1.2種群數(shù)量的變化課件-高二上學(xué)期生物人教版選擇性必修2

鳳眼蓮（水葫蘆）原產(chǎn)于南美，1901年作為花卉引入中國。由于繁殖迅速，又幾乎沒有競爭對手和天敵，我國目前有184萬噸，它對其生活的水面采取了野蠻的封鎖策略，擋住陽光，導(dǎo)致水下植物得不到足夠光照而死亡。第1章種群及其動態(tài)第2節(jié)種群的數(shù)量變化問題探討我們的手上難免沾染細(xì)菌。細(xì)菌的繁殖速率很快，因而我們要常洗手。假設(shè)在營養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，某種細(xì)菌20min就通過分裂繁殖一代。時間/min細(xì)菌數(shù)量/個細(xì)菌繁殖產(chǎn)生的后代數(shù)量討論：1.第n代細(xì)菌數(shù)量的計(jì)算公式是什么？2.72h后，由一個細(xì)菌分裂產(chǎn)生的細(xì)菌數(shù)量是多少？3.在一個培養(yǎng)瓶中，細(xì)菌的數(shù)量會一直按照這個公式描述的趨勢增長嗎？如何驗(yàn)證你的觀點(diǎn)？若在一個新制的培養(yǎng)基上有1個大腸桿菌，其20min繁殖一代。請嘗試建立一個大腸桿菌數(shù)量與其繁殖時間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。若起始大腸桿菌為5個呢？問題探討大腸桿菌的繁殖方式是什么？1個大腸桿菌繁殖一代產(chǎn)生幾個大腸桿菌？大腸桿菌可以按這樣的趨勢一直增長下去嗎？問題探討一.構(gòu)建種群增長模型的方法——建立數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型是用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式。細(xì)菌每20min分裂一次，怎樣計(jì)算繁殖n代的數(shù)量？在資源和生存空間沒有限制的條件下，細(xì)菌種群的增長不會受種群密度增加的影響Nn=2nN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，對自己年建立的模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正觀察研究對象，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)男问綄κ挛锏男再|(zhì)進(jìn)行表述，即建立數(shù)學(xué)模型通過進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)或觀察等，對模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正細(xì)菌個數(shù)時間/min數(shù)量/個②種群增長曲線可以直觀地

反映出種群的增長趨勢，

但不夠精確。一.構(gòu)建種群增長模型的方法——建立數(shù)學(xué)模型【思考】大腸桿菌可以這樣持續(xù)增嗎？自然界中種群的數(shù)量變化情況是怎樣的？分析自然界種群增長的實(shí)例資料：1859年，一位來到澳大利亞定居的英國人在他的農(nóng)場中放生了24只野兔。讓他沒有想到的是，一個世紀(jì)之后，這24只野兔的后代竟超過6億只。漫山遍野的野兔不僅與牛羊爭食牧草，還啃嚙樹皮，造成植被被破壞，導(dǎo)致水土流失。后來，人們引入了黏液瘤病毒才使野兔的數(shù)量得到短暫控制。資料：20世紀(jì)30年代，人們將環(huán)頸雉引入某地一個島嶼。1937-1942年，這個種群數(shù)量的增長如右圖所示。分析自然界種群增長的實(shí)例1.這兩個資料中的種群增長有什么共同點(diǎn)?2.種群出現(xiàn)這種增長的原因是什么?3.這種種群增長的趨勢能不能一直持續(xù)下去?為什么?二.種群的“J”形增長自然界有類似細(xì)菌在理想條件下種群增長的形式，如果以時間為橫坐標(biāo)，種群數(shù)量為縱坐標(biāo)畫出曲線來表示，曲線則大致呈“J”形。這種類型的種群增長稱為“J”形增長。▲理想條件:①食物和空間條件充裕；②氣候適宜；③沒有天敵和其他競爭物種等在食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒有天敵和其他競爭物種等條件下，種群的數(shù)量每年以數(shù)增長，第二年的數(shù)量是第一年的λ倍。時間（t）N0種群數(shù)量

二.種群的“J”形增長t年后的種群數(shù)量種群數(shù)量是前年種群數(shù)量的倍數(shù)時間起始數(shù)量三.種群的“S"型增長資料：生態(tài)學(xué)家高斯曾經(jīng)做過單獨(dú)培養(yǎng)大草履蟲的實(shí)驗(yàn)：在0.5mL培養(yǎng)液中放入5個大草履蟲，然后每隔24h統(tǒng)計(jì)一次大草履蟲的數(shù)量。經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下圖所示。從圖中可以看出：大草履蟲的數(shù)量在第二天和第三天增長較快，第五天以后基本維持在375個左右。種群經(jīng)過一定時間的增長后，數(shù)量趨于穩(wěn)定，增長曲線呈“S”形。這種類型的種群增長稱為“S”形增長。【思考】大草履蟲種群數(shù)量增長后趨于穩(wěn)定的原因是什么？上述大草履蟲種群的數(shù)量之所以呈“S”形增長，這是由于隨著大草履蟲數(shù)量的增多，它們對食物和空間的競爭也趨于激烈，導(dǎo)致出生率降低，死亡率升高，當(dāng)死亡率升高至與出生率相等時，種群的增長就會停止，有時會穩(wěn)定在一定的水平。在自然界，當(dāng)一種生物遷入一個條件適宜的新分布地時，初始階段一般會出現(xiàn)較快增長，但是，資源和空間總是有限的。三.種群的“S"型增長t0~t1，種群數(shù)量小于K/2，由于資源和空間條件相對充裕，種群數(shù)量增長較快。t1~t2，由于資源和空間有限，當(dāng)種群密度增大時，種內(nèi)競爭加劇，天敵數(shù)量增加，種群增長速率下降。t2時，種群數(shù)量達(dá)到K值，此時出生率=死亡率，種群增長速率為0。t1時，種群數(shù)量為K/2。出生率＞死亡率，種群增長速率達(dá)到最大值。三.種群的“S"型增長▲相關(guān)曲線三.種群的“S"型增長▲環(huán)境容納量（K值）——在一定的環(huán)境條件下所能維持的種群最大數(shù)量稱為環(huán)境容納量?！舅伎肌客环N群的K值是固定不變的嗎？三.種群的“S"型增長結(jié)論：同一種群的K值并不是固定不變的。注意：K值并不是種群數(shù)量的最大值。▲環(huán)境容納量（K值）三.種群的“S"型增長兩種增長曲線的對比環(huán)境阻力淘汰的個體數(shù)食物不足空間有限種內(nèi)斗爭天敵捕食氣候等三.種群的“S"型增長▲K值與K/2值的應(yīng)用思考：保護(hù)大熊貓根本措施是什么？根據(jù)環(huán)境容納量的概念可知，K值會隨著環(huán)境條件的改變而改變。建立自然保護(hù)區(qū)，擴(kuò)大生存空間，改善棲息環(huán)境，可提高環(huán)境容納量。三.種群的“S"型增長▲K值與K/2值的應(yīng)用提示：增大環(huán)境阻力(如為防鼠害而封儲糧食、清除生活垃圾、保護(hù)鼠的天敵等),降低K值。思考：有害生物的防治措施有哪些？三.種群的“S"型增長提示：大于K/2時捕撈，捕撈后保持在K/2水平。注意：K/2值處，種群增長速率最大，再生能力最強(qiáng)，維持被開發(fā)資源的種群數(shù)量在K/2值處，可實(shí)現(xiàn)“既有較大收獲量又可保持種群高速增長”，從而不影響種群再生，符合可持續(xù)發(fā)展的原則。思考：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，應(yīng)使被捕魚群的種群數(shù)量保持在什么水平?為什么？▲K值與K/2值的應(yīng)用三.種群的“S"型增長▲拓展應(yīng)用①0-10年，λ＞1，種群數(shù)量

；②10-20年，λ＜1，種群數(shù)量

；③第

年時，種群數(shù)量最多；第

年時，種群數(shù)量最少；增加減少1020填一填：三.種群的“S"型增長在自然界，有的種群能夠在一段時期內(nèi)維持?jǐn)?shù)量的相對穩(wěn)定。例如，某地野牛、獅的種群數(shù)量往往比較穩(wěn)定。但對于大多數(shù)生物的種群來說，種群數(shù)量總是在波動中。例如，對某地區(qū)東亞飛蝗種群數(shù)量多年的變化情況所做的研究表明，該東亞飛蝗的種群數(shù)量在1913—1961年一直處于不規(guī)則的波動狀態(tài)。四.種群數(shù)量的波動三.種群數(shù)量的波動在自然界，有的種群能夠在一段時期內(nèi)維持?jǐn)?shù)量的相對穩(wěn)定。對于大多數(shù)生物種群來說，種群數(shù)量總是在波動中。在K值不變的情況下，種群的數(shù)量總是圍繞著K值上下波動。當(dāng)種群長久處于不利條件下，如人類亂捕濫殺和棲息地破壞，種群數(shù)量會出現(xiàn)持續(xù)性的或急劇下降。培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化探究·實(shí)踐酵母菌是一種單細(xì)胞、兼性厭氧型真菌,可以用液體培養(yǎng)基培養(yǎng),且生長周期短,繁殖速度快,易于研究種群數(shù)量的變化?！闃訖z測法顯微計(jì)數(shù)“J”型“S”型成分、培養(yǎng)的空間、pH、溫度血細(xì)胞計(jì)數(shù)板曲線培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化探究·實(shí)踐▲酵母菌的計(jì)數(shù)方法——血細(xì)胞計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)法①先將蓋玻片放在血細(xì)胞計(jì)數(shù)板的計(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；②多余的培養(yǎng)液用濾紙吸去。稍待片刻，待酵母菌全部沉降到計(jì)數(shù)室底部，將計(jì)數(shù)板放在載物臺的中央，計(jì)數(shù)一個小方格內(nèi)的酵母菌數(shù)量，再以此為根據(jù)，估算試管中的酵母菌總數(shù)培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化探究·實(shí)踐培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化探究·實(shí)踐酵母菌密度的計(jì)算培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化探究·實(shí)踐例：血細(xì)胞計(jì)數(shù)板是微生物計(jì)數(shù)的常用工具，蓋玻片下的培養(yǎng)液厚度為0.1mm。如圖所示是培養(yǎng)液稀釋100倍后的鏡檢結(jié)果，如果中方格內(nèi)的大腸桿菌數(shù)剛好是五點(diǎn)取樣平均數(shù)，則1mL該培養(yǎng)液中大腸桿菌的數(shù)量約為（）提示：分析題圖可知，圖中一個樣方中大腸桿菌數(shù)為16個，因此整個計(jì)數(shù)板中大腸桿菌數(shù)＝16×25＝400個，1mL該培養(yǎng)液中大腸桿菌的數(shù)量≈400÷（1×1×0.1×10－3）×100＝4×108個，故B項(xiàng)正確。A.4×109B.4×108C.4×107D.4×106B▲實(shí)驗(yàn)操作注意事項(xiàng)(1)本實(shí)驗(yàn)不需要設(shè)置對照實(shí)驗(yàn),因不同時間取樣已形成相互對照,需要做重復(fù)實(shí)驗(yàn),目的是減少誤差,即對每個樣品計(jì)數(shù)三次,取其平均