64种群的数量变化

第二节种群的数量变化第四章种群和群落1.细菌是真核生物还是原核生物？思考回答2．细菌的繁殖的方式是什么？0204060n?细菌增长的数学模型研究时间（min）细胞数020406080100202122232425分裂细菌繁殖产生的后代数量细菌的分裂生殖分裂过程你知道2小时后有多少细菌吗？用什么办法描述细菌数量变化？一、建构种群增长模型的方法在营养和生存空间没有限制的情况下，某1个细菌每20分钟分裂繁殖一代讨论：①n代细菌数量的计算公式？②72小时后由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？Nn＝２n解：n＝60minx72h／20min＝216Nn＝２n＝2216时间分钟20406080100120140160180分裂次数细菌数量数量12243841653266471288256951222212324252627282920406080100120140160180分钟细菌种群增长曲线细菌数量/个0100200300400500600020406080100120140160180200分钟细菌种群增长曲线细菌个数横坐标是自变量，纵坐标是因变量，注意标明单位。“增长率”和“增长速率”一样吗？增长率与增长速率是不同的。增长率是指新增加的个体数占原来个体数的比例，是一个百分比，无单位；增长速率是指新增加的个体数与时间的比值，即dN／dt，有单位（如个/年等）。例如，某一种群的数量在某一单位时间t（如一年）内，由初数量No（个）增长到末数量Nt（个），则这一单位时间内种群的增长率和增长速率的计算分别为：＝增长速率＝末数－初数单位时间Nt－No(个)T(年)＝×100％增长率＝末数－初数Nt－NoNoNo＝出生率－死亡率时间（min)20406080100120140160180细菌数量（个）248163264128256512增长速率v(个/20min)4-2=248163264128256增长速率越来越大10020030040050060020406080100180时间增长速率越来越大时间（min)20406080100120140160180细菌数量（个）增长速率(个/20min)2481632641282565124-2=248163264128256增长率(个/20min个)增长率稳定(4-2)/2=1111111110020030040050060020406080100180时间0思考：同数学公式相比，曲线图表示的模型有什么优点？有什么局限性？时间数量Nn=2n,N代表细菌数量，n代表“代”。优点：能更直观地反映出种群数量的增长趋势。局限性：曲线图表示的数学模型不够精确！在描述、解释和预测种群数量的变化时，常常需要建立数学模型。数学模型的表现形式可以为公式、图表等。一、建构种群增长模型的方法描述、解释和预测种群数量的变化，常常需要建立数学模型。一、建构种群增长模型的方法1.数学模型：是用来描述一个系统或它的性质的数学形式4.数学模型建构的步骤2.数学模型的表现形式:数学方程式图、表3.建构数学模型的意义:描述、解释和预测种群数量的变化。一、建构种群增长模型的方法1、观察研究对象，提出问题细菌每20分钟分裂一次，问题：细菌种群数量怎样变化？2、提出合理的假设在资源和空间无限多的环境中，细菌种群的增长不受种群密度增加的影响3、根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达列出表格，根据表格画曲线，推导公式4、通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正观察、统计细菌的数量，对自己所建立的模型进行检验或修正建立数学模型一般包括以下步骤：实例1：澳大利亚本来并没有兔子。1859年，24只欧洲野兔从英国被带到了澳大利亚。这些野兔发现自己来到了天堂。因为这里有茂盛的牧草，却没有鹰等天敌。这里的土壤疏松，打洞做窝非常方便。于是，兔子开始了几乎不受任何限制的大量繁殖。不到100年，兔子的数量达到6亿只以上，遍布整个大陆。凤眼莲（水葫芦）凤眼莲原产于南美，1901年作为花卉引入中国.由于繁殖迅速，又几乎没有竞争对手和天敌，我国目前有184万吨.它对其生活的水面采取了野蛮的封锁策略，挡住阳光，导致水下植物得不到足够光照而死亡。实例三：在20世纪30年代，人们将环颈雉引入美国的一个岛屿。在1937－1942年期间，这个种群数量的增长如下图所示。如果以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线大致呈什么型？2000年世界人口增长曲线我国1000~1990年人口数量变化1、“J”型增长曲线（1）适用范围实验室条件下种群刚刚迁入一个适宜生存新环境时（2）产生条件食物和空间条件充裕，气候适宜，没有敌害等（理想条件，不存在环境阻力）（3）数学公式Nt=N0λt种群起始数量t年后种群数量种群数量是前1年的倍数时间(年）思考？种群的增长率随时间如何变化？种群增长率=λ－1思考？种群的增长速率随时间如何变化？种群的增长速率不断增大在一个培养基中，细菌的数量会一直持续按照这个公式增长吗？为什么？不会.当出生率与死亡率相等时，种群的增长就会停止，有时会稳定在一定的水平．自然条件（现实状态）——食物和空间等资源总是有限的，种群数量达到一定值后，种内斗争不断加剧，捕食者数量不断增加。导致该种群的出生率降低，死亡率增高，增长减缓．生态学家曾经做过这样一个实验：在0.5mL培养液中放入5个大草履虫，然后每隔24h统计一次大草履虫的数量。高斯对大草履虫种群研究的实验经过反复实验，结果如下：思考：1、曲线形状象什么？“S”型曲线2、大草履虫数量增长过程如何？三、种群增长的“S”型曲线①产生条件：自然条件(现实状态)——食物等资源和空间总是有限的，当种群密度增大时，种内斗争不断加剧，天敌数量不断增加，导致该种群的出生率降低，死亡率增高。②增长特点：种群数量达到环境所允许的最大值（K值），将停止增长并在K值左右保持相对稳定。存在环境阻力种群密度越大环境阻力越大种群增长速率不断降低种群数量K/2→K值时，三、种群增长的“S”型曲线种群数量达到K值时，种群增长速率为零,但种群数量达到最大，且种内斗争最剧烈。种群数量在K/2值时，种群增长速率最大种群数量由0→K/2值时，种群增长速率增大K值：在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量称为环境容纳量。K/2K值：环境容纳量27③种群数量变化曲线与种群增长速率曲线的关系⑴图乙fg段相当于图甲ac段⑵图乙g点相当于图甲c点⑶图乙gh段相当于图甲cd段⑷图乙h点相当于图甲de段K/2abcdghfe甲乙种群增长的“Ｓ”型曲线为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续地获得最大捕鱼量，应使被捕鱼群的种群数量保持在什么水平?为什么？鱼群数量超过K／2后才能捕捞，但要保证被捕后数量保持在K／2水平以上，因为在这个水平上种群增长率最大。右图为鱼塘中鱼的数量增长曲线，为了使鱼塘的总产量达到最大值，应该做到适时捕捞。下列做法中正确的是A．超过T4时捕捞，使剩余量保持在KB．超过T3时捕捞，使剩余量保持在3K/4C．超过T2时捕捞，使剩余量保持在K/2D．超过T4时捕捞，使剩余量保持在K/4答案：C（2004江苏）某海滩黄泥螺种群现存量约3000吨，正常状况下，每年该种群最多可增加300吨，为充足利用黄泥螺资源，又不影响可持续发展，理论上每年最多捕捞黄泥螺的量为（）A、3000吨B、1650吨C、1500吨D、不超过300吨D保护大熊猫的措施？•提高繁殖率•建立自然保护区，给大熊猫更宽广的生活空间，保护环境，改善它们的栖息环境，帮助减少其环境阻力从而提高环境容纳量，是保护大熊猫的根本措施。家鼠繁殖力极强，善于打洞，偷吃粮食，传播疾病危害极大，应该采取哪些措施控制家鼠数量？有害生物的控制老鼠机械捕杀施用激素药物捕杀施用避孕药养殖或释放天敌将食物储存在安全处降低繁殖率减少数量增大环境阻力降低环境容纳量打扫卫生硬化地面种群增长的“Ｓ”型曲线④在生产中的应用K/2种群增长曲线的生产生活中的应用：①有害动物的防治，应通过降低其环境容纳量②受保护动物的拯救和恢复，应通过改善其栖息环境，提高K值。③在种群数量超过K/2后捕获，应留下超过的K/2个体数；而杀虫效果最好的时期在种群数量K/2以下。“J”型曲线“S”型曲线形成条件增长特点有无K值食物充足，空间不限，气候适宜，没有敌害等环境阻力食物等资源和空间有限，种内竞争不断加剧，捕食者数量不断增加增长率稳定不变增长速率变大增长率减小增长速率先上升后下降，在K/2值达最大无有种群增长的两种曲线比较食物不足空间有限种内斗争天敌捕食气候不适寄生虫传染病等用达尔文的观点分析“J”、“S”曲线时间种群数量J型曲线S型曲线K值1、“J”型曲线用达尔文的观点分析表明生物具有过度繁殖的特性。2、图中阴影部分表示：环境阻力；用达尔文的观点分析指：通过生存斗争被淘汰的个体数量，也即代表自然选择的作用。“J”型曲线表明生物具有什么特性？图中阴影部分表示什么？在现实的生态系统中，种群数量除增长外，还有没有其他变化？四、种群数量的波动和下降在现实的生态系统中，种群数量除增长外，还有没有其他变化？大多数种群的数量总是在波动之中的，在不利条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡。东亚飞蝗种群数量的波动探究：种群数量的波动和下降的原因是什么呢？种群数量的波动和下降（1）影响种群数量变化的因素：A.内部/直接因素：出生（死亡）率、迁入（出）率、年龄组成、性别比例。B.外因/间接因素：空间、气候、食物、天敌、传染病、自然灾害等。C.人为/重要因素：对野生生物的乱捕滥猎、对种群数量的人工控制等。（2）种群数量变化的类型：增长，稳定，波动、下降等。（3）影响结果：大多数种群的数量总是在波动之中，在不利条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡。种群的数量是由出生率和死亡率、迁入率和迁出率决定的，因此，凡是影响上述种群特征的因素，都会引起种群数量的变化。环境因素种群的出生率、死亡率、迁出率和迁入率种群数量的变化气候、食物、被捕食、传染病人类的活动等增或减增长、波动、下降等影响种群数量变化的因素在FaroeIslands上，捕鲸现场成了血的海洋在不利条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡乱伐森林五、研究种群数量变化的意义1、为野生生物资源的合理利用及保护提供理论指导。既要使生物资源的产量达到最大，又不危害生物资源的可持续发展，砍伐、捕捞、狩猎后，保证种群的增长速率为最大值。2、为人工养殖及种植业中合理控制种群数量、适时捕捞、采伐等提供理论指导。3、通过研究种群数量变动规律，为有害生物的预测及防治提供科学依据。降低环境的负荷量（K值）。如鼠害防治可通过严密封存粮食、清除生活垃圾、保护老鼠的天敌等措施来降低K值。4、为引进外来物种提供理性的思考。必须考虑所引入的外来物种是否会构成对原来物种的危害，即是否会构成生物入侵。培养液中酵母菌种群数量的变化探究实验•单细胞真核生物•生长周期短，增殖速度快•还可以用酵母菌作为实验材料研究探究酵母菌的呼吸方式酵母菌酵母菌生长周期短，增殖速度快，在实验室条件下，用液体培养基培养酵母菌，可以观察酵母菌种群数量随时间变化的情况。种群的数量变化有一定的规律。在理想条件下，种群呈“J”型增长，在有限的环境下，种群呈“S”型增长。知识回顾：一、提出问题：培养液中酵母菌种群是怎样随时间变化的？二、作出假设：酵母菌在培养基中进行培养时，由于食物，空间资源等是有限的，种群增长呈现“S”型曲线；后期因环境急剧恶化，种群逐渐消亡。————————————————————————————————————————————————————————————三、讨论探究思路血细胞计数板(血球计数板)方法名称：使用范围：显微计数(抽样检测)①调查细胞数量时；②肉眼看不见的细菌、酵母菌等微生物问题一：怎样进行酵母菌的计数？1、血球计数板的结构血球计数板是一种专门用于计算较大单细胞微生物数量的仪器，由一块比普通载玻片厚的特制玻片制成的，玻片中有四条下凹的槽，构成三个平台。中间的平台较宽，其中间又被一短横槽隔为两半，每半边上面刻有一个方格网。方格网上