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1、,第2节 种群数量的变化,第四章 种群和群落,学习目标,1种群增长数学模型的构建。,2、J型曲线公式的构建。,3.S型曲线K值的含义。,4.S型曲线增长率的变化。,5.J型曲线与S型曲线的比较。,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就通过分裂繁殖一代。,2,4,8,16,32,64,128,256,512,1,2,3,4,5,6,7,8,9,1、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。,2、用数学方程式表示：n 代后细菌的数量 N ？3、72小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？,解：n min hmin,Nn ,N=2n,4、以时间为
2、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，各有哪些优点？,曲线图：直观 数学公式：科学、准确,数学模型：,1. 概念：用来描述一个系统或它的性质的数学形式。,2. 建立数学模型的步骤：,建构种群增长模型的方法,研究实例,研究方法,细菌每20min分裂一次,观察研究对象，提出问题,在资源和空间无限多的环境中，细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响,提出合理的假设,Nn=2n ， N代表细菌数量，n表示第几代,根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达,观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检验或修正,通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正,细菌
3、的数量个,理想条件下细菌数量增长的推测：自然界中有此类型吗？,实例1：澳大利亚野兔,种群增长的“J”型曲线,在20世纪30年代时，人们将环颈雉引入到美国的一个岛屿，在19371942年期间，这个环颈雉种群的增长大致符合右图。,实例2,自然界确有类似细菌在理想条件下种群数量 增长的形式，如果以时间为横坐标，种群数 量为纵坐标，曲线则大致呈“ J ”型,如果种群的起始数量为N0，并且第二代的数量是第一代的倍，那么： 一代后种群数量N1_，两代后种群数量N2_，,N0 ,N0 2,N0 t,J型曲线,t代后种群数量Nt=_,动动 脑筋,“J”型曲线种群数量增长率如何变化？,增长率,时间,“J”型增长
4、的数学模型,1、模型假设：,理想状态食物充足，空间不限，气候适宜，没有敌害等；,（N0为起始数量， t为时间，Nt表示t年后该种群的数量，表示该种群数量是一年前种群数量的倍数）,2、建立模型：t年后种群数量为,Nt=N0 t,种群的数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的倍。,产生条件：,理想条件食物充足，空间不限，气候适宜，没有天敌等；,增长特点：,种群的数量往往会连续增长，且增长率不变。,数量的计算：t年后种群的数量为,Nt=N0 t,例子：,归纳：一、“J”型增长的数学模型,实验条件下或新物种迁入的开始阶段。,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
5、证这个观点？,不会，自然界的资源和空间总是有限的。种内竞争就会加剧；捕食者增加。,生态学家高斯曾经做过这样一个实验：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？,种群增长的“S”型曲线,K值,种群增长率不断降低,种群数量K/2 K值时，,种群增长的“S”型曲线,种群数量达到K值时，,种群增长率为零,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，,种群增长率最大,种群数量由0K/2值时，,种群增长率增
6、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,增长速率 最快,K值：环境容纳量,增长速率 为零,归纳：二、种群增长的“S”型曲线,产生条件：,自然条件(现实状态)食物等资源和空间总是有限的，当种群密度增大时，种内斗争不断加剧，天敌数量不断增加，导致该种群的出生率降低，死亡率增高。,增长特点：,存在环境阻力,种群密度越大 环境阻力越大,（1）种群数量有最大值（K值）。 （2）种群增长率先上升，后下降，有最大值。,种群增长的“S”型曲线 （自然条件下）,1、种群数量处于K值时，增长率=0，,2、种群数量处于K/2值时，增长率最大,3、种群数量 小于
7、K/2值时，增长逐渐加快,4、种群数量 大于K/2值时，增长逐渐减慢,讨论：从环境容纳量（K值）的角度思考： （1）对濒危动物如大熊猫应采取什么保护措施？,（2）对家鼠等有害动物的控制，应当采取什么措施？,建立自然保护区，改善大熊猫的栖息环境，提高环境容纳量。,可以采取措施降低有害动物种群的环境容纳量，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。,用达尔文的观点分析“J”、“S”曲线,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：通过生存斗争被
8、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？,理想条件,自然条件,稳定不变,先上升后下降,无,有,种群数量达到K值时，都能在K值维持稳定吗？,种群数量的波动和下降,大多数种群的数量总是在波动中，在不利条件下，还会急剧下降，甚至消亡。,东亚飞蝗种群数量的波动,归纳：三、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，因此，凡是影响上述种群特征的因素，都会引起种群数量的变化。,影响种群数量变化的因素,自然因素：,气候、食物、天敌、传染病等,人为因素：人类的活动,（2）野生生物资源的保护和利用。,（1）对于有害动物的防治
9、。,（3）濒危动物种群的拯救和恢复。,归纳：四、研究种群数量变化的意义,K/2,K,D: 出生率死亡率，即 种群数量处于K值。,B: 出生率与死亡率之差 最大，即种群数量处于 K/2值。,1在下列图中，表示种群在无环境阻力状况下增长的是,B,例( 05全国卷I）2、 为了保护鱼类资源不受破坏，并能持 续地获得最大捕鱼量，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 A. 种群数量相对稳定 B. 种群增长量最大C. 种群数量最大 D. 环境条件所允许的种群数量最大,K,时间,K/2,种群数量,2.（2002高考）在一个玻璃容器内，装入一定量的符合小球
10、藻生活的管养液，接种少量的小球藻，每隔一段时间测定小球藻的个体数量，绘制成曲线，如右图所示。下列四图中能正确表示小球藻种群数量增长率随时间变化趋势的曲线是（ ）,D,（07理综I）3下列有关种群增长的S型曲线的叙述，错误的是 A通常自然界中的种群增长曲线最终呈S型 B达到K值时种群增长率为零 C种群增长受自身密度的影响 D种群的增长速度逐步降低,D,4、如图表示有限环境中某一种群增长的曲线。下列有关叙述正确的是 K值是环境条件所允许达到的种群数量最大值 在K值时，种群的增长率最大 如果不考虑迁入迁出等其它因素，在K值时出生率等于死亡率 假设这是鱼的种群，当种群达到K值时开始捕捞，可持续获得最高
11、产量A. B. C. D.,B,探究,培养液中酵母菌种群数量的变化,步骤: (1)提出问题：培养液中酵母菌种群数量是怎样随时间变化的？ (2)作出假设： 。 (3)讨论探究思路：问题 (4)制定计划： (5)实施计划： (6)分析结果，得出结论： (7)表达和交流： (8)进一步探究：,步骤: (1)提出问题：培养液中酵母菌种群数量是怎样随时间变化的？ (2)作出假设： 。,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。,血细胞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。 计数时，常采用样方法。,（3）讨论探究思路,1、怎样进行酵母
12、菌的计数？,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。,血细胞计数板的使用,计算公式：,盖玻片下的培养液厚度为0.1mm，可算出10ml培养液中酵母菌总数的公式：2.5104a(a为小方格内酵母菌数),、从试管中吸出培养液进行计数之前，建议你将试管轻轻振荡几次。这是为什么？,目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，以保证估算的准确性，减少误差。,5、怎样记录结果？记录表怎样设计？,6、如果一个小方格内酵母菌过多，难以计数，应采取 怎样的措施？,摇匀试管取1mL酵母菌培养液稀释n倍后，再用血球计数板计数，所得数值乘以n2.5104，即为10mL酵母菌液中酵母菌个数。,7、对于压在小方格界线上的酵母菌，应当怎样计数？,只计数相邻两边的酵母菌数。,第 1 天,第 4 天,第 6 天,第 7 天,死亡,活菌数,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。,探究 “培养液中酵母菌种群数量的变化”,
