4.2种群数量的变化.ppt

第2节种群数量的变化 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 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 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 问题探讨 2 n代细菌数量的计算公式是 3 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 216Nn 2n 2216 4 在一个培养基中 细菌的数量会一直按照这个公式增长吗 如何验证你的观点 细菌数量不会永远按这个公式增长 可以用实验计数法来验证 5 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 将数学公式 N 2n 变为曲线图 1 概念 用来描述一个系统或它的性质的数学形式2 表现形式 数学方程式曲线图 Nn 2n 一 建构种群增长模型的方法 数学模型 精确 更直观地反映出种群数量的增长趋势 一 建构种群增长模型的方法3 建立数学模型一般包括以下步骤 观察研究对象 提出问题 细胞每20min分裂一次 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 某海岛上环颈雉种群数量的变化 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 型 二 种群增长的 型曲线 二 种群增长的 J 型曲线 1 含义 在理想条件下的种群 以 为横坐标 为纵坐标画出的曲线 大致呈 J 型 2 形成条件 和 条件充裕 气候适宜 没有 时间 种群数量 食物 空间 敌害 N0为起始数量 t为时间 Nt表示t年后该种群的数量 为该种群数量是一年前种群数量的倍数 3 数学模型公式 4 增长特点 种群数量持续增长 增长率不变 理想条件 Nt N0 t 实验室条件下 外来物种入侵早期阶段 5 例子 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 种群增长的 J 型曲线 澳大利亚野兔能指数增长的特殊原因是什么呢 没有天敌 食物充足 活动空间广阔等 实例2 凤眼莲 水葫芦 2000年世界人口增长曲线 我国1000 1990年人口数量变化 存在环境阻力 自然条件 现实状态 食物等资源和空间总是有限的 种内竞争不断加剧 捕食者 天敌 数量不断增加 导致该种群的出生率降低 死亡率增高 当出生率与出生率相等时 种群的增长就会停止 有时会稳定在一定的水平 J 型增长能一直持续下去吗 有实例证明吗 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 J 型增长能一直持续下去吗 例 生态学家高斯的实验 大草履虫种群的增长曲线 大草履虫种群的增长 1 含义 S 型曲线开始部分不是 J 型曲线 S 型曲线的前段是种群对新环境的一个适应阶段 2 形成原因 自然资源和空间有限 种群密度增长 种内斗争加剧 天敌增加 出生率降低 死亡率升高 达到平衡 数量趋于稳定 呈 S 型增长 三 种群增长的 型曲线 存在环境阻力 环境资源有限的条件下或自然条件下 三 种群增长的 S 型曲线 2 产生条件 3 环境容纳量 K值 存在环境阻力 环境资源有限的条件下或自然条件下 1 含义 特点 K值并不是固定不变的 会随环境条件等因素的影响而改变 不同物种在同一环境中K值不同 种群数量达到环境所允许的最大值 K值 后 将停止增长并在K值左右保持相对稳定 4 增长特点 K值时 种群增长率 为零 在K 2值时 种群增长率 最大 小于K 2值时种群增长率 逐渐增大 大于K 2值时种群增长率 逐渐减小 即出生率 死亡率 此时种群停止增长 数量达到最大 但种群数量仍在增加 鼠是繁殖力很强的有害动物 我们考虑应当采取什么措施来控制鼠的数量 这些措施实际上是在影响种群增长模型的什么参数 增大环境阻力 如为防鼠害而封储粮食 清除生活垃圾 保护鼠的天敌等 降低K值 务必及时 K 2值前 控制种群数量 严防达K 2值处 K值的应用 K 2值的应用 有害生物防治 应用一 5 S 型曲线在生产中的应用 野生生物资源保护 请根据种群数量增长的相关知识 分析大熊猫种群数量锐减的原因 对濒危动物如大熊猫应采取什么保护措施 建立自然保护区 改善大熊猫的栖息环境 减小环境阻力 提高环境容纳量 应用二 K值的应用 对养殖的生物进行捕捞时 应在K 2值之后进行捕捞 捕捞后的种群数量要维持在K 2值处 以保证持续获得高效产量 若要获得最大的日捕获量 就在K值处 资源开发与利用 如果你是渔场主 你怎么让自己的渔场获得最大的收益 实现渔场的可持续发展 K 2值的应用 应用三 自然环境中种群增长规律 S 型曲线 的总结 1 种群数量达到K 2时 种群增长速率最大 2 环境容纳量K值不是固定不变的 有利的环境条件下K值会提高 不利环境条件下K值会降低 3 初始种群密度和环境条件的改变也会影响达到K值的时间 4 种群数量的变化是 在此 S 型曲线中增长率的变化是 先上升后下降 先上升后趋于稳定 J 型曲线和 S 型曲线的比较 两种增长曲线的差异主要是由环境阻力大小不同 对种群增长的影响不同引起的 种群数量越接近K值 环境阻力越大 食物不足空间有限种内斗争天敌捕食气候不适寄生虫传染病等 环境阻力 1 种群数量的变化 增长 波动 稳定 下降 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 2 影响种群数量变化的因素 决定因素 出生率 死亡率 迁入率 迁出率 环境因素 食物 气候 传染病 天敌等 人为因素 人类的活动对野生动物的乱捕滥猎 人工控制种群数量的不断增加等 直接因素 种群数量的变化 1 有利于野生生物资源的合理利用及保护 如通过提高环境容纳量来保护大熊猫 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 捕捞狩猎后 保证种群的增长速率为最大值 即K 2 但若要获得最大的日捕获量 应在K值 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 如蝗虫的防治严防达K 2 五 研究种群数量变化的意义 4 有利于对濒危动物种群的拯救和恢复 1 下图表示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 对点练习 A 在t0 t2时间内 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 2C 捕获该鱼的最佳时期为t2时 D 在t1 t2时 该鱼的种群数量呈下降趋势 B 2 如图表示有限环境中某一种群增长的曲线 下列有关叙述正确的是 K值是环境条件所允许达到的种群数量最大值 在K值时 种群的增长率最大 如果不考虑迁入迁出等其它因素 在K值时出生率等于死亡率 假设这是鱼的种群 当种群达到K值时开始捕捞 可持续获得最高产量A B C D B 3 假定当年种群数量是一年前种群数量的 倍 右图表示 值随时间的变化曲线 下列相关叙述错误的是 A O a年 种群数量不变 其年龄组成是稳定型B a b年 种群数量下降 其年龄组成是衰退型C b c年 种群数量增加 种群呈 S 型增长D c d年 种群数量增加 种群呈 J 型增长 C 4 研究种群数量的变化规律 对于野生资源的利用和保护有重要意义 下图是某海域野生鱼类在实施了休渔保护后的种群增长曲线 下列说法错误的是 A 为了获得最大捕捞量 捕捞后种群数量应该保持在b点附近范围所代表的水平上 B 该种群增长速率最快的点是b点 环境阻力最大是在8年以后 C 休渔能够很好的促进该种群数量的恢复 使该种群数量持续增长 D 适当的捕捞有利于该鱼类更新 有利于该种群的生存 B 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 5 下图为某种群在不同生态环境中的增长曲线 仔细分析图中曲线后回答下列问题 a b 在生存斗争中被淘汰的个体 过度繁殖 死亡率 出生率 性别比例 年龄组成 4 当我们迁入刚建的新村美居 可恶的老鼠也一同悄悄 潜来 它们咬坏衣物 偷吃粮食 毁坏家具 传播疾病 对其进行种群密度的调查中 请从a b曲线的理论上存在的条件 推测有效灭鼠的措施 降低环境 量 使鼠群的 曲线变化 转变成 在进行灭鼠时 要清除垃圾 严密储存食物 容纳 a 或J型 b 或S型 6 当种群数量增长接近环境负载 值时 种群的增长率为 此时种群数量变化特点是 出现这种现象的主要原因是 和 在 点种群增长率最大 此时的年龄组成可能为 型 在渔业生产中 一般 以上捕捞 且使捕捞后剩余量控制在 点 而防治蝗灾应在害虫数量 时进行 零 A 保持相对稳定 种内斗争加剧 天敌数量增多 增长 K 2 A K 未达到A 1 实验原理 1 用液体培养酵母菌 种群的增长受培养液的成分 空间 pH 温度等因素的影响 2 在理想的无限环境中 酵母菌种群呈 J 型增长 自然界中资源和空间总是有限的 酵母菌种群呈 S 型增长 3 计算酵母菌数量可用抽样检测的方法 显微计数法 探究 培养液中酵母菌种群数量的变化 2 实验步骤 1 取相同试管若干支 分别加入5mL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汽灭菌后 冷却至室温 分别标记为甲 乙 丙等 3 将酵母菌母液分别加入试管各5mL 摇匀后用血细胞计数板计数起始酵母菌个数 N0 做好记录 4 将各试管送进恒温箱 在适宜的温度下培养7天 5 每天同一时间各组取出本组的试管 用血细胞计数板计数酵母菌个数 并做好记录 连续观察7天 有关问题 1 从试管中吸出培养液前为什么需震荡试管 2 本实验需要设置对照吗 3 是否需要重复实验 4 若一个小方格中酵母菌过多 难以数清 该怎么办 5 对于压在小方格界线上的酵母菌该如何处理 6 怎样对酵母菌计数 可增大稀释倍数 需要 提高准确率 只记相邻两条边及夹角处个体 使酵母菌分布均匀 减少误差 不需要设置对照实验 因为本实验在时间上已经形成前后自身对照 抽样检测法 血细胞计数板被用以对人体内红 白血球进行显微计数之用 也常用于计算一些细菌 真菌 酵母等微生物的数量 是一种常见的生物学工具 血球计数板是由一块厚玻片特制而成 其中央有两个计数室 每个计数室划分出9个大方格 每格面积1mm2 加盖玻片的深度为0 1mm 因此 每个大方格容积为0 1mm3 另外 中央大方格等分为25个中方格 每个中方格又分16个小方格 供细胞计数用 在计数时 通常数5个中方格的总菌数 然后求得每个中方格的平均值乘以25 就得出一个大方格中的总菌数 然后再计算成1mL菌液中的总菌数 设5个中方格的总菌数为A 菌液稀释倍数为B 则0 1mm3中的总菌数为 A 5 25 B已知1mL 1cm3 1000mm31mL菌液的总菌数 A 5 25 B 10000 50000AB 一只试管 1ml 内酵母菌数量是多少 整个计数室体积 1mm 1mm 0 1mm 0 1mm3 10 4ml则每个小方格为 10 4ml 400若统计得每个小方格中酵母菌数为 a个 且稀释N倍 则试管中数量 a 106 4 N 3 实验结论 根据实验数据可得如图所示的增长曲线 实战演练1 下列对探究培养液中酵母菌种群数量动态变化实验的叙述 错误的是 A 从试管中吸出培养液之前应振荡试管 有利于正确计数B 先将培养液滴在计数板上 轻盖盖玻片防止气泡产生C 当一个小方格中酵母菌数量过多时 应将培养液按比例稀释处理D 压在方格边上的酵母菌 只计数相邻两边及其顶角的个体数 B 2 下图中 曲线表示在a b c d四种条件下细菌种群的生长曲线 这四种条件是 a 不断供应养分 水 氧气 除去有害废物 b 随时间延续 养分耗尽 有害物质积累 c 随时间延续 养分逐渐减少 无有害物质积累 d 随时间延续 养分耗尽 由于突变出现了新菌株 可分解原细菌的代谢废物 其合成的物质又可作为原细菌的食物 生长条件分别与生长曲线 相符合的是 A a b c dB b c d a C c d a bD c b d a C 3 双选题 某小组进行 探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化 实验时 同样实验条件下分别在4个试管中进行培养 见下表 均获得了 S 型增长曲线 根据实验结果判断 下列说法错误的是 A 4个试管内的种群初始阶段都经历了类似 J 型增长B 4个试管内的种群同时达到K值C 试管 内种群的K值与试管 的不同D 试管 内的种群数量最先开始下降 BD 4 酿酒和做面包都需要酵母菌 这些酵母菌可以用液体培养基来培养 为了解液体培养基中酵母菌种群数量的变化 某实验小组的同学在恒定容积的试管里用无菌马铃薯培养液培养酵母菌 每天计数 连续7天 并将所得数据用如下曲线图表示 1 你认为应采取什么方法对酵母菌计数 2 为了取得较准确的数据 你认为计数时应该注意哪些问题 抽样检测法 从试管中吸出培养液之前 应将试管轻轻振荡几次 使酵母菌在培养液中分布均