1、4.2 種群數(shù)量的變化,cx,學(xué)習(xí)目標(biāo)： 1. 通過(guò)細(xì)菌數(shù)量增長(zhǎng)的分析，掌握建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法。 2. 通過(guò)“J”型和“S”型曲線分析，理解種群數(shù)量變化的影響因素及其內(nèi)在邏輯關(guān)系。 3. 關(guān)注人類活動(dòng)對(duì)種群數(shù)量變化的影響。 重難點(diǎn)：嘗試構(gòu)建種群增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型，并據(jù)此解釋種群數(shù)量的變化。,放久了的面包,種群數(shù)量的增長(zhǎng)模型建構(gòu),觀察研究對(duì)象，提出問(wèn)題,細(xì)菌每20min分裂一次,數(shù)學(xué)模型：指用來(lái)描述一個(gè)系統(tǒng)或者它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式,數(shù)學(xué)模型構(gòu)建-細(xì)菌種群的數(shù)量增長(zhǎng),假設(shè)營(yíng)養(yǎng)和生存空間沒有限制，某種細(xì)菌每20分鐘分裂繁殖一代。,時(shí)間（min）,0 20 40 60 80 100,細(xì)菌數(shù)量,1 2 4

2、 8 16 32,（1）完成表格 （2）畫出細(xì)菌的種群數(shù)量的增長(zhǎng)曲線,數(shù)學(xué)模型構(gòu)建-細(xì)菌種群的數(shù)量增長(zhǎng),1,n,細(xì)菌數(shù)量/個(gè),時(shí)間/min,2n,72h,216,2216,曲線圖直觀,方程式精確,種群數(shù)量的增長(zhǎng)模型建構(gòu),觀察研究對(duì)象，提出問(wèn)題,細(xì)菌每20min分裂一次,3.如果種群的起始數(shù)量不是1個(gè)，而是N0，每經(jīng)過(guò)一個(gè)繁殖期后子代種群的數(shù)量是原來(lái)的倍，每繁殖一代的時(shí)間是確定的，方程式的變量用時(shí)間t代替n，你能否寫出t年后“J”型曲線的數(shù)學(xué)模型？,Nn=2n,Nn=12n,種群數(shù)量,起始數(shù)量,增長(zhǎng)的倍數(shù),增長(zhǎng)的時(shí)間（周期）,Nt,Nt =N0t,N0,t,Nt,總結(jié)：我們把這種增長(zhǎng)稱為J型增長(zhǎng)

3、,思考：為什么會(huì)出現(xiàn)J型增長(zhǎng)?,Nt =N0t,t,種群數(shù)量的“J”型曲線的實(shí)例,種群剛剛遷入一個(gè)新環(huán)境時(shí),實(shí)驗(yàn)室中營(yíng)養(yǎng)充分的情況,增長(zhǎng)特點(diǎn)： 適用范圍: 形成原因: 數(shù)學(xué)模型：Nt=N0 t,理想狀態(tài)食物充足，空間不限，氣候適宜，沒有敵害等,一 “J”型增長(zhǎng)曲線,種群每年以一定的倍數(shù)增長(zhǎng)：第二年是第一年的倍,a.實(shí)驗(yàn)室中營(yíng)養(yǎng)充分的情況 b.種群剛剛遷入一個(gè)新環(huán)境時(shí),理想狀態(tài),假設(shè)1：理想狀態(tài) 假設(shè)2：后一年的數(shù)量始終是前一年的倍,與生活的聯(lián)系：,中國(guó)的人口增長(zhǎng)是否屬于“J”型增長(zhǎng)？,我國(guó)自13931990年以來(lái)人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如下：,現(xiàn)實(shí)情況下，細(xì)菌的數(shù)量會(huì)一直持續(xù)按照這個(gè)公式增長(zhǎng)嗎？為什么？,

4、生態(tài)學(xué)家曾經(jīng)做過(guò)這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)：在0.5 mL培養(yǎng)液中放入5個(gè)大草履蟲，然后每隔24 h統(tǒng)計(jì)一次大草履蟲的數(shù)量。,1、曲線形狀像什么？ 2.請(qǐng)描述大草履蟲數(shù)量增長(zhǎng)規(guī)律。,經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下：,“S”型曲線,種群經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的增長(zhǎng)后，數(shù)量趨向于穩(wěn)定,二 種群的“S”型曲線,（2）種群數(shù)量最多：_點(diǎn)； 數(shù)量增長(zhǎng)最快：_點(diǎn)； K值的含義是：,B,在環(huán)境條件不受破壞的情況下，一定空間中所能維持的種群最大數(shù)量，稱為環(huán)境容納量；,A,（3）與“J”型模型比較，“S”型曲線形成原因是什么? 2.用達(dá)爾文的觀點(diǎn)分析右圖中陰影部分?,種群的“S”型曲線,自然條件(現(xiàn)實(shí)狀態(tài))食物等資源和空間總是有限的，當(dāng)種群密

5、度增大時(shí)，種內(nèi)斗爭(zhēng)不斷加劇，天敵數(shù)量不斷增加，導(dǎo)致該種群的出生率降低，死亡率增高。,通過(guò)生存斗爭(zhēng)被淘汰的個(gè)體數(shù)量,食物有限,種內(nèi)斗爭(zhēng),種間競(jìng)爭(zhēng),天敵捕食,重大疾病,氣候不適宜等等,【種群密度越大環(huán)境阻力越大】,環(huán)境阻力,K,小結(jié),種群增長(zhǎng)的“J”型曲線 （在理想狀態(tài)下的種群增長(zhǎng)）,種群增長(zhǎng)的“S”型曲線 （在現(xiàn)實(shí)狀態(tài)下的種群增長(zhǎng)）,練習(xí)鞏固：,1、下列有關(guān)種群增長(zhǎng)的“S”型曲線的敘述，錯(cuò)誤的是() A通常自然界中的種群增長(zhǎng)曲線最終呈“S”型 B達(dá)到K值時(shí)種群增長(zhǎng)速率為零 C種群增長(zhǎng)受自身密度的影響 D種群的增長(zhǎng)速率逐步降低,K/2,K,“增長(zhǎng)率”和“增長(zhǎng)速率”一樣嗎？,增長(zhǎng)率：指新增加的個(gè)體數(shù)

6、占原來(lái)個(gè)體數(shù)的比例(百分比，無(wú)單位)； 增長(zhǎng)速率：是指新增加的個(gè)體數(shù)與時(shí)間的比值 (有單位,如個(gè)/年) 相當(dāng)于曲線的斜率,出生率死亡率,某種群數(shù)量在單位時(shí)間t內(nèi)，由原來(lái)數(shù)量Nt-1（個(gè)）增長(zhǎng)到現(xiàn)有數(shù)量Nt（個(gè)）,2,4,8,16,32,64,128,256,512,2-1=1,4,8,16,32,64,128,256,增長(zhǎng)速率越來(lái)越大,2,1,1,1,1,1,1,1,增長(zhǎng)率穩(wěn)定,1,細(xì)菌數(shù)量/個(gè),時(shí)間/min,-1,“J”型曲線的增長(zhǎng)率和增長(zhǎng)速率,“S”型曲線的增長(zhǎng)率和增長(zhǎng)速率,K/2,K,增長(zhǎng)速率先增后降,增長(zhǎng)率一直減小,9,32,68,112,68,32,9,3,2.67,2.13,1.6

7、5,0.65,0.47,0.28,0,0,（1）在池塘中養(yǎng)魚，漁民總是希望自己捕的魚越多越好，但是為了考慮池塘的魚可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)該選擇在種群數(shù)量是多少時(shí)捕魚最好？又應(yīng)該在什么時(shí)候停止捕魚？,種群的“S”型曲線的應(yīng)用,超過(guò)種群的數(shù)量K/2時(shí)開始捕魚,捕到數(shù)量下降到K/2時(shí)停止,使被捕魚群的種群數(shù)量保持在K/2水平；因?yàn)樵贙/2水平上種群增長(zhǎng)速率最大,(2)試從環(huán)境容納量上分析保護(hù)大熊貓和控制鼠害的根本措施,瀕危動(dòng)物如大熊貓應(yīng)采取的保護(hù)措施： 建立自然保護(hù)區(qū)，改善大熊貓的棲息環(huán)境，提高環(huán)境容納量,(2)試從環(huán)境容納量上分析保護(hù)控制鼠害的根本措施,對(duì)家鼠等有害動(dòng)物的控制： 器械捕殺、藥物捕殺等 降低

8、有害動(dòng)物種群的環(huán)境容納量： 1）將食物儲(chǔ)藏在安全處， 斷絕或減少它們的食物來(lái)源； 2）室內(nèi)采取硬化地面等措施， 減少它們挖造巢穴的場(chǎng)所； 3）養(yǎng)殖或釋放它們的天敵，等等。,本節(jié)小結(jié),一、建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法-數(shù)學(xué)模型 建立數(shù)學(xué)模型的一般步驟 二、種群增長(zhǎng)的“J”型曲線 1、“J”型曲線形成的原因 2、“J”型增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型 三、種群增長(zhǎng)的“S”型曲線 1、“S”型曲線形成的原因 2、K值 四、研究種群數(shù)量增長(zhǎng)的應(yīng)用,種群數(shù)量的變化,在現(xiàn)實(shí)的生態(tài)系統(tǒng)中，種群數(shù)量除增長(zhǎng)外，還有沒有其他變化？,東亞飛蝗種群數(shù)量的波動(dòng),大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動(dòng)之中的,在不利條件之下，還會(huì)急劇下降，甚至滅亡,影響種

9、群數(shù)量變化的因素,直接因素(內(nèi)因）：,間接因素（外因）：,重要因素：人類的活動(dòng),出生率、死亡率、遷入率、遷出率等,空間、食物、氣候、傳染病、天敵、自然災(zāi)害等,種群數(shù)量變化的類型：增長(zhǎng)，穩(wěn)定，波動(dòng)、下降等,如對(duì)野生生物的亂捕濫獵、對(duì)種群數(shù)量的人工控制等,研究種群數(shù)量變化的意義,2.研究種群數(shù)量變化，對(duì)有害動(dòng)物的防治，野生生物資源的保護(hù)和利用，以及瀕危動(dòng)物種群的拯救和恢復(fù)，都有著重要的意義。 野生生物資源的保護(hù)和利用：既要使生物資源的產(chǎn)量達(dá)到最大，又不危害生物資源的可持續(xù)發(fā)展，砍伐、捕撈、狩獵后，保證種群的增長(zhǎng)速率為K/2; 有害動(dòng)物的防治: 增加其環(huán)境阻力，降低環(huán)境容納量（K值）；務(wù)必及時(shí)控制種

10、群數(shù)量，嚴(yán)防達(dá)K/2值處； 瀕危動(dòng)物種群的拯救和恢復(fù)：改善其棲息環(huán)境，提高K值,種群的數(shù)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素，都會(huì)引起種群數(shù)量的變化。,環(huán)境因素,種群的出生率、死亡率、遷出率和遷入率,種群數(shù)量的變化,影響種群數(shù)量變化的因素,探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化,酵母菌,單細(xì)胞真核生物 生長(zhǎng)周期短，增殖速度快 用酵母菌作為實(shí)驗(yàn)材料研究 （探究酵母菌的呼吸方式）,探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化,1. 實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)用具有：_、顯微鏡； 2. 實(shí)驗(yàn)方法：_; 3.注意事項(xiàng)： 蓋玻片和培養(yǎng)液的先后順序： 吸取培養(yǎng)液前輕輕振蕩幾次；,血細(xì)胞計(jì)數(shù)板,血細(xì)胞

11、計(jì)數(shù)板法,或抽樣檢測(cè)法,先蓋蓋玻片，后加培養(yǎng)液,或顯微計(jì)數(shù)法,實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)計(jì),培養(yǎng)液配制、分裝、滅菌 接種 培養(yǎng) 計(jì)數(shù) 分析結(jié)果，得出結(jié)論,將10ml無(wú)菌馬鈴薯培養(yǎng)液或肉湯培養(yǎng)液加入試管中,將酵母菌接入試管中的培養(yǎng)液混合均勻,將試管在28 條件下連續(xù)培養(yǎng),每天取樣計(jì)數(shù)酵母菌數(shù)量，采用抽樣檢測(cè)的方法,將所得數(shù)據(jù)用曲線圖表示出來(lái)，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果， 得出酵母菌種群數(shù)量變化規(guī)律。,血細(xì)胞計(jì)數(shù)板(或血球計(jì)數(shù)板),2個(gè)計(jì)數(shù)室， 9個(gè)大方格（1mm 1mm 0.1mm） 16或25個(gè)中方格/大方格；共400個(gè)小方格,大方格： 1mm 1mm 0.1mm,大方格,中方格,小方格,血細(xì)胞計(jì)數(shù)板(或血球計(jì)數(shù)板),小方

12、格： mm2 0.1mm,計(jì)數(shù)：165=80個(gè)小方格,計(jì)數(shù)：254=100個(gè)小方格,計(jì)數(shù)原則,用血球計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)酵母菌種群的數(shù)量，某一時(shí)刻樣液（稀釋10倍）計(jì)數(shù)的結(jié)果如下：,該酵母菌種群在該時(shí)刻的密度為： _,個(gè)/mL,2.5107,酵母菌培養(yǎng)液稀釋10倍后，第一次抽樣檢測(cè)結(jié)果為：4個(gè)中方格中共有40個(gè)酵母菌，則每毫升菌液中含有酵母菌_個(gè) 。,計(jì)數(shù)原則,用血球計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)酵母菌種群的數(shù)量，某一時(shí)刻樣液（稀釋10倍）計(jì)數(shù)的結(jié)果如下：,1.6107,16 （中） 25 （?。?計(jì)算酵母菌的數(shù)量,2516的血球計(jì)數(shù)板： 酵母細(xì)胞數(shù)(個(gè)/mL) (80個(gè)小方格內(nèi)酵母細(xì)胞個(gè)數(shù)/80)400104稀釋倍數(shù) 1

13、625的血球計(jì)數(shù)板： 酵母細(xì)胞數(shù)(個(gè)/mL) (100個(gè)方格內(nèi)酵母細(xì)胞個(gè)數(shù)/100)400104稀釋倍數(shù)。,平均每個(gè)小方格的細(xì)胞數(shù),1個(gè)大方格的細(xì)胞數(shù),每mL體積：大方格體積,探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化,4.培養(yǎng)酵母菌的初始階段，種群數(shù)量的增長(zhǎng)屬于哪種類型？再過(guò)一段時(shí)間后，種群數(shù)量的增長(zhǎng)將會(huì)發(fā)生什么變化？為什么？,起始階段呈“J”型增長(zhǎng),再過(guò)一段時(shí)間后，酵母菌數(shù)量呈“S”型增長(zhǎng)；,原因：隨著時(shí)間推移，由于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗、有害代謝產(chǎn)物的積累、pH的改變，使種群數(shù)量趨于穩(wěn)定,影響酵母菌種群數(shù)量增長(zhǎng)的因數(shù)可能是什么？,培養(yǎng)液成分、空間、PH、溫度、細(xì)胞代謝物等因素的影響,探究培養(yǎng)液中酵母菌種群

14、數(shù)量的變化,4.培養(yǎng)酵母菌的初始階段，種群數(shù)量的增長(zhǎng)屬于哪種類型？再過(guò)一段時(shí)間后，種群數(shù)量的增長(zhǎng)將會(huì)發(fā)生什么變化？為什么？,起始階段呈“J”型增長(zhǎng),再過(guò)一段時(shí)間后，酵母菌數(shù)量呈“S”型增長(zhǎng)；,原因：隨著時(shí)間推移，由于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗、有害代謝產(chǎn)物的積累、pH的改變，使種群數(shù)量趨于穩(wěn)定,影響酵母菌種群數(shù)量增長(zhǎng)的因數(shù)可能是什么？,培養(yǎng)液成分、空間、PH、溫度、細(xì)胞代謝物等因素的影響,種群的數(shù)量波動(dòng)類型及變化原因,1非周期波動(dòng) 變化原因：氣候變化,種群的數(shù)量波動(dòng)類型及變化原因,2周期波動(dòng) 以雪兔和猞猁為例分析 變化原因：食料植物、植食動(dòng)物和肉食動(dòng)物三者之間的數(shù)量互動(dòng)關(guān)系,種群平衡密度：是指種群在生物群

15、落中，與其他生物成比例地維持在某一特定密度水平上的現(xiàn)象叫種群的自然平衡，這個(gè)密度水平叫做平衡密度。,二、對(duì)種群數(shù)量波動(dòng)起調(diào)節(jié)作用的因素,1外源性因素：主要指氣候、食物、疾病、寄生和捕食等。 影響種群數(shù)量的外源性調(diào)節(jié)因素有氣候、食物、疾病、寄生和捕食等?？梢岳蒙镩g的寄生和捕食關(guān)系，用于生物防治，取得了成功。如我國(guó)用七星瓢蟲防治蚜蟲和用灰喜鵲防治松毛蟲等。 2內(nèi)源性因素：主要有領(lǐng)域行為和內(nèi)分泌調(diào)節(jié)。 內(nèi)源性調(diào)節(jié)是指通過(guò)種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)、種群行為、內(nèi)分泌和遺傳機(jī)制等因素所進(jìn)行的種群數(shù)量調(diào)節(jié)。,例1：下列關(guān)于環(huán)境容納量的敘述，正確的是（ ） A.環(huán)境容納量是指種群的最大數(shù)量 B.種群的內(nèi)源性調(diào)節(jié)因素不會(huì)改變環(huán)境容納量的大小 C.在理想條件下，影響種群數(shù)量增長(zhǎng)的因素主要是環(huán)境容納量 D.植食動(dòng)物在自然環(huán)境條件下，一年四季的環(huán)境容納量以冬季最大,答案：B 分析：本題主要考查影響環(huán)境容納量的因素，影響環(huán)境容納量的因素主要是資源和空間。環(huán)境容納量是指環(huán)境所能容納的種群最大數(shù)量，并不是指種群數(shù)量的最高值，故A項(xiàng)錯(cuò)誤。種群的內(nèi)源性調(diào)節(jié)因素會(huì)改變種群的數(shù)量，不會(huì)直接影響環(huán)境容納量，故B項(xiàng)正確。在理想條件下，種群呈“J”形增長(zhǎng)，無(wú)環(huán)境容納量，故C項(xiàng)錯(cuò)誤。由于夏季是植物生長(zhǎng)的季節(jié)，為植食動(dòng)物提供豐富的食物資源，環(huán)境容納量應(yīng)為夏季最大，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。,2：浙江某