1、第2節(jié) 種群數(shù)量的變化第1章 種群及其動態(tài)討論:1.第n代細菌數(shù)量的計算公式是什么？2. 72h后，由一個細菌分裂產(chǎn)生的細菌數(shù)量是多少？在一個培養(yǎng)瓶中，細菌數(shù)量會一直按這個公式描述的趨勢增長嗎?如何驗證你的觀點？ 我們的手上難免沾染細菌。細菌的繁殖速率很快，因而我們要常洗手。假設在營養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，某種細菌每20min就通過分裂繁殖一次。Nn=N02n 2216個不會。因為培養(yǎng)瓶中的營養(yǎng)物質和空間是有限的。用實驗驗證。如果資源和生存空間沒有限制，那么1個細菌繁殖n代之后的數(shù)量是多少？(細菌每20min就通過分裂繁殖一次)時間（min)20406080100120140160180

2、分裂次數(shù)123456789數(shù)量（個）248163264128216512指數(shù)形式2122232425262728291個細菌第n代細菌數(shù)量(Nn)的計算公式是什么？Nn=12n初始數(shù)量為N0個細菌第n代細菌數(shù)量(Nn)的計算公式是什么？Nn=N02n4以時間為橫坐標，細菌數(shù)量為縱坐標，畫出細菌的數(shù)量增長曲線?！舅伎肌壳€圖與數(shù)學方程式比較，有哪些優(yōu)缺點？曲線圖: 直觀，但不夠精確。數(shù)學方程式: 精確，但不夠直觀?！鹃喿x】P7“建立數(shù)學模型”的四步時間（min)20406080100120140160180分裂次數(shù)123456789數(shù)量（個）248163264128216512指數(shù)形式21222

3、3242526272829Nn=N02n細菌每20min分裂一次，怎樣計算細菌繁殖n代后的數(shù)量？資源和生存空間沒有限制的條件下，細菌種群的增長不會受種群密度增加的影響Nn=2n或繪制曲線圖N代表細菌數(shù)量，n表示第幾代觀察、統(tǒng)計細菌數(shù)量，對自己所建立的模型進行檢驗或修正觀察研究對象，提出問題提出合理的假設根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，用適當?shù)臄?shù)學形式對事物的性質進行表達，即建立數(shù)學模型通過進一步實驗或觀察等，對模型進行檢驗或修正研究方法數(shù)學模型研究實例數(shù)學模型: 用來描述一個系統(tǒng)或它的性質的數(shù)學形式。建立數(shù)學模型四步驟:思考與討論分析自然界種群增長的實例資料1 1859年，一位來澳大利亞定居的英國人在他的農(nóng)場中

4、放生了24只野兔，一個世紀后，這24只野兔的后代竟超過6億只。資料2 20世紀30年代，人們將環(huán)頸雉引入某地一個島嶼。1937-1942年，這個種群增長如右圖所示。討論:1.這兩個資料中種群增長有什么共同點?2.種群出現(xiàn)這種增長的原因是什么？3.這種種群增長的趨勢能不能一直持續(xù)下去？為什么？3.這種種群增長的趨勢能不能一直持續(xù)下去？為什么？1.這兩個資料中種群增長有什么共同點?2.種群出現(xiàn)這種增長的原因是什么？種群數(shù)量增長迅猛,且呈無限增長趨勢。食物充足，缺少天敵等不能，因食物和空間有限討論:1.產(chǎn)生條件: 食物和空間條件充裕，氣候適宜，沒有天敵和其他競爭物種等條件下；2.增長特點: 種群數(shù)量

5、每年以一定的倍數(shù)增長，第二年是第一年的倍。t年后種群的數(shù)量為: Nt=N0t 二.種群增長的“J” 形曲線3.計算公式(建立數(shù)學模型):一年后種群的數(shù)量為: N1=N01二年后種群的數(shù)量為: N2=N1=N02(N0為起始數(shù)量， t為時間，Nt表示t年后該種群的數(shù)量，表示該種群數(shù)量是一年前種群數(shù)量的倍數(shù)。) 【思考1】 當=1時，種群數(shù)量如何變化？當1時，種群數(shù)量如何變化？當1時，種群數(shù)量如何變化？【思考2】當1時，種群一定呈“J”形增長嗎？種群數(shù)量不變(相對穩(wěn)定)種群數(shù)量增長種群數(shù)量下降不一定；只有1且為定值時，種群增長才為“J”形增長；現(xiàn)有個體數(shù)原有個體數(shù)=1-4年，種群數(shù)量呈_形增長4-

6、5年，種群數(shù)量_5-9年，種群數(shù)量_9-10年，種群數(shù)量_10-11年，種群數(shù)量_11-13年，種群數(shù)量_前9年，種群數(shù)量第_年最高9-13年，種群數(shù)量第_年最低“J”增長相對穩(wěn)定下降下降11-12年下降，12-13年增長5122022/8/22【現(xiàn)學現(xiàn)用】據(jù)圖說出種群數(shù)量如何變化動物遷入適宜其生活的新環(huán)境后，一段時間內(nèi)種群的數(shù)量變化；外來入侵物種的種群數(shù)量變化。4. 實例福壽螺(原產(chǎn)中美洲的熱帶和亞熱帶地區(qū))紫莖澤蘭(原產(chǎn)于墨西哥) 如果遇到資源、空間等方面的限制，種群還會呈“J”形增長嗎？不會三、種群的“S”形增長生態(tài)學家高斯（G.F.Gause,1910-1986）曾經(jīng)做過單獨培養(yǎng)大草履

7、蟲的實驗：在0.5ml培養(yǎng)液中放入5個大草履蟲，然后每隔24h統(tǒng)計一次大草履蟲的數(shù)量。經(jīng)過反復實驗，得出了如圖所示的結果。1.模型假設:資源和空間有限，天敵的制約等（即存在環(huán)境阻力）三、種群的“S”形增長2.建立模型: 一定環(huán)境條件所能維持的種群最大數(shù)量稱為環(huán)境容納量，又稱K值。3.曲線圖分析:ab段:bc段:cd段:de段:種群基數(shù)小，需要適應新環(huán)境，增長較緩慢；資源和空間豐富，出生率升高，種群數(shù)量增長迅速；資源和空間有限，種群密度增大，種內(nèi)競爭加劇，出生率降低，死亡率升高，種群增長減緩；出生率約等于死亡率，種群增長速率幾乎為0，種群數(shù)量達到K值，且維持相對穩(wěn)定。種群數(shù)量達到最大,且種內(nèi)斗爭

8、最劇。ABC0出生率大于死亡率, 此時種群增長速率最大;0C段(不包括C): B點:C點:出生率大于死亡率 出生率等于死亡率，此時種群的增長速率為零，種群數(shù)量趨于穩(wěn)定，種群數(shù)量達到環(huán)境容納量(即K值)。 種群數(shù)量達到最大,且種內(nèi)斗爭最劇烈。增長速率(現(xiàn)有個體數(shù)原有個體數(shù))增長時間=(出生數(shù)死亡數(shù))/時間。(有單位，如個/年) 故增長率不能等同于增長速率。 種群增長速率就是曲線上通過每一點的切線(即斜率) 4.種群增長率與種群增長速率(1)增長率:(2)增長速率:增長率(現(xiàn)有個體數(shù)原有個體數(shù))原有個體數(shù)100舉例: “一個種群有1000個個體，一年后增加到1100”，則該種群的增長率為:舉例:

9、“一個種群有1000個個體，一年后增加到1100”，則該種群的增長速率為: (1100-1000)/1000100%=10%(1100-1000)/1年=100個/年 1. “J”形和“S”形曲線的增長速率變化: 看曲線的斜率(即過每一點的切線)規(guī)律總結“J”形曲線“S”形曲線在“J”形曲線中，種群增長速率逐漸增大在“S”形曲線中，種群增長速率先增大后減小檢測 “S”形曲線與其增長速率的關系K/2 t0 t1 t2 時間種群數(shù)量Kabcde圖乙的fg段相當于圖甲的 段圖乙的g點相當于圖甲的 點圖乙的gh段相當于圖甲的 段圖乙的h點相當于圖甲的 段甲乙增長速率變化:0K/2時逐漸增大K/2K時逐

10、漸減小在 K/2時達到最大在K時增長速率為0acccdde t0 t1 t2 時間0 K/2 K 數(shù)量增長速率fgh2. “J”形和“S”形曲線增長率的變化: 看(-1)規(guī)律總結因為t年后種群的數(shù)量為: Nt=N0t 增長率= (Nt Nt 1)/ Nt 1N0t N0t 1N0t 1=-1增長率(現(xiàn)有個體數(shù)原有個體數(shù))原有個體數(shù)100規(guī)律總結“J”形曲線“S”形曲線2. “J”形和“S”形曲線增長率的變化: 看(-1)小結1. “S”形曲線與其增長速率、增長率的關系2. “J”形曲線與其增長速率、增長率的關系在“S”形曲線中，種群增長速率先增大后減小， 增長率逐漸減小。在“J”形曲線中，種群

11、增長速率逐漸增大， 增長率基本不變。（1）圖中陰影部分表示什么？（2）環(huán)境阻力如何用自然選擇學說內(nèi)容解釋？（3）“S”形曲線中，有一段時期近似于“J”形曲線，這一段是否等同于“J”形曲線？為什么？環(huán)境阻力。生存斗爭中被淘汰的個體數(shù)。不等同，已經(jīng)存在環(huán)境阻力。5.種群增長的“J”形曲線與“S”形曲線“J”形曲線無 K值, 無種內(nèi)斗爭, 無天敵。(5)在環(huán)境不遭受破壞的情況下, 種群數(shù)量會在 上下波動。當種群數(shù)量偏離K值的時候,會通過 調節(jié)使種群數(shù)量回到K值。(4)同一種生物的K值不是固定不變的: K值會隨著環(huán)境的改變而發(fā)生變化, 當環(huán)境遭受破壞時，K值變化是_；當環(huán)境條件狀況改善時,K值會_。負

12、反饋下降上升K值附近(6)K值并不是種群數(shù)量的最大值: K值是環(huán)境容納量,即在保證環(huán)境不被破壞的前提下所能容納的最大值;種群所達到的最大值會超過K值,但這個值存在的時間很短,因為環(huán)境已遭到破壞。6.K值與K/2值在實踐中的應用:對野生生物資源和瀕危物種的保護:a.建立自然保護區(qū)b.提高環(huán)境容納量對野生生物資源的利用:a.漁業(yè)捕撈應在 ;b.捕撈后魚的種群數(shù)量維持在 。因為捕魚后保留在K/2值處，種群增長速率最大，可實現(xiàn)“既有較大收獲量又可保持種群高速增長”，符合可持續(xù)發(fā)展的原則。K/2以后K/2對有害生物防治:b.在 捕殺。a.降低環(huán)境容納量;K/2前如滅鼠時及時控制種群數(shù)量，嚴防達到_值，若

13、達到該值，會導致該有害生物成災。K/2K/2 t0 t1 t2 時間種群數(shù)量Kabcde【易錯易混】 最大捕撈量最大日捕獲量 要持續(xù)獲得最大捕撈量:K/2之后捕撈要獲得日捕獲量:應在種群密度最大時捕撈(de期即K值時)降低有害生物環(huán)境容納量是防治有害生物的根本措施。但大多數(shù)生物的種群來說，種群數(shù)量總是在波動中。處在波動狀態(tài)的種群，在特定條件下可能出現(xiàn)種群爆發(fā)。如蝗災、赤潮等。 東亞飛蝗種群數(shù)量的波動當種群長久處于不利條件下，種群數(shù)量會持續(xù)性的或急劇的下降。四.種群數(shù)量的波動在自然界，有的種群能夠在一段時間內(nèi)維持數(shù)量的相對穩(wěn)定。當一個種群數(shù)量過少，種群可能會由于近親繁殖等原因而衰退、消亡?！痉椒?/p>

14、規(guī)律】K值的四種表示方法 對應的種群增長速率為0,數(shù)量最大,為K值。 對應的種群增長速率最大,為K/2值。 (2)B點對應的種群出生率與死亡率相等,種群數(shù)量達到最大,為 。(1)A點A點K值 (3) 對應的種群數(shù)量為K值。 對應的種群出生率與死亡率差值最大，為K/2值。 (4) 對應的種群個體數(shù)最多,即K值。 對應的種群個體數(shù)為K/2值。C點C點D點D點 【檢測】如圖所示為種群在理想環(huán)境中呈“J”形增長，在有環(huán)境阻力條件下，呈“S”形增長。下列關于種群在某環(huán)境中數(shù)量增長曲線的敘述，正確的是()A. 當種群數(shù)量達到e點后，種群數(shù)量增長速率為0B. 種群增長過程中出現(xiàn)環(huán)境阻力是在d點之后D. 若該

15、圖表示海洋中某種魚的增長曲線，則最佳捕撈時間在e點AC. 若該圖表示蝗蟲種群增長曲線，則蟲害防治必須在C點【檢測】科研小組對某地甲、乙兩個種群的數(shù)量進行了多年的跟蹤調查，并研究Nt1/Nt ,隨時間的變化趨勢，結果如圖所示(圖中Nt ,表示第 t 年的種群數(shù)量，Nt1表示第t1年的種群數(shù)量)。下列分析正確的是( )A. 甲種群在0t3 段的年齡結構為增長型B. 乙種群在0t1 段的種群數(shù)量呈“J”形增長C. 乙種群在t2 時數(shù)量最少D. 甲種群在t3 后數(shù)量相對穩(wěn)定可能是生存條件得到了改善B培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化實驗: 探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化一.實驗原理:二.提出問題:培養(yǎng)液中

16、酵母菌的數(shù)量是怎樣隨時間變化的?三.作出假設: 在環(huán)境資源有限的條件下,酵母菌的數(shù)量變化隨時間呈“S”形增長曲線在理想的條件下,酵母菌種群的增長呈“J”形曲線；在各種資源有限或者存在環(huán)境阻力的情況下，酵母菌種群增長呈“S”形曲線。隨著時間推移，由于營養(yǎng)物質的_、有害代謝產(chǎn)物的_、pH的_，酵母菌數(shù)量呈_形增長。消耗積累改變S四. 材料用具: 酵母菌菌種,無菌馬鈴薯培養(yǎng)液或者肉湯培養(yǎng)液，血細胞計數(shù)板，顯微鏡等。正面圖側面圖計數(shù)室滴液處五. 顯微鏡計數(shù)操作步驟:1.將蓋玻片放在血細胞計數(shù)板的計數(shù)室上；2.用吸管吸取培養(yǎng)液，滴于蓋玻片邊緣，讓培養(yǎng)液自行滲入到計數(shù)室內(nèi)；3.待酵母菌細胞全部沉降到計數(shù)室

17、底部，將計數(shù)板放在在載物臺中央4.計數(shù)一個小方格內(nèi)酵母菌數(shù)量，再以此為依據(jù)估計試管中酵母菌總數(shù)。 酵母菌的計數(shù)方法:抽樣檢測法滴液處如果先加培養(yǎng)液再蓋蓋玻片，那么蓋玻片可能由于已加入液滴的表面張力而不能嚴密地蓋到計數(shù)板表面，使計數(shù)室內(nèi)部液體增多，導致計數(shù)結果偏高。大方格中方格小方格六. 計數(shù)工具血細胞計數(shù)板及計算 1mm1.每個大方格的面積為:1 mm2已知加蓋玻片后的深度為0.1 mm;2.每個大方格的容積為:0.1 mm3思考:(10-4mL)4.計數(shù)一個小方格內(nèi)酵母菌數(shù)量，再以此為依據(jù)估計培養(yǎng)液中酵母菌總數(shù)。1mL培養(yǎng)液中細胞個數(shù)X1mL=0.1mm3(10-4mL)每小方格中細胞的個數(shù)

18、4004.計數(shù)一個小方格內(nèi)酵母菌數(shù)量，再以此為依據(jù)估計培養(yǎng)液中酵母菌總數(shù)。1mL培養(yǎng)液中細胞個數(shù)每小方格中細胞的個數(shù)400 104稀釋倍數(shù)1 mL培養(yǎng)液中細胞個數(shù) 中方格中酵母菌數(shù)量的平均值16104 稀釋倍數(shù)1 mL培養(yǎng)液中細胞個數(shù) 中方格中酵母菌數(shù)量的平均值25104 稀釋倍數(shù)【檢測】檢測員將1 mL水樣稀釋10倍后，用抽樣檢測的方法檢測每毫升藍藻的數(shù)量；將蓋玻片放在計數(shù)室上，用吸管吸取少許培養(yǎng)液使其自行滲入計數(shù)室，并用濾紙吸去多余液體。已知每個計數(shù)室由2516400個小格組成，容納液體的總體積為0.1 mm3?，F(xiàn)觀察到圖中該計數(shù)室所示a、b、c、d、e 5個中格80個小格內(nèi)共有藍藻n個，

19、則上述水樣中約有藍藻 個mL。 5n1051mL培養(yǎng)液中細胞個數(shù)每小方格中細胞的個數(shù)400 104稀釋倍數(shù)【檢測】將樣液稀釋100倍，采用血球計數(shù)板(規(guī)格為1 mm1 mm0.1 mm)計數(shù)，觀察到的計數(shù)室中細胞分布見圖3，則培養(yǎng)液中藻細胞的密度是_個/ mL。1108543441 mL培養(yǎng)液中細胞個數(shù)(A/5)25104 稀釋倍數(shù)(注:5個中方格中總菌數(shù)為A)1 mL培養(yǎng)液中細胞個數(shù)(20/5)25104100=1108（2）從試管中吸出培養(yǎng)液進行計數(shù)之前,建議你將試管輕輕振蕩幾次這是為什么？使培養(yǎng)液中酵母菌分布均勻,以減少誤差（3）如果一個小方格內(nèi)酵母菌數(shù)量過多，難以數(shù)清，應當采取什么措施

20、稀釋適當倍數(shù)（4）對于壓在小方格界線上的酵母菌應當怎樣計數(shù)?只計相鄰兩邊及其頂角上的酵母菌,一般遵循“計上不計下,計左不計右”的原則（5）本實驗需要設置對照嗎?不需要對照, 在時間上形成前后自身對照（6）需要做重復實驗嗎?需要重復實驗,對每個樣品可計數(shù)三次，再取平均值，以提高實驗數(shù)據(jù)的準確性;（7）怎么分辨死亡細胞和有活性的細胞？死亡細胞多集結成團；可以借助臺盼藍染色（死亡細胞呈藍色）第 1 天第 4 天第 6 天第 7 天死亡連續(xù)觀察7天，分布記錄下這7天的數(shù)值。連續(xù)觀察7天，記錄每天的數(shù)值。記錄結果可設計成下面的記錄表： 重復組3組實驗的平均值七.分析結果，得出結論實驗結論: 在適宜條件下 ，酵母菌種群呈“S” 形增長； 種群的增長速率是: 先增加后減少，在K/2時增長速率最大。影響酵母菌種群數(shù)量增長的因素: 受培養(yǎng)液的成分、空間、pH、溫度、代謝產(chǎn)物等因素的影響。酵母菌增長曲線圖酵母菌增長速率曲線圖在恒定培養(yǎng)液中當酵母菌種群數(shù)量達到K值后，還會轉而下降直至全部死亡(營養(yǎng)物質消耗,代謝產(chǎn)物積累及pH變化所致)。八. 注意事項（1）取樣時間需一致，且應做到隨機取樣（每天同一時間取樣，或者每隔相同一段時間取樣；（2）抽取樣液之前，需要振蕩，使酵母