种群数量的变化专家课

种群数量的变化专家课1第1页，共32页，2023年，2月20日，星期一常用研究方法：建立数学模型，来描述、解释和预测种群数量的变化种群研究的核心问题------种群数量的变化。

数学模型1、概念：是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。 2、表现形式：公式、图表、折线图等形式。3、建构种群增长模型的方法2第2页，共32页，2023年，2月20日，星期一一、建构种群增长模型的方法问题探讨

在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每20min就通过分裂繁殖一代。二分裂3第3页，共32页，2023年，2月20日，星期一一、建构种群增长模型的方法1、观察研究对象，提出问题细菌每20分钟分裂一次，问题：细菌数量怎样变化的？2、提出合理的假设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3、根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达4、通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正建立数学模型一般包括以下步骤：列出表格，根据表格画曲线，推导公式4第4页，共32页，2023年，2月20日，星期一一、建构种群增长模型的方法时间（min)20406080100120140160180分裂次数数量（个）2481632641282565121234567891、图表法：填写下表：计算一个细菌在不同时间（单位为min）产生后代的数量。2．公式法：n代细菌数量Nn的计算公式是：

Nn3．72小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？

＝1×２n解：n＝６０minx７２h／２０min＝２１６Nn＝1×２n

＝２２１６5第5页，共32页，2023年，2月20日，星期一一、建构种群增长模型的方法4、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：直观数学公式：精确理想条件下6第6页，共32页，2023年，2月20日，星期一二、种群增长的“J”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17第7页，共32页，2023年，2月20日，星期一实例2150050010000373839404142年份某海岛上环颈雉种群的增长种群数量/个自然界确有类似的细菌在理想条件下种群数量增长的形式，如果以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线大致呈“Ｊ”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1937～1942年期间，这个环颈雉种群的增长大致符合“J”型曲线（右图）。8第8页，共32页，2023年，2月20日，星期一二、种群增长的“J”型曲线①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）③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λ倍λ﹥1）④量的计算：Nt=N0

λt

N0为起始数量t为时间λ为年均增长倍数Nt表示t年后该种群的数量②例子：实验室条件下、迁移入新环境（外来物种入侵）9第9页，共32页，2023年，2月20日，星期一⑤理想条件下的种群增长模型Ｊ型曲线Nt=N0

λt

环境资源无限指数生长10第10页，共32页，2023年，2月20日，星期一Ｊ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=λ-1增加个体数量时间=图像斜率=增长特点：

连续增长

增长率不变11第11页，共32页，2023年，2月20日，星期一实验2：高斯（Gause，1934）把5个大草履虫置于0.5mL的培养液中，每隔24小时统计一次数据，经过反复实验，结果如下：三、种群增长的“S”型曲线S型曲线条件：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第12页，共32页，2023年，2月20日，星期一（1）适用范围（2）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“K值”）资源和空间有限的种群（自然种群）（3）“K”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：

K值是否固定不变呢？

否，易受环境因素的影响13第13页，共32页，2023年，2月20日，星期一种群数量曲线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)种群增长模型14第14页，共32页，2023年，2月20日，星期一4、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0→K/2值时，K/2K值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第15页，共32页，2023年，2月20日，星期一（5）与生活的联系思考：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量是多少时最好？K/2K超过种群的数量K/2时开始捕鱼捕到数量下降到K/2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第16页，共32页，2023年，2月20日，星期一思考：从环境容纳量（K值）的角度思考：（1）对濒危动物如大熊猫应采取什么保护措施？（2）对家鼠等有害动物的控制，应当采取什么措施？建立自然保护区，改善大熊猫的栖息环境，提高环境容纳量。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。可以采取措施降低有害动物种群的环境容纳量，17第17页，共32页，2023年，2月20日，星期一比较种群增长两种曲线的联系与区别J型曲线S型曲线条件种群增长率有无K值曲线环境资源无限环境资源有限保持稳定先升后降无，持续保持增长有K值环境阻力K值：环境容纳量通过生存斗争被淘汰的个体数量，也即代表自然选择的作用。18第18页，共32页，2023年，2月20日，星期一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。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、迁出数量变化特点种群数量在“K”值附近波动19第19页，共32页，2023年，2月20日，星期一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第20页，共32页，2023年，2月20日，星期一1、观察研究对象，提出问题细菌每20分钟分裂一次，问题：细菌数量怎样变化的？2、提出合理的假设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3、根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达列出表格，根据表格画曲线，推导公式4、通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正观察、统计细菌的数量，对自己所建立的模型进行检验或修正建立数学模型一般包括以下步骤：21第21页，共32页，2023年，2月20日，星期一五、培养液中酵母菌种群数量的变化1．实验原理：（1）酵母菌是_____________，在有氧条件下能产生较多的___________，在无氧条件下产生_______和_________。（2）在理想的无限环境中，没有天敌和其他灾害，酵母菌种群呈_____增长，自然界中资源和空间总是有限的，酵母菌种群呈______型增长。（3）计算酵母菌数量可用_________的方法。兼性厌氧微生物CO2和H2OCO2酒精“J”型“S”型抽样检测（4）繁殖方式：出芽生殖22第22页，共32页，2023年，2月20日，星期一23第23页，共32页，2023年，2月20日，星期一(1).取相同试管3，分别分别标号1、2、3。各加入10mL肉汤培养液(或马铃薯培养液)，塞上棉塞。(2).用高压锅进行高压蒸气灭菌后，冷却至室温。(3).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。(4).将各试管送进恒温箱28℃下培养7天。(5).每天同一时间取出本组的试管，用血球计数板计数酵母菌个数，并作记录，连续观察7天。3、实验过程

2、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？

24第24页，共32页，2023年，2月20日，星期一第1天25第25页，共32页，2023年，2月20日，星期一第4

天第6天26第26页，共32页，2023年，2月20日，星期一第7

天死亡27第27页，共32页，2023年，2月20日，星期一血细胞计数板是一块特制的厚型载玻片，载玻片上有4条槽而构成3个平台。中间的平台较宽，其中间又被一短横槽分隔成两半，每个半边上面各有一个计数室。28第28页，共32页，2023年，2月20日，星期一抽样检测法：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第29页，共32页，2023年，2月20日，星期一血球计数板计数16×2525×1630第30页，共32页，2023年，2月20日，星期一思考：一个小方格的体积是多少？0.1÷1000000÷

16ml1/4000mm3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第31页，共32