浙江省湖州市南浔中学高二生物《种群的增长方式》课件.ppt

第二节种群的增长方式 一 探究培养液中酵母菌种群的动态变化 一 目的要求 1 探究酵母菌种群数量随时间发生的变化 从而了解在封闭环境中酵母菌种群数量的动态变化规律 2 学习用血细胞计数板进行酵母菌计数的操作方法 学习比浊计 或比色计 的使用方法 找出酵母菌细胞数量变化与其浑浊度之间的关系 3 初步学会试依据测量数据建立数学模型 二 材料用具 见课本72页 三 方法步骤 仔细阅读课本72 74页实验过程 步骤2 每组做两个样品 分别标记样品1 样品2 步骤3 对试管a进行细胞计数 倒转数次使酵母细胞分布均匀 用滴管从试管a中取1滴培养液到血细胞计数板的方格区盖上盖玻片 在显微镜高倍镜下镜检计数 细胞计数板中央有两个计数室 每个计数室划分出9个大方格 每个大方格的面积为1平方毫米 加盖玻片后的深度为0 1毫米 因此 每个大方格的容积为0 1立方毫米 中央的一个大方格以双线等分为16个中方格 每个中方格又等分为25个小方格 取中央大方格左上 右上 右下 左下4个中方格 共有100个小方格 图示 镜检计数方法 方格内细胞计数顺序为 左上 右上 右下 左下 压在方格线上的细胞只计左线和上线上的细胞数 酵母细胞若有粘连要数出团块中的每一个细胞 出芽酵母菌的芽体体积若超过细胞体积的1 2 则算独立个体 计数总数不少于300个 稀释方法 如记数时发现细胞数较多 不易分辨 吸取的样液应当稀释 方法是 将9ml无菌水移入1支灭菌过的试管里 然后立即将1ml培养液移入试管里并充分混匀 使原培养液被稀释10倍 再依照步骤2方法进行取样 算出试管内细胞总数 每一个大方格的边长为1mm 面积为1mm2 每个中方格的边长为0 25mm 面积为0 0625mm2 每一个小格的边长为0 05mm 面积为0 0025mm2 盖上盖玻片后 载玻片和盖玻片之间的高度为0 1mm 大格的容积为0 1mm3 已知1ml 1cm3 1000mm3 每一个小格的容积为0 00025mm3 每大格有400小格所以每个大格容积为 0 00025mm3 400 0 1mm3 推导酵母菌细胞总数计算公式 1ml酵母菌细胞个数 所数100个小格中的细胞总数 100 400 104 若呈稀释过 还要乘上稀释的倍数 试管内酵母菌细胞总数 1ml酵母菌细胞个数 10 步骤6 用比浊计测定各试管的浑浊度 最早将水样与用硅藻土 白陶土 配制的标准液进行比较 相当于1mg一定粒度的硅藻土 白陶土 在1000ml水中所产生的浊度 称为1度 浑浊度用以表示水的清澈或浑浊程度 是衡量水质良好程度的重要指标之一 用比浊计测定a0 b0试管内液体的浑浊程度 将所得数据填入记录表 步骤7 将两位同学所测得数据填入记录表 并计算两次的平均值 在坐标纸上开始绘制种群变化曲线 纵坐标 y轴 代表细胞数 105 109 横坐标 x轴 代表浑浊度 0 100 请同学们以细胞数为纵坐标 一个以时间为横坐标 一个以浊度为横坐标 建立两个直角坐标系 并根据上表的数据绘出两条曲线 654321 讨论 1 本实验是通过显微镜下样品的细胞计数 估算试管中酵母菌细胞数量 怎样操作可以提高读数的准确性和估算数的准确性 答 本实验通过显微镜下样品的细胞计数以估算试管中种群的大小 这种方法叫做取样法 为了提高读数的准确性 在操作过程中要非常谨慎 每次计数前 要多次倒转试管使试管内的酵母菌分布均匀 同时可多做几次取平均值 可以减少各次计算之间的随机误差 2 试管b的作用是什么 如何解释试管b中样品的浑浊度变化 答 试管b起对照作用 试管b中浑浊变化可能与无菌葡萄糖溶液的变化有关 3 为什么整个实验过程中只选择这4天进行细胞计数 答 除这4天外 每天都测定浑浊度 用来预测曲线的变化趋势 在这4天进行细胞计数 然后每隔两天进行一次细胞计数 可以帮助学生搞清浑浊度与酵母菌实际数量关系 及时发现用浑浊度预测的曲线是否有偏差 及时进行校正 4 在一张新的坐标纸上画直角坐标 以培养天数为横坐标 以每次测得酵母菌数为纵坐标 依据实验所得的a和b的数据 用两种不同颜色的笔分别画出两个样品的曲线图 试说明图中相似之处和不同之处 分析样品种群的增长是否有共同的趋势 答 在进行计数操作时 没有使用无菌技术 a和b都有可能逐渐被污染 因此种群增长有可能有相同趋势 但a的数值一定大于b 5 影响酵母菌种群增长的因素可能是什么 答 影响酵母菌种群增长的因素可能是葡萄糖有限 试管空间有限或由于计数操作时没有使用无菌技术 培养液受到污染 酵母菌种群增长受到其他微生物的制约 6 如果你想研究温度对酵母菌种群增长的影响 如何设计实验 答 研究温度酵母酵母种群增长的影响 可以改变温度条件 重复培养液中酵母菌种群数量的动态变化实验 如 实验开始之前将培养液放在平均温度为15 左右的恒温箱里 或者把一组试管放入30 的水浴锅中 另一组试管放入50 的水浴锅中进行比较 每天检测并计数这些试管中的酵母菌种群数量的变化情况从而说明温度对酵母菌增长的影响 从前面的实验中 酵母菌在第一天增长速度非常快 科学家的研究证明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 1 请你计算出一个细菌产生的后代在不同时间后的数量 并填写在表格中 2 如果用n表示细菌的数量 n表示细菌的代数 设子一代为第一代 请试着写出细菌种群数量的数学公式 248163264128256 n 2n 讨论一 3 以表格中的数据 画出细菌的增长曲线 以时间为横坐标 细菌数量为纵坐标 数学模型 用来描述一个系统或它的性质的数学形式 建立数学模型一般包括以下步骤 观察研究对象 提出问题 资源空间无限多 细菌种群的增长不受种群密度增加的影响 nn n 观察 统计细菌数量 对自己所建立的模型进行检验或修正 4 这种细菌36小时后 将完成多少个世代 由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少 这么多的细菌足可把地球表面铺满33cm厚 如果再繁殖1h 细菌数目又是它8倍 那时我们每个人都会被淹没在细菌的汪洋大海中 事实上是不是这样 解 36小时后将完成的世代 n 36 60 20 108 代 产生的细菌有 n 2108 像细菌这样的增长方式其他生物有没有 20世纪30年代 人们将环颈雉引入美国的一个岛屿 在1937 1942年间种群数量的增长情况如左图 请看课本74页 75也相关内容 从前面的细菌增长 环颈雉引入美国某岛屿初期的增长 课本上举例的野鸭增长 都出现了一个共同特征 起始增长很慢 但随着种群基数的加大增长会越来越快 每单位时间都按种群的一定百分数或倍数增长 其增长势头强大 称为 指数式增长 其曲线很像一个 j 字 又称为 j 型增长 种群呈指数增长必须在资源无限 空间无限 不受其他生物的制约的理想条件下才可能呈现指数增长 如果种群的起始数量不是1个而是n0个 如果每经过一个繁殖期后 子代种群的数量是原来的 倍 不是2倍 如果每繁殖一代的时间是确定的 这个变量我们不是说第一代 第二代 而是说第一个20分钟 第二个20分钟 或第一个繁殖期 第二个繁殖期 这个变量用时间t代替n 那么这个方程式又该如何表示 讨论二 nt n0 t 根据指数增长的曲线 有一个绵羊种群 起始数量为n0 每年增长率都保持不变 第二年的种群数量是第一年的 倍 绵羊种群的数量将会怎样变化 一年后 n1 n0 二年后 n2 n0 2 nt n0 t 例 种群增长的 j 型曲线小结 产生条件 理想状态 食物充足 空间不限 气候适宜 没有敌害等无其他制约 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 倍 量的计算 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 为年均增长率 t年后种群的数量为 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 请你绘制大草履虫的种群增长曲线 讨论三 请看 食物等资源和空间总是有限的 种内竞争不断加剧 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 生态学家高斯的实验 大草履虫种群的增长曲线 讨论 大草履虫的增长呈该型曲线的原因有哪些 种群的这种增长方式称为 逻辑斯蒂增长 种群的逻辑斯蒂增长 因其曲线成 s 型 又称的 s 型增长 产生的条件 在自然状态下 资源和空间是有限的 同时还受其他生物制约 如天敌 种内斗争 种间竞争 捕食等 即在有环境阻力的条件下的种群增长方式 特点是 种群起始呈加速增长 k 2时增长最快 此后便开始减速增长 到k值时便停止增长或在k值上下波动 所以k值是种群在该环境中的稳定平衡密度 问题 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 答 建立自然保护区 改善大熊猫的栖息环境 提高环境容纳量 答 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 根据种群增长的 s 型曲线讨论 1800年人们把绵羊引入到塔斯马尼亚岛 在此后的60年间种群增长曲线如上图 请见课本76页图4 5 种群的逻辑斯蒂增长曲线 和图4 6 黄猩猩果蝇在人工饲养条件下的逻辑斯蒂增长 资源无限 空间无限 不受其他生物制约等理想条件下 k值 即环境容纳量 在长时期内环境所能维持的种群最大数量 是种群在该环境中的稳定平衡密度 种群增长的两种方式比较 资源有限 空间有限 受其他生物制约等有限条件下 起始增长很慢 随着基数的加大 增长越来越快 起始加速增长 k 2时增长最快 之后开始减速增长 到达k值时便停止增长或在k值上下波动 无k值 有k值 1 野生生物资源合理利用和保护 鱼类的捕捞2 害虫的防治 蝗虫的防治 思考 鱼群最合理的捕捞量是多少 研究种群数量变化的意义 如果种群处在一个理想的环境中 没有资源和空间的限制 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 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示 影响种群密度的主要因素是种群的 和 例 下图为某种群在不同生态环境中的增长曲线 请仔细分析图后回答下列问题 a b 个体数 时间 a b 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 种群在理想环境中 呈 j 型曲线增长 如右图甲 在有环境阻力条件下 s 型曲线增长 如右图乙 下列有关种群曲线增长的叙述正确的是 a 若该图表示草履虫种群曲线增长 当种群数量达到e点后 增长速率为ob 种群中出现环境阻力是在d点之后c 若该图表示蝗虫种群增长曲线 则虫害的防治必须在c点之后进行d k值是环境容纳量 一般不随环境的变化而改变 实例分析 请根据种群数量增长的相关知识 分析大熊猫种群数