群增长的最大值其数量表示种群内迁出的个体数其数量表示种群内迁出的个体数其数量表示通过生存斗争被淘汰的个体数其数量表示通过生存斗争被淘汰的个体数A.B.C.D.C下图中表示在良好的生长环境下下图中表示在良好的生长环境下,小球藻分裂繁殖中的细胞数量,鸡产蛋数量(每天产一枚)和竹子自然生长的高度这三种现象与时间的关系 依次是()A.乙,甲,丁 B.甲,丙,乙 C.丙,甲,乙 D.丁,乙,丙CqT1T1T2T0种种群群增增长长速速率率某种鱼迁入一生态系统后，种群数量增长速率某种鱼迁入一生态系统后，种群数量增长速率随时间变化的曲线，下列叙述正确的是（随时间变化的曲线，下列叙述正确的是（）A.A.在在T T0 0-T-T2 2时，种群数量呈时，种群数量呈“J J”型增长型增长B.B.若在若在T T2 2时种群的数量为时种群的数量为N N，则在，则在T1T1时种群的时种群的数量为数量为N/2N/2；C.C.捕获该鱼的最佳时期为捕获该鱼的最佳时期为T T2 2时时D.D.在在T TI I-T-T2 2时，该鱼种群数量呈下降趋势。时，该鱼种群数量呈下降趋势。B叶蜂产卵于叶上；泥蜂储存其他昆虫的幼虫叶蜂产卵于叶上；泥蜂储存其他昆虫的幼虫为子代的食物；蜜蜂的幼虫由工蜂直接喂养。为子代的食物；蜜蜂的幼虫由工蜂直接喂养。这三种蜂的这三种蜂的生存曲线生存曲线依次是（依次是（）A.A.甲乙丙甲乙丙 B.B.乙丙甲乙丙甲C.C.乙甲丙乙甲丙 D.D.甲丙乙甲丙乙1001005050生生存存率（率（%)%)甲甲乙乙丙丙A卵卵成虫成虫种群数量的最大点在种群数量的最大点在 ；种群数量增长最快的在种群数量增长最快的在 ；该种群的增长率由缓慢到逐该种群的增长率由缓慢到逐渐加快是在渐加快是在 年后开始的；年后开始的；环境阻力增长是在环境阻力增长是在 年开始年开始既要获得最大的捕获量，又既要获得最大的捕获量，又要使该动物资源的更新能力要使该动物资源的更新能力不受到破坏，应该使该动物不受到破坏，应该使该动物种群数量保持在图中种群数量保持在图中 点所点所代表的水平上；代表的水平上；因为在这个水平上（因为在这个水平上（）A.A.种群数量相对稳定种群数量相对稳定 B.B.种群增长速率最大种群增长速率最大C.C.种群数量最大种群数量最大 D.D.环境条件所允许的种群数环境条件所允许的种群数量最大量最大1234567dcab10050db25bB自然界中生物种群增长常表现为自然界中生物种群增长常表现为“S”型增长型增长曲线。下列有关种群曲线。下列有关种群“S”型增长的正确说法型增长的正确说法是（是（）A.“S”型增长曲线表示了种群数量和食物的关型增长曲线表示了种群数量和食物的关系系B.种群增长率在各阶段是不相同的种群增长率在各阶段是不相同的C.“S”型增长曲线表示了种群数量与时间无关型增长曲线表示了种群数量与时间无关D.种群增长不受种群密度制约种群增长不受种群密度制约B某鼠种群被高速公路分隔成某鼠种群被高速公路分隔成A、B两个种群，两个种群，A区因建化工厂而环境剧变，污水横流，区因建化工厂而环境剧变，污水横流，B区区地势较高无变化，经数十年后，种群地势较高无变化，经数十年后，种群A的进化的进化速率很可能（速率很可能（）A比比B慢慢B比比B快快C与与B相同相同D开始比开始比B慢，后来比慢，后来比B快快B 如果种群处在一个理想的环境中，如果种群处在一个理想的环境中，没有自然和空间的限制，种群内个没有自然和空间的限制，种群内个体数量的增长曲线是体数量的增长曲线是_,用达尔文用达尔文的进化理论解释，这是由于生物具的进化理论解释，这是由于生物具有有_特性。特性。如果将该种群置入有限制的自然如果将该种群置入有限制的自然环境中，种群内个体数量的增长曲环境中，种群内个体数量的增长曲线是线是_，用达尔文进化理论分析图中的阴，用达尔文进化理论分析图中的阴影部分表示影部分表示ab个体数 时间ab在生存斗争过程中淘汰的个体在生存斗争过程中淘汰的个体过度繁殖过度繁殖