种群数量的变化（优秀课件上课专用）ppt.ppt

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1、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，某种细菌每情况下，某种细菌每2020分钟就分钟就通过分裂繁殖一代。通过分裂繁殖一代。时间时间（min)20 40 60 80100 120 140 160 180分裂次数分裂次数数量（个）数量（个）248163264128 256 5121234567891.1.填写下表：计算一个细菌在不同时间（单位填写下表：计算一个细菌在不同时间（单位为为minmin）产生后代的数量。）产生后代的数量。2 2n n代细菌数量的计算公式是：代细菌数量的计算公式是：3 37272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

2、菌数量是多少？Nn2n解：解：n 60 min 72 h20 min216Nn2n 2 2164.4.以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，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。画出细菌的数量增长曲线。20406080100 120140160180时间时间/分钟分钟细菌数量细菌数量/个个用来描述一个系统或它的性质的数学形式用来描述一个系统或它的性质的数学形式数学方程式数学方程式曲线曲线式式Nn2n为了直观、简便地研究种群的数量变动的规为了直观、简便地研究种群的数量变动的规律，律，数学模型建构数学模型建构是常用的方法之一。是常用的方法之一。一、建构种群增长模型一、建构种群增长模

3、型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 模型的检验与评价模型的检验与评价细菌每细菌每20min20min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 列出表格，根据表格列出表格，根据表格画曲线，推导公式。画曲线，推导公式。N Nn n=2=2n n，N N代表细菌数量，代表细菌数量，n n表示第几代表示第几代观察、统计细菌数量，对观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检自己所建立的模型进行检验或修正验或修正研究实例研究实例研究

4、方法研究方法观察研究对象，观察研究对象，提出问题提出问题提出合理的假设提出合理的假设根据实验数据，根据实验数据，用适当的用适当的数学形式对事物的性质进数学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1859年，年，24只只野兔野兔 6亿只以上亿只以上的野兔的野兔近近100100年后年后实例实例1 1：澳大利亚野兔：澳大利亚野兔二、种群增长的二、种群增长的“J J”型曲线型曲线实例实例2：2020世纪世纪3030年代时，人们将环颈雉引入到年代时，人们将环颈雉引入到美国的一个岛屿上，在最初的美国的一个岛屿上，在最初的5 5年

5、内，较优裕的年内，较优裕的环境条件使得该种群的增长近于环境条件使得该种群的增长近于“J J”型曲线型曲线经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用种种群群数数量量时间时间指指数数增增长长二、种群增长的二、种群增长的“J J”型曲线型曲线一年后该种群的数量一年后该种群的数量:N N1 1=N=N0 0 两年后该种群的数量两年后该种群的数量:N N2 2=N=N1 1=N N0 0 2 2t t年后该种群的数量年后该种群的数量:N Nt t=N=N0 0 t t模型假设：模型假设：食物或养料充足，生存空间充裕，

6、气食物或养料充足，生存空间充裕，气候适宜，没有天敌等候适宜，没有天敌等理想的环境，第二年的数量理想的环境，第二年的数量是第一年的是第一年的 倍倍。条件：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，环环境境适宜，没有适宜，没有天敌天敌等等。J J型曲线的两种情况：型曲线的两种情况：实验室条件下；刚迁入一个新的适宜环境。实验室条件下；刚迁入一个新的适宜环境。小结小结:不能，不能，原因：原因：食物有限食物有限空间有限空间有限种内种内斗争斗争种间竞争种间竞争天敌捕食天敌捕食思考：思考：自然界中，种群的自然界中，种群的J能持续型增长么？能持续型增长么？种群密度越大种群密度越大环境阻力环境阻

7、力越大越大O 时间时间种种群群增增长长率率O 时间时间种种群群增增长长速速率率增长特点：增长特点：连续增长，增长率不变连续增长，增长率不变实验：实验：高斯把高斯把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，结果小时统计一次数据，经过反复实验，结果如下：如下：三、种群增长的三、种群增长的“S”S”型曲线型曲线经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用三、种群增长三、种群增长“S”型曲型曲线线逻逻辑辑斯斯蒂蒂增增长长K KN N0

8、 0条件：条件：生存资源有限。生存资源有限。(生生态系统中的食物、水源、空态系统中的食物、水源、空间等间等)随着种群数量的增大，随着种群数量的增大，每个个体所能得到的每个个体所能得到的资源越资源越来越少，来越少，种内斗争不断加剧，种内斗争不断加剧，捕食者数量不断增加，捕食者数量不断增加，导致导致该种群的出生率降低，死亡该种群的出生率降低，死亡率增高。率增高。当出生率当出生率=死亡率时，死亡率时，种群数量就达到种群数量就达到最大值最大值(K(K值值)。在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能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维持的种群最大数量称为环境容纳量，又称环

9、境容纳量，又称K值值经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用逻逻辑辑斯斯蒂蒂增增长长K KN N0 0a ab bc cd d自然环境中所有生自然环境中所有生物的种群开始时经物的种群开始时经过一个过一个适应环境的适应环境的延滞期后，延滞期后，进入进入指指数增长期数增长期，然后，然后增增长速度变慢长速度变慢，而达，而达到最高密度的到最高密度的稳定稳定期期，这时种群的密，这时种群的密度是环境所能负担度是环境所能负担的的最高密度。最高密度。a:a:延滞期延滞期b:b:指数增长期指数增长期c:c:减速增长期减速增

10、长期d:d:稳定期（有波动）稳定期（有波动）注：同一种群的注：同一种群的K K值值不是固定不变的，会不是固定不变的，会受到环境的影响。受到环境的影响。小结：小结：自然资源有限、空间有限、受其他生物自然资源有限、空间有限、受其他生物制约等有限条件下。制约等有限条件下。条件：条件：增长特点：增长特点：t0 t1 t2 时间时间 0 K/2 K 数量数量增增长长率率增长率先增加，后减少。增长率先增加，后减少。种群数量种群数量=K/2=K/2值时，增长率最大；种群值时，增长率最大；种群数数量量=K值时，增长率为零。值时，增长率为零。代表环境阻力代表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

11、体数。食物不足、空间有食物不足、空间有限、种内斗争、天限、种内斗争、天敌捕食、气候不适、敌捕食、气候不适、寄生虫、传染病等寄生虫、传染病等讨论讨论：图中阴影部分代表的什么？：图中阴影部分代表的什么？经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用“S”型曲线型曲线“J”型曲线型曲线前提条件前提条件环境资源有环境资源有限限环境资源无环境资源无限限种群增长率种群增长率随种群密度随种群密度上升而下降上升而下降保持稳定保持稳定有无有无K值值有有K值值无无K值值3.3.两种增长曲线的比较两种增长曲线的比较:影响种群数量变化

12、的因素影响种群数量变化的因素直接因素：直接因素：出生率和死亡率、迁入率和迁出率出生率和死亡率、迁入率和迁出率间接因素：间接因素：食物、气候、传染病、天敌食物、气候、传染病、天敌重要因素：重要因素：人类的活动人类的活动四、种群数量的波动和下降四、种群数量的波动和下降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，在不利条件之下，大多数种群的数量总是在波动之中的，在不利条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡。还会急剧下降，甚至灭亡。讨论：讨论：在开发野生动植物资源时，将野生动植在开发野生动植物资源时，将野生动植物的种群数量控制在什么条件下，人类获取的物的种群数量控制在什么条

13、件下，人类获取的资源量最大，又不影响资源的再生？资源量最大，又不影响资源的再生？在对野生动植物资源的合理开发和利用方面，在对野生动植物资源的合理开发和利用方面，一般将种群的数量控制在环境容纳量的一半，一般将种群的数量控制在环境容纳量的一半，即即1/2K1/2K时，此时种群的增长速度最快，可提时，此时种群的增长速度最快，可提供的资源数量也最多，而又不影响资源的再供的资源数量也最多，而又不影响资源的再生。生。当种群的数量大于当种群的数量大于1/2K1/2K时，种群增长的时，种群增长的速度将开始下降，当过度猎取导致种群数量速度将开始下降，当过度猎取导致种群数量小于小于1/2K1/2K时，种群的增长速

14、度将减慢，获取时，种群的增长速度将减慢，获取的资源数量将减少，而且还会影响资源的再的资源数量将减少，而且还会影响资源的再生。生。1.1.对种群的数量变化做出预测，对种群的数量变化做出预测，合理利用和保合理利用和保护野生生物资源护野生生物资源鱼类的捕捞鱼类的捕捞2.2.通过研究种群数量变动规律，通过研究种群数量变动规律，为害虫的预测为害虫的预测及防治提供科学依据。及防治提供科学依据。蝗虫的防治蝗虫的防治3 3.拯救和恢复濒危动物种群，拯救和恢复濒危动物种群，如大熊猫。如大熊猫。4 4.为人工养殖及种植业中为人工养殖及种植业中合理控制种群数量、合理控制种群数量、适时捕捞、采伐等提供理论指导。适时捕

15、捞、采伐等提供理论指导。五、研究种群数量变化的意义：五、研究种群数量变化的意义：实验实验：探究培养液中酵母菌数量的变化：探究培养液中酵母菌数量的变化一一.实验原理实验原理.用液体培养基培养酵母菌用液体培养基培养酵母菌,种群的增长受培养液种群的增长受培养液的成分的成分,空间空间,温度温度,PH,PH等等 因素的影响因素的影响.在理想的条件下在理想的条件下,酵母菌种群的增长呈酵母菌种群的增长呈“J J”型型曲线；在各种资源有限或者存在环境阻力的情况曲线；在各种资源有限或者存在环境阻力的情况下，酵母菌种群增长呈下，酵母菌种群增长呈“S S”型曲线。型曲线。三三.作出假设作出假设在环境资源有限的条件下

16、在环境资源有限的条件下,酵母菌的数量变化随酵母菌的数量变化随时间呈时间呈“S S”型增长曲线型增长曲线二二.提出问题提出问题培养液中酵母菌的数量是怎样随时间变化的培养液中酵母菌的数量是怎样随时间变化的?四实验步骤四实验步骤：将将10ml10ml马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中，塞上棉塞。高压蒸汽灭菌后，冷却至室温塞上棉塞。高压蒸汽灭菌后，冷却至室温.将酵母菌接种到将酵母菌接种到各各支试管中支试管中，摇匀后用血球计，摇匀后用血球计数板计数起始酵母菌的个数，做好记录数板计数起始酵母菌的个数，做好记录。培养培养：将试管放在将试管放在28的恒温箱中培养的恒温箱中培养

17、7天天 计数计数：每天每天同一时间同一时间取样计数酵母菌的数量，取样计数酵母菌的数量，连续观察连续观察7天并记录这天并记录这7天的数值。天的数值。抽样检验法：抽样检验法：将盖玻片放在计数室上，用吸管吸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，让培养液自行渗入取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入到计计数室内，到计计数室内，待酵母菌细胞全部沉降到计数室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，计数一个小底部，将计数板放在在载物台中央，计数一个小方格内酵母菌数量，再以此为依据估计培养液中方格内酵母菌数量，再以此为依据估计培养液中酵母菌总数。盖玻片下培养液的厚度酵

18、母菌总数。盖玻片下培养液的厚度0.1mm，可，可以计算出整个计数室的体积，从而换算以计算出整个计数室的体积，从而换算10ml培养培养液中酵母菌的总数。液中酵母菌的总数。v血球计数板是一种专门用于计算较大单血球计数板是一种专门用于计算较大单细胞微生物的一种仪器。细胞微生物的一种仪器。v计数时，常采用计数时，常采用样方法样方法。=50000AB（个）（个）下面以一个大方格有下面以一个大方格有2525个中方个中方格的计数板为例进行计算：设格的计数板为例进行计算：设五个中方格中总菌数为五个中方格中总菌数为A A，菌液，菌液稀释倍数为稀释倍数为B B，那么，一个大方，那么，一个大方格中的总菌数格中的总菌

19、数1mm1mm如果是如果是1616个中方格的计数板，个中方格的计数板，设设4 4个中方格的总菌数为个中方格的总菌数为A A，菌液稀释倍数为菌液稀释倍数为B B则：则：1mm1mm440000X BX B 实验中需要注意的几个问题:从试管中吸取培养液进行计数之前,建议你将试管轻轻震荡几次,目的是使培养液中的酵母菌分布均匀,保证计数的正确性.根据实验目的,本探究实验不需要设对照实验,也不用重复.如果要探究不同环境条件下酵母菌数量的变化,可以设置对照实验.如:A组:10ml 马铃薯培养液+28 B组:10ml 马铃薯培养液+5 C组:10ml 无菌水+28 对于压在小方格界限上的酵母菌,应当怎样计数

20、?应计数两个相邻的边及其顶角的酵母菌B B1.1.在下列图中，表示种群在无环境阻力的状况下增在下列图中，表示种群在无环境阻力的状况下增长的是（长的是（）2.2.如图表示接种到一定容积培养液中的酵母菌生长如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制曲线图，曲线中哪段表示由于有限空间资源的限制使种内竞争增强（使种内竞争增强（）A ACDCD段（增长速度慢）段（增长速度慢）B BDEDE段（速度加快）段（速度加快）C CEFEF段（变化速率加快）段（变化速率加快）D DFGFG段（速度变慢）段（速度变慢）D D3.3.如图是某种群在不同生态系统中的增长曲线模

21、式图，请如图是某种群在不同生态系统中的增长曲线模式图，请据图回答下列问题：据图回答下列问题：(1)(1)如果种群生活在一个理想的环境中，种群数量是按如果种群生活在一个理想的环境中，种群数量是按_曲线增长的，但实际上，在自然环境中曲线增长的，但实际上，在自然环境中_和和_都是有限的，使种群数量增长受到影响，结果按都是有限的，使种群数量增长受到影响，结果按_曲线增长。曲线增长。a食物空间b（2 2）此外，直接影响种群兴衰的两对变量是该种群的）此外，直接影响种群兴衰的两对变量是该种群的_和和_、_和和_。年龄组成是通过。年龄组成是通过影响影响_ _而间接对种群动态变化起作用的。而间接对种群动态变化起作用的。（3 3）下列对阴影部分的解释正确的是（）下列对阴影部分的解释正确的是（）表示环境中影响种群增长的阻力表示环境中影响种群增长的阻力表示环境中允许种群增长的最大值表示环境中允许种群增长的最大值表示种群内迁出的个体数表示种群内迁出的个体数表示通过生存斗争被淘汰的个体数表示通过生存斗争被淘汰的个体数A.B.C.D.A.B.C.D.出生率死亡率迁入率迁出率出生率和死亡率C盛年不重来，一日难再晨。及时当勉励，岁月不待人。陶渊明