第二節(jié)種群數量的變化

1、1.細菌是真核生物還是原核生細菌是真核生物還是原核生物？物？ 2 2細菌的繁殖的方式是什么？細菌的繁殖的方式是什么？3 3細菌繁殖了細菌繁殖了n n代后的數量是代后的數量是多少？多少？時間（時間（min)min)2020 404060608080100100120120140140160160 180180細菌數量細菌數量（個）（個）248163264128 256512閱讀課本閱讀課本6565頁，思考以下問題：頁，思考以下問題：1 1、什么叫數學模型？、什么叫數學模型？2 2、建立數學模型的一般步驟有？、建立數學模型的一般步驟有？3 3、數學模型有哪些表達形式？、數學模型有哪些表達形式？一、

2、構建種群增長模型的方法一、構建種群增長模型的方法研究實例研究實例 細菌每細菌每20min20min分裂一次分裂一次在資源和空間無限多的環(huán)在資源和空間無限多的環(huán)境中，細菌種群的增長不境中，細菌種群的增長不會受種群密度增加的影響會受種群密度增加的影響Nn=2n N代表細菌數量，代表細菌數量，n表示第幾代表示第幾代觀察、統(tǒng)計細菌數量，對自己觀察、統(tǒng)計細菌數量，對自己所建立的模型進行檢驗或修正所建立的模型進行檢驗或修正觀察研究對象，提出問題觀察研究對象，提出問題提出合理的假設提出合理的假設根據實驗數據，用適當的數學根據實驗數據，用適當的數學形式對事物的性質進行表達形式對事物的性質進行表達通過進一步實驗

3、或觀察等通過進一步實驗或觀察等，對模型進行檢驗或修正，對模型進行檢驗或修正曲線圖與數學公式比較，優(yōu)缺點？曲線圖與數學公式比較，優(yōu)缺點？曲線圖：直觀，不夠精確。曲線圖：直觀，不夠精確。數學公式：數學公式：Nn=1X2n數學模型舉例有：數學模型舉例有： 數學公式、曲線圖等數學公式、曲線圖等數學公式：精確，不夠直觀。數學公式：精確，不夠直觀。 這個曲線圖只是對理想條件下細這個曲線圖只是對理想條件下細菌數量增長的推測，菌數量增長的推測， 思考：自然界中有此類型嗎？思考：自然界中有此類型嗎？實例實例1 1：澳大利亞本來并沒有兔子。：澳大利亞本來并沒有兔子。 18591859年，年，2424只歐洲野兔從英

4、國只歐洲野兔從英國被帶到了澳大利亞。這些野兔發(fā)現自己來到了天堂。因為這里有茂被帶到了澳大利亞。這些野兔發(fā)現自己來到了天堂。因為這里有茂盛的牧草，卻沒有鷹等天敵。這里的土壤疏松，打洞做窩非常方便。盛的牧草，卻沒有鷹等天敵。這里的土壤疏松，打洞做窩非常方便。于是，兔子開始了幾乎不受任何限制的大量繁殖。不到于是，兔子開始了幾乎不受任何限制的大量繁殖。不到100100年，兔年，兔子的數量達到子的數量達到6 6 億只以上，遍布整個大陸。億只以上，遍布整個大陸。例例2 人們將環(huán)頸人們將環(huán)頸雉引入到美國的雉引入到美國的一個島嶼。在一個島嶼。在19371942年期年期間，這個間，這個環(huán)頸雉環(huán)頸雉種群的種群的增

5、長增長曲線曲線呈呈 型。型?！癑”9實例實例3 3：19011901年鳳眼蓮（水葫蘆）作為花卉引入中國，年鳳眼蓮（水葫蘆）作為花卉引入中國，3030年代作為年代作為畜禽飼料引入中國內地各省，并作為觀賞和凈化水質的植物推廣畜禽飼料引入中國內地各省，并作為觀賞和凈化水質的植物推廣種植，后逃逸為野生。由于繁殖迅速，又幾乎沒有競爭對手和天種植，后逃逸為野生。由于繁殖迅速，又幾乎沒有競爭對手和天敵敵 ，在我國南方江河湖泊中發(fā)展迅速。寧波、昆明、武漢等地，在我國南方江河湖泊中發(fā)展迅速。寧波、昆明、武漢等地，人躺在鋪滿鳳眼蓮的湖面上，可以不沉；上海去年人躺在鋪滿鳳眼蓮的湖面上，可以不沉；上海去年3 3萬噸的

6、鳳眼蓮萬噸的鳳眼蓮打撈量，今年已翻了打撈量，今年已翻了3 3倍有余，上升至倍有余，上升至1010萬噸；鳳眼蓮所帶來的水萬噸；鳳眼蓮所帶來的水體富營養(yǎng)化，讓越來越多的水中生物痛失體富營養(yǎng)化，讓越來越多的水中生物痛失“家園家園”。世界人口增長曲線世界人口增長曲線我國我國10001990年人口年人口數量變化數量變化自然界確有類自然界確有類似的細菌在理想條似的細菌在理想條件下種群數量增長件下種群數量增長的形式，的形式，以以 為橫坐標，為橫坐標， 為縱坐為縱坐標畫出曲線來表示，標畫出曲線來表示，曲線大致呈曲線大致呈“”型型二、種群增長的二、種群增長的“J”型曲線型曲線時間時間種群數量種群數量“J”型增長

7、的數學模型型增長的數學模型 產生條件：產生條件： 理想狀態(tài)理想狀態(tài)食物充足，空間不限，食物充足，空間不限， 氣候適宜，沒有天敵等；氣候適宜，沒有天敵等；增長特點：增長特點： 種群數量每年以一定的倍數增長，種群數量每年以一定的倍數增長，第二年是第一年的第二年是第一年的倍。倍。計算公式：計算公式：t t年后種群的數量為年后種群的數量為 N Nt t=N=N0 0 t t （NN0 0為起始數量，為起始數量， t t為時間，為時間，NNt t表示表示t t年后該種群的年后該種群的 數量，數量，為增長倍數）為增長倍數） 種群種群增長率增長率：指種群在單位時間內凈增加的個體數占原個體：指種群在單位時間內

8、凈增加的個體數占原個體總數的總數的比率比率種群種群增長速率增長速率：是指種群在單位時間內增加的：是指種群在單位時間內增加的個體數量個體數量二、種群增長的二、種群增長的“J”型曲線型曲線N Nt t=N=N0 0 t t （曲線斜率）（曲線斜率）高斯實驗：高斯實驗：生態(tài)學家曾經做過生態(tài)學家曾經做過這樣一個實驗：在這樣一個實驗：在0.5 mL0.5 mL培養(yǎng)培養(yǎng)液中放入液中放入5 5個大草履蟲，然后個大草履蟲，然后每隔每隔24 h24 h統(tǒng)計一次大草履蟲的統(tǒng)計一次大草履蟲的數量。經過反復實驗，得出了數量。經過反復實驗，得出了如上圖所示的結果。從上圖可如上圖所示的結果。從上圖可以看出，大草履蟲在這個

9、實驗以看出，大草履蟲在這個實驗環(huán)境條件下的最大種群數量是環(huán)境條件下的最大種群數量是375375個，這就是該實驗種群的個，這就是該實驗種群的K K值。值。種群經過一定時間的增長后，數量趨于穩(wěn)定的增長種群經過一定時間的增長后，數量趨于穩(wěn)定的增長曲線稱為曲線稱為“S”型曲線型曲線在環(huán)境條件不受破壞的情況下，一定空間中所維持的種在環(huán)境條件不受破壞的情況下，一定空間中所維持的種群最大數量稱為群最大數量稱為環(huán)境容納量環(huán)境容納量，又稱，又稱K值值（1）產生條件：存在環(huán)境阻力）產生條件：存在環(huán)境阻力 自然條件（現實條件）自然條件（現實條件）食物等資源和食物等資源和空間總是有限的，種內競爭不斷加劇，捕食者空間總

10、是有限的，種內競爭不斷加劇，捕食者數量不斷增加，導致該種群出生率降低，死亡數量不斷增加，導致該種群出生率降低，死亡率升高率升高（2）增長特點：）增長特點： 種群數量達到環(huán)境所允許的最大值（種群數量達到環(huán)境所允許的最大值（K值）值）后，將停止增長并在后，將停止增長并在K值左右保持相對穩(wěn)定值左右保持相對穩(wěn)定種種群群數數量量“S”型型增增長長曲曲線線（種群數量）（種群數量）K/2K種種群群數數量量增增長長速速率率時間時間D: 出生率死亡率，即出生率死亡率，即種群數量處于種群數量處于K值。值。B: 出生率與死亡率之差出生率與死亡率之差最大，即種群數量處于最大，即種群數量處于K/2值。值。“S”型曲線型

11、曲線增長速率增長速率如何變化呢？如何變化呢？結合結合“S”型曲線產生條件，型曲線產生條件，“S”型增長型增長時時增長率增長率如何變化呢？如何變化呢？在在“S”型增長中，由于環(huán)境條件對種群的阻滯作型增長中，由于環(huán)境條件對種群的阻滯作用，隨著種群密度的增加而按比例增加，從而導致用，隨著種群密度的增加而按比例增加，從而導致種群增長率隨種群密度種群增長率隨種群密度逐步下降逐步下降，到，到K值是降為值是降為0食物和空間條件充裕、食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒有敵害等。氣候適宜、沒有敵害等。增長率不隨種群密度的增長率不隨種群密度的變化而變化。變化而變化。無限環(huán)境理想條件無限環(huán)境理想條件有限環(huán)境自然條件有

12、限環(huán)境自然條件有一個環(huán)境條件所允許的種有一個環(huán)境條件所允許的種群數量的最大環(huán)境容納量群數量的最大環(huán)境容納量K K值，種群數量達到值，種群數量達到K K時時, ,種群種群將不再增長。將不再增長。Nt=NNt=N0 0 t tK K為環(huán)境的容納量為環(huán)境的容納量 1 1不變不變11可變可變01002003004001234567時間時間/ /天天酵母數酵母數K值值:環(huán)境容納量環(huán)境容納量兩種增長模型的曲線分析對農業(yè)生產有什么指導意義兩種增長模型的曲線分析對農業(yè)生產有什么指導意義? ?家鼠繁殖力極強，善于打洞，偷吃糧食，傳播疾病危家鼠繁殖力極強，善于打洞，偷吃糧食，傳播疾病危害極大，應該采取哪些措施控制

13、家鼠數量？害極大，應該采取哪些措施控制家鼠數量？J型型環(huán)境阻力環(huán)境阻力時間時間種種群群數數量量K值值S型型J型型時間時間種種群群數數量量環(huán)境阻力環(huán)境阻力K值值S型型1.1.減少數量：機械捕殺、藥物捕殺減少數量：機械捕殺、藥物捕殺2.2.增大環(huán)境阻力降低環(huán)境容納量：增大環(huán)境阻力降低環(huán)境容納量： 養(yǎng)殖或釋放天敵、打掃衛(wèi)生、養(yǎng)殖或釋放天敵、打掃衛(wèi)生、 硬化地面、將硬化地面、將 食物儲存在安全處食物儲存在安全處 大熊貓食性單一、繁殖率低、生活在海拔較高的大熊貓食性單一、繁殖率低、生活在海拔較高的山嶺里，活動范圍需求廣。山嶺里，活動范圍需求廣。試分析大熊貓數量日益減少的原因試分析大熊貓數量日益減少的原因

14、?你能提出保你能提出保護大熊貓措施嗎？護大熊貓措施嗎？自身繁殖率低自身繁殖率低食性單一食性單一氣候變遷氣候變遷棲息地的喪失等棲息地的喪失等提高繁殖率提高繁殖率, ,建立自然保護區(qū)，給大熊貓更寬廣的建立自然保護區(qū)，給大熊貓更寬廣的 生活空間，保護環(huán)境，改善她們的棲生活空間，保護環(huán)境，改善她們的棲 息環(huán)境，幫助減少其環(huán)境阻力從而提息環(huán)境，幫助減少其環(huán)境阻力從而提 高環(huán)境容納量是保護大熊貓的根本措高環(huán)境容納量是保護大熊貓的根本措 施施. . 在漁業(yè)捕撈問題上，人們總是希望捕到更多的魚。如在漁業(yè)捕撈問題上，人們總是希望捕到更多的魚。如果捕撈量長期過高果捕撈量長期過高,種群的數量會發(fā)生什么樣的變化呢種群

15、的數量會發(fā)生什么樣的變化呢? 我我們應該怎樣來確定合適的捕撈量才能即不危機魚類種群的們應該怎樣來確定合適的捕撈量才能即不危機魚類種群的持續(xù)發(fā)展持續(xù)發(fā)展,又能獲得較高的魚產量又能獲得較高的魚產量?J型型環(huán)境阻力環(huán)境阻力時間時間種種群群數數量量K值值S型型在現實的生態(tài)系統(tǒng)中，種群數量除增長外，還有沒有在現實的生態(tài)系統(tǒng)中，種群數量除增長外，還有沒有其他變化？其他變化？氣候、食物、被捕食、傳染病氣候、食物、被捕食、傳染?。?）種群數量變化的類型：）種群數量變化的類型：增長，穩(wěn)定，波動、下降等增長，穩(wěn)定，波動、下降等自然因素：自然因素：人為因素：人為因素：人類活動等人類活動等（1 1）影響種群數量變化的

16、因素：）影響種群數量變化的因素： 種群的數量是由出生率和死亡率、遷入率和種群的數量是由出生率和死亡率、遷入率和遷出率決定的，因此，凡是影響上述種群特征的因遷出率決定的，因此，凡是影響上述種群特征的因素，都會引起種群數量的變化。素，都會引起種群數量的變化。27用達爾文的觀點分析用達爾文的觀點分析“J J”、“S S”曲線曲線時間時間種種群群數數量量J J型型曲線曲線S S型型曲線曲線K K值值1 1、“J J”型曲線用達爾文的觀點分析表明生物具型曲線用達爾文的觀點分析表明生物具有有 的特性。的特性。2 2、圖中陰影部分表示：、圖中陰影部分表示： ； 用達爾文的觀點分析指：通過用達爾文的觀點分析指

17、：通過 被被淘汰淘汰的個體數量。的個體數量?！癑 J”型曲線表明生型曲線表明生物具有什么特性？物具有什么特性？圖中陰影部分表示圖中陰影部分表示什么？什么？過度繁殖過度繁殖環(huán)境阻力環(huán)境阻力生存斗爭生存斗爭1.用牛奶瓶培養(yǎng)黑腹果蠅，觀察成蟲數量用牛奶瓶培養(yǎng)黑腹果蠅，觀察成蟲數量的變化，結果如下表：的變化，結果如下表：時間時間(天天)15913172125293337成蟲數成蟲數(只只)6102871131207270302327341根據表中數據分析，下列結論正確的是根據表中數據分析，下列結論正確的是( () )A A第第13132525天，成蟲數量增長快的主要原因是個體天，成蟲數量增長快的主要原

18、因是個體生長加快生長加快B B第第17172929天，成蟲增長率上升、死亡率下降天，成蟲增長率上升、死亡率下降C C第第21213737天，成蟲增長率的下降與種群密度的改天，成蟲增長率的下降與種群密度的改變有關變有關D D第第1 13737天，成蟲數量呈天，成蟲數量呈“J J”型增長型增長C2.2.下圖表示出生率、死亡率和種群密度的下圖表示出生率、死亡率和種群密度的關系，據此分析得出的正確表述是關系，據此分析得出的正確表述是( () )A A在在K/2K/2時控制有害動物最時控制有害動物最有效有效B B圖示規(guī)律可作為控制人圖示規(guī)律可作為控制人口增長的依據口增長的依據C C該圖可用于實踐中估算該

19、圖可用于實踐中估算種群最大凈補充量種群最大凈補充量D D在在K/2K/2時捕撈魚類最易得時捕撈魚類最易得到最大日捕獲量到最大日捕獲量C3.3.某研究所對一條河流生態(tài)系統(tǒng)進行了幾年的跟某研究所對一條河流生態(tài)系統(tǒng)進行了幾年的跟蹤調查，發(fā)現某種魚進入此生態(tài)系統(tǒng)后的種群數量增蹤調查，發(fā)現某種魚進入此生態(tài)系統(tǒng)后的種群數量增長率隨時間的變化呈現如下圖所示曲線。則在長率隨時間的變化呈現如下圖所示曲線。則在t t1 1時該時該種群的年齡組成類型、能反映該種群數量變化的曲線種群的年齡組成類型、能反映該種群數量變化的曲線分別是分別是( () )A A衰退型和衰退型和B B增長型和增長型和C C衰退型和衰退型和 D

20、 D增長型和增長型和B培養(yǎng)液中酵母菌種群數量的變化培養(yǎng)液中酵母菌種群數量的變化 單細胞單細胞真核真核生物生物 生長周期生長周期短短，增殖速度，增殖速度快快 還可以用酵母菌作為實驗材料研究還可以用酵母菌作為實驗材料研究 探究酵母菌的呼吸方式探究酵母菌的呼吸方式 判斷細胞的死活（探究膜的透性）判斷細胞的死活（探究膜的透性）基基 礎礎 回回 顧顧探究一般步驟探究一般步驟: :(1)(1)提出問題：培養(yǎng)液中酵母菌種群是怎樣隨時間變化的？提出問題：培養(yǎng)液中酵母菌種群是怎樣隨時間變化的？(2)(2)作出假設：作出假設： 。(3)(3)討論探究思路：問題討論探究思路：問題(4)(4)制定計劃：制定計劃：(5

21、)(5)實施計劃：實施計劃：(6)(6)分析結果，得出結論：分析結果，得出結論：(7)(7)表達和交流：表達和交流：(8)(8)進一步探究：進一步探究：1 1 怎樣進行酵母菌的計數？怎樣進行酵母菌的計數？ 對一支試管中的培養(yǎng)液對一支試管中的培養(yǎng)液( (可定為可定為10ml)10ml)中的酵母菌中的酵母菌逐個計數是非常困難的，可以采用抽樣檢測的方法：逐個計數是非常困難的，可以采用抽樣檢測的方法：先將蓋玻片放在計數室上，用吸管吸取培養(yǎng)液，滴于先將蓋玻片放在計數室上，用吸管吸取培養(yǎng)液，滴于蓋玻片邊緣，讓培養(yǎng)液自行滲入，多余培養(yǎng)液用濾紙蓋玻片邊緣，讓培養(yǎng)液自行滲入，多余培養(yǎng)液用濾紙吸去，稍待片刻，待酵

22、母菌細胞全部沉降到吸去，稍待片刻，待酵母菌細胞全部沉降到計數室計數室底底部，將計數板放在載物臺的中央，計數一個小方格內部，將計數板放在載物臺的中央，計數一個小方格內的酵母菌數量，再以此為根據，估算計算中的酵母菌的酵母菌數量，再以此為根據，估算計算中的酵母菌總數總數. .討論探究思路：討論探究思路：計數室計數室計數室（中間大方格）的長和寬各為計數室（中間大方格）的長和寬各為1mm1mm，深度為，深度為0.1mm0.1mm，其體積為，其體積為_mm_mm3 3 ，合，合_mL_mL。1mm0.1110-4血球計數板血球計數板:一種專門計數較大單細胞微生物的儀器一種專門計數較大單細胞微生物的儀器計數室計數室計數室分為計數室分為25中格中格（雙線邊雙線邊）每一中格又分為每一中格又分為16小格小格計數室是由計數室是由_個小格組成個小格組成2516=400如何計數？如何計數？五點取樣法五點取樣法樣方法樣方法每每mL培養(yǎng)液中酵母菌數量培養(yǎng)液中酵母菌數量= =A ( (平均每個中格酵母細胞數平均每個中格酵母細胞數) )25104稀釋倍數稀釋倍數A1A2A5A3A42 2 從試管中吸出培養(yǎng)液進行計數之前，建議你將試管輕輕從試管中吸出培養(yǎng)液進行計數之前，建議你將試管輕輕振蕩幾次。這是為什么？振蕩幾次。這是為什么？3 3 本探究需要設置對照嗎？如果需要請討論對照組應怎樣本探究需要設置對