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1、第二节 种群数量的变化,一、建构种群增长模型的方法 二、种群数量增长模型 （一）种群增长的“J”型曲线 （二）种群增长的“S”型曲线 三、种群数量的波动和下降 四、研究种群数量变化的意义,知识情景,在营养和生存空间没有限制的情况下，某1个细菌每20分钟分裂繁殖一代:讨论： n代细菌数量的计算公式？ 72小时后由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？ 细菌数量按此速度繁殖的条件是？ 在一个培养基中，细菌的数量会如何变化？,问题探讨,Nnn,解：n 60min x72h20min216 Nnn 2216,2 4 8 16 32 64 128 256 512,将数学公式（N=2n)变为曲线图,曲线图与数
2、学方程式比较，优缺点？,直观， 但不够精确。,优点：科学，精确,优点：直观,一、数学模型：用来描述一个系统或它的性质的数学形式建立数学模型一般包括以下步骤：,观察研究对象，提出问题,细胞每20min分裂一次,资源空间无限多，细菌种群的增长不受种群密度增加的影响,Nnn,观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检验或修正,【针对训练1】在学过的生物学内容中，还有哪些生物学问题可以用曲线模型来表示？,酶的活性受温度、PH影响变化曲线；HIV病毒与T细胞数量变化曲线；二次免疫过程中抗体产生量曲线。,细菌的数量个,自然界中存在理想条件下细菌数量增长的类型吗？,实例1：澳大利亚野兔,1859年，一个英
3、格兰的农民带着24只野兔，登陆澳大利亚并定居下来，但谁也没想到，一个世纪之后，这个澳洲“客人”的数量呈指数增长，达到6亿只之巨。,实例2：中国水利网宁波、昆明、武汉等地，人躺在铺满水葫芦的湖面上，可以不沉；上海水葫芦打捞量可达10万吨；水葫芦所带来的水体富营养化，让越来越多的水中生物痛失“家园”。,水葫芦又名凤眼莲、水浮莲、布袋莲、凤眼蓝。属雨久花科凤眼莲属。原产南美，1901年为了解决饲养生猪饲料不足被引入中国，水葫芦的繁殖速度极快，它以每周繁殖一倍的速度滋生，在中国南部水域广为生长，成为外来物种侵害的典型代表之一。,实例3：20世纪30年代时，人们将环颈雉引入到美国的一个岛屿上，在最初的5
4、年内，较优裕的环境条件使得该种群的增长近于“J”型曲线,自然界确有类似的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，种群数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线大致呈“”型,种群数量,时间,二、种群数量增长模型,（一）种群增长的“J”型曲线,一年后该种群的数量:,N1=N0,两年后该种群的数量:,N2=N1= N0 2,t年后该种群的数量:,Nt=N0t,食物和空间条件充裕，气候适宜、没有敌害等理想的环境。,模型假设： （产生条件）,若N0为起始数量,第二年的数量是第一年的 倍,通过上面的实例分析，思考种群呈现 J型增长的原因有哪些？,（N0为起始数量， t为时间，Nt表示t年后该种群的数
5、量，表示该种群的数量是一年前种群数量的倍数）,总结:种群呈现J型增长的判断依据,理想条件下； 实验室条件下； 食物和空间条件充裕、气候适宜和没有敌害等几个条件同时满足； 外来物种入侵早期阶段； 无环境阻力状况。,增长特点：,连续增长，增长率不变，增长速率持续上升。,思考：J型增长的增长率和增长速率如何变化？ 增长速率（现有个体数原有个体数）增长时间 增长率（现有个体数原有个体数）原有个体数。 你能否用曲线图来表示？,是种群增长模型中有具体意义的参数，其生物学意义为： 1，种群数量 =1，种群数量 01，种群数量 =0，,上升,稳定,下降,雌体没有繁殖，种群在下一代中灭亡,存在环境阻力,自然条件
6、（现实状态）食物等资源和空间总是有限的，种内竞争不断加剧，捕食者数量不断增加。导致该种群的出生率降低，死亡率增高,当出生率与出生率相等时，种群的增长就会停止，有时会稳定在一定的水平,有实例证明吗？,例生态学家高斯的实验：,课本67页,实验：高斯把5个大草履虫置于0.5mL的培养液中，每隔24小时统计一次数据，经过反复实验，结果如下：,特点：种群数量达到环境所允许的最大值（K值）后，将停止增长并在K值左右保持相对稳定。,环境容纳量（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。,（二）种群增长的“S”型曲线,种群增长速率不断降低,种群数量K/2 K值时，,对种群增长的“S
7、”型曲线的分析,种群数量达到K值时，,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/2,转折期，增长速率最快；害虫防治严防达此点，资源利用要维持在该点。,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 害虫防治最好在此期进行。,减速期，增长缓慢,饱和期（稳定期），种群数量达到最大值，停止增长。增长速率为零，出生率=死亡率。,a,b,c,d,e,种 群 数 量 “S” 型 增 长 曲 线,K/2,增 长 速 率,时间,请根据种群增长的S型曲线绘制增长速率曲线？
8、,o,A,B,图乙的OA段相当于图甲的ac段。 图乙的A点相当于图甲的c点。 图乙的AB段相当于图甲的cd段。 图乙的B点相当于图甲的de段。,甲,乙,1、同一种群的K值是固定不变的吗？ 2、从环境容纳量的角度思考，对濒危动物如大熊猫应采取什么保护措施？ 3、对家鼠等有害动物的控制，应采取什么措施？（从环境容纳量的角度思考）？ 4、种群数量达到K值时，都能在K值维持稳定吗？,思考讨论,同一种群的K值不是固定不变的，会受到环境等因素的影响。,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
9、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。,环境条件的改变，K值也随之发生改变，即改善环境条件可使K值增大，如环境条件受到破坏，则K值将会减小。,“J”型曲线与“S”型曲线的比较,种群数量连续增长， 增长速率不断增加,食物、空间条件充裕，气候适宜，无敌害 （理想条件）,空间、资源有限，种内斗争加剧，捕食者数量增多（有限条件）,种群数量增长到一定数值保持相对稳定，增长速率先增加后减少,无,有,如果种群处在一个理想的环境中，没有资源和空间的限制，种群内个体的增长曲线是 ，用达尔文进化的观点分析，这是由于生物具有 的特征 如果将该种群置于有限的环境中，种群的数量增长曲线是 ，
10、用达尔文进化观点分析，图中阴影部分表示 。,A,过度繁殖,B,通过生存斗争被淘汰的个体数量,环境阻力,K值,两种增长曲线的差异主要是环境阻力的大小不同从而导致对种群增长的影响不同,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,三：研究种群数量变化有何意义？,课本68页与社会联系,请根据种群数量变化曲线和环境容纳量（K）的概念，提出你对珍稀动物保护、草原合理放牧、海洋捕捞及有害动物防治的建议？,学案合作探究二,可见，研究种群的数量变化，对于有害动物防治；野生生物资源的保护和利用； 濒危动物种群的拯救和恢复都有重要意义。,影响种群数量变化的因素：,气候、食物、天敌、传染病、人
11、类活动等,大多数种群的数量总是在波动之中的，在不利条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡,四、种群数量的波动和下降,直接决定因素：出生率、死亡率；迁入率、迁出率,种群数量,时间,理想,有限,自然,气候、食物、天敌、传染病、人为因素等,K,总结：种群数量的变化,五、实验：探究培养液中酵母菌数量的变化,（一）实验原理,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,温度,PH等因素的影响. 在理想的条件下,酵母菌种群的增长呈“J”型曲线；在各种资源有限或者存在环境阻力的情况下，酵母菌种群增长呈“S”型曲线。,（三）作出假设,在环境资源有限的条件下,酵母菌的数量变化随时间呈“S”型增长曲线,（二）
12、提出问题,培养液中酵母菌的数量是怎样随时间变化的?,课本68页,1、种群“J”型增长的产生条件？增长速率如何变？哪些情况下种群呈现J型增长？ 2、种群“S”型增长的产生条件？增长速率如何变？注意S型曲线的数量曲线和增长速率曲线的对应关系？ 3、两种增长曲线的差异主要取决于？两曲线围成的面积代表什么？用达尔文的进化观点，它指什么？ 4、何为K值，K值是固定不变的吗？举例说明K值和K/2值的应用？ 5、影响培养液中酵母菌种群数量的变化的因素有哪些？对酵母菌计数可采用什么方法？计数前振荡试管的目的何在？如果一个小方格内酵母菌过多，难以数清，应该采取什么措施？,复习回顾,（四）实验步骤：,将10ml马
13、铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中，塞上棉塞。高压蒸汽灭菌后，冷却至室温。 将酵母菌接种到各支试管中，摇匀后用血球计数板计数起始酵母菌的个数，做好记录 。 培养：将试管放在25的恒温箱中培养7天, 计数：每天同一时间取样，计数酵母菌的数量，连续观察7天并记录这7天的数值。,抽样检验法：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，让培养液自行渗入到计数室内， 待酵母菌细胞全部沉降到计数室底部，将计数板放在在载物台中央，计数一个小方格内酵母菌数量，再以此为依据估计培养液中酵母菌总数。盖玻片下培养液的厚度0.1mm，可以计算出整个计数室的体积，从而换算10ml培养液中酵母菌的总数。,怎样进
14、行酵母菌的计数？,结果分析 （1）数据记录 下表为一周的数据记录表：,结果分析 （2）构建数学模型：,影响酵母菌种群数量变化的因素可能是什么？,养料、空间、溶氧量、温度、PH和有毒代谢产物等,特别提示 封闭环境中的种群数量变化模型：因在封闭环境中，无外源物质和能量的补充，种群的数量变化曲线与“S”型曲线相比多一个衰亡期。如恒定容积培养液中酵母菌或细菌的增长曲线如图所示。,血球计数板用以对人体内红、白血球进行显微计数之用，也常用于计算一些细菌、真菌、酵母等微生物的数量,载玻片上有四个槽构成三个平台。中间的平台较宽，其中间又被一短横槽分隔成两半，每个半边上面各刻有一小方格网，每个方格网共分九个大方
15、格，中央的一大方格作为计数用，称为计数区。计数区的刻度有两种：一种是计数区分为16个中方格，而每个中方格又分成25个小方格；另一种是一个计数区分成25个中方格，而每个中方格又分成16个小方格。但是不管计数区是哪一种构造，它们都有一个共同特点，即计数区都由400个小方格组成。,血球计数板是一块特制的厚型载玻片，,放大后的计数池,课本68页探究实验问题 2、使培养液中酵母菌均匀分布，以保证估算 的正确性，减少误差。 3、不需要，因为本实验可在时间上前后自身 对照。 4、只要分组重复试验，获得平均值即可。 6、可加无菌水适当稀释，以每小格内菌数 可数为度。 7、应该计上不计下,计左不计右。, 实验中
16、需要注意的几个问题:,血球计数板使用后，切勿用硬物洗刷，可采用浸泡和冲洗 的方法清洗。,针对“培养液中酵母菌种群数量的动态变化”，有人提出了新的问题，某同学按下表完成了有关实验。,温度、营养物质对酵母菌种群数量的影响,进一步探究：根据你对影响酵母菌种群数量增长因素作出的推测，设计实验进行验证。,=50000AB（个）,下面以一个大方格有25个中方格的计数板为例进行计算：设五个中方格中总菌数为A，菌液稀释倍数为B，那么，一个大方格中的总菌数,1mm,1mm,如果是16个中方格的计数板，设4个中方格的总菌数为A，菌液稀释倍数为B则：,1mm,1mm,X B,X B,利用计数板可在显微镜下对微生物细胞进行直接计数。计数板是一个特制的可在显微镜下观察的玻片，样品就滴在计数室内。每个计数室由2516=400个小
