种群数量的变化-文科班.ppt

,种群数量的变化增长、波动和下降,第4章 种群和群落第2节 种群数量的变化,学习目标：1、说明建构种群增长模型的方法 2、用数学模型解释种群数量的变化 3、关注人类活动对种群数量的影响,自主学习：1、建立数学模型的一般步骤。2、数学模型的表现形式有哪些？分别有什么优缺点？3、分析细菌种群数量增长中每一代的增长率和增长速率为多少？4、课本两个实例中，种群数量曾“J”型增长的原因是什么？5、以细菌种群数量增长模式为例，推出“J”型增长的数学模型。6、自然条件下，种群数量会一直呈“J”型增长吗？为什么？小组讨论交流重点讨论第5题,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？,3细菌繁殖了n代后的数量是多少？,细菌增长的数学模型研究,4请在作业纸上绘制细菌增长的曲线图。,2,4,8,16,32,64,128,256,?,21,增长速度越来越快,22,23,24,25,26,27,28,2t,Nt=N0t,Nt=2t,一、建构种群增长模型的方法,1.数学模型：是用来描述一个系统或它的性质的数学形式,4.数学模型建构的步骤,2.数学模型的表现形式:,数学方程式,曲线图,3.建构数学模型的意义:,描述、解释和预测种群数量的变化。,数学模型的建构步骤：,研究实例,研究方法,细菌每20min分裂一次,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,Nn=2nN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,提出合理的假设,观察研究对象，提出问题,根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达,通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正,理想条件下的种群增长模型,模型假设：食物、空间充裕 气候适宜 没有天敌,建立模型：t年后种群数量为：Nt=N0 t,参数意义：N0 种群初始数量；Nt t 年后种群的数量；种群每年增长倍数；,二、种群增长的“J”型曲线,时间,种群数量,1859年，一个英格兰的农民带着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。,实例一,理想条件下的种群增长模型,二、种群增长的“J”型曲线,种群迁入一个新环境后，常常在一定时期内出现“J”型增长。例如，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“J”型曲线（右图）。,实例二,理想条件下的种群增长模型,世界人口的指数增长曲线,实例三,理想条件下的种群增长模型,种群增长的“J”型曲线,理想条件：1、在食物和空间气候条件都适宜、没有敌害等2、实验室条件下3、外来物种迁入新环境初期4、无环境阻力,在大自然中,食物、空间有限,种内斗争,天敌捕食,环境阻力,、,“J”型增长能一直持续下去吗？,0,100,200,300,400,1,2,3,4,5,6,时间/天,酵母数,环境阻力,K值:环境容纳量,种群增长的“S”型曲线,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。,t0 t1 t2,种群数量为K/2,增长速率,K值：,应用1：怎样做才是保护大熊猫的根本措施？,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,家鼠繁殖力极强，善于打洞，偷吃粮食，传播疾病危害极大，应该采取哪些措施控制家鼠数量？,应用2：有害生物的控制,J型,环境阻力,时间,种群数量,K值,增大环境阻力降低环境容纳量,K值,J型,环境阻力,时间,种群数量,增大环境阻力降低环境容纳量,增大环境阻力降低环境容纳量：养殖或释放天敌、打扫卫生、硬化地面、将食物储存在安全处,在渔业捕捞问题上，人们总是希望捕到更多的鱼。如果捕捞量长期过高,种群的数量会发生什么样的变化呢?我们应该怎样来确定合适的捕捞量才能即不危机鱼类种群的持续发展,又能获得较高的鱼产量?,课堂讨论,1.捕捞量的确定:,K/2,捕捞量K/2值。这样既有利于种群的可持续发展，又可获得较大收益。,三.两种增长曲线的比较:,种群数量的变化增长、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,人为+环境因素,种群的出生率、死亡率、迁出和迁入率,种群数量的变化,影响种群数量变化的因素,1在下列图中，表示种群在无环境阻力状况下增长的是,B,2、种群的指数增长（J型）是有条件的，条件之一是A在该环境中只有一个种群B该种群对环境的适应比其他种群优越得多C环境资源是无限的D环境资源是有限的,C,当堂训练：,增长速度越来越快,增长速度v(个/20min),2,4,8,16,32,64,128,256,512,4-2=2,4,8,16,32,64,128,256,增长率r(个/20min个),增长率稳定,(4-2)/2=1,1,1,1,1,1,1,1,100,200,300,400,500,600,20,40,60,80,100,180,时间,0,实例1：澳大利亚本来并利没有兔子。1859年，24只欧洲野兔从英国被带到了澳大亚。这些野兔发现自己来到了天堂。因为这里有茂盛的牧草，却没有鹰等天敌。这里的土壤疏松，打洞做窝非常方便。于是，兔子开始了几乎不受任何限制的大量繁殖。不到100年，兔子的数量达到6 亿只以上，遍布整个大陆。,二、种群增长的“J”型曲线:,澳大利亚野兔能指数增长的特殊原因是什么呢？,没有天敌。,充足的食物。,广阔的生活空间。,思考1：,20世纪30年代，人们将环颈雉引入美国华盛顿州的一个海岛。19371942年间数量增长：,2000年世界人口增长曲线,我国10001990年人口数量变化,“J”型增长的数学模型:在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等条件下，种群的数量以一定的倍数增长，如果第一年数量为No,第二年的数量是第一年的倍，则t年以后的种群数量公式为：,Nt=No,t,在有限的资源和空间的条件下，种群又是怎样增长的呢你能否预测它的变化,?,?,高斯实验：生态学家曾经做过这样一个实验：在0.5 mL培养液中放入5个大草履虫，然后每隔24 h统计一次大草履虫的数量。经过反复实验，得出了如上图所示的结果。从上图可以看出，大草履虫在这个实验环境条件下的最大种群数量是375个，这就是该实验种群的K值。,（1）问题探讨：,“S”型曲线：种群经过一定时间的增长后，数量 曲线。,该实验中在第 天时增长率最快。,环境容纳量（又称）：在环境条件 的情况下，一定空间中所能维持的种群的最大的数量称为环境容纳量。,趋于稳定,2、3,K值,不受到破坏,k/2,种群增长的“J”型曲线,理想条件：1、在食物和空间气候条件都适宜、没有敌害等2、实验室条件下3、外来物种迁入新环境初期4、无环境阻力,种群增长的“J”型曲线,在大自然中,食物、空间有限,种内斗争,天敌捕食,环境阻力,、,“J”型增长能一直持续下去吗？,0,100,200,300,400,1,2,3,4,5,6,时间/天,酵母数,环境阻力,K值:环境容纳量,种群增长的“S”型曲线,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。,t0 t1 t2,种群数量为K/2,增长速率,K值：,家鼠繁殖力极强，善于打洞，偷吃粮食，传播疾病危害极大，应该采取哪些措施控制家鼠数量？,有害生物的控制,时间,种群数量,1.减少数量,机械捕杀药物捕杀,时间,种群数量,1.减少数量,机械捕杀药物捕杀,J型,环境阻力,时间,种群数量,K值,2.增大环境阻力降低环境容纳量,K值,J型,环境阻力,时间,种群数量,2.增大环境阻力降低环境容纳量,1.减少数量：机械捕杀、药物捕杀,哪种措施较能从实质上解决问题?,2.增大环境阻力降低环境容纳量：养殖或释放天敌、打扫卫生、硬化地面、将食物储存在安全处,3.降低繁殖率等,在渔业捕捞问题上，人们总是希望捕到更多的鱼。如果捕捞量长期过高,种群的数量会发生什么样的变化呢?我们应该怎样来确定合适的捕捞量才能即不危机鱼类种群的持续发展,又能获得较高的鱼产量?,课堂讨论,1.捕捞量的确定:,K/2,捕捞量K/2值。这样既有利于种群的可持续发展，又可获得较大收益。,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？,种群数量的变化增长、波动和下降,种群数量的变化增长、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,人为+环境因素,种群的出生率、死亡率、迁出和迁入率,种群数量的变化,影响种群数量变化的因素,培养液中酵母菌种群数量的变化,实验目的：通过探究培养液中酵母菌种群数量的变化，尝试建构种群增长的数学模型。,培养液中酵母菌种群数量的变化,探究,1、实验原理：,（1）1、酵母菌属 细胞的 核生物，酵母菌属兼性厌氧型微生物，有氧时产生,无氧时产生。,（2）用液体培养基培养酵母菌，种群的增长受培养液的 等因素的影响。,（3）在理想的无限环境中，酵母菌种群的增长呈 曲线，在有限的环境中，酵母菌种群的增长呈 曲线.,CO2+酒精,CO2+H2O,成分、空间、PH、温度,“J”型,“S”型,2、提出问题:,培养液中酵母菌种群数量是怎样随时间变化的？,3、作出假设:,酵母菌种群数量呈“J”型增长。,酵母菌种群数量呈“S”型增长。,单,真,自变量,4、讨论探究思路,怎样进行酵母菌的计数?,抽样检测法血球计数板计数法,吸取培养液计数前,要将试管震荡几次,为什么?,使液体中的酵母菌数量均匀分布，减少误差。,本探究需要设置对照吗?请说明理由.,不需要，因为自身前后形成对照。,需要做重复实验吗?,需要,如果一个方格内酵母菌过多,难以数清,应采取怎样的措施?,稀释培养液后再计数,对于压在方格界线上的酵母菌,应当怎样计数?,应计上不计下，计左不计右的酵母菌,计数室,计数室（中间大方格）的长和宽各为1mm，深度为0.1mm，其体积为_mm3，合_mL。,1mm,0.1,110-4,血球计数板,载玻片,盖玻片,计数室,正面图,B 侧面图,计数室,计数室分为25中格（双线边）,每一中格又分为16小格,计数室是由_个小格组成,2516=400,如何计数？,1mL培养液中酵母菌数量=,平均每个中格酵母细胞数25104,稀释倍数,A1,A2,A5,A3,A4,2实验流程,4、讨论探究思路,怎样进行酵母菌的计数?,抽样检测法血球计数板计数法,吸取培养液计数前,要将试管震荡几次,为什么?,使液体中的酵母菌数量均匀分布，减少误差。,本探究需要设置对照吗?请说明理由.,不需要，因为自身前后形成对照。,需要做重复实验吗?,需要,如果一个方格内酵母菌过多,难以数清,应采取怎样的措施?,稀释培养液后再计数,对于压在方格界线上的酵母菌,应当怎样计数?,应计上不计下，计左不计右的酵母菌,(3)结果记录最好用记录表,如下:(4)每天计数酵母菌数量的时间要固定。(5)培养和记录过程要尊重事实,不能主观臆造。,增长曲线的总趋势：,四实验结果与分析：,开始时培养液的营养充足，空间充裕，条件适宜，因此酵母菌大量繁殖，种群数量剧增，随着酵母菌数量的不断增多，营养消耗，pH变化等，使生存条件恶化，酵母菌死亡率高于出生率，种群数量下降。,影响酵母菌种群数量的因素：,先增加再降低。,原因：,可能有养料、温度、pH空间及有害代谢废物等。,封闭环境中的种群数量变化模型在封闭环境中，无外源物质和能量的补充，种群数量达到最大值后随资源的消耗和有害物质的积累，最终K值不断降低，种群数量减少甚至消亡。如恒定容积培养液中酵母菌的增长曲线(如图所示)。,1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,5、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，用达尔文进化观点分析，图中阴影部分表示 影响种群密度的因素有。,A,过度繁殖,B,通过生存斗争被淘汰的个体数量,出生率、死亡率、迁入、迁出、性别比、年龄组成、气候、食物、天敌、人类活动等,6下图是某一动物物种迁入一个适宜环境后的增长曲线图，请回答：（l）图中的增长曲线是 形，表示K值的一点是 _。（2）图中表示种群增长速度最快的阶段是？（3）迁入种群第2年后，增长明显加快的原因主要是_。（4）第8年后，种群数量趋于稳定，阻碍种群继续增长环境因素主要有哪些：_,食物减少，天敌增加,s,d,b,食物充足又无天敌,第 1 天,第 3 天,第 6 天,第 7 天,死亡,8、结果预测,1）总趋势：先增加后下降2）分析：开始时培养液中营养充足、空间充裕、条件适宜，酵母菌大量繁殖，种群数量剧增。随着营养消耗、pH变化、代谢产物的积累，使条件恶化，使酵母菌的死亡率增加。,？,？,？,中格个数数即样方数,两个计数室,酵母菌是兼性厌氧型微生物 实验步骤：配制培养基 灭菌 接种 培养 计数,实验 探究培养液中酵母菌数量的动态变化,血球计数板的构造及其基本使用,1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。,二.酵母菌计数方法：抽样检测法。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，待细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，再以此为根据，估算试管中的酵母菌总数。,2实验流程,3基本技术要求(1)显微镜计数时，对于压在小方格界线上的酵母菌，应遵循“数上线不数下线，数左线不数右线”的原则计数。(2)从试管中吸出培养液进行计数前，需将试管轻轻振荡几次，目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，减小误差。(3)结果的记录最好用记录表。(4)每天计数酵母菌数量的时间要固定。(5)溶液要进行定量稀释。(6)计算1 mL菌液的数量。,(3)结果记录最好用记录表,如下:(4)每天计数酵母菌数量的时间要固定。(5)培养和记录过程要尊重事实,不能主观臆造。,增长曲线的总趋势：,四实验结果与分析：,开始时培养液的营养充足，空间充裕，条件适宜，因此酵母菌大量繁殖，种群数量剧增，随着酵母菌数量的不断增多，营养消耗，pH变化等，使生存条件恶化，酵母菌死亡率高于出生率，种群数量下降。,影响酵母菌种群数量的因素：,先增加再降低。,原因：,可能有养料、温度、pH空间及有害代谢废物等。,封闭环境中的种群数量变化模型在封闭环境中，无外源物质和能量的补充，种群数量达到最大值后随资源的消耗和有害物质的积累，最终K值不断降低，种群数量减少甚至消亡。如恒定容积培养液中酵母菌的增长曲线(如图所示)。,培养液中酵母菌种群数量的变化,一般步骤:(1)提出问题：培养液中酵母菌种群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：,探究,酵母菌出芽生殖,酵母菌的新陈代谢类型:兼性厌氧型,无氧呼吸,有氧呼吸,1 怎样进行酵母菌的计数？2 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？3 本探究需要设置对照吗？如果需要请讨论对照组应怎样设计和操作；如果不需要，请说明理由。4 需要做重复实验吗？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？7 对于压在小方格界线上的酵母菌，应当怎样计数？,实验步骤：（1）取培养液10毫升加入到试管中，先通过显微镜观察，估算出10毫升培养液中酵母菌的初始数量（N。）。注意，从试管中吸取培养液进行计数之前，先将试管振荡几次，这样求得的培养液中的酵母菌数量误差。（2）每天定时观察记录数值，对于观察时压在小方格界限上的酵母菌应取 记数。（3）以 为横坐标，酵母菌的数量为纵坐标，绘制 结果分析：酵母菌在培养液中开始呈 增长，经过一定时间的增长后，数量趋于稳定，呈 增长。,最小,平均值,种群增长曲线,“J”型,“S”型,老鼠,机械捕杀,施用激素,药物捕杀,施用避孕药,养殖或释放天敌,将食物储存在安全处,降低繁殖率,减少数量,增大环境阻力降低环境容纳量,打扫卫生,硬化地面,