2014种群数量的变化公开课.ppt

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1、,外界环境,性别比例,出生率、死亡率迁入率、迁出率,年龄组成,决定密度大小,种群密度,预测变化方向,影响数量变动,直接影响,种群数量,第2节种群数量的变化,在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每20min就通过分裂增殖一次。,问题探讨,1.n代细菌数量的计算公式是_。,2.72h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是 _。,Nn=2n,N=2216,为了直观、简便地研究种群的数量变动的规律，数学模型建构是常用的方法之一。,建构种群增长模型的方法,一、建构种群增长模型的方法,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：,细菌每20min分裂一次,在资源

2、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,列出表格，根据表格画曲线，推导公式。Nn=2n，N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,研究实例,研究方法,观察研究对象，提出问题,提出合理的假设,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,在理想状态下，细菌每20分钟分裂一次。请填下表，并根据表中数据，绘出细菌种群的增长曲线。,2,4,8,16,32,64,128,256,512,一、建构种群增长模型的方法,3.类型：,曲线图,数据分析表格式,数学方程式,Nn=2n,方程式精确,曲线

3、图直观,细菌的数量个,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,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1,一、建构种群增长模型的方法,实例2：凤眼莲（水葫芦）,一、建构种群增长模型的方法,实例2：凤眼莲（水葫芦）,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3,实例3：,自然界确有类似细菌在理想条

4、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,美国某岛屿环颈雉种群数量的增长,二、种群增长的“J”型曲线,实例3：,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,美国某岛屿环颈雉种群数量的增长,“J”型增长的数学模型,1、产生条件：,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，为该种群数量是一年前种群数量的倍数。）,2、种群“J”型增长的数学模型公式：,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。,(模型假

5、设),(建立模型),J型增长曲线出现的两种情形：实验室条件、当一个种群刚迁入到一个新的适宜环境中,食物充足,空间充裕,环境适宜,没有敌害,资源无限指数生长,理想条件下的种群增长模型,种群增长的型曲线,增长率（现有个体数原有个体数）原有个体数,增长速率（现有个体数原有个体数）增长时间,“J”型曲线增长率和增长速率,增长速率：种群在单位时间内净增加的个体数,增长率：指种群在单位时间内净增加的个体数占个体总数的比率。,出生率死亡率,1,在自然界中，有限的环境条件下，种群的数量会不会无限增长呢？,三、种群增长的“S”型曲线,在大自然中食物有限空间有限种内斗争种间竞争天敌捕食种群密度越大环境阻力越大,生

6、态学家高斯曾经做过这样一个实验：在05mL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。,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,1、你认为高斯得出种群经过一定时间的增长后，呈“S”型曲线的原因是什么？2、K值指的是什么？3、如何理解K值的前提条件“在环境条件不受破坏的情况下”？请举例说明。,大草履虫种群的增长曲线,思考与讨论：,自然界的资源和空间总是有限的,环境最大容纳量,曲线分析：,a点之前：适应期,a-b：快速增长期,b-c：缓慢增长期,c-d:稳定期,K/2值时：增长速率最大,三、种群增长的“S”型曲线,3

7、、S型曲线的增长率及增长速率,3、K值和K/2值的应用：,对家鼠等有害动物的控制，应当采取什么措施？从环境容纳量的角度思考，能得到什么启发吗？注意，家鼠的繁殖力很强，种群数量每天可增加1.47%.,a.野生生物资源的保护：保护野生生物生活的环境，减小环境阻力，增大K值。b.有害生物的防治：增大环境阻力，降低K值。,（1）K值的应用,（2）K/2值的应用,a.资源开发与利用：种群数量达到K/2时，种群增长速率最大，再生能力最强；b.有害生物防治：务必及时控制种群数量，严防达到K/2处，甚至在a点以前就应采取相应措施。,种群的个体数量,种群的个体数量,时间,时间,时间,假若在理想的环境中生活，即环

8、境资源很充足不受任何限制。,在自然的环境中环境资源是有限的。种群不可能无限增长。,种群的数量增长曲线,总结,K值是环境最大容纳量，环境阻力代表自然选择的作用。,表示通过生存斗争被淘汰的个体数,1、野生生物资源合理利用和保护如：鱼类的捕捞2、害虫的防治如：蝗虫的防治,影响种群数量变化的因素有哪些呢？,研究种群数量变化有何意义？,直接因素：出生率、死亡率、迁入率、迁出率,间接因素：食物、气候、传染病、天敌,重要因素：人类的活动,四、种群数量的波动和下降,苍鹭的保护,野猪的保护,全力防蝗减灾,救护被困的鲸鱼,完成实验,提出问题,作出假设,设计实验,分析结果，得出结论,探究培养液中酵母菌种群数量的动态

9、变化,探究,表达与交流,酵母菌种群数量在营养条件有限的条件下呈“S”型增长,酵母菌种群数量是怎样随时间变化的？,(1)将10 mL无菌马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中。(2)将酵母菌接种入试管中的培养液。(3)将试管放在25条件下培养。,设计实验,(4)每天抽取计数酵母菌的数量。用显微镜计数，估算10 mL酵母菌的初始种群数N0，然后连续观察7天，记录每天的数值。结果的记录可设计下面的表格：,注：设置三个重复，上表只针对一个重复而言,酵母菌的计数,1、方法：抽样检测法、显微镜计数法,（1）抽样检测的方法：先将 放在计数室上，用吸管吸取培养液，滴于，让培养液。多余培养液用滤纸吸去。稍带片刻，待

10、酵母菌细胞全部沉降到，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。,盖玻片边缘,自行渗入,计数室的底部,盖玻片,利用血球计数板在显微镜下直接计数，是一种常用的微生物计数法，也叫做显微镜直接计数法。优点：直观、快速。适用于稀释的菌悬液（或孢子悬液），即液体培养基中菌体的计数。此法计得的是活菌体和死菌体的总和，又称为总菌计数法。,（2）显微镜计数法,酵母菌的计数,1、方法：抽样检测法、显微镜计数法,2、计数工具血球计数板,实物图,正面图,侧面图,计数室,滴液处,血球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,放大后的计

11、数池,每块计数板由H形凹槽分为2个同样的计数池。每个计数池分为9个大方格。,2、计数工具血球计数板,16个小格,25个小格,25X16=400小格,16X25=400小格,每个计数室（大方格）共有400小格，总容积为0.1mm3,一个大方格的容积为0.1 mm3，每个大方格又分为16个中方格，共有2516个小方格。用计数公式计算1 mL菌液中的总菌数，设四个中方格中的总菌数为A，稀释倍数为B，由于1 mL=1 000 mm3，所以1 mL菌液的总菌数：A/41610 000B=40 000AB,16个中格,1、从试管中吸出培养液进行计数之前，应将试管轻轻振荡几次？这是为什么？【答案】使培养液中

12、的酵母菌混合均匀，减少计数误差。2、本实验是否需要另外再设置对照？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。【答案】不需要，酵母菌每天的数量变化可形成自身前后对照。,问题分析：,3、全班同学分为若干组分别做实验，每小组还需要做重复实验吗？【答案】不用重复，只要分组重复实验获得平均值即可。4、如果一个小方格内酵母菌过多，难以数清，应当采取怎样的措施？【答案】对酵母菌培养液稀释后，再用血球计数板计数5、对于压在小方格界线上的酵母菌，应当怎样计数？【答案】只计数相邻两边及其顶角的酵母菌数。,问题分析：,第 1 天,第 3 天,第 6 天,第 7 天,死亡,结果分析构建数学模型：

13、,实验再探究温度、营养物质影响酵母菌的生长吗？某同学按下表完成了有关实验。,温度、营养物质对酵母菌生长的影响,二、种群增长的“J”型曲线,“J”增长的数学模型,问题：,“J”型增长能一直持续下去吗？,二、种群增长的“J”型曲线,“J”增长的数学模型,问题：,“J”型增长能一直持续下去吗？,存在环境阻力,二、种群增长的“J”型曲线,“J”增长的数学模型,问题：,“J”型增长能一直持续下去吗？,存在环境阻力,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。,二、种群增长的“J”型曲线,“J”增长的数学模型,问题：,“J”型增长能一直持续下去吗？,存在环境阻力,自然界的资源和空间总是有限

14、的；种内竞争就会加剧；捕食者增加。,当种群数量增加到一定阶段时，种群数量就会稳定在一定的水平。,思考,在自然界中，种群增长的“J”型曲线应该从哪些方面进行修正呢？,大草履虫数量增长过程如何？,高斯（Gause，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，结果如下：,高斯对大草履虫种群研究的实验,三、种群增长的“S”型曲线,K=375,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。,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成为环境容纳量，又称K值。,产生条件：存在环境阻力：,自然条件（现实状态）食物等资源和空间

15、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,当出生率与死亡率相等时，种群的增长就会停止，有时会稳定在一定的水平,种群增长的“”型曲线,增长特点：,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。,种群数量“S”型增长曲线,K,种群数量增长率,时间,种群数量“S”型增长曲线,K,种群数量增长速率,时间,种群数量“S”型增长曲线,K/2,K,种群数量增长速率,时间,种群数量“S”型增长曲线,K/2,K,种群数量增长速率,时间,在有限的资源和空间中，随着种群数量的增加，种群增长的阻力也会随之增大，由此导致种群的出生率降低、死亡率

16、增加，二者之间的差值即增长率是不断减小,种群增长速率不断降低,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,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,例(05全国卷I）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

17、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,例(05全国卷I）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,三、种群增长的“S”型曲线,问题：,种群数量达到K值时，都能在K值维持稳定吗？,三、种群增长的“S”型曲线,问题：,种群数量达到K值时，都能在K值维持稳定吗？,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

18、破坏，则K值将会减小。,同一种群的K值是固定不变的吗？,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。,三、种群增长的“S”型曲线,数学模型建构的一般过程,提出问题,作出假设,建立模型,模型的检验与评价,总结：,种群数量,种群增长的“J”型曲线（在理想状态下的种群增长）,种群增长的“S”

19、型曲线（在有限环境下的种群增长）,K值是环境最大容纳量。环境阻力代表自然选择的作用。,总结,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.（2002高考）在一个玻璃容器内，装入一定量的符合小球藻生活的管养液，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,（2004江苏）某海滩黄泥螺种群现存量约3000吨，正常状况下，每年该种群最多可增加300吨，为充足利用黄泥螺资源，又不影响可持续发展，理论上每年最多捕捞黄泥螺的量为（）A、3000吨 B、1650吨C、1500吨 D、不超过300吨,D,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竞争增加（）,ACD段（增长速度慢）BDE段（速度加快）CEF段（变化速率加快）DFG段（速度逐渐变慢）,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,