種群數(shù)量的變化市賽一等獎

第2節(jié)種群數(shù)量的變化包括：增長、波動、下降、穩(wěn)定。020406080100202122232425分裂問題探討Nn＝２nn＝60min72h／20min＝216Nn＝２n＝2216在營養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，某1個細菌每20分鐘分裂繁殖一代。討論：①n代細菌數(shù)量的計算公式？②72小時后由一個細菌分裂產(chǎn)生的細菌數(shù)量是多少？③在一個培養(yǎng)基中，細菌的數(shù)量會一直按照這個公式增長嗎？如何驗證你的觀點？不會，可用實驗計數(shù)法來驗證時間分鐘20406080100120140160180細菌數(shù)量

曲線圖與數(shù)學方程式比較，優(yōu)缺點？直觀，但不夠精確。248163264128256512一、建構種群增長模型的方法1數(shù)學模型：是用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學形式4數(shù)學模型建構的步驟2數(shù)學模型的表現(xiàn)形式:數(shù)學方程式曲線圖3建構數(shù)學模型的意義:描述、解釋和預測種群數(shù)量的變化。觀察研究對象，提出問題提出合理的假設通過進一步的實驗或觀察等，對模型進行檢驗或修正根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，用適當?shù)臄?shù)學形式對事物的性質(zhì)進行表達（建模）細胞每20min分裂一次資源空間無限多，細菌種群的增長不受種群密度增加的影響Nn＝２n觀察、統(tǒng)計細菌數(shù)量，對自己所建立的模型進行檢驗或修正數(shù)學模型細菌的數(shù)量／個理想條件下細菌數(shù)量增長的推測：自然界中有此類型嗎？種群增長的“J”型曲線實例一：1859年，一位英國人來到澳大利亞定居，他帶來了24只野兔。讓他沒有想到的是，一個世紀之后，這24只野兔的后代竟達到6億只以上。漫山遍野的野兔與牛羊爭食牧草，啃嚙樹皮，造成植被破壞，導致水土流失。后來，人們引入了黏液瘤病毒才使野兔的數(shù)量得到控制。實例二：鳳眼蓮原產(chǎn)于南美，是一種觀賞性植物，1901年作為花卉引入中國，30年代作為畜禽飼料引入中國內(nèi)地各省，并作為觀賞和凈化水質(zhì)的植物推廣種植，后逃逸為野生。由于繁殖迅速，又幾乎沒有競爭對手和天敵，在我國南方江河湖泊中發(fā)展迅速，目前我國有這種鳳眼蓮184萬噸，成為我國淡水水體中主要的外來入侵物種之一。實例三：在20世紀30年代，人們將環(huán)頸雉引入美國的一個島嶼。在1937－1942年期間，這個種群數(shù)量的增長如下圖所示。環(huán)頸雉能指數(shù)增長的特殊原因是什么呢？。①沒有天敵。②充足的食物。③氣候適宜等。：通過上述的實例可以看出:自然界確有類似細菌在理想條件下種群數(shù)量增長的形式，如以時間為橫坐標，種群數(shù)量為縱坐標畫出曲線來表示，曲線則大致呈“J”型理想條件——食物、空間條件充裕、氣候適宜、沒有天敵建立數(shù)學模型：理想條件下，種群數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長，第二年是第一年的λ倍。模型：t年后種群的數(shù)量為Nt=N0λtN0為起始數(shù)量t為時間Nt表示t年后該種群的數(shù)量λ表示增長倍數(shù)種群遷入一個新環(huán)境后，常常在一定時期內(nèi)出現(xiàn)“J”型增長。食物等資源和空間總是有限的，種內(nèi)斗爭不斷加劇，捕食者數(shù)量不斷增加。導致該種群的出生率降低，死亡率增高。當出生率與死亡率相等時，種群的增長就會停止，有時會穩(wěn)定在一定的水平。

在一個培養(yǎng)基中，細菌的數(shù)量會一直按照個公式增長嗎？為什么？種群增長的“S”型曲線1、高斯實驗：生態(tài)學家曾經(jīng)做過這樣一個實驗：在05mL培養(yǎng)液中放入5個大草履蟲，然后每隔24h統(tǒng)計一次大草履蟲的數(shù)量。經(jīng)過反復實驗，得出了如上圖所示的結果。從上圖可以看出，大草履蟲在這個實驗環(huán)境條件下的最大種群數(shù)量是375個，這就是該實驗種群的值。三、種群增長的“S”型曲線K什么叫環(huán)境容納量？“Ｓ”型曲線的產(chǎn)生條件？增長速率的變化？A增長速率不斷變化。開始增長速率不斷增大，當達到最大值后，由于環(huán)境阻力開始增大，增長速率開始下降；當種群數(shù)量達到值時，停止增長。/2時增長速率最大環(huán)境容納量（又稱值）：在環(huán)境條件不受破壞的情況下，一定空間中所能維持的種群最大數(shù)量。條件：存在環(huán)境阻力問題：同一種群的值是固定不變的嗎？值會隨環(huán)境條件的變化而變化。時間種群數(shù)量J型曲線S型曲線K值用達爾文的觀點分析“J”、“S”曲線

“J”型曲線用達爾文的觀點分析表明生物具有過度繁殖的特性。圖中陰影部分表示：環(huán)境阻力；用達爾文的觀點分析指：通過生存斗爭被淘汰的個體數(shù)量，也即代表自然選擇的作用。“J”型曲線表明生物具有什么特性？圖中陰影部分表示什么？能培P53家鼠繁殖力極強，善于打洞，偷吃糧食，傳播疾病危害極大，應該采取哪些措施控制家鼠數(shù)量？思考與討論老鼠機械捕殺施用激素藥物捕殺施用避孕藥養(yǎng)殖或釋放天敵將食物儲存在安全處降低繁殖率減少數(shù)量增大環(huán)境阻力降低環(huán)境容納量打掃衛(wèi)生硬化地面1減少數(shù)量：機械捕殺、藥物捕殺哪種措施較能從實質(zhì)上解決問題2增大環(huán)境阻力降低環(huán)境容納量：

養(yǎng)殖或釋放天敵、打掃衛(wèi)生、

硬化地面、將食物儲存在安全處3降低繁殖率等課堂討論大熊貓食性單一、繁殖率低、生活在海拔較高的山嶺里，活動范圍需求廣。試分析大熊貓數(shù)量日益減少的原因你能提出保護大熊貓措施嗎？大熊貓數(shù)量日益減少的原因？自身繁殖率低食性單一氣候變遷棲息地的喪失等保護大熊貓的措施？提高繁殖率,建立自然保護區(qū)，給大熊貓更寬廣的

生活空間，保護環(huán)境，改善她們的棲

息環(huán)境，幫助減少其環(huán)

境阻力從而提高環(huán)境容

納量，是保護大熊貓的

根本措施。在漁業(yè)捕撈問題上，人們總是希望捕到更多的魚。如果捕撈量長期過高,種群的數(shù)量會發(fā)生什么樣的變化呢我們應該怎樣來確定

合適的捕撈量才能

即不危機魚類種群

的持續(xù)發(fā)展,又能獲

得較高的魚產(chǎn)量課堂討論時間種群數(shù)量K環(huán)境阻力J型S型種群數(shù)量的恢復需較長時間。如果外界的環(huán)境發(fā)生劇烈變化，種群還有可能絕滅1如果長期過度捕撈:2捕撈量的確定:K/2捕撈剩余量維持在/2。這樣既有利于種群的可持續(xù)發(fā)展，又可獲得較大收益。1“J”型增長中λ和增長率的關系λ為某時段結束時種群數(shù)量為初始數(shù)量的倍數(shù)，而非增長率。增長率＝末數(shù)－初數(shù)/初數(shù)×100%＝N0λt＋1－N0λt/N0λt×100%＝λ－1×100%。所以，當λ>1時，增長率>0，種群數(shù)量增加；當λ＝1時，增長率＝0，種群數(shù)量穩(wěn)定；當λ<1時，增長率<0，種群數(shù)量下降。重點剖析J型曲線的數(shù)學模型：Nt=N0λt提示基本不變因λ＝1。1、調(diào)查某地烏鴉連續(xù)20年的種群數(shù)量變化，如圖乙所示，圖中λ表示該種群數(shù)量是一年前種群數(shù)量的倍數(shù)，請思考：①前4年種群數(shù)量應為增大、減小還是基本不變？提示穩(wěn)定型。第10年時，種群的λ等于1，說明第10年種群數(shù)量與第9年相同，因此第9年的年齡組成為穩(wěn)定型。2、第9年調(diào)查烏鴉的年齡組成，最可能表現(xiàn)為何種類型？為什么？提示不相同。在第4年到第10年間，λ＜1，說明種群數(shù)量一直在減少，到第9或第10年種群數(shù)量最少，而不是第8年最少。3、圖中第4年和第10年的烏鴉種群數(shù)量是否相同？圖中顯示第8年種群數(shù)量最小，對嗎？提示“J”型增長，因λ＞1且恒定。4、第16～20年烏鴉種群數(shù)量將如何增長？為什么？2種群增長率和增長速率假設某一種群的數(shù)量在某一單位時間t如一年內(nèi)，由初始數(shù)量N0增長到數(shù)量Nt，則該種群的增長率和增長速率的計算公式分別為：增長率＝末數(shù)－初數(shù)/初數(shù)×100%＝Nt－N0/N0×100%無單位；增長速率＝末數(shù)－初數(shù)/單位時間＝Nt－N0/t有單位，如個/年。增長率和增長速率K值有無

K值

K值聯(lián)系兩種增長曲線的差異主要是環(huán)境阻力大小不同，對種群數(shù)量增長的影響不同

無有J型曲線S型曲線值變動的示意圖1同一種生物的值不是固定不變的，會受到環(huán)境的影響。在環(huán)境不遭受破壞的情況下，種群數(shù)量會在值附近上下波動；當種群數(shù)量偏離值的時候，生態(tài)系統(tǒng)會通過負反饋調(diào)節(jié)使種群數(shù)量回到一定范圍內(nèi)。2當環(huán)境遭受破壞后，值會下降；當生物生存的環(huán)境得到改善時，值會上升。3“S”型曲線中值與/2值的分析與應用1值與/2值的分析2值與/2值的應用能培P53思考：種群數(shù)量達到“”值時，都能在“”維持穩(wěn)定嗎？在自然界中，影響種群數(shù)量的因素很多，如氣候、食物、天敵、傳染病等。因此，大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動著，在不利的條件下，種群數(shù)量還會急劇下降，甚至消亡。大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動之中的，在不利條件之下，還會急劇下降，甚至滅亡。四、種群數(shù)量的波動和下降影響種群數(shù)量變化的因素直接因素：出生率、死亡率、遷入、遷出間接因素：食物、氣候、空間、傳染病、天敵等重要因素：人類的活動人為控制（家禽，畜牧）捕殺野生動物濫砍亂閥環(huán)境破壞影響生物生存（1）有利于野生生物資源的合理利用及保護。（2）為人工養(yǎng)殖及種植業(yè)中合理控制種群數(shù)量、適時捕撈、采伐等提供理論指導。（3）通過研究種群數(shù)量變動規(guī)律，為害蟲的預測及防治提供科學依據(jù)。五．研究種群數(shù)量變化有何意義？（4）有利于對瀕危動物種群的拯救和恢復。探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化一般步驟:1提出問題：培養(yǎng)液中酵母菌種群是怎樣隨時間變化的？2作出假設：。3討論探究思路：問題4制定計劃：5實施計劃：6分析結果，得出結論：7表達和交流：8進一步探究：探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動態(tài)變化關注本實驗中的幾個關鍵點：酵母菌的計數(shù)利用血細胞計數(shù)板在顯微鏡下直接計數(shù)，是一種常用的微生物計數(shù)法，也叫做顯微鏡直接計數(shù)法。優(yōu)點：直觀、快速。適用于稀釋的菌懸液（或孢子懸液），即液體培養(yǎng)基中菌體的計數(shù)。酵母菌的計數(shù)計數(shù)工具——血細胞計數(shù)板實物圖正面圖側面圖計數(shù)室滴液處探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動態(tài)變化酵母菌的計數(shù)計數(shù)工具——血細胞計數(shù)板探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動態(tài)變化放大后的計數(shù)池每塊計數(shù)板由H形凹槽分為2個同樣的計數(shù)池。每個計數(shù)池分為9個大方格。中央的一大方格作為計