第二节 种群数量的变化 公开课

1 第2节种群数量的变化 教育交流PPT 2 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 020406080100 1 分裂 32 2 4 8 16 3 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 2 n代细菌数量Nn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 n n minx h min Nn n 22 21 23 24 25 26 27 28 29 4 20 40 60 80 100 120 140 160 180 分钟 细菌种群增长曲线 细菌数量 4 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 5 分钟 细菌种群增长曲线 细菌个数 曲线大致呈什么型 曲线呈 J 型 6 7 曲线图与数学方程式比较 有哪些优缺点 曲线图 直观 但不够精确 数学方程式 精确 但不够直观 Nn n 数学模型 8 描述 解释和预测种群数量的变化 常常需要建立数学模型 1 概念 是用来描述一个系统或它的性质的数学形式 2 数学模型 4 数学模型建构的步骤 一 建构种群增长模型的方法 曲线图 数学方程式 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 Nn n 一 建构种群增长模型的方法 9 细菌的数量 个 理想条件下细菌数量增长的推测 在自然界中 种群数量的变化是这样的吗 10 实例一 1859年 一位英国人来到澳大利亚定居 他带来了24只野兔 让他没有想到的是 一个世纪之后 这24只野兔的后代竟达到6亿只以上 漫山遍野的野兔与牛羊争食牧草 啃啮树皮 造成植被破坏 导致水土流失 后来 人们引入了黏液瘤病毒才使野兔的数量得到控制 11 实例二 在20世纪30年代 人们将环颈雉引入美国的一个岛屿 在1937 1942年期间 这个种群数量的增长如下图所示 曲线大致呈什么型 曲线呈 J 型 12 13 在理想环境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 二 种群增长的 J 型曲线 14 模型假设 在食物和空间条件充裕 气候适宜 敌害等条件下 种群的数量每年以一定的倍数增长 第二年的数量是第一年的 倍 二 J 型增长的数学模型 建立模型 t年后种群数量为 理想条件 Nt N0 t 15 种群的增长率随时间如何变化 实验室条件下 迁移入新环境 例子 二 J 型增长的数学模型 Nt N0 t 增长率指新增加的个体数占原来个体数的比例 是一个百分比 无单位 增长速率指新增加的个体数与时间的比值 即dN dt 有单位 如个 年等 例如 某一种群的数量在某一单位时间t 如一年 内 由初数量Nt 1 个 增长到末数量Nt 个 则这一单位时间内种群的增长率和增长速率的计算分别为 16 J 型曲线 增长速率越来越大 17 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1 2 3 4 5 6 7 8 9 增长率 个 20min 4 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 增长率稳定 18 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1 2 3 4 5 6 7 8 9 增长速率v 个 20min 4 2 2 4 8 16 32 64 128 256 增长速率越来越大 19 J 型增长能一直持续下去吗 环境阻力 种群密度越大 环境阻力越大 在大自然中 食物有限 空间有限 种内斗争 种间竞争 天敌捕食 出生率降低 死亡率升高 20 大草履虫数量增长过程如何 高斯把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 21 22 在资源有限条件下的情况下 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 K值 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 三种群增长的 S 型曲线 23 产生条件 自然条件 现实状态 下 食物等资源和空间总是有限的 当种群密度增大时 种内斗争不断加剧 天敌数量不断增加 导致该种群的出生率降低 死亡率增高 增长特点 种群数量达到环境所允许的最大值 K值 将停止增长并在K值左右保持相对稳定 存在环境阻力 种群密度越大环境阻力越大 三种群增长的 S 型曲线 种群数量达到K值时 种群 增长停止 种群数量小于K 2值时种群 增长逐渐加快 种群数量大于K 2值时种群 增长逐渐减慢 种群数量变化曲线与种群增长速率曲线的关系 种群数量在K 2值时 种群 增长最快 即增长速率最大 增长率越来越大 24 用曲线图表示K值的方法 图中A B C D时间所对应的种群数量为K值 A C D 时间所对应的种群数量为K 2值 25 26 适时捕捞 种群数量达环境容纳量的一半时种群增长速率最大 再生能力最强 K 2的应用 鱼群数量超过K 2后才能捕捞 但要保证被捕后数量保持在K 2左右 因为在这个水平上种群增长速率最大 K 2 27 右图为鱼塘中鱼的数量增长曲线 为了使鱼塘的总产量达到最大值 应该做到适时捕捞 下列做法中正确的是 A 超过T4时捕捞 使剩余量保持在KB 超过T3时捕捞 使剩余量保持在3K 4C 超过T2时捕捞 使剩余量保持在K 2D 超过T4时捕捞 使剩余量保持在K 4 答案 C 有害生物防治 务必及时控制种群数量 严防达K 2值处 若达K 2值处 可导致该有害生物成灾 如蝗虫的防控 K 2 28 提示 从环境容纳量的角度思考 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 同一种群的K值不是固定不变的 会受到环境的影响 怎样做才是最有效的灭鼠措施 K值的应用 29 30 思考 怎样做才是保护大熊猫的根本措施 建立自然保护区 改善大熊猫的栖息环境 提高环境容纳量 种群增长的 型曲线 在生产中的应用 K 2 种群增长曲线的生产生活中的应用 有害动物的防治 应通过降低其环境容纳量 受保护动物的拯救和恢复 应通过改善其栖息环境 提高K值 生产上的捕获期应确定在种群数量略比K 2多时最好 而杀虫效果最好的时期在潜伏期 K 2以下 31 32 1 J 型曲线用达尔文的观点分析表明生物具有过度繁殖的特性 2 图中阴影部分表示 环境阻力 用达尔文的观点分析指 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 J 型曲线表明生物具有什么特性 图中阴影部分表示什么 用达尔文的观点分析 J S 曲线 比较种群增长两种曲线的联系与区别 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 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 33 34 在现实的生态系统中 种群数量除增长外 还有没有其他变化 35 在现实的生态系统中 种群数量除增长外 还有没有其他变化 36 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 东亚飞蝗种群数量的波动 探究 种群数量的波动和下降的原因是什么呢 四 种群数量的波动和下降 37 1 影响种群数量变化的因素 A 内部 直接因素 出生 死亡 率 迁入 出 率 年龄组成 性别比例 B 外因 间接因素 空间 气候 食物 天敌 传染病 自然灾害等 C 人为 重要因素 对野生生物的乱捕滥猎 对种群数量的人工控制等 2 种群数量变化的类型 增长 稳定 波动 下降等 3 影响结果 大多数种群的数量总是在波动之中 在不利条件之下 还会急剧下降 甚至灭亡 影响种群数量变化的因素 在不利条件之下 还会急剧下降 甚至灭亡 38 五 研究种群数量变化的意义 1 为野生生物资源的合理利用提供理论指导 既要使生物资源的产量达到最大 又不危害生物资源的可持续发展 砍伐 捕捞 狩猎后 保证种群的增长速率为最大值 2 通过研究种群数量变动规律 为有害生物的预测及防治提供科学依据 降低环境的负荷量 K值 如鼠害防治可通过严密封存粮食 清除生活垃圾 保护老鼠的天敌等措施来降低K值 3 为引进外来物种提供理性的思考 必须考虑所引入的外来物种是否会构成对原来物种的危害 即是否会构成生物入侵 39 40 培养液中酵母菌种群数量的变化 探究实验 41 酵母菌生长周期短 增殖速度快 在实验室条件下 用液体培养基培养酵母菌 可以观察酵母菌种群数量随时间变化的情况 种群的数量变化有一定的规律 在理想条件下 种群呈 J 型增长 在有限的环境下 种群呈 S 型增长 知识回顾 42 方法名称 问题一 怎样进行酵母菌的计数 抽样检测 血细胞计数板 血球计数板 43 血球计数板是一种专门用于计算微生物数量的仪器 由一块比普通载玻片厚的特制玻片制成的 玻片中有四条下凹的槽 构成三个平台 中间的平台较宽 其中间又被一短横槽隔为两半 每半边上面刻有一个方格网 44 方格网上刻有9个大方格 其中只有中间的一个大方格为计数室 供微生物计数用 大方格的长和宽各为1mm 深度为0 1mm 即1mm 1mm 0 1mm 其容积为0 1mm3 45 大方格 中方格 400小方格 46 以计数室1mm 1mm 0 1mm型为例 酵母菌细胞个数 mL 每个小方格酵母菌细胞数 400 104 47 例1通常用血球计数板对培养液中酵母菌进行计数 若计数室为1mm 1mm 0 1mm方格 由400个小方格组成 若多次重复计数后 算得每个小方格中平均有5个酵母菌 则10mL该培养液中酵母菌总数有个 2 108 48 1 从试管中吸取培养液进行计数之前 要先将试管轻轻振荡几次 是什么原因 让培养液中的酵母菌均匀分布 保证估算的准确性 减少实验误差 2 本探究需要设置空白对照组吗 如果需要 怎样设计和操作 不需要请说明理由 不需要 因为探究的是培养液中酵母菌种群数量随时间的变化情况 49 3 需要做