3.4.2种群的数量变化.ppt

,2种群数量的变化,学习目标1通过讨论细菌种群数量的变化，尝试建构种群增长的数学模型。2阐明种群的“J”型增长和“S”型增长。3运用种群数量变化规律解决生产生活中的实际问题。,复习回顾：1.种群不同于个体有哪些特征？种群密度，出生率和死亡率，迁入率和迁出率，年龄组成和性别比例。2.研究出生率和死亡率、迁入率和迁出率有什么意义？这些都是决定种群大小和种群密度的重要因素。3.研究年龄组成和性别比例有什么意义？年龄组成对于预测种群数量的变化趋势具有重要意义，性别比例对种群密度也有一定的影响。,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：,2n代细菌数量的计算公式是：372小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？,Nn2n,解：n60min72h20min216Nn2n2216,4.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。,用来描述一个系统或它的性质的数学形式数学方程式曲线式,Nn2n,为了直观、简便地研究种群的数量变动的规律，数学模型建构是常用的方法之一。,一、建构理想条件下种群增长模型,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,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,列出表格，根据表格画曲线，推导公式。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,实例1：澳大利亚野兔,二、种群增长的“J”型曲线,实例2：20世纪30年代时，人们将环颈雉引入到美国的一个岛屿上，在最初的5年内，较优裕的环境条件使得该种群的增长近于“J”型曲线。,世界人口的指数增长曲线,实例3：,种群增长的“J”型曲线模型,一年后该种群的数量:,N1=N0,两年后该种群的数量:,N2=N1=N02,t年后该种群的数量:,Nt=N0t,模型假设：食物或养料充足，生存空间充裕，气候适宜，没有天敌等理想的环境，第二年的数量是第一年的倍。,1.条件：,理想状态食物充足，空间充裕，环境适宜，没有天敌等。,2.J型曲线的两种情况：,实验室条件下；刚迁入一个新的适宜环境。,小结:,不能，原因：食物有限空间有限种内斗争种间竞争天敌捕食,思考：自然界中，种群的数量能持续增长吗？,3.增长特点：,连续增长，增长率不变。,高斯（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,请绘制大草履虫的种群增长曲线,大草履虫数量增长过程如何？其种群达到基本稳定的数量值称为什么？,大草履虫种群的增长,产生条件：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。,种群增长的“”型曲线,增长特点：,种群数量达到环境所允许的最大值（K值）后，将停止增长并在K值左右保持相对稳定。,19,种群数量变化曲线与种群增长速率曲线的关系,图乙的fg段相当于图甲的ac段图乙的g点相当于图甲的c点图乙的gh段相当于图甲的cd段图乙的h点相当于图甲的de段,K/2,a,b,c,d,g,h,f,e,甲,乙,种群增长的“”型曲线,0K/2时逐渐增大K/2K时逐渐减小在K/2时达到最大在K时增长速率为0,增长速率变化：,种群数量变化：,在K值时达到最大,t0,t1,t2,代表环境阻力生存斗争中被淘汰的个体数。,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,讨论：图中阴影部分代表的什么？,两种增长曲线的比较:,环境资源有限,先增加再减少（增长速率）,有K值,环境资源无限,保持稳定(增长率),无K值,1.影响种群数量变化的因素,四、种群数量的波动和下降,事例一:东亚飞蝗种群数量的波动,事例二：第二次世界大战时，捕鲸业停了下来，鲸的数量恢复到较高水平。战后捕鲸船的吨位不断上升，鲸的捕获量越来越大，导致许多鲸的种群数量急剧下降，有的鲸濒临绝灭。,思考：通过上述两个事例讨论在自然界中，影响种群数量变动的因素有哪些？,事例：蝗虫是世界上最重要的农业害虫。在历史上，我国也深受蝗灾之苦。据元史记载，元至正十九年：“五月，山东、河北、河南、关中等处，蝗飞蔽天，人马不能行，所落沟堑尽平”新中国成立初期，我国的蝗灾仍十分严重，党和政府非常重视蝗灾的防治，采取了一系列综合防治措施，现在已经基本上控制住蝗害。我国是世界上具有最长的气象记录的国家。我国生态学家马世骏从统计上探讨过大约1000年的有关东亚飞蝗危害和气象方面的资料，明确指出东亚飞蝗在我国的大发生没有周期性现象（过去曾认为是周期性的），他指出，在黄河、淮河等大河三角洲的湿生草地上，连年干旱使土壤中蝗卵的存活率提高，是造成蝗虫大发生的主要原因。东亚飞蝗大发生与旱涝灾害之间的关系还因地而异。在淮河流域，干旱与飞蝗同年发生的可能性最大。在黄河流域，如邢台地区的内涝蝗区，前一年大涝，来年飞蝗大发生的可能性最大，因此，河北地区常出现“先涝后旱，蚂蚱成片”“大水之后，必闹蝗灾”的情况。,2.研究种群数量变化的意义：,1、基础回扣酵母菌酵母菌是单细胞真核生物。生长周期短，增殖速度快，还可以用酵母菌作为实验材料来研究什么？（探究酵母菌的呼吸方式）,探究,培养液中酵母菌种群数量的变化（68-69页）,2、实验原理：（1）酵母菌可以用液体培养基（培养液）培养。（2）培养液中酵母菌种群的增长情况与培养液中得成分、空间、PH、温度等因素有关。,3、一般步骤:(1)提出问题：培养液中酵母菌种群是怎样随时间变化的？(2)作出假设：。(3)实验设计,材料、用具、试剂的选择,实验步骤,预期结果、设计记录用的表格,（4）进行实验,(5)分析结果，得出结论,(6)表达和交流,(7)进一步探究,培养液中酵母菌数量呈S型曲线变化,实验步骤设计,培养液配制、分装、灭菌接种培养计数分析结果，得出结论,将10ml无菌马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中,将酵母菌接入试管中的培养液混合均匀,将试管在28条件下连续培养,每天取样计数酵母菌数量，采用抽样检测的方法,将所得数据用曲线图表示出来，分析实验结果，得出酵母菌种群数量变化规律。,酵母菌的计数计数工具血球计数板,实物图,正面图,侧面图,计数室,滴液处,血球计数板是一种专门用于计算较大单细胞微生物的一种仪器。计数时，常采用抽样检测法。,课本68页讨论1、怎样进行酵母菌的计数？,可以采用抽样检测的方法：计数一个小方格内的酵母菌数量，再以此为根据，估算计算中的酵母菌总数，方格2mm2mm盖玻片下培养液厚度为0.1mm，可算出10ml培养液中酵母菌总数的公式为：,2.5104a(a为小方格内酵母菌数),、从试管中吸出培养液进行计数之前，建议你将试管轻轻振荡几次。这是为什么？、本探究需要设置对照组吗？如果需要请讨论对照组应怎样设计和操作；如果不需要，请说明理由。、需要做重复实验吗？,目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，以保证估算的准确性。,不需要，已有前后对照。,需要，分组实验获得平均值。,5、怎样记录结果？记录表怎样设计？,每天取样时间要固定,6、如果一个小方格内酵母菌过多，难以计数，应采取怎样的措施？,摇匀试管取1mL酵母菌培养液稀释n倍后，再用血球计数板计数，所得数值乘以n2.5104，即为10mL酵母菌液中酵母菌个数。,7、对于压在小方格界线上的酵母菌，应当怎样计数？,只计数相邻两边及其顶角。,结果分析（1）数据记录,（2）构建坐标图数学模型,请根据曲线描述酵母菌数量变化的总趋势及原因,总趋势是先增加后降低。,原因是：开始时培养液中营养充足，空间充裕，条件适宜，因此酵母菌大量繁殖，种群数量剧增加。,随着酵母菌数量的不断增多，营养消耗，PH变化，溶氧量下降等，使生存环境恶化，酵母菌死亡率高于出生率，种群数量下降。,实验再探究温度、营养物质影响酵母菌的生长吗？某同学按下表完成了有关实验。,血球计数板的清洁血球计数板使用后,应浸泡后用自来水冲洗,切勿用硬物洗刷.,B,1.在下列图中，表示种群在无环境阻力的状况下增长的是（）,2.如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强（）ACD段（增长速度慢）BDE段（速度加快）CEF段（变化速率加快）DFG段（速度变慢）,D,3.如图是某种群在不同生态系统中的增长曲线模式图，请据图回答下列问题：(1)如果种群生活在一个理想的环境中，种群数量是按_曲线增长的，但实际上，在自然环境中_和_都是有限的，使种