4.2《种群数量的变化》

1、第2节 种群数量的变化一、建构种群增长模型的方法问题探讨 在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每20min就通过度裂繁殖一代。4.2种群数量的变化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无，持续增长有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四、种群数量的波动和下降 种群的数量是由出生率和死亡率、迁入率和迁出率决定的，所以，凡是影响上述种群特征的因素，都会引起种群数量的变化。环境因素种群的出生率、死亡率、迁出和迁入率种群数量的变化影响种群数量变化的因素思考讨论1、为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续获得最大捕鱼量，应使被捕鱼群的种群数

2、量保持在什么水平?根据种群增长的S型曲线，应使被捕鱼群的种群数量保持在K/2水平。这是因为在这个水平上种群增长量最大 。2、对家鼠等有害动物的控制，从环境容纳量的角度看，理应采取什么措施？从环境容纳量的角度思考，能够采取措施降低环境容纳量，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，等等。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无，持续增长有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 介绍：血球计数板的构造血球计数板：是显微镜上的外挂物件，可用来测量细胞，细菌等一些

3、微小物体的长度，还有就是测量数量，如单位体积细胞的数量。血球计数板是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。使酵母菌混合均匀。不需要，因不同时间取样已形成对照。 需要。尽量减少误差。对每个样品计数三次,取其平均值。2、从试管中吸出培养液实行计数之前，建议你将试管轻轻振荡几次。这是为什么？ 3、本探究需要设置对照吗？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。 4、需要做重复实验吗？用达尔文的观点分析“J”、“S”曲线K值1、“J”型曲线用达尔文的观点分析表明生物具有过度

4、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？一、建构种群增长模型的方法2481632641282565121234567891、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。2n代细菌数量Nn的计算公式是： Nn372小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？ 1n解：n min xhminNn1n 4.2种群数量的变化细菌数量一、建构种群增长模型的方法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。曲线图与数学方程式比较，有哪

5、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。数学模型：是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。数学模型的表现形式能够为公式、图表等形式。一、建构种群增长模型的方法 描述、解释和预测种群数量的变化，常常需要建立数学模型。一、建构种群增长模型的方法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实行表达Nn=2nN表示细菌数量，n表示第几代4、通过进一步实验或观察等，对模型实行检验或修正观察、统计细菌的数量，对自己所建立的

6、模型实行检验或修正建立数学模型一般包括以下步骤：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。 实例二：凤眼莲原产于南美，仅以一种观赏性植物零散分布，1844年在美国的博览会上曾被喻为“美化世界的淡紫色花冠”。自此以后凤眼莲被作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。1901年作为花卉引入中国，30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

7、植，后逃逸为野生。因为繁殖迅速，又几乎没有竞争对手和天敌 ，在我国南方江河湖泊中发展迅速，当前我国有这种凤眼莲184万吨，成为我国淡水水体中主要的外来入侵物种之一。 实例三：在20世纪30年代，人们将环颈雉引入美国的一个岛屿。在19371942年期间，这个种群数量的增长如下图所示。 如果以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线大致呈什么型？二、种群增长的“J”型曲线1、产生条件： 理想状态食物和空间条件充裕， 气候适宜，没有天敌等；2、增长特点： 种群数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的倍。3、量的计算：t年后种群的数量为 Nt=N0 t （N0为起始数量， t为时间，Nt表

8、示t年后该种群的数量，为年均增长率） 4、例子：实验室条件下、外来物种入侵、 迁移入新环境。4.2种群数量的变化问题探讨在一个培养基中，细菌的数量会一直按照这个公式增长吗？为什么？如何验证这个观点？不会。原因是资源和空间是有限的。 生态学家高斯以前做过这样一个实验：在0.5ml培养液中放入5个大草履虫，然后每隔24h统计一次大草履虫的数量。经过反复实验，得出了如图所示的结果。 思考：1、曲线形状象什么？其种群达到基本稳定的数量值称为什么？“S”型曲线2、大草履虫数量增长过程如何？三、种群增长的“S”型曲线K值种群增长速率不断减小种群数量K/2 K值时，三、种群增长的“S”型曲线种群数量达到K值

9、时，种群增长速率为零,但种群数量达到最大，且种内斗争最剧烈。种群数量在 K/2值时，种群增长速率最大种群数量由0K/2值时，种群增长速率增大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。K/2转折期，增长速率最快K值：环境容纳量加速期，个体数量增加，增长加速潜伏期，个体数量较少增长缓慢减速期，增长缓慢饱和期，增长速率为零K/2abcdghfe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e点。甲乙三、种群增长的“S”型曲线1、产生条件： 自然条件(现实

10、状态)食物等资源和空间总是有限的，当种群密度增大时，种内斗争持续加剧，天敌数量持续增加，导致该种群的出生率降低，死亡率升高。2、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 环境阻力越大思考讨论1、为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续获得最大捕鱼量，应使被捕鱼群的种群数量保持在什么水平?根据种群增长的S型曲线，应使被捕鱼群的种群数量保持在K/2水平。这是因为在这个水平上种群增长量最大 。2、对家鼠等有害动物的控制，从环境容纳量的角度看，理应采取什么措施？从环境容纳量的角度思考，能够采取措施降低环境容纳量，如将食物储藏在安全处

11、，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，等等。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无，持续增长有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用达尔文的观点分析“J”、“S”曲线时间种群数量J型曲线S型曲线K值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？四、种群数量的波动和下降 绝大部分种群的数量总是

12、在波动之中的，在不利条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡。在Faroe Islands上， 捕鲸现场成了血的海洋四、种群数量的波动和下降 种群的数量是由出生率和死亡率、迁入率和迁出率决定的，所以，凡是影响上述种群特征的因素，都会引起种群数量的变化。环境因素种群的出生率、死亡率、迁出和迁入率种群数量的变化气候、食物、天敌、传染病、人为等增或减增长、波动、稳定、下降等影响种群数量变化的因素苍鹭的保护云豹的保护野猪的保护救护被困的鲸鱼全力防蝗减灾五、研究种群数量变化的意义1、为野生生物资源的合理利用及保护提供理论指导 。 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

13、证种群的增长速率为最大值。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。3、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。4、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。六、探究：培养液中酵母菌种群数量的变化1、酵母菌的繁殖方式主要是:2、酵母菌的呼吸方式是:兼性厌氧(可进行有氧呼吸和无氧呼吸)回顾思考:出芽生殖3、酵母菌的培养条件要注意那些问题? 比如要用适宜的温度培养,调节好PH值,溶

14、氧量的控制等。 酿酒和做面包都需要酵母菌。这些酵母菌能够用液体培养基（培养液）来培养。培养液中酵母菌种群的增长情况，与发酵食品的制作有密切关系。1实验原理(1)用液体培养基培养酵母菌，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，酵母菌种群的增长呈“J”型曲线；在有限的环境下，酵母菌种群的增长呈“S”型曲线。六、探究“培养液中酵母菌种群数量的变化”例如：酵母菌的种群数量在营养条件有限的情况下呈“S” 型增长。温度、资源会影响酵母菌的生长。问题 培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的？温度会影响酵母菌的生长吗？营养成分会影响酵母菌的生长吗？ 作出假设 根据

15、前面所学的知识，针对这个问题作出假设：讨论探究思路 探究所需要的菌种和无菌马铃薯培养液或肉汤培养液、试管、血球计数板、滴管、显微镜等，都由老师提供。 在制订计划前，你需要思考以下问题，并与同学讨论。1、怎样实行酵母菌的计数？ 提示：对一支试管中的培养液(可定为10ml)中的酵母菌逐个计数是非常困难的，能够采用抽样检测的方法：先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，多余培养液用滤纸吸去，稍待片刻，待酵母菌细胞全部沉降到计数室底部，将计数板放在载物台的中央，计数一个小方格内的酵母菌数 量，再以此为根据，估算试管中的酵母菌总数。 介绍:血球计数板的构造血球计数板：是显微镜上的外挂物件，可用来测量细胞，细菌等一些微小物体的长度，还有就是测量数量，如单位体积细胞的数量。血球计数板是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。使酵母菌混合均匀。不需要，因不同时间取样已形成对照。 需要。尽量减少误差。对每个样品计数三次,取