种群数量的变化(优秀课件——上课专用)

1、在营养和生存空间没有限制的在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每情况下，某种细菌每2020分钟就分钟就通过分裂繁殖一代。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（单位填写下表：计算一个细菌在不同时间（单位为为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 37272小时后，由一个细菌分裂产生小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？的

2、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：精确数学方程式：精确曲线式：直观曲线式：直观为了直观、简便地研究种群的数量变动的为了直观、简便地研究种群的数量变动的规律，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。一、建构种群增长模型

3、一、建构种群增长模型细菌每细菌每20min20min分裂一次分裂一次问题：细菌数量怎样变的？问题：细菌数量怎样变的？在资源和空间无限多的环境在资源和空间无限多的环境中，细菌种群的增长不会受中，细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响种群密度增加的影响 NnNn=2n=2nN N代表细菌数量，代表细菌数量，n n表示第几代表示第几代观察、统计细菌数量，对观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检自己所建立的模型进行检验或修正验或修正研究实例研究实例研究方法研究方法观察研究对象，观察研究对象，提出问题提出问题提出合理的假设提出合理的假设根据实验数据，根据实验数据，用适当的用适当的数学形式对事物的性

4、质进数学形式对事物的性质进行表达行表达通过进一步实验或观察等，通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正对模型进行检验或修正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条件：在资源和空间无限多的环境中在资源和空间无限多的环境中“J”型曲线实例实例1 1：澳大利亚本来并没有兔子。澳大利亚本来并没有兔子。 18591859年，年，2424只欧洲野只欧洲野兔从英国被带到了澳大利亚。这里有茂盛的牧草，却没有兔从英国被带到了澳大利亚。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，鹰等天敌

5、。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。不到兔子开始了几乎不受任何限制的大量繁殖。不到100100年，年，兔子的数量达到兔子的数量达到6 6 亿只以上，遍布整个大陆。亿只以上，遍布整个大陆。二、种群增长的二、种群增长的“J”J”型曲线型曲线: :实例二：实例二：凤眼莲凤眼莲（水葫芦）原产于南美，仅以一种观赏性植物零散（水葫芦）原产于南美，仅以一种观赏性植物零散分布，分布，18441844年在美国的博览会上曾被喻为年在美国的博览会上曾被喻为“美化世界的淡紫色花美化世界的淡紫色花冠冠”。自此以后凤眼莲被作为观赏植物引种栽培，现已在亚、非、。自此以后凤眼莲被作

6、为观赏植物引种栽培，现已在亚、非、欧、北美洲等数十个国家造成危害。欧、北美洲等数十个国家造成危害。19011901年作为花卉引入中国，年作为花卉引入中国，3030年代作为畜禽饲料引入中国内地各省，并作为观赏和净化水质的植年代作为畜禽饲料引入中国内地各省，并作为观赏和净化水质的植物推广种植，后逃逸为野生。由于繁殖迅速，又几乎没有竞争对手物推广种植，后逃逸为野生。由于繁殖迅速，又几乎没有竞争对手和天敌和天敌 ，在我国南方江河湖泊中发展迅速，目前我国有这种凤眼莲，在我国南方江河湖泊中发展迅速，目前我国有这种凤眼莲184184万吨，成为我国淡水水体中主要的外来入侵物种之一。万吨，成为我国淡水水体中主要

7、的外来入侵物种之一。 倍倍条件：条件： 理想状态理想状态食物充足，空间充裕，环境食物充足，空间充裕，环境适宜，没有天敌适宜，没有天敌等。等。 J J型曲线的两种情况：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。实验室条件下；刚迁入一个新的适宜环境。小结小结:增长特点：增长率不变增长特点：增长率不变O 时间时间种种群群增增长长率率增长率=（末数-初数）/初数v思考：自然界中，种群的思考：自然界中，种群的J能持续型增长么？能持续型增长么？v种群密度越大种群密度越大环境阻力环境阻力越大越大不能，不能，原因：存在环境阻力原因：存在环境阻力 食物有限空食物有限空间有限间有限种内斗争种内斗争种

8、间竞争天敌捕食种间竞争天敌捕食问题探讨问题探讨 在一个培养基中，细菌的数量会一直按照这个在一个培养基中，细菌的数量会一直按照这个公式增长吗？为什么？公式增长吗？为什么？ 不会。原因是资源和空间是有限的。不会。原因是资源和空间是有限的。如何验证这个观点？如何验证这个观点？高斯实验：高斯实验：生态学家曾经做过这样一个实验：在生态学家曾经做过这样一个实验：在0.5 0.5 mLmL培培养液中放入养液中放入5 5个大草履虫，然后每隔个大草履虫，然后每隔24 h24 h统计一次大草履统计一次大草履虫的数量。经过反复实验，得出了如上图所示的结果。从虫的数量。经过反复实验，得出了如上图所示的结果。从上图可以

9、看出，大草履虫在这个实验环境条件下的最大种上图可以看出，大草履虫在这个实验环境条件下的最大种群数量是群数量是375375个。个。三、种群增长的三、种群增长的“S”S”型曲线型曲线思考：思考：1、曲线形状象什么？、曲线形状象什么？2、大草履虫数量增长、大草履虫数量增长过程如何？过程如何？v“S”型曲线：种群经过一定时间的增长后，型曲线：种群经过一定时间的增长后，数量数量 曲线曲线v该实验中在第该实验中在第 天时增长速率最快。天时增长速率最快。为什么曲线会趋于稳定？K KN N0 0资源越资源越来越少，来越少，种内斗争不断加剧，种内斗争不断加剧，捕食者数量不断增加，捕食者数量不断增加，导致导致该种

10、群的出生率降低，死亡该种群的出生率降低，死亡率增高。率增高。当出生率当出生率=死亡率死亡率时，时，K KN N0 0注：同一种群的注：同一种群的K K值值不是固定不变的，会不是固定不变的，会受到环境的影响。受到环境的影响。 自然资源有限、空间有限、受其他自然资源有限、空间有限、受其他生物制约等有限条件下。生物制约等有限条件下。特点： A.种群数量达到环境所允许的最大值（种群数量达到环境所允许的最大值（K值）后，值）后，将停止增长并在将停止增长并在K值左右保持相对稳定值左右保持相对稳定 B.增长率先增加，后减少。增长率先增加，后减少。K/2值时，增长率最大，值时，增长率最大，出生率与死亡率之差最

11、大；出生率与死亡率之差最大；K值时，增长率为零，值时，增长率为零，出生率出生率=死亡率。死亡率。 t0 t1 t2 时间时间 0 K/2 K 数量数量增增长长率率条件：条件：种种群群数数量量“S”S”型型增增长长曲曲线线K/2K/2K K种种群群数数量量增增长长率率时间时间D: D: 出生率死亡率，即出生率死亡率，即种群数量处于种群数量处于K K值。值。B: B: 出生率与死亡率之差出生率与死亡率之差最大，即种群数量处于最大，即种群数量处于K/2K/2值。值。 t0 t1 t2 时间时间 0 K/2 K 增增长长率率阴影代表环境阻力阴影代表环境阻力生存斗争中被淘汰的个生存斗争中被淘汰的个体数。

12、体数。食物不足、空间有食物不足、空间有限、种内斗争、天限、种内斗争、天敌捕食、气候不适、敌捕食、气候不适、寄生虫、传染病等寄生虫、传染病等讨论讨论 ：图中阴影部分代表的什么？：图中阴影部分代表的什么？影响种群数量变化的因素影响种群数量变化的因素直接因素：直接因素：出生率和死亡率、迁入率和迁出率出生率和死亡率、迁入率和迁出率间接因素：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：人类的活动人类的活动四、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大多数种群的数量总是在波动之中的，在不利条件之下，大多数种群的数量总是在波动

13、之中的，在不利条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡。还会急剧下降，甚至灭亡。在开发野生动植物资源时，将野生动植在开发野生动植物资源时，将野生动植物的种群数量控制在什么条件下，人类获取的物的种群数量控制在什么条件下，人类获取的资源量最大，又不影响资源的再生？资源量最大，又不影响资源的再生？即即1/2K1/2K时，此时种群的增长速度最快，可提时，此时种群的增长速度最快，可提供的资源数量也最多，而又不影响资源的再供的资源数量也最多，而又不影响资源的再生。生。1. 1. 对种群的数量变化做出预测，对种群的数量变化做出预测，合理利用和保合理利用和保护野生生物资源护野生生物资源鱼类的捕捞鱼类的捕捞2.2.通过

14、研究种群数量变动规律，通过研究种群数量变动规律，为害虫的预测为害虫的预测及防治提供科学依据。及防治提供科学依据。蝗虫的防治蝗虫的防治3 .3 .拯救和恢复濒危动物种群，拯救和恢复濒危动物种群，如大熊猫。如大熊猫。4 .4 .为人工养殖及种植业中为人工养殖及种植业中合理控制种群数量、合理控制种群数量、适时捕捞、采伐等提供理论指导。适时捕捞、采伐等提供理论指导。五、研究种群数量变化的意义：五、研究种群数量变化的意义：实验：探究培养液中酵母菌数量的变化实验：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, ,种群的增长受培养种群的增长受培养液

15、的成分液的成分, ,空间空间, ,温度温度,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”型型曲线；在各种资源有限或者存在环境阻力的情况曲线；在各种资源有限或者存在环境阻力的情况下，酵母菌种群增长呈下，酵母菌种群增长呈“S S”型曲线。型曲线。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酵母菌的数量变化随时间呈时间呈“S S”型增长曲线型增长曲线二二. .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? ?四实验步骤：四

16、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，塞上棉塞。高压蒸汽灭菌后，冷却至室温塞上棉塞。高压蒸汽灭菌后，冷却至室温. . 将酵母菌接种到各支试管中，摇匀后用血球将酵母菌接种到各支试管中，摇匀后用血球计数板计数起始酵母菌的个数，做好记录计数板计数起始酵母菌的个数，做好记录 。 培养：将试管放在培养：将试管放在28的恒温箱中培养的恒温箱中培养7天天 计数：计数：每天每天同一时间同一时间取样计数酵母菌的数量，取样计数酵母菌的数量，连续观察连续观察7天并记录这天并记录这7天的数值。天的数值。抽样检验法：抽样检验法：将盖玻片放在计数室上，用吸管

17、吸将盖玻片放在计数室上，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，到计计数室内， 待酵母菌细胞全部沉降到计数待酵母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，再以此为依据估计培养液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。盖玻片下培养液的厚度中酵母菌总数。盖玻片下培养液的厚度0.1mm，可以计算出整个计数室的体积，从而换算可以计算出整个计数室的体积，从而换算10ml培养液中酵母菌的总数。培养液中酵母菌的总数。v血球计数板是一种专门用于计算

18、较大单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。细胞微生物的一种仪器。v计数时，常采用计数时，常采用样方法样方法。=50000AB（个）（个）下面以一个大方格有下面以一个大方格有2525个中方个中方格的计数板为例进行计算：设格的计数板为例进行计算：设五个中方格中总菌数为五个中方格中总菌数为A A，菌液，菌液稀释倍数为稀释倍数为B B，那么，一个大方，那么，一个大方格中的总菌数格中的总菌数1mm1mm如果是如果是1616个中方格的计数板，个中方格的计数板，设设4 4个中方格的总菌数为个中方格的总菌数为A A，菌液稀释倍数为菌液稀释倍数为B B则：则：1mm1mm440000X BX BB 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（限制使种内竞争增强（ ）A ACDCD段（增长速度慢）段（增长速