高中生物種群數(shù)量的變化

高中生物種群數(shù)量的變化第一頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二第2節(jié)

種群數(shù)量的變化

第二頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二

在營養(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。問題探討：1．n代細(xì)菌數(shù)量的計算公式是：2．72小時后，由一個細(xì)菌分裂產(chǎn)生的細(xì)菌數(shù)量是多少？Nn＝2n解：n＝60min×72h÷20min＝216

Nn＝2n＝

2216

第三頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二描述、解釋和預(yù)測種群數(shù)量的變化，常常需要建立數(shù)學(xué)模型。在上面的問題探討活動中，你已經(jīng)在嘗試對某種細(xì)菌種群的數(shù)量變化建立數(shù)學(xué)模型。建構(gòu)種群增長模型的方法第四頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二一、建構(gòu)種群增長模型的方法數(shù)學(xué)模型：概念：用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式2.建立數(shù)學(xué)模型的步驟：第五頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二細(xì)菌每20min分裂一次在資源和空間無限多的環(huán)境中，細(xì)菌種群的增長不會受種群密度增加的影響Nn=2n，

N代表細(xì)菌數(shù)量，n表示第幾代觀察、統(tǒng)計細(xì)菌數(shù)量，對自己所建立的模型進(jìn)行檢驗或修正研究實例研究方法觀察研究對象，提出問題提出合理的假設(shè)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)通過進(jìn)一步實驗或觀察等，對模型進(jìn)行檢驗或修正第六頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二數(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

模型的檢驗與修正第七頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二在理想狀態(tài)下，細(xì)菌每20分鐘分裂一次。請?zhí)钕卤?，并根?jù)表中數(shù)據(jù)，繪出細(xì)菌種群的增長曲線。時間20406080100120140160180細(xì)菌數(shù)量248163264128256512第八頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二一、建構(gòu)種群增長模型的方法3.類型：1.概念：用來描述一個系統(tǒng)或性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式。2.建立數(shù)學(xué)模型的步驟：數(shù)學(xué)模型：第九頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二一、建構(gòu)種群增長模型的方法3.類型：⑶曲線圖⑴數(shù)據(jù)分析表格式⑵數(shù)學(xué)方程式Nn=2n時間20406080100120140160180細(xì)菌數(shù)量方程式——精確曲線圖——直觀第十頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二細(xì)菌的數(shù)量／個

理想條件下細(xì)菌數(shù)量增長的推測：自然界中有此類型嗎？種群增長的“J”型曲線第十一頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二實例1：澳大利亞野兔實例1：澳大利亞本來并沒有兔子。1859年，24只歐洲野兔從英國被帶到了澳大利亞。這些野兔發(fā)現(xiàn)自己來到了天堂。因為這里有茂盛的牧草，卻沒有鷹等天敵這里的土壤疏松，打洞做窩非常方便。于是，兔子開始了幾乎不受任何限制的大量繁殖。不到100年，兔子的數(shù)量達(dá)到6億只以上，遍布整個大陸。第十二頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二

實例2:

20世紀(jì)30年代,人們將環(huán)頸雉引入美國的一個島嶼這兩個實例中，種群呈“J”型增長的原因有哪些？食物和空間條件充裕，沒有天敵，氣候適宜等第十三頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二“J”型增長的數(shù)學(xué)模型

1、模型假設(shè)：

理想狀態(tài)——食物充足，空間不限，氣候適宜，沒有敵害等；（N0為起始數(shù)量，t為時間，Nt表示t年后該種群的數(shù)量，λ表示該種群數(shù)量是一年前種群數(shù)量的倍數(shù)．）

2、種群“J”型增長的數(shù)學(xué)模型公式：Nt=N0

λt

種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長，第二年是第一年的λ倍。第十四頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二計算：某一地區(qū)2001年人口普查時有10萬人，2002年比2001年增長1％。請預(yù)測，按照此生長速度，2006年該地區(qū)的人口將有多少？Nt＝10×（1+1％）2006-2001第十五頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二①產(chǎn)生條件：

理想狀態(tài)——食物充足，空間充裕，環(huán)境適宜，沒有敵害等；②增長特點(diǎn)：

種群的增長率是一定的；增長速度逐漸上升種群數(shù)量沒有上限；種群增長的Ｊ型曲線Ｊ型曲線增長率曲線時間種群數(shù)量增長率時間第十六頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二二、種群增長的“J”型曲線“J”增長的數(shù)學(xué)模型問題：“J”型增長能一直持續(xù)下去嗎？自然條件（現(xiàn)實狀態(tài)）——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(dǎo)致該種群的出生率降低，死亡率增高．當(dāng)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．第十七頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二大草履蟲數(shù)量增長過程如何？高斯（Gause，1934）把5個大草履蟲置于0.5mL的培養(yǎng)液中，每隔24小時統(tǒng)計一次數(shù)據(jù)，經(jīng)過反復(fù)實驗，結(jié)果如下：高斯對大草履蟲種群研究的實驗第十八頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二三、種群增長的“S”型曲線K=375種群經(jīng)過一定時間的增長后，數(shù)量趨于穩(wěn)定的增長曲線稱為“S”型曲線。第十九頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二①產(chǎn)生條件：自然條件（現(xiàn)實狀態(tài)）

種群增長的“Ｓ”型曲線②增長特點(diǎn)：

種群數(shù)量達(dá)到環(huán)境所允許的最大值（K值）后，將停止增長.環(huán)境容納量: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。說明：同一種群的K值不是固定不變的，會受到環(huán)境（食物，空間等的影響。第二十頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二

討論：從環(huán)境容納量（K值）的角度思考：（1）對瀕危動物如大熊貓應(yīng)采取什么保護(hù)措施？（2）對家鼠等有害動物的控制，應(yīng)當(dāng)采取什么措施？可以采取措施降低有害動物種群的環(huán)境容納量，如將食物儲藏在安全處，斷絕或減少它們的食物來源；室內(nèi)采取硬化地面等措施，減少它們挖造巢穴的場所；養(yǎng)殖或釋放它們的天敵，等等。三、種群增長的“S”型曲線建立自然保護(hù)區(qū)，改善大熊貓的棲息環(huán)境，提高環(huán)境容納量。第二十一頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二種群數(shù)量“S”型增長曲線（種群數(shù)量）K/2K種群數(shù)量增長速率時間1：種群數(shù)量達(dá)到K值時，種群—增長停止2：種群數(shù)量在K/2值時，種群—增長最快3：種群數(shù)量小于K/2值時種群—增長逐漸加快4：種群數(shù)量大于K/2值時種群—增長逐漸減慢第二十二頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二應(yīng)用1.野生動植物資源的合理開發(fā)利用為了保護(hù)魚類資源不受破壞，并能持續(xù)地獲得最大捕魚量，根據(jù)種群增長的S型曲線，應(yīng)使被捕魚群的種群數(shù)量保持在K／2水平。這是因為在這個水平上種群增長率最大?？商峁┵Y源數(shù)最多，不影響再生第二十三頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二應(yīng)用2.農(nóng)業(yè)害蟲的防治降低環(huán)境容納量是根本第二十四頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二“J”型曲線“S”型曲線形成條件適用范圍增長率變化K值理想條件下資源無限自然條件下資源有限實驗室和種群遷入新的環(huán)境中最初的一段時間內(nèi)的增長一般自然種群的增長不變變化無有第二十五頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二例為了保護(hù)魚類資源不受破壞，并能持續(xù)地獲得最大捕魚量，根據(jù)種群增長的S型曲線，應(yīng)使被捕魚群的種群數(shù)量保持在K/2水平。這是因為在這個水平上

A.種群數(shù)量相對穩(wěn)定

B.種群增長量最大

C.種群數(shù)量最大

D.環(huán)境條件所允許的種群數(shù)量最大K時間K/2種群數(shù)量第二十六頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二三、種群增長的“S”型曲線問題：種群數(shù)量達(dá)到K值時，都能在K值維持穩(wěn)定嗎？環(huán)境條件的改變，K值也隨之發(fā)生改變，即改善環(huán)境條件可使K值增大，如環(huán)境條件受到破壞，則K值將會減小。第二十七頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二第二十八頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二四、種群數(shù)量的波動和下降

第二十九頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二

種群的數(shù)量是由出生率和死亡率、遷入率和遷出率決定的，因此，凡是影響上述種群特征的因素，都會引起種群數(shù)量的變化。環(huán)境因素種群的出生率、死亡率、遷出和遷入種群數(shù)量的變化氣候、食物、天敵、傳染病等增或減增長、波動、穩(wěn)定、下降等1、影響種群數(shù)量變化的因素人類活動種群的年齡組成、性別比例第三十頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二在FaroeIslands上，捕鯨現(xiàn)場成了血的海洋

第三十一頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二2、大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動之中的，

東亞飛蝗種群數(shù)量的波動在不利條件之下，還會急劇下降，甚至滅亡第三十二頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二（1）有利于野生生物資源的合理利用及保護(hù)。（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(dǎo)。

（3）通過研究種群數(shù)量變動規(guī)律，為害蟲的預(yù)測及防治提供科學(xué)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(fù)。第三十三頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二探究：培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化1、提出問題2、作出假設(shè)3、進(jìn)行實驗4、注意事項5、試著根據(jù)方法步驟說明實驗設(shè)計的原理步驟1、將10ml無菌馬鈴薯培養(yǎng)液或肉湯培養(yǎng)液加入試管中2、將酵母菌接種到試管中的培養(yǎng)液中混合均勻3、將酵母菌在28oC條件下連續(xù)培養(yǎng)7天4、每天取樣計數(shù)酵母菌的數(shù)量，采用抽樣調(diào)查的方法。5、根據(jù)數(shù)據(jù)畫出曲線，分析結(jié)果，得出酵母菌種群數(shù)量的變化規(guī)律第三十四頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二探究

培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化血球計數(shù)板計數(shù)室第三十五頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二第三十六頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二第1天第三十七頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二第4

天第6天第三十八頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二第7

天死亡第三十九頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二活菌數(shù)增長率0123128101210第四十頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二試管編號培養(yǎng)液/mL無菌水/mL酵母菌母液/mL溫度（℃）A10—0.128B10—0.15C—100.128進(jìn)一步探究影響種群數(shù)量增長的因素第四十一頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二東亞飛蝗種群數(shù)量的波動大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動之中的

種群數(shù)量的波動和下降第四十二頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二在FaroeIslands上，捕鯨現(xiàn)場成了血的海洋

在不利條件之下，還會急劇下降，甚至滅亡第四十三頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二影響種群數(shù)量變化的因素直接因素(內(nèi)因）：

間接因素（外因）：

重要因素：人類的活動出生率、死亡率、遷入率、遷出率食物、氣候、傳染病、天敵第四十四頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二數(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

模型的檢驗與評價總結(jié)：第四十五頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二種群數(shù)量種群增長的“J”型曲線（在理想狀態(tài)下的種群增長）種群增長的“S”型曲線（在有限環(huán)境下的種群增長）第四十六頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二K值是環(huán)境最大容納量。環(huán)境阻力代表自然選擇的作用?？偨Y(jié)第四十七頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二種群數(shù)量的變化：增長，穩(wěn)定，波動，下降“J”型曲線和“S”型曲線都只研究種群數(shù)量

的

規(guī)律。前者反映的種群增長率是一定的；而后者反映的種群增長率是變化的，

認(rèn)為“S”型曲線的開始部分是“J”型曲線。二種增長方式的差異，主要在于

的作用。增長不能環(huán)境阻力第四十八頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二1．在下列圖中，表示種群在無環(huán)境阻力狀況下增長的是B第四十九頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二2.（2002高考）在一個玻璃容器內(nèi)，裝入一定量的符合小球藻生活的管養(yǎng)液，接種少量的小球藻，每隔一段時間測定小球藻的個體數(shù)量，繪制成曲線，如右圖所示。下列四圖中能正確表示小球藻種群數(shù)量增長率隨時間變化趨勢的曲線是（）D第五十頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二（2004江蘇）某海灘黃泥螺種群現(xiàn)存量約3000噸，正常狀況下，每年該種群最多可增加300噸，為充足利用黃泥螺資源，又不影響可持續(xù)發(fā)展，理論上每年最多捕撈黃泥螺的量為（）A、3000噸B、1650噸C、1500噸D、不超過300噸D第五十一頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二下圖表示接種到一定容積培養(yǎng)液中的酵母菌生長曲線圖，曲線中哪段表示由于有限空間資源的限制使種內(nèi)競爭增加（）A．CD段（增長速度慢） B．DE段（速度加快）C．EF段（變化速率加快） D．FG段（速度逐漸變慢）D第五十二頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二（07理綜I）3．下列有關(guān)種群增長的S型曲線的敘述，錯誤的是A．通常自然界中的種群增長曲線最終呈S型

B．達(dá)到K值時種群增長率為零C．種群增長受自身密度的影響D．種群的增長速度逐步降低答案：D第五十三頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二探究

培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化第五十四頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二第五十五頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二單細(xì)胞真核生物屬于兼性厭氧型微生物，有氧時產(chǎn)生二氧化碳和水；無氧時產(chǎn)生二氧化碳和酒精。用液體培養(yǎng)基培養(yǎng)酵母菌，種群的增長受培養(yǎng)基的成分，空氣，溫度，酸堿度及有害代謝廢物等因素的影響。在理想的環(huán)境中，酵母菌種群的增長呈“J”型曲線；在有限的環(huán)境下，酵母菌的種群呈“S”型曲線。第五十六頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二第1天第五十七頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二第4

天第6天第五十八頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二第7

天死亡第五十九頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二第六十頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二

對于壓在小方格界線上的酵母菌應(yīng)取相鄰兩邊及頂角計數(shù)。第六十一頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二活菌數(shù)第六十二頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二3．如果一個小方格內(nèi)酵母菌過多，難以數(shù)清，應(yīng)當(dāng)對培養(yǎng)液進(jìn)行稀釋以便于酵母菌的計數(shù)。具體方法是：搖勻試管，取1mL酵母菌培養(yǎng)液，加入成倍的無菌水稀釋，稀釋n倍后，再用血球計數(shù)板計數(shù)，所得數(shù)值乘以稀釋倍數(shù)。以每小方格內(nèi)含有4—5個酵母細(xì)胞為宜。特別是在培養(yǎng)后期的樣液需要稀釋后計數(shù)。第六十三頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二試管編號培養(yǎng)液/mL無菌水/mL酵母菌母液/mL溫度（℃）A10—0.128B10—0.15C—100.128第六十四頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二B練習(xí)第六十五頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二建構(gòu)種群增長數(shù)學(xué)模型的方法包括以下步驟：1.提出合理的假設(shè)2.對模型進(jìn)行檢驗或修正3.用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)4.觀察研究對象，提出問題A.1234B.2314C.4132D.4123C第六十六頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二

下圖表示接種到一定容積培養(yǎng)液中的酵母菌生長曲線圖，曲線中哪段表示由于有限空間資源的限制使種內(nèi)斗爭增加（）A．CD段（增長速度慢）

B．DE段（速度加快）

C．EF段（變化速率加快）

D．FG段（速度逐漸變慢）D第六十七頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二下列對陰影部分的解釋正確的是（）①環(huán)境中影響種群增長的阻力②環(huán)境中允許種群增長的最大值③其數(shù)量表示種群內(nèi)遷出的個體數(shù)④其數(shù)量表示通過生存斗爭被淘汰的個體數(shù)

A.①③B.②③C.①④D.②④C第六十八頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二C第六十九頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二\qT1T2T0種群增長率某種魚遷入一生態(tài)系統(tǒng)后，種群數(shù)量增長率隨時間變化的曲線，下列敘述正確的是（）A.在T0-T2時，種群數(shù)量呈“J”型增長B.若在T2時種群的數(shù)量為N，則在T1時種群的數(shù)量為N/2；C.捕獲該魚的最佳時期為T2時D.在TI-T2時，該魚種群數(shù)量呈下降趨勢。B第七十頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二葉蜂產(chǎn)卵于葉上；泥蜂儲存其他昆蟲的幼蟲為子代的食物；蜜蜂的幼蟲由工蜂直接喂養(yǎng)。這三種蜂的生存曲線依次是（）A.甲乙丙B.乙丙甲C.乙甲丙D.甲丙乙10050生存率（%)甲乙丙A卵成蟲第七十一頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二

如果種群處在一個理想的環(huán)境中，沒有自然和空間的限制，種群內(nèi)個體數(shù)量的增長曲線是____,用達(dá)爾文的進(jìn)化理論解釋，這是由于生物具有__________特性。⑵如果將該種群置入有限制的自然環(huán)境中，種群內(nèi)個體數(shù)量的增長曲線是_____，用達(dá)爾文進(jìn)化理論分析圖中的陰影部分表_____________________________。⑶影響種群密度的主要因素是種群的_______、_______、________和_______ab個體數(shù)

時間ab在生存斗爭過程中淘汰的個體過度繁殖死亡率出生率性別比例年齡組成第七十二頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二(1)如果種群處于一個理想的環(huán)境中，沒有資源和空間的限制，種群數(shù)量增長的曲線是

？(2)如果將種群置于有限的自然環(huán)境中，種群數(shù)量增長曲線是

？(3)a與b之間的陰影屬于自然界中的__________。ab環(huán)境阻力（4）影響種群密度的主要因素是種群的_______、_______、________和_______。第七十三頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二1種群數(shù)量的最大點(diǎn)在

；2種群數(shù)量增長最快的在

；3該種群的增長率由緩慢到逐漸加快是在

年后開始的；環(huán)境阻力增長是在

年開始4既要獲得最大的捕獲量，又要使該動物資源的更新能力不受到破壞，應(yīng)該使該動物種群數(shù)量保持在圖中

點(diǎn)所代表的水平上；因為在這個水平上（）A.種群數(shù)量相對穩(wěn)定B.種群增長率最大C.種群數(shù)量最大D.環(huán)境條件所允許的種群數(shù)量最大1234567d

cab10050db25bB第七十四頁，共八十頁，編輯于2023年，星期二年齡個體數(shù)ABC我國人口年齡組成與

圖相似，在以后一段時間內(nèi)的發(fā)展趨勢是