1、第2节种群数量的变化,第4章 种群与群落,一、建构种群增长模型,在营养和生存空间没有限制的情况(理想条件)下,某1个细菌每20分钟分裂繁殖一代。讨论:,1、72小时后,由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少?,2、n代细菌数量的计算公式?,解:n 60min x72h20min216Nn2216,Nn1n,建立数学模型一般包括以下步骤,数学模型:用来描述一个系统或它的性质的数学形式。,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,3、在营养和生存空间无限的条件(理想条件)下,某种
2、细菌每20min通过分裂繁殖一代,现设细菌的分裂是同步的,计算一个细菌产生的后代在不同时间、世代的数量,填表:,4、以时间为横坐标,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,有哪些优缺点?,直观,但不够精确,图示曲线是在理想条件下对细菌数量增长的推测,曲线呈“J”型。自然界中有此类型吗?,实例二:1859年,一位英国人来到澳大利亚定居,他带来了24只野兔。让他没有想到的是,一个世纪之后,这24只野兔的后代竟达到6亿只以上。漫山遍野的野兔与牛羊争食牧草,啃啮树皮,造成植被破坏,导致水土流失。后来,人们引入了黏液瘤病毒才使野兔的数量得到控制。,实例一:在20世纪30年代时
3、,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“J”型曲线(下图)。,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。,二、种群增长的“J”型曲线,1、产生条件及特点:,理想状态食物充足,空间不限,气候适宜,没有敌害等;种群的数量每年以一定的倍数增长,第二年是第一年的倍。,2、种群 “ J ”型增长的数学模型公式:,Nt=N0 t,( 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。),3、Nt=N0 t 的相关分析:,增长率:当年
4、的增长量与年初数据的比值(%),没有单位。 其实就是出生率死亡率。即:,注:“J”型增长曲线的特点之一是增长率恒定不变,为-1,-1,3、Nt=N0 t 的相关分析:,增长速率:单位时间的增长量,有单位如:个/年。即:,注:“J”型增长曲线的特点之二是增长速率也呈指数增长曲线,实质就是“J”型曲线的斜率,在有限资源环境下,随着种群密度的增加,资源的缺乏,种群的数量能一直保持“J”型增长吗?,三、种群增长的“ S ” 型曲线,大草履虫种群的增长,例 生态学家高斯的实验:高斯(1934)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,结果如图:,K/2,转折期,增长
5、速率最快,K值:环境容纳量,加速期,个体数量增加,增长加速,调整期,个体数量较少增长缓慢,减速期,增长缓慢,稳定期,增长速率为零,,环境容纳量: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,又称K值。,注:1.同一种群的K值不是固定不变的,会受到环境的影响。2.自然种群呈“S”型增长的原因主要是: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,1、关于“S”型增长曲线的分析:,1、关于“S”型增长曲线的分析:,增长率:由于在理想条件下的“J”型曲线的增长率都只才是一个固定值即:-1,所以,对于环境阻力逐渐增大的
6、“S”型曲线而言,其增长率会逐渐减小直到为0,即当达到K值时(出生率等于死亡率时),种群数量不再增长,增长率为0.,1、关于“S”型增长曲线的分析:,增长速率:由于就是该曲线的斜率,故其随时间的变化曲线如图:,比较种群增长两种曲线的联系与区别,环境资源无限,环境资源有限,保持稳定,先升后降,无,持续保持增长,有K值,环境阻力,K值:环境容纳量,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,下图为理想条件下和自然环境下的某生物种群数量变化曲线。图中的阴影部分的含义?,1、环境中影响种群增长的阻力:2、数量表示通过生存斗争被淘汰的个体数量,该图反应出自然状态下,随着种群数量的上升,环境对
7、其继续增长的阻力越来越大,食物空间有限、种内斗争、天敌捕食、气候不适、寄生虫、传染病等,2、K值、K/2值的应用:,(1)珍稀野生动物的保护:大熊猫,保护大熊猫的根本措施是:建自然保护区,改善栖息环境,扩大其生存空间,提高K值,(2)有害动物的控制:家鼠,断食、切断巢穴、养殖并释放天敌降低K值(最有效),器械捕杀、药物捕杀,(3)渔、牧、林业资源利用,由于在K/2时,种群的增长速率最大,所以在收获渔、牧、林业资源时,应该在大于K/2时进行,收获后使种群数量维持在K/2。这样便可获得最大收益。,(4)农业害虫的防治:如蝗虫的防治应该在K/2之前进行。,自然种群数量达到K值时,都能在K值维持稳定吗
8、?,四、种群数量的波动和下降,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、影响种群数量变化的因素: A.内部/直接因素:出生(死亡)率、迁入(出)率、年龄组成、性别比例。 B.自然/间接因素:空间、气候、食物、天敌、传染病、自然灾害等。 C.人为/重要因素:对野生生物的乱捕滥猎、对种群数量的人工控制等。2、种群数量变化的类型:增长,稳定,波动、下降等。3、影响结果:大多数种群的数量总是在波动之中,在不利条件之下,还会急剧下降,甚至灭亡。,五、研究种群数量变化的意义,1、有害动物的防治2、野生生物资源的保护和合理利用3、濒危动植物种群的
9、拯救和恢复,血球计数板,通常是一块特制的载玻片,其上由四条槽构成三个平台。中间的平台又被一短横槽隔成两半,每一边的平台上各刻有一个方格网,每个方格网共分九个大方格,中间的大方格即为计数室,微生物的计数就在计数室中进行。,六、探究培养液中酵母菌种群数量的变化,对酵母菌计数的方法抽样检测 (血球计数板直接计数法),方格网,计数室,(规格 2516),1mm,每一个大方格边长为1mm,则每一大方格的面积为1mm2,盖上盖玻片后,载玻片与盖玻片之间的高度为01mm,所以计数室的容积为01mm3。 计数室的刻度一般有两种规格,一种是一个大方格分成16个中方格,而每个中方格又分成25个小方格即:16X25
10、;另一种是一个大方格分成25个中方格,而每个中方格又分成16个小方格即:25X16。但无论是哪种规格的计数板,每一个大方格中的小方格数都是相同的,即1625=400小方格。,微生物计数室( 2516),每mL菌数每小格平均菌体数,40010000稀释倍数,=每中格平均菌体数,2510000稀释倍数,=每中格平均菌体数,1610000稀释倍数,或,如何求出1mL原液中菌体总数:,(25X16),(16X25),实验操作:,(1)盖片:将血球计数板用擦镜纸擦净,在中央的计数室上加盖专用的厚玻片。 (2)滴加:将稀释后的酵母菌悬液,用吸管吸取一滴置于盖玻片的边缘,使菌液缓缓渗入,多余的菌液用吸水纸吸
11、取,稍待片刻,使酵母菌全部沉降到血球计数室内.。(样品稀释的目的是便于酵母菌悬液的计数,以每小方格内含有4-5个酵母细胞为宜,)(3)镜检计数:静止5分钟后,将血球计数板置于显微镜载物台上,先用低倍镜找到计数室所在位置,然后换成高倍镜进行计数。每个计数室选5个中格(2516格式)或4个中格(1625格式)中的菌体进行计数。位于格线上的菌体一般只数上方和左边线上的。如遇酵母出芽,芽体大小达到母细胞的一半时,即作两个菌体计数。对每个样品计数三次,取其平均值,按公式计算每1ml菌液中所含的酵母菌个数。,实验表格设计,分析结果,得出结论,种群数量,Nt,(D),时间,A,B,AB段原因:,内因:出生率死亡率外因:1、营养物质消耗殆尽2、溶液PH发生改变3、酒精逐渐积累对细胞的毒害作用。,2、从试管中吸取菌体培养液时,将试管轻震荡几次,使菌 体分布均匀,以减小实验误差。,1、滴加稀释液时应该从一侧滴加,以避免产生气泡,影响 实验结果,3、计数时数上不数下,数左不数右,实验注意事项:,4、整个实验共计7天,故应该准备7支试管同步培养,每天取一支试管进行计数,取后便不再使用。,THE ENDTHANK YOU !,