種群數(shù)量的變化(優(yōu)秀課件——上課專用).ppt

1、第二節(jié) 種群數(shù)量的變化,在營(yíng)養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，某種細(xì)菌每20分鐘就通過分裂繁殖一代。,2,4,8,16,32,64,128,256,512,1,2,3,4,5,6,7,8,9,1.填寫下表：計(jì)算一個(gè)細(xì)菌在不同時(shí)間（單位為min）產(chǎn)生后代的數(shù)量。,問題探討：,2n代細(xì)菌數(shù)量的計(jì)算公式是： 372小時(shí)后，由一個(gè)細(xì)菌分裂產(chǎn)生的細(xì)菌數(shù)量是多少？,Nn2n,解：n 60 min 72 h20 min216 Nn2n 2 216,4.以時(shí)間為橫坐標(biāo)，細(xì)菌數(shù)量為縱坐標(biāo)，畫出細(xì)菌的數(shù)量增長(zhǎng)曲線。,用來描述一個(gè)系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式 數(shù)學(xué)方程式 曲線式,Nn2n,為了直觀、簡(jiǎn)便地研究種群的數(shù)量變動(dòng)

2、的規(guī)律，數(shù)學(xué)模型建構(gòu)是常用的方法之一。,一、建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型,數(shù)學(xué)模型建構(gòu)的一般過程, 提出問題, 作出假設(shè), 建立模型, 模型的檢驗(yàn)與評(píng)價(jià),細(xì)菌每20min分裂一次,在資源和空間無限多的環(huán)境中，細(xì)菌種群的增長(zhǎng)不會(huì)受種群密度增加的影響,列出表格，根據(jù)表格畫曲線，推導(dǎo)公式。 Nn=2n ， N代表細(xì)菌數(shù)量，n表示第幾代,觀察、統(tǒng)計(jì)細(xì)菌數(shù)量，對(duì)自己所建立的模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正,研究實(shí)例,研究方法,觀察研究對(duì)象，提出問題,提出合理的假設(shè),根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對(duì)事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá),通過進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)或觀察等，對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正,實(shí)例1：澳大利亞野兔,二、種群增長(zhǎng)的“J”型曲線,實(shí)例2：20世紀(jì)3

3、0年代時(shí)，人們將環(huán)頸雉引入到美國(guó)的一個(gè)島嶼上，在最初的5年內(nèi)，較優(yōu)裕的環(huán)境條件使得該種群的增長(zhǎng)近于“J”型曲線,二、種群增長(zhǎng)的“J”型曲線,一年后該種群的數(shù)量:,N1=N0,兩年后該種群的數(shù)量:,N2=N1= N0 2,t年后該種群的數(shù)量:,Nt=N0t,模型假設(shè)：食物或養(yǎng)料充足，生存空間充裕，氣候適宜，沒有天敵等理想的環(huán)境，第二年的數(shù)量是第一年的 倍。,條件：,理想狀態(tài)食物充足，空間充裕，環(huán)境適宜，沒有天敵等。, J型曲線的兩種情況：,實(shí)驗(yàn)室條件下；剛遷入一個(gè)新的適宜環(huán)境。,小結(jié):,不能，原因：食物有限空間有限種內(nèi)斗爭(zhēng)種間競(jìng)爭(zhēng)天敵捕食,思考：自然界中，種群的J能持續(xù)型增長(zhǎng)么？,種群密度越大環(huán)

4、境阻力越大,增長(zhǎng)特點(diǎn)：,連續(xù)增長(zhǎng)，增長(zhǎng)率不變,實(shí)驗(yàn)：高斯把5個(gè)大草履蟲置于0.5mL的培養(yǎng)液中，每隔24小時(shí)統(tǒng)計(jì)一次數(shù)據(jù)，經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下：,三、種群增長(zhǎng)的“S”型曲線,三、種群增長(zhǎng)“S”型曲線,條件：生存資源有限。(生態(tài)系統(tǒng)中的食物、水源、空間等)隨著種群數(shù)量的增大，每個(gè)個(gè)體所能得到的資源越來越少，種內(nèi)斗爭(zhēng)不斷加劇，捕食者數(shù)量不斷增加，導(dǎo)致該種群的出生率降低，死亡率增高。當(dāng)出生率=死亡率時(shí)，種群數(shù)量就達(dá)到最大值(K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)量稱為環(huán)境容納量，又稱K值,自然環(huán)境中所有生物的種群開始時(shí)經(jīng)過一個(gè)適應(yīng)環(huán)境的延滯期后，進(jìn)入指數(shù)增長(zhǎng)期，然后

5、增長(zhǎng)速度變慢，而達(dá)到最高密度的穩(wěn)定期，這時(shí)種群的密度是環(huán)境所能負(fù)擔(dān)的最高密度。,a:延滯期,b:指數(shù)增長(zhǎng)期,c:減速增長(zhǎng)期,d:穩(wěn)定期（有波動(dòng)）,注：同一種群的K值不是固定不變的，會(huì)受到環(huán)境的影響。,小結(jié)：,自然資源有限、空間有限、受其他生物制約等有限條件下。,條件：,增長(zhǎng)特點(diǎn)：,增長(zhǎng)率先增加，后減少。種群數(shù)量= K/2值時(shí)，增長(zhǎng)率最大；種群數(shù)量=K值時(shí)，增長(zhǎng)率為零。,代表環(huán)境阻力生存斗爭(zhēng)中被淘汰的個(gè)體數(shù)。,食物不足、空間有限、種內(nèi)斗爭(zhēng)、天敵捕食、氣候不適、寄生蟲、傳染病等,討論 ：圖中陰影部分代表的什么？,3.兩種增長(zhǎng)曲線的比較:,影響種群數(shù)量變化的因素,直接因素：出生率和死亡率、遷入率和遷

6、出率,間接因素：食物、氣候、傳染病、天敵,重要因素：人類的活動(dòng),四、種群數(shù)量的波動(dòng)和下降,東亞飛蝗種群數(shù)量的波動(dòng),大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動(dòng)之中的，在不利條件之下，還會(huì)急劇下降，甚至滅亡。,討論：在開發(fā)野生動(dòng)植物資源時(shí)，將野生動(dòng)植物的種群數(shù)量控制在什么條件下，人類獲取的資源量最大，又不影響資源的再生？,在對(duì)野生動(dòng)植物資源的合理開發(fā)和利用方面，一般將種群的數(shù)量控制在環(huán)境容納量的一半，即1/2K時(shí)，此時(shí)種群的增長(zhǎng)速度最快，可提供的資源數(shù)量也最多，而又不影響資源的再生。當(dāng)種群的數(shù)量大于1/2K時(shí)，種群增長(zhǎng)的速度將開始下降，當(dāng)過度獵取導(dǎo)致種群數(shù)量小于1/2K時(shí)，種群的增長(zhǎng)速度將減慢，獲取的資源數(shù)量將減

7、少，而且還會(huì)影響資源的再生。,1. 對(duì)種群的數(shù)量變化做出預(yù)測(cè)，合理利用和保護(hù)野生生物資源魚類的捕撈 2.通過研究種群數(shù)量變動(dòng)規(guī)律，為害蟲的預(yù)測(cè)及防治提供科學(xué)依據(jù)。蝗蟲的防治 3 .拯救和恢復(fù)瀕危動(dòng)物種群，如大熊貓。 4 .為人工養(yǎng)殖及種植業(yè)中合理控制種群數(shù)量、適時(shí)捕撈、采伐等提供理論指導(dǎo)。,五、研究種群數(shù)量變化的意義：,實(shí)驗(yàn)：探究培養(yǎng)液中酵母菌數(shù)量的變化,一.實(shí)驗(yàn)原理,.用液體培養(yǎng)基培養(yǎng)酵母菌,種群的增長(zhǎng)受培養(yǎng)液的成分,空間,溫度,PH等 因素的影響. .在理想的條件下,酵母菌種群的增長(zhǎng)呈“J”型曲線；在各種資源有限或者存在環(huán)境阻力的情況下，酵母菌種群增長(zhǎng)呈“S”型曲線。,三.作出假設(shè),在環(huán)境

8、資源有限的條件下,酵母菌的數(shù)量變化隨時(shí)間呈“S”型增長(zhǎng)曲線,二.提出問題,培養(yǎng)液中酵母菌的數(shù)量是怎樣隨時(shí)間變化的?,四實(shí)驗(yàn)步驟：,將10ml馬鈴薯培養(yǎng)液或肉湯培養(yǎng)液加入試管中，塞上棉塞。高壓蒸汽滅菌后，冷卻至室溫. 將酵母菌接種到各支試管中，搖勻后用血球計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)起始酵母菌的個(gè)數(shù)，做好記錄 。 培養(yǎng)：將試管放在28的恒溫箱中培養(yǎng)7天, 計(jì)數(shù)：每天同一時(shí)間取樣計(jì)數(shù)酵母菌的數(shù)量，連續(xù)觀察7天并記錄這7天的數(shù)值。,抽樣檢驗(yàn)法：將蓋玻片放在計(jì)數(shù)室上，用吸管吸取培養(yǎng)液，滴于蓋玻片邊緣，讓培養(yǎng)液自行滲入到計(jì)計(jì)數(shù)室內(nèi)， 待酵母菌細(xì)胞全部沉降到計(jì)數(shù)室底部，將計(jì)數(shù)板放在在載物臺(tái)中央，計(jì)數(shù)一個(gè)小方格內(nèi)酵母菌數(shù)量，

9、再以此為依據(jù)估計(jì)培養(yǎng)液中酵母菌總數(shù)。蓋玻片下培養(yǎng)液的厚度0.1mm，可以計(jì)算出整個(gè)計(jì)數(shù)室的體積，從而換算10ml培養(yǎng)液中酵母菌的總數(shù)。,血球計(jì)數(shù)板是一種專門用于計(jì)算較大單細(xì)胞微生物的一種儀器。 計(jì)數(shù)時(shí)，常采用樣方法。,=50000AB（個(gè)）,下面以一個(gè)大方格有25個(gè)中方格的計(jì)數(shù)板為例進(jìn)行計(jì)算：設(shè)五個(gè)中方格中總菌數(shù)為A，菌液稀釋倍數(shù)為B，那么，一個(gè)大方格中的總菌數(shù),1mm,1mm,如果是16個(gè)中方格的計(jì)數(shù)板，設(shè)4個(gè)中方格的總菌數(shù)為A，菌液稀釋倍數(shù)為B則：,1mm,1mm,X B,X B, 實(shí)驗(yàn)中需要注意的幾個(gè)問題:, 從試管中吸取培養(yǎng)液進(jìn)行計(jì)數(shù)之前,建議你將試管輕輕震蕩幾次,目的是使培養(yǎng)液中的酵

10、母菌分布均勻,保證計(jì)數(shù)的正確性.,根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 本探究實(shí)驗(yàn)不需要設(shè)對(duì)照實(shí)驗(yàn),也不用重復(fù).如果要探究不同環(huán)境條件下酵母菌數(shù)量的變化,可以設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn).如: A組: 10ml 馬鈴薯培養(yǎng)液+28 B組: 10ml 馬鈴薯培養(yǎng)液+5 C組: 10ml 無菌水+28, 對(duì)于壓在小方格界限上的酵母菌,應(yīng)當(dāng)怎樣計(jì)數(shù)?,應(yīng)計(jì)數(shù)兩個(gè)相鄰的邊及其頂角的酵母菌,B,1.在下列圖中，表示種群在無環(huán)境阻力的狀況下增長(zhǎng)的是（ ）,2.如圖表示接種到一定容積培養(yǎng)液中的酵母菌生長(zhǎng)曲線圖，曲線中哪段表示由于有限空間資源的限制使種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)增強(qiáng)（ ） ACD段（增長(zhǎng)速度慢） BDE段（速度加快） CEF段（變化速率加快） DFG段（速度變慢）,D,3.如圖是某種群在不同生態(tài)系統(tǒng)中的增長(zhǎng)曲線模式圖，請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題： (1)如果種群生活在一個(gè)理想的環(huán)境中，種群數(shù)量是按_曲線增長(zhǎng)的，但實(shí)際上，在自然環(huán)境中_和_都是有限的，使種群數(shù)量增長(zhǎng)受到影響，結(jié)果按_曲線增長(zhǎng)。,a,食物,空間,b,（2）此外，直接影響種群興衰的兩對(duì)變量是該種群的_和_、_和_。年齡組成是通過影響_