第二节种群的数量变化曲线

1、一、建构种群增长模型一、建构种群增长模型 在营养和生存空间没有限制的情况下，某种在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每细菌每2020分钟就通过分裂繁殖一代。分钟就通过分裂繁殖一代。时间时间（min)20 40 60 80100 120 140 160 180分裂次数分裂次数数量（个）数量（个）248163264128 256 5121234567891.1.填写下表：计算一个细菌在不同时间（单位为填写下表：计算一个细菌在不同时间（单位为minmin）产生后代的数量。）产生后代的数量。2 2n n代细菌数量的计算公式是：代细菌数量的计算公式是：3 372小时后，由一个细菌分裂产生小时后，由

2、一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？的细菌数量是多少？解：解：n 60 min 72 h20 min216Nn2n 2 2164.4.以时间为横坐标，细菌数量为纵坐标，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。画出细菌的数量增长曲线。20406080100 120140160180时间时间/ /分钟分钟细菌数量细菌数量/ /个个用来描述一个系统或它的性质的数学形式用来描述一个系统或它的性质的数学形式数学方程式数学方程式曲线式曲线式为了直观、简便地研究种群的数量变动的规律，为了直观、简便地研究种群的数量变动的规律，数学模型建构数学模型建构是常用的方法之一。是常用的方法之一。数学模型

3、数学模型数学模型建构的一般过程数学模型建构的一般过程 提出问题提出问题 作出假设作出假设 建立模型建立模型 模型的检验与评价模型的检验与评价产生条件：产生条件： 理想状态理想状态食物充足，空间充裕，食物充足，空间充裕，环境适宜，没有敌害等。环境适宜，没有敌害等。增长特点增长特点： 种群数量每年以一定的倍数增长，种群数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的第二年是第一年的倍倍量的计算：量的计算：t t年后种群的数量为年后种群的数量为 Nt=N0 t （N N0 0为为起始数量起始数量， t t为为时间时间，N Nt t表示表示t t年后该种群的数量年后该种群的数量，为为该种群数量是一年前种群数

4、量的倍数该种群数量是一年前种群数量的倍数） J J型曲线在自然界中什么情况会出现：型曲线在自然界中什么情况会出现：实验室条件下；一个种群刚迁入一个新的适宜环境实验室条件下；一个种群刚迁入一个新的适宜环境。O 时间时间种种群群增增长长率率O 时间时间种种群群增增长长速速率率2.增长速率 =（现有个体数原有个体数）增长时间，单位可以用“个/年”表示。：故增长率不能等同于增长速率。1.种群增长率指种群在单位时间内净增加的个体数占原个体总数的比率，即增长率=出生率死亡率其计算公式为：增长率 =（现有个体数原有个体数）原有个体数。 请你绘制大草履虫的种群增长曲线！请你绘制大草履虫的种群增长曲线！二、种群

5、增长的二、种群增长的“S”S”型曲线型曲线高斯对大草履虫种群研究的实验高斯对大草履虫种群研究的实验高斯把高斯把5 5个大草履虫置于个大草履虫置于0.5mL0.5mL的培养液中，每的培养液中，每隔隔2424小时统计一次数据，经过反复实验，结果小时统计一次数据，经过反复实验，结果如下：如下：在环境条件不受破坏的情况在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的下，一定空间中所能维持的种群最大数量称为环境容纳种群最大数量称为环境容纳量，又称量，又称K值。值。同一种群的同一种群的K值不是固定不变的，会受到环境的影响。值不是固定不变的，会受到环境的影响。 NNK/2/2，种群有最大持续产量，种群增长量

6、最大，种群有最大持续产量，种群增长量最大 （增长速率最大）。（增长速率最大）。 资源有限条件下的种群增长资源有限条件下的种群增长环境容纳量环境容纳量: :K/2 t0 t1 t2 时间时间种群数种群数量量K t0 t1 t2 时间时间 0 K/2 K 数量数量增增长长速速率率A 1.野生生物资源合理利用和保护野生生物资源合理利用和保护鱼类的捕捞鱼类的捕捞 2.害虫的防治害虫的防治蝗虫的防治蝗虫的防治 3 .拯救和恢复濒危动物种群拯救和恢复濒危动物种群 4 .为人工养殖及种植业中合理控制种群数量、适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。时捕捞、采伐等提供理论指导。三

7、、研究种群数量变化有何意义？三、研究种群数量变化有何意义？ 大多数种群的数量总是在波动之中的，在不利条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。件之下，还会急剧下降，甚至灭亡。四、种群数量的波动和下降四、种群数量的波动和下降东亚飞蝗种群数量的波动东亚飞蝗种群数量的波动种群数量变化情况：增长、波动、稳定、下降等种群数量变化情况：增长、波动、稳定、下降等影响种群数量影响种群数量变化的因素变化的因素直接因素：直接因素：出生率、死亡率、迁入率、出生率、死亡率、迁入率、迁出率迁出率间接因素：间接因素：食物、气候、传染病、天敌食物、气候、传染病、天敌重要因素：重要因素：人类

8、的活动人类的活动苍鹭的保护苍鹭的保护野猪的保护野猪的保护救护被困的鲸鱼救护被困的鲸鱼全力防蝗减灾全力防蝗减灾项目项目“J”“J”型增长曲线型增长曲线“S”“S”型增长曲线型增长曲线条件条件模型假设模型假设建立模型建立模型种群增长率种群增长率项目项目“J”“J”型增长曲线型增长曲线“S”“S”型增长曲线型增长曲线条件条件无限环境无限环境( (理想条件理想条件) )有限环境（自然条有限环境（自然条件）件）模型假设模型假设食物和空间条件充裕、食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等。气候适宜、没有敌害等。增长率不随种群密度的增长率不随种群密度的变化而变化。变化而变化。食物和空间条件有限、食物和空间条

9、件有限、气候多变、存在敌害等。气候多变、存在敌害等。增长率随种群密度的变增长率随种群密度的变化而变化。化而变化。建立模型建立模型N Nt t= =N NO Ot tK K为环境的容纳量为环境的容纳量种群增长率种群增长率不变不变先增加后减少先增加后减少探究培养液中酵母菌种群的探究培养液中酵母菌种群的数量变化数量变化 单细胞单细胞真核真核生物生物, ,异养异养生物生物 生长周期生长周期短短，增殖速度，增殖速度快快 还可以用酵母菌作为实验材还可以用酵母菌作为实验材料研究料研究 探究酵母菌的呼吸方式探究酵母菌的呼吸方式 血球计数板血球计数板是一种专门用于计算较大单细胞微是一种专门用于计算较大单细胞微生

10、物的一种仪器。生物的一种仪器。 计数时，常采用计数时，常采用样方法（抽样检测法）样方法（抽样检测法）。实验实验 探究培养液中酵母菌数量的变化探究培养液中酵母菌数量的变化一一. .实验原理实验原理. .用液体培养基培养酵母菌用液体培养基培养酵母菌, ,种群的增长受培养液的成分种群的增长受培养液的成分, ,空间空间, ,温温度度,PH,PH等等 因素的影响因素的影响. . .在理想的条件下在理想的条件下, ,酵母菌种群的增长呈酵母菌种群的增长呈“J J”型曲线；在各种资源型曲线；在各种资源有限或者存在环境阻力的情况下，酵母菌种群增长呈有限或者存在环境阻力的情况下，酵母菌种群增长呈“S S”型曲线。

11、型曲线。二二. .提出问题提出问题培养液中酵母菌的数量是怎样随时间变化的培养液中酵母菌的数量是怎样随时间变化的? ?三三. .作出假设作出假设在环境资源有限的条件下在环境资源有限的条件下, ,酵母菌的数量变化随时间呈酵母菌的数量变化随时间呈“S S”型增长曲线型增长曲线 材料用具材料用具酵母菌菌种酵母菌菌种, ,无菌马铃薯培养液或者肉汤培养液或肉汤培无菌马铃薯培养液或者肉汤培养液或肉汤培养液，无菌水养液，无菌水, ,试管血球计数板，滴管，显微镜等试管血球计数板，滴管，显微镜等四实验步骤四实验步骤 将将10ml10ml马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中 将酵母菌

12、接种到支试管中将酵母菌接种到支试管中. . 培养培养 将试管放在将试管放在2828的恒温箱中培养的恒温箱中培养7 7天。天。 计数计数 每天取样计数酵母菌的数量，连续观察每天取样计数酵母菌的数量，连续观察7 7天并天并记录这记录这7 7天的数值。天的数值。抽样检验法抽样检验法：将盖玻片放在：将盖玻片放在计数室上，用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边计数室上，用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入到计计数室内，缘，让培养液自行渗入到计计数室内， 待酵母待酵母菌细胞全部沉降到计数室底部，将计数板放在菌细胞全部沉降到计数室底部，将计数板放在在载物台中央，计数一个小方格内酵母菌数量，在载物台中央

13、，计数一个小方格内酵母菌数量，再以此为依据估计培养液中酵母菌总数。盖玻再以此为依据估计培养液中酵母菌总数。盖玻片下培养液的厚度为片下培养液的厚度为0.1mm0.1mm，可以计算出整个计，可以计算出整个计数室的体积，从而换算出数室的体积，从而换算出10ml10ml培养液中酵母菌培养液中酵母菌的总数。的总数。=50000AB（个）（个）下面以一个大方格有下面以一个大方格有2525个中方格的计数板为例进行个中方格的计数板为例进行计算：设五个中方格中总菌数为计算：设五个中方格中总菌数为A A，菌液稀释倍数为，菌液稀释倍数为B B，那么，一个大方格中的总菌数，那么，一个大方格中的总菌数1mm1mm如果是

14、如果是1616个中方格的计数板，设个中方格的计数板，设4 4个中方格的总个中方格的总菌数为菌数为A A，则：，则：1mm1mm440000X BX B 实验中需要注意的几个问题: 从试管中吸取培养液进行计数之前从试管中吸取培养液进行计数之前, ,建议你将试建议你将试管轻轻震荡几次管轻轻震荡几次, ,这是为什么这是为什么? ?目的是使培养液中的酵母菌分布均匀目的是使培养液中的酵母菌分布均匀, ,保证计数的正确性保证计数的正确性. . 对于压在小方格界限上的酵母菌对于压在小方格界限上的酵母菌, ,应当怎样计数应当怎样计数? ?应计数两个相邻的边及其顶角的酵母菌应计数两个相邻的边及其顶角的酵母菌B

15、B1.1.在下列图中，表示种群在无环境阻力的状况下在下列图中，表示种群在无环境阻力的状况下增长的是（增长的是（ ）2.2.如图表示接种到一定容积培养液中的酵母菌生长曲线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（增强（ ）A ACDCD段（增长速度慢）段（增长速度慢） B BDEDE段（速度加快）段（速度加快）C CEFEF段（变化速率加快）段（变化速率加快） D DFGFG段（速度逐渐变慢）段（速度逐渐变慢）D D3.3.种群在理想环境中，呈种群在理想环境中，呈“J”J”型曲线增长（图

16、中曲线甲）；在有型曲线增长（图中曲线甲）；在有环境阻力的条件下，呈环境阻力的条件下，呈“S”S”型曲线增长（图中曲线乙）。下列有型曲线增长（图中曲线乙）。下列有关种群增长曲线的叙述正确的是（关种群增长曲线的叙述正确的是（ ）A.KA.K值是环境的最大容纳量，不值是环境的最大容纳量，不受环境因素的影响受环境因素的影响B.B.环境阻力在环境阻力在d d点之后出现，种点之后出现，种群抵抗力稳定性增强群抵抗力稳定性增强C.C.种群数量达到种群数量达到K K值以后，种群值以后，种群的基因频率还发生变化的基因频率还发生变化D.D.若图示为蝗虫种群增长曲线，若图示为蝗虫种群增长曲线，则虫害的防治应选在则虫害

17、的防治应选在c c点点C4.4.如图是某种群在不同生态系统中的增长曲线模式图，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：请据图回答下列问题：(1)(1)如果种群生活在一个理想的环境中，种群数量是按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，在自然环境中曲线增长的，但实际上，在自然环境中_和和_都是有限的，使种群数量增长受到影响，结果按都是有限的，使种群数量增长受到影响，结果按_曲线增长。曲线增长。答案：答案：（1 1）a a 食物食物 空间空间 b b（2 2）此外，直接影响种群兴衰的两对变量是该种群的）此外，直接影响种群兴衰的两对变量是该种群的_和和_、_和和_。年龄