种群数量的变化.pptx

1、4.2 种群数量的变化,一、建构种群增长模型的方法二、种群增长的“J”型曲线三、种群增长的“S”型曲线四、种群数量的波动和下降五、研究种群数量变化的意义,1.细菌是真核生物还是原核生物？,2细菌的繁殖的方式是什么？,细菌增长的数学模型研究,020406080100,202122232425,分裂,细菌繁殖产生的后代数量,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？,问题探讨,Nnn,解：n 60min x72h20min216Nnn 2216,12,24,38,416,532,664,7128,

2、8256,9512,22,21,23,24,25,26,27,28,29,一、建构种群增长模型的方法,一、建构种群增长模型的方法,细菌的分裂生殖,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。,讨论： n代细菌数量的计算公式是什么？72小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？在一个培养基中，细菌的数量会一直按照这个公式增长吗？如何验证你的观点？,解：n 60min x72h20min216 Nn n 2216,Nnn , Nn 代表细菌数量，n代表“代”,细菌数量不会永远按这个公式增长。可以用实验计数法来验证。,将数学公式（Nn2n）变为曲线图,曲线

3、图与数学方程式相比，有哪些优缺点？,2 4 8 16 32 64 128 256 512,请计算一个细菌在不同时间（单位为min）产生后代的数量,并填入下表,然后以时间为横坐标,细菌数量为纵坐标,画出细菌的种群增长曲线。,曲线图：直观,但不够精确。数学公式：精确,但不够直观。,8,数学模型：是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。数学模型的表现形式可以为公式、图表等。,在描述、解释和预测种群数量的变化时，常常需要建立数学模型。,一、建构种群增长模型的方法,表现形式:数据分析表格式: 数学方程式: Nn=2n 坐标式（曲线图、柱状图）,9,数学模型：是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。数学模

4、型的表现形式可以为公式、图表等。,在描述、解释和预测种群数量的变化时，常常需要建立数学模型。,一、建构种群增长模型的方法,表现形式:数据分析表格式: 数学方程式: Nn=2n 坐标式（曲线图、柱状图）,讨论：还有哪些生物学问题可以用数学模型来表示？,孟德尔遗传定律、DNA半保留复制,模型类型,DNA双螺旋结构模型、真核生物三维结构模型等,人体细胞与外界环境的物质交换模型、血糖调节的模型等,孟德尔遗传定律 种群增长模型等,观察研究对象，提出问题,提出合理的假设,通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正,根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达,细菌每20min分裂一次，问题：细菌数

5、量怎样变化的？,在资源和空间无限多的环境中，细菌种群的增长不受种群密度增加的影响,Nnn， Nn 代表细菌数量，n表示第几代,观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检验或修正,数学模型,建立数学模型一般包括以下步骤：,思考：以上讨论的只是对理想条件下细菌数量增长的推测。在自然界中，种群的数量变化情况是怎样的呢？,二、种群数量的变化,种群数量的变化包括增长、波动、稳定和下降等，但主要分析种群的增长。,实例1：1859年,一位英国人来澳大利亚时带来了24只野兔,结果在一个世纪之后,它们的后代竟达到6亿只以上。大量的野兔与牛羊争食牧草,啃啮树皮,造成植被破坏,水土流失。直到引入了黏液瘤病毒才使野

6、兔数量得到控制。,12,实例2：凤眼莲(水葫芦)原产于南美，仅以一种观赏性植物零散分布，1844年在美国的博览会上曾被喻为“美化世界的淡紫色花冠”。1901年作为花卉引入中国，30年代作为畜禽饲料引入中国内地各省，并作为观赏和净化水质的植物推广种植。由于繁殖迅速，又几乎没有竞争对手和天敌 ，在我国南方江河湖泊中发展迅速，目前我国有这种凤眼莲184万吨，它对其生活的水面采取了野蛮的封锁策略，挡住阳光，导致水下植物得不到足够光照而死亡，成为我国淡水水体中主要的外来入侵物种之一。,实例3：在20世纪30年代，人们将环颈雉引入美国的一个岛屿。在19371942年期间，这个种群数量的增长如下图所示。,如

7、果以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线大致呈什么型？,美国某岛屿环颈雉种群数量的增长,（一)种群增长的“J”型曲线,1.概念：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，种群数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线大致呈“”型。,2.产生条件：理想状态食物充足，空间广阔， 气候适宜，没有天敌等,“J”型曲线产生的条件和时期怎样？,3.产生时期：实验室条件下、 某物种最初迁入一适宜的新环境时、外来物种入侵。,N0：该种群的起始数量 t：时间 Nt：t年后该种群的数量 ：增长的倍数,表示该种群数量是一年前种群数量的倍数,(1)模型假设：在食物和空间条件充裕、气候适

8、宜、没有敌害等理想条件下，种群的数量每年以一定的倍数增长，第二年的数量是第一年的倍。,(2)建立模型： (3)模型中各参数的意义：,t年后种群的数量为：Nt=N0 t,4. “J”型增长的数学模型：,根据可以判断某种群动态：1种群数量上升，呈“J”型增长； =1种群数量稳定不变；01，种群数量下降；=0，种群没有繁殖，且在下一代灭亡。,5. “J”型增长的特点：种群数量连续增长， 增长率保持不变(1),增长速率越来越大。,（1）,增长率:种群增长的数量占初始数量的比例。计算公式：增长率=出生率-死亡率=（现有个体数-原有个体数）/种群原有个体数,增长速率=（现有个体数-原有个体数）/增长时间,

9、存在环境阻力,自然条件（现实状态）食物等资源和空间总是有限的，种内斗争不断加剧，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,当死亡率与出生率相等时，种群的增长就会停止，有时会稳定在一定的水平。,“J”型增长能一直持续下去吗？,有实例证明吗？,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。,(1) S”型曲线:种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定的增长曲线，称为“S”型曲线。,(2)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称为环境容纳量(K值)

10、。,1.概念：,思考以下问题： (1)为什么大草履虫第二天、第三天增长较快，而第五天以后数量基本稳定？(2)高斯的实验条件与“问题探讨”中的条件有何区别？,（二)种群增长的“S”型曲线,3.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。,2.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。,存在环境阻力,种群密度越大 环境阻力越大,（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，,种群数量达到K值时，,种群增长速率为零,但种群

11、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,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,减速期，增长缓慢,饱和期，增长速率为零,（二)种群增长的“S”型曲线,K/2,增长率逐渐减小,增长速率先增大后减小。（ K/2 值时增长速率最大， K 值时增长速率为0）。,食物充足，空间不限，气候适宜，没有敌害等环境阻力,食物等资源和空间有限，种内斗争不断加剧，捕食者数量不断增加,增长率稳定不变增长速率变大,增长率减小增长速率先上升后下降，在K/2值达最大,无,有

12、,23,思考与讨论1、为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续获得最大捕鱼量，应使被捕鱼群的种群数量保持在什么水平?为什么？,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。因为在此水平上种群增长速率最大.,右图为鱼塘中鱼的数量增长曲线，为了使鱼塘的总产量达到最大值，应该做到适时捕捞。下列做法中正确的是A超过T4时捕捞，使剩余量保持在KB超过T3时捕捞，使剩余量保持在3K/4C超过T2时捕捞，使剩余量保持在K/2D超过T4时捕捞，使剩余量保持在K/4,答案： C,从环境容纳量的角度思考，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

13、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。,建立自然保护区，给大熊猫更宽广的生存空间，改善它们的栖息环境，从而提高环境容纳量，是保护大熊猫的根本措施。,4.对家鼠等有害动物的控制，从环境容纳量的角度看，应当采取什么措施？,2.同一种群的K值是固定不变的吗？3.对大熊猫应采取什么保护措施？,不是固定不变的,会受环境的影响。,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，代表自然选择的作用。用达尔文的观点分析指：通过生存斗争被淘汰的个体数量。,用达尔文的观点分析“J”、“S”型曲线,“J”型曲线表明生物具有什么特性？图中阴

14、影部分表示什么？,环境阻力,在现实的生态系统中，种群数量除增长外，还有没有其他变化？,1.影响种群数量变化的因素有哪些呢？,出生率、死亡率、迁入率、迁出率,食物、气候、传染病、天敌（环境因素）,人类的活动,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。,（三)种群数量的波动和下降,直接因素：间接因素：重要因素：,2.影响结果：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。,东亚飞蝗种群数量的波动,1.为人工养殖及种植业中合理控制种群数量、适时捕捞、采伐等提供理论指导。2.有利于野生生物资源的合理利用和保

15、护鱼类的捕捞3.有害动物的防治鼠、蝗虫的防治(降低环境容纳量)4.有利于拯救和恢复濒危动物种群：提高环境容纳量,三、研究种群数量变化的意义,苍鹭的保护,救护被困的鲸鱼,培养液中酵母菌种群数量的变化,探究实验,单细胞真核生物生长周期短，增殖速度快还可以用酵母菌作为实验材料研究 探究酵母菌的呼吸方式,酵母菌,酵母菌生长周期短，增殖速度快，在实验室条件下，用液体培养基培养酵母菌，可以观察酵母菌种群数量随时间变化的情况。,种群的数量变化有一定的规律。在理想条件下，种群呈“J”型增长，在有限的环境下，种群呈“S”型增长。,知识回顾：,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

16、、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。1.提出问题：培养液中酵母菌种群的数量随时间呈现出怎样的变化？2.作出假设：酵母菌种群的数量随时间呈S型增长,培养液中酵母菌种群数量的变化,3.讨论探究思路、制定计划、实施计划培养酵母菌连续7天抽样检测取样用显微镜和血球计数板计数折算出总数,培养液中酵母菌种群数量的变化,血细胞计数板(血球计数板),方法名称：使用范围：,显微计数(抽样检测),调查细胞数量时； 肉眼看不见的细菌、酵母菌等微生物,问题一：怎样进行酵母菌的计数？,1、血球计数板的结构,血球计数板是一种专

17、门用于计算较大单细胞微生物数量的仪器，由一块比普通载玻片厚的特制玻片制成的，玻片中有四条下凹的槽，构成三个平台。中间的平台较宽，其中间又被一短横槽隔为两半，每半边上面刻有一个方格网。,方格网上刻有9个大方格，其中只有中间的一个大方格为计数室，供微生物计数用。,大方格的长和宽各为1mm，深度为0.1mm，即1mm1mm0.1mm，其容积为0.1mm3；,大方格,中方格,小方格,16 （中格）25 （小格）,25（中格）16（小格）,3、血球计数板的分区与分格,不管计数室是哪一种构造，其每一大方格都是由1625=2516=400个小方格组成。,2、计数,1625型： 一般取四角的四个中方格（100

18、个小方格）计数,2516型： 一般计数四个角和中央的五个中方格（80个小方格）的细胞数。,3、计算,b表示培养液稀释倍数；用所数小方格中细胞总数/所数小方格数是为求得每个小方格中的细胞平均（总）数。,以1mm1mm0.1mm型为例,计数室容积为0.1mm3，则每个小方格的容积为1/4000mm3,酵母细胞个数1mL =100个小方格酵母菌细胞总数/10040010000稀释倍数,例1 通常用血球计数板对培养液中酵母菌进行计数，若计数室为1mm1mm0.1mm方格，由400个小方格组成。若多次重复计数后，算得每个小方格中平均有5个酵母菌，则10mL该培养液中酵母菌总数有 个。,2108,5400

19、1000010=,例2 检测员将1 mL水样稀释10倍后，用抽样检测的方法检测每毫升蓝藻的数量；将盖玻片放在计数室上，用吸管吸取少许培养液使其自行渗入计数室，并用滤纸吸去多余液体。已知每个计数室由2516400个小格组成，容纳液体的总体积为01 mm3。,现观察到图中该计数室所示a、b、c、d、e 5个中格80个小格内共有蓝藻n个，则上述水样中约有蓝藻 个mL。,5n105,水样中蓝藻数量=80个小方格细胞总数/8040010000稀释倍数=n51000010=5n105,4、血球计数板的使用方法步骤, 计数： 稍待片刻（约5min），待酵母菌细胞全部沉降到计数室底部后，将计数板放在载物台的中

20、央，先在低倍镜下找到计数室所在位置后，再转换高倍镜观察、计数并记录。, 镜检计数室： 在加样前，先对计数板的计数室进行镜检。若有污物，则需清洗，吹干后才能进行计数。, 加样品： 将清洁干燥的血球计数板的计数室上加盖专用的盖玻片，用吸管吸取稀释后的酵母菌悬液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行缓缓渗入，一次性充满计数室，防止产生气泡，充入细胞悬液的量以不超过计数室台面与盖玻片之间的矩形边缘为宜。多余培养液可用滤纸吸去。,从试管中吸出培养液进行计数之前，要将试管轻轻震荡几下，这样使酵母菌分布均匀，防止酵母凝聚沉淀，提高计数的代表性和准确性，求得的培养液中的酵母菌数量误差小。,问题二：从试管中吸出培养液进

21、行计数之前，应该将试管轻轻震荡几次，为什么？,一个小方格内酵母菌过多，难以数清,应当对培养液进行稀释以便于酵母菌的计数。 具体方法是：摇匀试管，取1mL酵母菌培养液，加入成倍的无菌水稀释，稀释n倍后，再用血球计数板计数，所得数值乘以稀释倍数。以每小方格内含有45个酵母细胞为宜。特别是在培养后期的样液需要稀释后计数。,问题三：如果一个小方格内酵母菌过多，难以计数，应当采取怎样的措施？,对于压在方格界线上的酵母菌应当计数同侧相邻两边上的菌体数，一般可采取“数上线不数下线，数左线不数右线”的原则处理，另两边不计数。,问题四：对于压在小方格界限上的酵母菌，应当怎样计数？,1、从试管中吸取培养液进行计数

22、之前，要先将试管轻轻振荡几次，是什么原因？,让培养液中的酵母菌均匀分布，保证估算的准确性，减少实验误差,2、本探究需要设置空白对照组吗？如果需要，怎样设计和操作，不需要请说明理由。,不需要，因为探究的是培养液中酵母菌种群数量随时间的变化情况,3、需要做重复实验吗？,不需要，但是在每次测量酵母菌数量时，要多次取样然后求平均值,4、如果一个小方格内酵母菌过多，不能数清，采取什么措施？,可以用稀释的方法，将培养液稀释n倍，再用血球计数板计数注意：实际值=结果值稀释倍数,5、对于压在小方格界线上的酵母菌，应当怎样计数？,只计数相邻的两边及其夹角，避免重复计数使结果偏大,培养液成分、空间、PH、温度、细

23、胞代谢物等因素的影响,探究培养液中酵母菌种群数量的变化,1.培养液中酵母菌数量变化曲线。2.影响酵母菌种群增长的因素(营养、空间、pH、温度）3.酵母菌计数方法-抽样检测法。4.从试管吸取培养液计数前，要将试管振荡几次，目的是使培养液中的酵母菌均匀分布,减小误差。5.每天计数酵母菌的时间要固定。,1在下列图中，表示种群在无环境阻力状况下增长的是（ ）,B,课 堂 练 习,2下图表示接种到一定容积培养液中的酵母菌生长曲线图，曲线中哪段表示由于有限空间资源的限制使种内斗争更加剧烈（ ）,ACD段（增长速度慢） BDE段（增长速度加快）CEF段（增长速度变慢）DFG段（不增长）,D,3、自然界中生物种群增长常表现为“S”型增长曲线。下列有关种群“S”型增长的正确说法是（ ）A.“S”型增长曲线表示了种群数量和食物的关系B.种群增长速率在各阶段是不相同的C.“S”型增长曲线表示了种群数量与时间无关D.种群增长不受种群密度制约,B,