高中生物种群数量的变化

关于高中生物种群数量的变化第2节

种群数量的变化

第2页,共83页，2024年2月25日，星期天

在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每20分钟就通过分裂繁殖一代。问题探讨：1．n代细菌数量的计算公式是：2．72小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？Nn＝2n解：n＝60min×72h÷20min＝216

Nn＝2n＝

2216

第3页,共83页，2024年2月25日，星期天描述、解释和预测种群数量的变化，常常需要建立数学模型。在上面的问题探讨活动中，你已经在尝试对某种细菌种群的数量变化建立数学模型。建构种群增长模型的方法第4页,共83页，2024年2月25日，星期天一、建构种群增长模型的方法数学模型：概念：用来描述一个系统或它的性质的数学形式2.建立数学模型的步骤：第5页,共83页，2024年2月25日，星期天细菌每20min分裂一次在资源和空间无限多的环境中，细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响Nn=2n，

N代表细菌数量，n表示第几代观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检验或修正研究实例研究方法观察研究对象，提出问题提出合理的假设根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正第6页,共83页，2024年2月25日，星期天数学模型建构的一般过程

提出问题

作出假设

建立模型

模型的检验与修正第7页,共83页，2024年2月25日，星期天在理想状态下，细菌每20分钟分裂一次。请填下表，并根据表中数据，绘出细菌种群的增长曲线。时间20406080100120140160180细菌数量248163264128256512第8页,共83页，2024年2月25日，星期天一、建构种群增长模型的方法3.类型：1.概念：用来描述一个系统或性质的数学形式。2.建立数学模型的步骤：数学模型：第9页,共83页，2024年2月25日，星期天一、建构种群增长模型的方法3.类型：⑶曲线图⑴数据分析表格式⑵数学方程式Nn=2n时间20406080100120140160180细菌数量方程式——精确曲线图——直观第10页,共83页，2024年2月25日，星期天细菌的数量／个

理想条件下细菌数量增长的推测：自然界中有此类型吗？种群增长的“J”型曲线第11页,共83页，2024年2月25日，星期天实例1：澳大利亚野兔实例1：澳大利亚本来并没有兔子。1859年，24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，兔子开始了几乎不受任何限制的大量繁殖。不到100年，兔子的数量达到6亿只以上，遍布整个大陆。第12页,共83页，2024年2月25日，星期天

实例2:

20世纪30年代,人们将环颈雉引入美国的一个岛屿这两个实例中，种群呈“J”型增长的原因有哪些？食物和空间条件充裕，没有天敌，气候适宜等第13页,共83页，2024年2月25日，星期天“J”型增长的数学模型

1、模型假设：

理想状态——食物充足，空间不限，气候适宜，没有敌害等；（N0为起始数量，t为时间，Nt表示t年后该种群的数量，λ表示该种群数量是一年前种群数量的倍数．）

2、种群“J”型增长的数学模型公式：Nt=N0

λt

种群的数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的λ倍。第14页,共83页，2024年2月25日，星期天计算：某一地区2001年人口普查时有10万人，2002年比2001年增长1％。请预测，按照此生长速度，2006年该地区的人口将有多少？Nt＝10×（1+1％）2006-2001第15页,共83页，2024年2月25日，星期天①产生条件：

理想状态——食物充足，空间充裕，环境适宜，没有敌害等；②增长特点：

种群的增长率是一定的；增长速度逐渐上升种群数量没有上限；种群增长的Ｊ型曲线Ｊ型曲线增长率曲线时间种群数量增长率时间第16页,共83页，2024年2月25日，星期天二、种群增长的“J”型曲线“J”增长的数学模型问题：“J”型增长能一直持续下去吗？自然条件（现实状态）——食物等资源和空间总是有限的，种内斗争不断加剧，捕食者数量不断增加。导致该种群的出生率降低，死亡率增高．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．第17页,共83页，2024年2月25日，星期天大草履虫数量增长过程如何？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：高斯对大草履虫种群研究的实验第18页,共83页，2024年2月25日，星期天三、种群增长的“S”型曲线K=375种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定的增长曲线称为“S”型曲线。第19页,共83页，2024年2月25日，星期天①产生条件：自然条件（现实状态）

种群增长的“Ｓ”型曲线②增长特点：

种群数量达到环境所允许的最大值（K值）后，将停止增长.环境容纳量: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，又称K值。说明：同一种群的K值不是固定不变的，会受到环境（食物，空间等的影响。第20页,共83页，2024年2月25日，星期天

讨论：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？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。三、种群增长的“S”型曲线建立自然保护区，改善大熊猫的栖息环境，提高环境容纳量。第21页,共83页，2024年2月25日，星期天种群数量“S”型增长曲线（种群数量）K/2K种群数量增长速率时间1：种群数量达到K值时，种群—增长停止2：种群数量在K/2值时，种群—增长最快3：种群数量小于K/2值时种群—增长逐渐加快4：种群数量大于K/2值时种群—增长逐渐减慢第22页,共83页，2024年2月25日，星期天应用1.野生动植物资源的合理开发利用为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续地获得最大捕鱼量，根据种群增长的S型曲线，应使被捕鱼群的种群数量保持在K／2水平。这是因为在这个水平上种群增长率最大。可提供资源数最多，不影响再生第23页,共83页，2024年2月25日，星期天应用2.农业害虫的防治降低环境容纳量是根本第24页,共83页，2024年2月25日，星期天“J”型曲线“S”型曲线形成条件适用范围增长率变化K值理想条件下资源无限自然条件下资源有限实验室和种群迁入新的环境中最初的一段时间内的增长一般自然种群的增长不变变化无有第25页,共83页，2024年2月25日，星期天例为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续地获得最大捕鱼量，根据种群增长的S型曲线，应使被捕鱼群的种群数量保持在K/2水平。这是因为在这个水平上

A.种群数量相对稳定

B.种群增长量最大

C.种群数量最大

D.环境条件所允许的种群数量最大K时间K/2种群数量第26页,共83页，2024年2月25日，星期天三、种群增长的“S”型曲线问题：种群数量达到K值时，都能在K值维持稳定吗？环境条件的改变，K值也随之发生改变，即改善环境条件可使K值增大，如环境条件受到破坏，则K值将会减小。第27页,共83页，2024年2月25日，星期天第28页,共83页，2024年2月25日，星期天四、种群数量的波动和下降

第29页,共83页，2024年2月25日，星期天

种群的数量是由出生率和死亡率、迁入率和迁出率决定的，因此，凡是影响上述种群特征的因素，都会引起种群数量的变化。环境因素种群的出生率、死亡率、迁出和迁入种群数量的变化气候、食物、天敌、传染病等增或减增长、波动、稳定、下降等1、影响种群数量变化的因素人类活动种群的年龄组成、性别比例第30页,共83页，2024年2月25日，星期天在FaroeIslands上，捕鲸现场成了血的海洋

第31页,共83页，2024年2月25日，星期天2、大多数种群的数量总是在波动之中的，

东亚飞蝗种群数量的波动在不利条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡第32页,共83页，2024年2月25日，星期天（1）有利于野生生物资源的合理利用及保护。（2）为人工养殖及种植业中合理控制种群数量、适时捕捞、采伐等提供理论指导。

（3）通过研究种群数量变动规律，为害虫的预测及防治提供科学依据。五．研究种群数量变化有何意义？（4）有利于对濒危动物种群的拯救和恢复。第33页,共83页，2024年2月25日，星期天探究：培养液中酵母菌种群数量的变化1、提出问题2、作出假设3、进行实验4、注意事项5、试着根据方法步骤说明实验设计的原理步骤1、将10ml无菌马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中2、将酵母菌接种到试管中的培养液中混合均匀3、将酵母菌在28oC条件下连续培养7天4、每天取样计数酵母菌的数量，采用抽样调查的方法。5、根据数据画出曲线，分析结果，得出酵母菌种群数量的变化规律第34页,共83页，2024年2月25日，星期天探究

培养液中酵母菌种群数量的变化血球计数板计数室第35页,共83页，2024年2月25日，星期天第36页,共83页，2024年2月25日，星期天第1天第37页,共83页，2024年2月25日，星期天第4

天第6天第38页,共83页，2024年2月25日，星期天第7

天死亡第39页,共83页，2024年2月25日，星期天活菌数增长率0123128101210第40页,共83页，2024年2月25日，星期天试管编号培养液/mL无菌水/mL酵母菌母液/mL温度（℃）A10—0.128B10—0.15C—100.128进一步探究影响种群数量增长的因素第41页,共83页，2024年2月25日，星期天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

种群数量的波动和下降第42页,共83页，2024年2月25日，星期天在FaroeIslands上，捕鲸现场成了血的海洋

在不利条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡第43页,共83页，2024年2月25日，星期天影响种群数量变化的因素直接因素(内因）：

间接因素（外因）：

重要因素：人类的活动出生率、死亡率、迁入率、迁出率食物、气候、传染病、天敌第44页,共83页，2024年2月25日，星期天数学模型建构的一般过程

提出问题

作出假设

建立模型

模型的检验与评价总结：第45页,共83页，2024年2月25日，星期天种群数量种群增长的“J”型曲线（在理想状态下的种群增长）种群增长的“S”型曲线（在有限环境下的种群增长）第46页,共83页，2024年2月25日，星期天K值是环境最大容纳量。环境阻力代表自然选择的作用。总结第47页,共83页，2024年2月25日，星期天种群数量的变化：增长，稳定，波动，下降“J”型曲线和“S”型曲线都只研究种群数量

的

规律。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，

认为“S”型曲线的开始部分是“J”型曲线。二种增长方式的差异，主要在于

的作用。增长不能环境阻力第48页,共83页，2024年2月25日，星期天1．在下列图中，表示种群在无环境阻力状况下增长的是B第49页,共83页，2024年2月25日，星期天2.（2002高考）在一个玻璃容器内，装入一定量的符合小球藻生活的管养液，接种少量的小球藻，每隔一段时间测定小球藻的个体数量，绘制成曲线，如右图所示。下列四图中能正确表示小球藻种群数量增长率随时间变化趋势的曲线是（）D第50页,共83页，2024年2月25日，星期天（2004江苏）某海滩黄泥螺种群现存量约3000吨，正常状况下，每年该种群最多可增加300吨，为充足利用黄泥螺资源，又不影响可持续发展，理论上每年最多捕捞黄泥螺的量为（）A、3000吨B、1650吨C、1500吨D、不超过300吨D第51页,共83页，2024年2月25日，星期天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制使种内竞争增加（）A．CD段（增长速度慢） B．DE段（速度加快）C．EF段（变化速率加快） D．FG段（速度逐渐变慢）D第52页,共83页，2024年2月25日，星期天（07理综I）3．下列有关种群增长的S型曲线的叙述，错误的是A．通常自然界中的种群增长曲线最终呈S型

B．达到K值时种群增长率为零C．种群增长受自身密度的影响D．种群的增长速度逐步降低答案：D第53页,共83页，2024年2月25日，星期天探究

培养液中酵母菌种群数量的变化第54页,共83页，2024年2月25日，星期天第55页,共83页，2024年2月25日，星期天单细胞真核生物属于兼性厌氧型微生物，有氧时产生二氧化碳和水；无氧时产生二氧化碳和酒精。用液体培养基培养酵母菌，种群的增长受培养基的成分，空气，温度，酸碱度及有害代谢废物等因素的影响。在理想的环境中，酵母菌种群的增长呈“J”型曲线；在有限的环境下，酵母菌的种群呈“S”型曲线。第56页,共83页，2024年2月25日，星期天第1天第57页,共83页，2024年2月25日，星期天第4

天第6天第58页,共83页，2024年2月25日，星期天第7

天死亡第59页,共83页，2024年2月25日，星期天第60页,共83页，2024年2月25日，星期天

对于压在小方格界线上的酵母菌应取相邻两边及顶角计数。第61页,共83页，2024年2月25日，星期天活菌数第62页,共83页，2024年2月25日，星期天3．如果一个小方格内酵母菌过多，难以数清，应当对培养液进行稀释以便于酵母菌的计数。具体方法是：摇匀试管，取1mL酵母菌培养液，加入成倍的无菌水稀释，稀释n倍后，再用血球计数板计数，所得数值乘以稀释倍数。以每小方格内含有4—5个酵母细胞为宜。特别是在培养后期的样液需要稀释后计数。第63页,共83页，2024年2月25日，星期天试管编号培养液/mL无菌水/mL酵母菌母液/mL温度（℃）A10—0.128B10—0.15C—100.128第64页,共83页，2024年2月25日，星期天B练习第65页,共83页，2024年2月25日，星期天建构种群增长数学模型的方法包括以下步骤：1.提出合理的假设2.对模型进行检验或修正3.用适当的数学形式对事物的性质进行表达4.观察研究对象，提出问题A.1234B.2314C.4132D.4123C第66页,共83页，2024年2月25日，星期天

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制使种内斗争增加（）A．CD段（增长速度慢）

B．DE段（速度加快）

C．EF段（变化速率加快）

D．FG段（速度逐渐变慢）D第67页,共83页，2024年2月25日，星期天下列对阴影部分的解释正确的是（）①环境中影响种群增长的阻力②环境中允许种群增长的最大值③其数量表示种群内迁出的个体数④其数量表示通过生存斗争被淘汰的个体数

A.①③B.②③C.①④D.②④C第68页,共83页，2024年2月25日，星期天C第69页,共83页，2024年2月25日，星期天\qT1T2T0种群增长率某种鱼迁入一生态系统后，种群数量增长率随时间变化的曲线，下列叙述正确的是（）A.在T0-T2时，种群数量呈“J”型增长B.若在T2时种群的数量为N，则在T1时种群的数量为N/2；C.捕获该鱼的最佳时期为T2时D.在TI-T2时，该鱼种群数量呈下降趋势。B第70页,共83页，2024年2月25日，星期天叶蜂产卵于叶上；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。这三种蜂的生存曲线依次是（）A.甲乙丙B.乙丙甲C.乙甲丙D.甲丙乙10050生存率（%)甲乙丙A卵成虫第71页,共83页，2024年2月25日，星期天

如果种群处在一个理想的环境中，没有自然和空间的限制，种群内个体数量的增长曲线是____,用达尔文的进化理论解释，这是由于生物具有__________特性。⑵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线是_____，用达尔文进化理论分析图中的阴影部分表_____________________________。⑶影响种群密度的主要因素是种群的_______、_______、________和_______ab个体数

时间ab在生存斗争过程中淘汰的个体过度繁殖死亡率出生率性别比例年龄组成第72页,共83页，2024年2月25日，星期天(1)如果种群处于一个理想的环境中，没有资源和空间的限制，种群数量增长的曲线是

？(2)如果将种群置于有限的自然环境中，种群数量增长曲线是

？(3)a与b之间的阴影属于自然界中的__________。ab环境阻力（4）影响种群密度的主要因素是种群的_______、_______、________和_______。第73页,共83页，2024年2月25日，星期天1种群数量的最大点在

；2种群数量增长最快的在

；3该种群的增长率由缓慢到逐渐加快是在

年后开始的；环境阻力增长是在

年开始4既要获得最大的捕获量，又要使该动物资源的更新能力不受到破坏，应该使该动物种群数量保持在图中

点所代表的水平上；因为在这个水平上（）A.种群数量相对稳定B.种群增长率最大C.种群数量最大D.环境条件所允许的种群数量最大1234567d

cab10050db25bB第74页,共83页，2024年2月25日，星期天年龄个体数ABC我国人口年龄组成与

图相似，在以后一段时间内的发展趋势是

，因此我国要认真执行

政策。利用人工合成的性引诱剂杀某种害虫的雄性个体，最终打破害虫年龄组成变为图

类型。第75页,共83页，2024年2月25日，星期天3.（广东广西河南2002）在一个玻璃容器内，装入一定量的符合小球藻生活的管养液，接种少量的小球藻，每隔一段时间测定小球藻的个体数量，绘制成曲线，如右图所示。下列四图中能正确表示小球藻种群数量增长率随时间变化趋势的曲线是（）D第76页,共83页，2024年2月25日，星期天6、自然界中生物种群增长常表现为“S”型增长曲线。下列有关种群“S”型增长的正确说法是（）

A.“S”型增长曲线表示了种群数量和食物的关系

B.种群增长率在各阶段是不相同