【课件】种群的数量变化课件 -2022-2023学年高二上学期生物人教版（2019）选择性必修2.pptx

种群数量的变化种群数量的变化第第5章章 第第2节节目录目录CONTENTSCONTENTS问题探讨问题探讨建构种群增长模型的方法建构种群增长模型的方法种群的种群的“J”“J”形增长形增长种群的种群的“S S”形增长形增长增长率与增长速率增长率与增长速率0102030405延迟符问题探讨 我们的手上难免沾染细菌。细菌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，设在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌某种细菌20min20min就通过分裂繁殖一代。就通过分裂繁殖一代。讨论讨论v 第第n n代细菌数量的计算公式是什么？代细菌数量的计算公式是什么？时间时间/min细菌数量细菌数量/个个细菌繁殖产生的后代数量细菌繁殖产生的后代数量Nn=N02n假设细菌初始数量为N0问题探讨 我们的手上难免沾染细菌。细菌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，设在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌某种细菌20min20min就通过分裂繁殖一代。就通过分裂繁殖一代。讨论讨论v72h72h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？时间时间/min细菌数量细菌数量/个个细菌繁殖产生的后代数量细菌繁殖产生的后代数量时间/min20406080100120140160180繁殖代数123456789细菌数量/个2 4 8 16 3264 128 256 512N0=1 n 60min 72h20min216Nn1n 2216问题探讨 我们的手上难免沾染细菌。细菌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，设在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌某种细菌20min20min就通过分裂繁殖一代。就通过分裂繁殖一代。讨论讨论v 在一个培养瓶中，细菌的数量会一直按照在一个培养瓶中，细菌的数量会一直按照这个公式描述的趋势增长吗？如何验证你的这个公式描述的趋势增长吗？如何验证你的观点？观点？时间时间/min细菌数量细菌数量/个个细菌繁殖产生的后代数量细菌繁殖产生的后代数量不会因为培养瓶中的营养物质和空间是有限的。可以用实验计数法来验证。建构种群增长模型的方法1精确精确数学公式数学公式直观直观曲线图曲线图一、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.数学模型：数学模型：用来描述一个系统或它的性质的用来描述一个系统或它的性质的数学形式数学形式。=细菌每细菌每20min分裂一次，怎样计分裂一次，怎样计算繁殖算繁殖n代的数量？代的数量？在资源和生存空间没有限制的条在资源和生存空间没有限制的条件下，细菌种群的增长不会受种件下，细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响群密度增加的影响Nn=2nN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，对自己年观察、统计细菌数量，对自己年建立的模型进行检验或修正建立的模型进行检验或修正观察研究对象，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，用适当的形式对根据实验数据，用适当的形式对事物的性质进行表述，即建立数事物的性质进行表述，即建立数学模型学模型通过进一步实验或观察等，对模通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正型进行检验或修正一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法2.2.研究方法及实例研究方法及实例研究实例研究方法分析自然界种群增长的实例分析自然界种群增长的实例问题问题 讨论讨论 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，还啃啮树皮，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。【资料1】环颈雉20世纪30年代，人们将环颈雉引入某地一个岛屿。1937-1942年这个种群数量的增长如下图所示。【资料2】分析自然界种群增长的实例分析自然界种群增长的实例问题问题 讨论讨论 讨论1.这两个资料中的种群增长有什么共同点？讨论2.种群出现这种增长的原因是什么？讨论3.这种种群增长的趋势能不能一直持续下去？为什么？这两个资料中，种群数量增长曲线都大致呈“J”形。种群呈“J”形曲线增长的原因是食物和空间条件充裕、没有天敌、气候适宜等。不能理想条件理想条件因为食物等资源和空间是有无限的。分析自然界种群增长的实例分析自然界种群增长的实例问题问题 讨论讨论 种群的“J”形增长21.1.模型假设模型假设理想条件理想条件食物和空间条件食物和空间条件充裕充裕。二二.种群的种群的“J”形增长形增长时间（时间（t）N0种种群群数数量量气候适宜气候适宜没有天敌和其他竞争物种等没有天敌和其他竞争物种等种群的数量每年以种群的数量每年以一定的倍数一定的倍数增长，第二年的数量是第一年的增长，第二年的数量是第一年的倍倍。增长特点：增长特点：2.2.建立模型：建立模型：Nt=N0 t N0：为起始数量；t：为时间；Nt：表示t年后该种群的数量；：表示该种群数量是前一年种群数量的倍数。二二.种群的种群的“J”形增长形增长时间（时间（t）N0种种群群数数量量当入=1时，种群数量如何变化?当入1时，种群数量如何变化?当入1时，种群一定呈“J”形增长吗?种群数量不变种群数量不变(相对稳定相对稳定)种群数量增长种群数量增长种群数量下降种群数量下降不一定不一定;只有入只有入11且为定值时，种群增长才为且为定值时，种群增长才为“J”“J”形增长形增长;1-41-4年，种群数量年，种群数量_4-54-5年，种群数量年，种群数量_5-95-9年，种群数量年，种群数量_9-109-10年，种群数量年，种群数量_10-1110-11年，种群数量年，种群数量_11-1311-13年，种群数量年，种群数量_前前9 9年，种群数量第年，种群数量第_年最高年最高9-139-13年，种群数量第年，种群数量第_年最低年最低呈呈“J”“J”形增长形增长增长增长相对稳定相对稳定下降下降下降下降11-1211-12年下降，年下降，12-1312-13年增长年增长5 51212据图说出种群数量如何变化种群的“S”形增长3三、种群的三、种群的“S”S”型增长型增长【实例分析】生态学家高斯的实验：在0.5 mL培养液中放入5个大草履虫，每隔24h统计一次大草履虫的数量。经反复实验，结果如下图所示。大草履虫的数量在第二天和第三天增长较快；第五天以后基本维持在375个左右。1.1.“S S”形增长含义形增长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“”形。S2 2“S”“S”形形增长的增长的数学数学模型产生的原因模型产生的原因在自然资源和空间总是有限的。当种群密度增大时，种内竞争加剧，这就导致种群的出生率降低，死亡率升高。当死亡率升高至与出生率相等时，种群的增长就会停止，种群数量有时会稳定在一定水平。三、种群的三、种群的“S”S”型增长型增长3、环境容纳量（K值）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。三、种群的三、种群的“S”S”型增长型增长abab段：段：种群基数小，需要适应新环境，增长较缓慢；资源和空间丰富，出生率升高，种群数量增长迅速；资源和空间有限，种群密度增大，种内竞争加剧，出生率降低，死亡率升高，种群增长减缓；出生率约等于死亡率，种群增长速率几乎为0，种群数量达到K值，且维持相对稳定。种群数量为K/2，种群增长速率达到最大；4 4、“S”“S”形形增长增长曲线图分析：曲线图分析：bcbc段：段：c c点：点：dede段：段：cdcd段：段：三、种群的三、种群的“S”S”型增长型增长5.5.同一种群的同一种群的K K值是不是固定不变的呢值是不是固定不变的呢?(1)(1)K K值不是一成不变的值不是一成不变的:K:K值会随着环境的值会随着环境的改变而发生变化，当环境遭到破坏时，改变而发生变化，当环境遭到破坏时，K K值值会下降会下降;当环境条件状况改善时，当环境条件状况改善时，K K值会上值会上升。升。(2)(2)在环境条件没有遭受破坏的情况下，种群数量会在环境条件没有遭受破坏的情况下，种群数量会在在K K值附近上下波动值附近上下波动。当种群数量偏离。当种群数量偏离K K值的时候，会值的时候，会通过通过负反馈调节负反馈调节使种群数量回到使种群数量回到K K值。值。三、种群的三、种群的“S”S”型增长型增长请从环境容纳量的角度，对鼠、蚊、虫等有害动物的防控提出指导意见？请从环境容纳量的角度，对鼠、蚊、虫等有害动物的防控提出指导意见？若使池塘中的草鱼增产，又该如何做？若使池塘中的草鱼增产，又该如何做？增长率与增长速率4增长率=（现有个体数-原有个体数）/种群原有个体数100增长率末数初数NtNt-1Nt-1初数增长率-1（1，且不变）1.J1.J型曲线型曲线（1，且不变）增长速率：单位时间内增加的个体数量。增长速率末数初数单位时间NtNt-1(个)t(年)实质就是“J”型曲线的斜率（-1）N0t-11.J1.J型曲线型曲线种群种群“S”形增长的形增长的增长率增长率和和增长速率增长速率曲线曲线K/2 t0 t1 t2 时间种群数量Kabcdeabcde2.S2.S型曲线型曲线v图中阴影部分表示什么图中阴影部分表示什么?v环境阻力如何用自然选择学说内容解释环境阻力如何用自然选择学说内容解释?v“S”“S”形曲线中，有一段时期近似于形曲线中，有一段时期近似于“J”“J”形曲线，这一形曲线，这一段是否等同于段是否等同于“J”“J”形曲线形曲线?为什么为什么?环境阻力。环境阻力。生存斗争中被淘汰的个体数。生存斗争中被淘汰的个体数。不等同，已经存在环境阻力。不等同，已经存在环境阻力。探究实践培养液中酵母菌种群数量的变化5实验目的：初步学会酵母菌等微生物的计数及种群数量变化曲线的绘制。实验原理：用液体培养基（培养液）培养酵母菌，种群的增长受培养液的成分、空间、pH、温度等因素的影响。提出问题：培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的？材料用具：酵母菌、无菌马铃薯培养液或肉汤培养液、试管、血细胞计数板、滴管、显微镜等。血细胞计数板构造计数室1mm探究探究探究探究 实践实践实践实践 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1234大方格的长和宽各为1mm，深度为0.1mm，即1mm1mm0.1mm，其容积为0.1mm3；计数室通常有两种规格：2516型，即大方格内分为25中格，每一中格又分为16小格；1625型，即大方格内分为16中格，每一中格又分为25小格。不管计数室是哪一种构造，其每一大方格都是由1625=2516=400个小方格组成。探究探究探究探究 实践实践实践实践 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酵母菌的计数先将盖玻片放在计数室上，用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘让培养液自行渗入多余培养液用滤纸吸去，稍待片刻待酵母菌细胞全部沉降到计数室底部计数板移至载物台的中央计数一个小方格内的酵母菌数量，估算试管中的酵母菌总数立即将数据填到记录表格中，如记数时发现细胞数较多，不易分辨，吸取的样液应当稀释5探究探究探究探究 实践实践实践实践 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酵母细胞数/ml=80小格内酵母细胞个数/80400104稀释倍数酵母细胞数/ml=100小格内酵母细胞个数/100400104稀释倍数探究探究探究探究 实践实践实践实践 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（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？（2）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？（3）对于压在小方格界线上的酵母菌，应当怎样计数?使培养液中酵母菌分布均匀，以保证估算准确，减少误差。可将培养液适当稀释一定倍数后再计数。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。探究探究探究探究 实践实践实践实践 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本实验需要设置对照吗?需要做重复实验吗?为什么？怎样记录结果？记录表怎样设计？不需要，因为本实验在时间上形成自身前后对照。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。次数次数 时间时间1234567123平均678探究探究探究探究 实践实践实践实践 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。第第 11天天第第 4 4 天天第第 66天天第第 7 7 天天死亡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）。探究探究探究探究 实践实践实践实践 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。进一步探究：温度或者营养物质对酵母菌数量的影响试管编号培养液/mL无菌水/mL酵母菌母液/mL温度（）A100.128B100.15C100.128探究探究探究探究 实践实践实践实践 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9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，若直接从静置的菌液上层中吸取，所测数值可能偏小，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。10探究探究探究探究 实践实践实践实践 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谢谢谢谢观观看看