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2-1

建構(gòu)種群增長模型的方法

及種群數(shù)量的變化第1章種群及其動態(tài)第2節(jié)種群數(shù)量的變化問題探討（教材P7）

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)菌每20min就通過分裂繁殖一次。討論:1.第n代細(xì)菌數(shù)量的計算公式是什么？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)菌數(shù)量會一直按這個公式描述的趨勢增長嗎?如何驗證你的觀點？用實驗驗證Nn=N0×2n

2216個不會。因為培養(yǎng)瓶中的營養(yǎng)物質(zhì)和空間是有限的。細(xì)菌每20min分裂一次，怎樣計算細(xì)菌繁殖n代后的數(shù)量？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=2n或繪制曲線圖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)行檢驗或修正研究方法研究實例一建立數(shù)學(xué)模型提出合理的假設(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)，即建立數(shù)學(xué)模型通過進(jìn)一步實驗或觀察等，對模型進(jìn)行檢驗或修正觀察研究對象，提出問題1.填寫下表：計算一個細(xì)菌在不同時間（單位為min）產(chǎn)生后代的數(shù)量（教材P8）時間(min)20406080100120140160180代數(shù)123456789數(shù)量（個）248163264128256512一建立數(shù)學(xué)模型問題探討Nn=N0·2n精確2.以時間為橫坐標(biāo)，細(xì)菌數(shù)量為縱坐標(biāo)，畫出細(xì)菌的數(shù)量增長曲線020406080100120140160180時間/min細(xì)菌數(shù)量/個一建立數(shù)學(xué)模型（教材P8）問題探討直觀思考·討論：分析自然界種群增長的實例資料11859年，一位來澳大利亞定居的英國人在他的農(nóng)場中放生了24只野兔，一個世紀(jì)后，這24只野兔的后代竟超過6億只。資料220世紀(jì)30年代，人們將環(huán)頸雉引入某地一個島嶼。1937-1942年，這個種群增長如右圖所示。一建立數(shù)學(xué)模型一建立數(shù)學(xué)模型討論:1.這兩個資料中種群增長有什么共同點?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？不能，因食物和空間有限種群數(shù)量增長迅猛,且呈無限增長趨勢食物充足，缺少天敵等思考·討論：分析自然界種群增長的實例理想條件（實驗條件下）食物和空間充裕氣候適宜沒有天敵和其他競爭物種等種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長，第二年的數(shù)量是第一年的λ倍。種群的“J”形增長二1模型假設(shè)2增長特點自然界有類似細(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”型Nt=N0

λtN0——該種群的起始數(shù)量t——時間Nt——t年后該種群的數(shù)量λ——該種群數(shù)量是前一年種群數(shù)量的倍數(shù)二種群的“J”形增長3建立模型4模型中各參數(shù)的意義“J”型增長曲線λ現(xiàn)有個體數(shù)原有個體數(shù)=【思考1】①當(dāng)λ=1時，種群數(shù)量如何變化？②當(dāng)λ＞1時，種群數(shù)量如何變化？③當(dāng)λ＜1時，種群數(shù)量如何變化？【思考2】當(dāng)λ＞1時，種群一定呈“J”形增長嗎？種群數(shù)量不變(相對穩(wěn)定)種群數(shù)量增長種群數(shù)量下降不一定；只有λ＞1且為定值時，種群增長才為“J”形增長；二種群的“J”形增長【現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用】據(jù)圖說出種群數(shù)量如何變化1-4年，種群數(shù)量呈____形增長4-5年，種群數(shù)量__________5-9年，種群數(shù)量__________9-10年，種群數(shù)量_______10-11年，種群數(shù)量_________11-13年，種群數(shù)量_________________________前9年，種群數(shù)量第_______年最高9-13年，種群數(shù)量第______年最低“J”增長相對穩(wěn)定下降下降11-12年下降，12-13年增長512二種群的“J”形增長動物遷入適宜其生活的新環(huán)境后，一段時間內(nèi)種群的數(shù)量變化；外來入侵物種的種群數(shù)量變化。福壽螺(原產(chǎn)中美洲的熱帶和亞熱帶地區(qū))紫莖澤蘭(原產(chǎn)于墨西哥)二種群的“J”形增長5實例

鳳眼蓮（俗稱水葫蘆）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。1.查一查歷年來世界和我國人口增長的數(shù)據(jù)，分析人口是否呈“J”形增長？2.如果遇到資源、空間等方面的限制，種群還會呈“J”形增長嗎?近代以來，世界人口呈現(xiàn)出“J”形增長；我國人口在20世紀(jì)大部分時間呈現(xiàn)出“J”形增長，在1979年之后則基本穩(wěn)定在較低的增長率水平上。不會生態(tài)學(xué)家高斯的實驗：在0.5mL培養(yǎng)液中放入5個大草履蟲，每隔24h統(tǒng)計一次大草履蟲的數(shù)量。經(jīng)反復(fù)實驗，結(jié)果如下圖所示。種群的“S”形增長三在有限的資源和空間條件下，當(dāng)種群密度增大時，種內(nèi)競爭不斷加劇，種群的出生率降低，死亡率升高。當(dāng)死亡率和出生率相等時，種群的增長就會停止，穩(wěn)定在一定水平。三種群的“S”形增長1模型產(chǎn)生原因“S”型增長曲線（邏輯斯蒂增長曲線）一定的環(huán)境條件所能維持的種群最大數(shù)量，又稱K值。K三種群的“S”形增長2環(huán)境容納量KK2種群數(shù)量=N0，?K/2，=K/2，?K/2，=K，增長速率為0增長速率逐漸增大增長速率最大增長速率逐漸減小增長速率為0三種群的“S”形增長3種群增長速率的變化（1）K值不是一成不變的：K值會隨著環(huán)境的改變而發(fā)生變化，當(dāng)環(huán)境遭到破壞時，K值會下降；當(dāng)環(huán)境條件狀況改善時，K值會上升。（2）在環(huán)境條件沒有遭受破壞的情況下，種群數(shù)量會在K值附近上下波動。當(dāng)種群數(shù)量偏離K值的時候，會通過負(fù)反饋調(diào)節(jié)使種群數(shù)量回到K值。三種群的“S”形增長4同一種群的K值是不是固定不變的呢？（1）野生生物的保護(hù)

建立自然保護(hù)區(qū)，提供更寬廣的生存空間，改善它們的棲息環(huán)境，減小環(huán)境阻力，從而提高環(huán)境容納量，是保護(hù)它們的根本措施。三種群的“S”形增長5K值和K/2值的應(yīng)用（2）有害生物的防治①從環(huán)境容納量考慮：增大環(huán)境阻力，降低環(huán)境容納量；②從K/2考慮：在種群增長剛開始（達(dá)到K/2之前）的時候就進(jìn)行防治。（絕對不能讓種群數(shù)量增長到K/2值）三種群的“S”形增長5K值和K/2值的應(yīng)用（3）資源的合理利用

捕魚時，在超過K/2時開始捕撈；要使被捕種群的剩余量維持在K/2值附近。目的：以持續(xù)獲得最大的捕撈量。三種群的“S”形增長5K值和K/2值的應(yīng)用環(huán)境容納量與現(xiàn)實生活1.你認(rèn)為當(dāng)今人口是否已達(dá)到K值？科技進(jìn)步是否能夠提高地球?qū)θ祟惖沫h(huán)境容納量？有什么證據(jù)可以支持你的觀點？

例如：資源危機(jī)和能源緊缺→人口已經(jīng)接近或達(dá)到環(huán)境容納量開發(fā)、利用和保護(hù)資源能力加強(qiáng)→提高地球?qū)θ说沫h(huán)境容納量思考·討論：2.從環(huán)境容納量的角度思考，對家鼠等有害動物的控制，應(yīng)當(dāng)采取什么措施？

采取適當(dāng)措施降低有害動物種群的環(huán)境容納量，如密封糧食、硬化地面、引入天敵、搞好環(huán)境衛(wèi)生等等環(huán)境容納量與現(xiàn)實生活思考·討論：某地區(qū)東亞飛蝗種群數(shù)量的波動問題探討種群數(shù)量達(dá)到K值后，一定會在K值左右保持穩(wěn)定嗎？1.處于波動中的種群，在某些特定條件下可能出現(xiàn)___________；如_______、_______、________等就是種群數(shù)量爆發(fā)增長的結(jié)果。種群爆發(fā)蝗災(zāi)鼠災(zāi)赤潮種群數(shù)量的波動四2.當(dāng)種群長期處于不利條件下，種群數(shù)量會出現(xiàn)________或______的______；

如遭遇人類亂捕濫殺和棲息地破壞；種群的延續(xù)需要有___________________為基礎(chǔ)；當(dāng)一個種群的數(shù)量過少，種群可能會由于__________等而______、______；持續(xù)性急劇下降一定的個體數(shù)量近親繁殖衰退消亡*對于那些已經(jīng)____________________________的物種，需要采取有效的措施進(jìn)行保護(hù)。低于種群延續(xù)所需要的最小種群數(shù)量種群數(shù)量的波動四種群增長率與增長速率五種群增長率種群增長速率一定時間內(nèi)增長的數(shù)量初始數(shù)量=一定時間內(nèi)增長的數(shù)量時間=就是曲線上通過每一點的切線(即斜率)

增長率與增長速率是不同的。增長率是指新增加的個體數(shù)占原來個體數(shù)的比例，是一個百分比，無單位；增長速率是指新增加的個體數(shù)與時間的比值，即dN／dt，有單位（如個/年等）。例如，某一種群的數(shù)量在某一單位時間t（如一年）內(nèi)，由初數(shù)量No（個）增長到末數(shù)量Nt（個），則這一單位時間內(nèi)種群的增長率和增長速率的計算分別為：=×100％=末數(shù)－初數(shù)Nt－NoNoNo==末數(shù)－初數(shù)單位時間Nt－No(個)T(年)即出生率-死亡率“J”形增長率的變化：

t年后種群的數(shù)量為:Nt=N0λt

增長率N0λt－N0λt－1N0λt－1==λ-1增長率種群增長率與增長速率五一定時間內(nèi)增長的數(shù)量初始數(shù)量=Nt-Nt－1Nt=1增長率變化“S”形增長率的變化：種群增長率與增長速率五t1t2max1增長率變化種群的“S”形增長率一直減小?？辞€的斜率（即過每一點的切線）J形曲線S形曲線在“J”形曲線中，種群增長速率逐漸增大在“S”形曲線中，種群增長速率先增大后減小種群增長率與增長速率五2增長速率變化？（1）圖中陰影部分表示什么？（2）環(huán)境阻力如何用自然選擇學(xué)說內(nèi)容解釋？（3）“S”形曲線中，有一段時期近似于“J”形曲線，這一段是否等同于“J”形曲線？為什么？環(huán)境阻力。生存斗爭中被淘汰的個體數(shù)。不等同，已經(jīng)存在環(huán)境阻力。種群增長率與增長速率五圖甲是種群在不同環(huán)境條件下的增長曲線，圖乙是研究人員對某草場進(jìn)行生態(tài)學(xué)調(diào)查后繪制的某昆蟲種群λ值的變化曲線(未發(fā)生遷入和遷出)。請分析回答：(1)圖甲中A曲線表示的種群生活在______________________________________________________________________________的環(huán)境中。(2)圖甲中B曲線呈“____”形，陰影部分表示______________________的個體數(shù)量。食物及空間條件充裕、氣候適宜、沒有天敵和其他競爭物種(或理想條件下)S在生存斗爭中被淘汰課堂反饋(3)圖乙中該昆蟲在0～5年間，種群數(shù)量呈現(xiàn)圖甲中____(填“A”或“B”)形曲線增長，可推測該昆蟲種群的年齡結(jié)構(gòu)類型是________。(4)該昆蟲種群數(shù)量在第15年時________(填“是”或“不是”)最小值，在第20～25年間種群數(shù)量________(填“增多”“不變”或“減少”)。A增長型不是不變4.圖甲是種群在不同環(huán)境條件下的增長曲線，圖乙是研究人員對某草場進(jìn)行生態(tài)學(xué)調(diào)查后繪制的某昆蟲種群λ值的變化曲線(未發(fā)生遷入和遷出)。請分析回答：課堂反饋第1章種群及其動態(tài)第2節(jié)種群數(shù)量的變化

培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化問題探討

釀酒、制作面包都要用到酵母菌；那么如何估算酵母菌種群數(shù)量的變化？培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化初步學(xué)會酵母菌等微生物的計數(shù)及種群數(shù)量變化曲線的繪制；用液體培養(yǎng)基（培養(yǎng)液）培養(yǎng)酵母菌，種群的增長受培養(yǎng)液的成分、空間、pH、溫度等因素的影響；培養(yǎng)液中酵母菌種群的數(shù)量是怎樣隨時間變化的？酵母菌、無菌馬鈴薯培養(yǎng)液或肉湯培養(yǎng)液、試管、血細(xì)胞計數(shù)板、滴管、顯微鏡等探究·實踐1實驗?zāi)康?實驗原理3提出問題4材料用具培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化探究·實踐（1）血細(xì)胞計數(shù)板構(gòu)造與取樣計數(shù)室5討論探究思路大方格的長和寬各為1mm，深度為0.1mm，即1mm×1mm×0.1mm，其容積為0.1mm3；培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化探究·實踐不管計數(shù)室是哪一種構(gòu)造，其每一大方格都是由16×25=25×16=400個小方格組成16×25型：即大方格內(nèi)分為16中格，每一中格又分為25小格（1）血細(xì)胞計數(shù)板構(gòu)造與取樣5討論探究思路25×16型：即大方格內(nèi)分為25中格，每一中格又分為16小格培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化探究·實踐兩種不同計數(shù)室的取樣方法不同（1）血細(xì)胞計數(shù)板構(gòu)造與取樣5討論探究思路培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化探究·實踐（2）怎樣對酵母菌進(jìn)行計數(shù)？可以采用抽樣檢測的方法：5討論探究思路先將蓋玻片放在血細(xì)胞計數(shù)板的計數(shù)室上→用吸管吸取培養(yǎng)液→滴于蓋玻片邊緣→估算試管中酵母菌的總數(shù)?！屌囵B(yǎng)液自行滲入→用濾紙吸去多余的培養(yǎng)液→酵母菌全部沉降到計數(shù)室底部→顯微計數(shù)一個小方格內(nèi)的酵母菌數(shù)量步驟：培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化探究·實踐（3）怎么計算酵母菌及數(shù)量？5討論探究思路培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化探究·實踐（3）怎么計算酵母菌及數(shù)量？假設(shè)小方格酵母菌數(shù)量的平均值是A個，稀釋倍數(shù)為B，求每毫升培養(yǎng)液中酵母菌的數(shù)量：大方格中酵母菌數(shù)量=A×400×10×1000×B說明：大方格體積=0.1立方毫米，每個大方格共分為25個中方格，共有25×16=400個小方格5討論探究思路培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化探究·實踐現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用：通常用血球計數(shù)板對培養(yǎng)液中酵母菌進(jìn)行計數(shù)，若計數(shù)室為1mm×1mm×0.1mm方格，由400個小方格組成。若多次重復(fù)計數(shù)后，算得每個小方格中平均有5個酵母菌，則10mL該培養(yǎng)液中酵母菌總數(shù)有______個2×108（3）怎么計算酵母菌及數(shù)量？5討論探究思路培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化探究·實踐（4）從試管中吸出培養(yǎng)液進(jìn)行計數(shù)之前，建議你將試管輕輕振蕩幾次。這是為什么？使培養(yǎng)液中酵母菌分布均勻，以減少誤差（5）如果一個小方格內(nèi)酵母菌數(shù)量過多，難以數(shù)清，應(yīng)當(dāng)采取什么措施？稀釋適當(dāng)倍數(shù)（6）對于壓在小方格界線上的酵母菌應(yīng)當(dāng)怎樣計數(shù)?只計相鄰兩邊及其頂角上的酵母菌,一般遵循“計上不計下,計左不計右”的原則5討論探究思路培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化探究·實踐（7）本實驗需要設(shè)置對照嗎?不需要對照，實驗前后互為對照（8）需要做重復(fù)實驗嗎?需要重復(fù)實驗，以提高實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；對每個樣品