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1、 第第2节节 种群数量的变化种群数量的变化 在营养和生存空间没有限制的情况下，某在营养和生存空间没有限制的情况下，某1个细菌每个细菌每20分钟分裂繁殖一代。讨论：分钟分裂繁殖一代。讨论：n代细菌数量的计算公式？代细菌数量的计算公式？72小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？量是多少？假如一开始接种到培养基上的细菌为假如一开始接种到培养基上的细菌为N0，那那么繁殖了么繁殖了n代后细菌数量（代后细菌数量（Nn）为多少？）为多少？Nnn解：解：N Nn nn n 2 2216216解：解：N Nn n=N=N0 0 2 2n n一、建构种群增长模型的方法一、建
2、构种群增长模型的方法 根据公式，算出根据公式，算出1 1个细菌产生的后代在不同时间个细菌产生的后代在不同时间内的数量，并填入表格。内的数量，并填入表格。时间时间min2040 60 80100 120 140 160 180细菌细菌数量数量 以表格中得到的数据，以时间为横轴，以数量以表格中得到的数据，以时间为横轴，以数量为纵轴，画出细菌种群数量增长的曲线。为纵轴，画出细菌种群数量增长的曲线。讨论讨论 根据公式，算出根据公式，算出2525个细菌产生的后代在不同时间个细菌产生的后代在不同时间内的数量，并填入表格。内的数量，并填入表格。时间时间min2040 60 80100 120 140 160
3、 180细菌细菌数量数量248163264128256512 以表格中得到的数据，以时间为横轴，以数量以表格中得到的数据，以时间为横轴，以数量为纵轴，画出细菌种群数量增长的曲线。为纵轴，画出细菌种群数量增长的曲线。讨论讨论细菌种群增长曲线0100200300400500600020406080100120140160180200时间时间数数量量 (为了为了直观、简便直观、简便地研究种群的地研究种群的数量变动的规律数量变动的规律)数学模型数学模型：用来描述一个系统或性质：用来描述一个系统或性质的数学形式。的数学形式。1、数学模型的建构步骤：、数学模型的建构步骤：研究实例研究实例 研究方法研究方法
4、 细菌每细菌每20min分裂一次分裂一次在资源和空间在资源和空间无限多无限多的环的环境中，细菌种群的增长不境中，细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响会受种群密度增加的影响N N N Nn n n n=2=2=2=2n n n nN N N N代表细菌数量，代表细菌数量，代表细菌数量，代表细菌数量，n n n n表示第几代表示第几代表示第几代表示第几代观察、统计细菌数量，对自己观察、统计细菌数量，对自己所建立的模型进行检验或修正所建立的模型进行检验或修正提出合理的假设提出合理的假设提出合理的假设提出合理的假设观察研究对象，提出问题观察研究对象，提出问题观察研究对象，提出问题观察研究对象，提出问
5、题根据实验数据，用适当的数学根据实验数据，用适当的数学根据实验数据，用适当的数学根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达形式对事物的性质进行表达形式对事物的性质进行表达形式对事物的性质进行表达通过进一步实验或观察等，通过进一步实验或观察等，通过进一步实验或观察等，通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正对模型进行检验或修正对模型进行检验或修正对模型进行检验或修正1、含义：自然界有类似细、含义：自然界有类似细菌在理想条件下种群数量增长的菌在理想条件下种群数量增长的形式，如果以形式，如果以时间为横坐标，种时间为横坐标，种群数量为纵坐标群数量为纵坐标画出曲线来表示，画出曲线来表示，曲线
6、大致呈曲线大致呈“”型型种群数量时间二、种群增长的二、种群增长的“J”型曲线型曲线2、“J”型增长的数学模型型增长的数学模型（1 1）提出假设（模型假设）：）提出假设（模型假设）：食食物物充充足足，空空间间不不限限，气气候候适适宜宜，没有敌害等的理想状态。没有敌害等的理想状态。N N0 0为起始数量，为起始数量，t t为时间，为时间，N Nt t表示表示t t年后该种群的年后该种群的数量，数量，为为是前一年的倍数是前一年的倍数（2 2）数学形式表达（建立模型）：）数学形式表达（建立模型）：Nt=N0 t（3 3）模型中各参数的含义：）模型中各参数的含义：（4 4）呈）呈“J”“J”型曲线增长的
7、两种情况：型曲线增长的两种情况：实验条件（理想条件下）；实验条件（理想条件下）；一个种群刚迁入一个新的适宜的环境一个种群刚迁入一个新的适宜的环境中的最初一段时间（接近中的最初一段时间（接近“J“J”型增长）。型增长）。1859年，年，24只只野兔野兔 6亿只以上亿只以上的野兔的野兔近近100100年后年后实例实例1 1：澳大利亚野兔澳大利亚野兔实例实例2 2 某海岛上环颈雉种群数量的变化某海岛上环颈雉种群数量的变化2000年世界人口年世界人口增长曲线增长曲线我国我国10001990年年人口数量变化人口数量变化实例实例3 3：1616世纪以来，世界人口呈指数增长世纪以来，世界人口呈指数增长在大自
8、然中的环境阻力在大自然中的环境阻力食物有限食物有限空间有限空间有限种内斗争种内斗争种间竞争种间竞争天敌捕食天敌捕食种群密度越大环境阻力越大种群密度越大环境阻力越大A 在环境条件不在环境条件不受破坏的情况下，一受破坏的情况下，一定空间中所能维持的定空间中所能维持的种群最大数量种群最大数量称为称为环环境容纳量。境容纳量。三、种群增长的三、种群增长的“S”型曲线型曲线经过一定时间的增长后，数量趋于稳定的增长曲线，称经过一定时间的增长后，数量趋于稳定的增长曲线，称为为“S S”型曲线型曲线 K K值：值：A种群数量达到种群数量达到K值时，值时，种群种群增长停止增长停止种群数量在种群数量在 K/2值时，
9、值时，种群种群 增长最快增长最快种群数量种群数量 小于小于K/2值时值时种群种群 增长逐渐加快增长逐渐加快种群数量种群数量 大于大于K/2值时值时种群种群 增长逐渐减慢增长逐渐减慢K/2K/2种群数量（在理想状态下的种群增长（在理想状态下的种群增长）（在有限环境下的种群增长（在有限环境下的种群增长）“S”型曲线型曲线“J”型曲线型曲线前提条件前提条件种群增长率种群增长率种群增长速率种群增长速率有无有无K值值环境资源有限环境资源有限环境资源无限环境资源无限先增大后减少先增大后减少保持稳定保持稳定先增大后减少先增大后减少不断增大不断增大有有K值值无无K值值种群数量的变化ABA是种群增长的是种群增长
10、的理论曲线理论曲线B是种群实际增是种群实际增长曲线长曲线时间时间种种群群数数量量图中阴影部分表示图中阴影部分表示环境阻力环境阻力，也就是，也就是通过生存斗争被淘汰的个体数量。通过生存斗争被淘汰的个体数量。K（环境所允许的最大值）（环境所允许的最大值）若种群为人类所需要的鱼类资源，利用此若种群为人类所需要的鱼类资源，利用此种群数量变化曲线，我们应该确定怎样的捕捞种群数量变化曲线，我们应该确定怎样的捕捞量量才能即不危害才能即不危害鱼类种群的持鱼类种群的持续发展续发展,又能获又能获得较高的鱼产量得较高的鱼产量?课堂讨论课堂讨论K时间时间种群数量种群数量OAK21 家鼠繁殖力极强，善于打洞，偷吃粮家鼠
11、繁殖力极强，善于打洞，偷吃粮食，传播疾病危害极大，应该采取哪些措食，传播疾病危害极大，应该采取哪些措施控制家鼠数量？施控制家鼠数量？有害生物的控制有害生物的控制1.1.减少数量：机械捕杀、药物捕杀减少数量：机械捕杀、药物捕杀2.2.增大环境阻力降低环境容纳量：增大环境阻力降低环境容纳量：养殖或释放天敌、打扫卫生、养殖或释放天敌、打扫卫生、硬化地面、将食物储存在安全处，硬化地面、将食物储存在安全处，养殖或释放它们的天敌3.3.降低繁殖率等降低繁殖率等濒危生物的保护濒危生物的保护 大多数种群的数量总是在波动之中大多数种群的数量总是在波动之中四、种群数量的波动和下降四、种群数量的波动和下降在不利条件
12、之下，有些种群数量还会急剧下降，在不利条件之下，有些种群数量还会急剧下降，甚至消亡甚至消亡.1 在自然界中，影响种群数量变化的因素主要有哪些？在自然界中，影响种群数量变化的因素主要有哪些？气候、食物、天敌、传染病、气候、食物、天敌、传染病、人类活动等人类活动等.2 除此之外，影响种群数量变化的内部因素主要有哪些？除此之外，影响种群数量变化的内部因素主要有哪些？出生率、死亡率、迁入率、迁出率、出生率、死亡率、迁入率、迁出率、年龄组成、性别比例等年龄组成、性别比例等1 1在下列图中，表示种群在无环境阻力状况下增长在下列图中，表示种群在无环境阻力状况下增长的是的是B2 2、种群的指数增长（、种群的指
13、数增长（J J型）是有条件的，条件之一是型）是有条件的，条件之一是A A在该环境中只有一个种群在该环境中只有一个种群B B该种群对环境的适应比其他种群优越得多该种群对环境的适应比其他种群优越得多C C环境资源是无限的环境资源是无限的D D环境资源是有限的环境资源是有限的C3 3下图表示接种到一定容积培养液中的酵母菌生下图表示接种到一定容积培养液中的酵母菌生长曲线图，曲线中哪段表示由于有限空间资源的长曲线图，曲线中哪段表示由于有限空间资源的限制使种内斗争增加限制使种内斗争增加A ACDCD段（增长速度慢）段（增长速度慢）B BDEDE段（速度加快）段（速度加快）C CEFEF段（变化速率加快）段
14、（变化速率加快）D DFGFG段（速度逐渐变慢）段（速度逐渐变慢）D本本课课小小结结 第二节第二节 种群数量的变化种群数量的变化 一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法-数学模型数学模型建立数学模型的一般步骤建立数学模型的一般步骤 二、种群增长的二、种群增长的“J”J”型曲线型曲线1 1、“J”J”型曲线形成的条件型曲线形成的条件2 2、“J”J”型增长的数学模型型增长的数学模型三、种群增长的三、种群增长的“S”S”型曲线型曲线1 1、“S”S”型曲线形成的条件型曲线形成的条件2 2、K K值值3 3、“J”J”型曲线与型曲线与“S”S”型曲线的比较型曲线的比较四、种群数量的波动
15、和下降四、种群数量的波动和下降 人口增长、人类活动对自然界种群数量变化的影响人口增长、人类活动对自然界种群数量变化的影响 研究种群数量变化的意义研究种群数量变化的意义探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化基础知识：酵母菌 种群数量的变化 血球计数板 探究性实验 实验原理：实验原理：n n 种群的数量变化有一定的规律。在理种群的数量变化有一定的规律。在理想条件下，种群呈想条件下，种群呈“J”J”型增长，在有限型增长，在有限的环境下，种群呈的环境下，种群呈“S”S”型增长。型增长。n n 酵母菌生长周期短，增殖速度快且世酵母菌生长周期短，增殖速度快且世代间不重叠，
16、在实验室条件下，用液体代间不重叠，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。群数量随时间变化的情况。酵母菌酵母菌n单细胞单细胞真核真核生物生物n生长周期生长周期短短，增殖速度，增殖速度快快n酵母菌的呼吸方式酵母菌的呼吸方式有氧呼吸有氧呼吸水和二氧化碳水和二氧化碳无氧呼吸无氧呼吸酒精和二氧化碳酒精和二氧化碳三、探究培养液中酵母菌种群数量的变化三、探究培养液中酵母菌种群数量的变化1 1、提出问题：、提出问题：2 2、作出假设、作出假设:3 3、材料工具：、材料工具：4 4、制定计划：、制定计划：配置酵母菌培养液配置酵母菌培养液
17、 灭菌灭菌 接种接种 培养（培养（2828摄氏度）摄氏度）计数计数 分析结果，得出结论分析结果，得出结论5 5、实施计划：、实施计划：6 6、分析结果，得出结论：、分析结果，得出结论：7 7、表达和交流：、表达和交流：8 8：进一步探究：进一步探究：血球计数板计数n血球计数板是一种专门用于计算较大单血球计数板是一种专门用于计算较大单细胞微生物的一种仪器。细胞微生物的一种仪器。n计数时，常采用计数时，常采用样方法样方法血球计数板计数一个小方格（即一个计数室）的体积是2 mm mm 2 mm mm 0.1 mmmm=0.4=0.4mm3mm3=4=41010-4-4 mlml第第 1 1 天天第第
18、 4 4 天天第第 6 6 天天第第 7 7 天天死亡死亡 对于压在小方格界线上的酵母菌应取对于压在小方格界线上的酵母菌应取相相邻两边及顶角邻两边及顶角计数。计数。注意事项注意事项（参见新坐标（参见新坐标P44）从试管中吸出培养液进行计数前，需将试从试管中吸出培养液进行计数前，需将试管轻轻震荡几次，试分析其原因管轻轻震荡几次，试分析其原因?如果一个小方格内酵母菌过多，难以数清，如果一个小方格内酵母菌过多，难以数清，可以采取什么措施可以采取什么措施?结果的记录整理最好用表格记录。结果的记录整理最好用表格记录。n种群数量的变化包括增长、波动、稳定、种群数量的变化包括增长、波动、稳定、下降下降等等
19、n“S”S”型曲线有一个型曲线有一个K K值，即值，即环境容纳量环境容纳量。n种群数量的增长也受到许多环境因素（如种群数量的增长也受到许多环境因素（如温度温度、培养液的培养液的pHpH、培养液的养分种类和浓度、培养液的养分种类和浓度、代谢代谢产物产物等）的影响。等）的影响。A A 1、在一个相对封闭的小型牧场内，迁入一小群绵羊，、在一个相对封闭的小型牧场内，迁入一小群绵羊，8年后发展到年后发展到500只左右，这个羊群数量会只左右，这个羊群数量会 ()A、维持在一个水平上、维持在一个水平上 B、不断下降、不断下降 C、缓慢上升、缓慢上升 D、迅速上升、迅速上升巩固练习巩固练习2 2、图、图414
20、414是某一资源动物种群迁入一个适宜环境后增长是某一资源动物种群迁入一个适宜环境后增长曲线图，请回答：曲线图，请回答：(1)(1)图中表示种群数量最大的点是图中表示种群数量最大的点是_。(2)(2)图中表示种群增长速度最快的点是图中表示种群增长速度最快的点是_。(3)(3)该种群的增长速度由缓慢逐渐加快是在迁入该种群的增长速度由缓慢逐渐加快是在迁入_年后开始的，环境阻力明显增大是在迁入后年后开始的，环境阻力明显增大是在迁入后_年开始的。年开始的。(4)(4)既要获得最大的捕获量，又要使该动物资源的更新能既要获得最大的捕获量，又要使该动物资源的更新能力不受破坏，应该使该动物中群体的数量保持在图中
21、哪一力不受破坏，应该使该动物中群体的数量保持在图中哪一点所代表的水平上点所代表的水平上?_?_。d26bb1、增长率：指的是单位数量的个体在单位时间内、增长率：指的是单位数量的个体在单位时间内新增加的个体数，其计算公式为：（增长后的总新增加的个体数，其计算公式为：（增长后的总数数增长前的总数）增长前的总数）/增长前的总数增长前的总数100%。在其。在其他条件不变时，增长率他条件不变时，增长率=出生率出生率死亡率。死亡率。2、增长速率是指单位时间内增长的数量（即曲线、增长速率是指单位时间内增长的数量（即曲线斜率），其计算公式为：（增长后的总数斜率），其计算公式为：（增长后的总数增长增长前的总数）
22、前的总数）/时间。时间。3.类型：类型：数据分析表格式数据分析表格式时时 间间20406080100120140160 180细菌细菌数量数量数学方程式数学方程式Nn=2n坐标式（曲线图、柱状图）坐标式（曲线图、柱状图）一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法3.类型：类型：坐标式（曲线图、柱状图）坐标式（曲线图、柱状图）数据分析表格式数据分析表格式数学方程式数学方程式Nn=2n方程式方程式精确精确曲线图曲线图直观直观一、建构种群增长模型的方法一、建构种群增长模型的方法思考：思考：自然界中有此类型吗？自然界中有此类型吗？细菌的数量个营养和生存空间没有限制的情况下细菌数量增长曲线营养
23、和生存空间没有限制的情况下细菌数量增长曲线理想条件（实验室条件）下细菌数量增长曲线理想条件（实验室条件）下细菌数量增长曲线来自来自 pearl,Introduction to Media Biometry and Statistics，1930年年.科学家在一定容积一定营养的培养科学家在一定容积一定营养的培养基内培养酵母菌每基内培养酵母菌每2 2小时计数统计，通小时计数统计，通过反复实验，数据如下：过反复实验，数据如下：时间时间 t0246810酵母数酵母数 N9.629.0 71.1 174.6 350.7 513.0 时间时间 t1214161820酵母数酵母数 N594.8 641.0
24、655.9 661.8 665.0 020040060080036912151821小时小时酵母数酵母数时间时间 t02468101214161820酵母数酵母数 N9.629.0 71.1 174.6 350.7 513.0 594.8 641.0 655.9 661.8 665.0 环境阻力环境阻力食物不足食物不足空间有限空间有限种内斗争种内斗争天敌捕食天敌捕食气候不适气候不适寄生虫寄生虫传染病等传染病等020040060080036912151821小时小时酵母数酵母数时间时间 t02468101214161820酵母数酵母数 N9.629.0 71.1 174.6 350.7 513.
25、0 594.8 641.0 655.9 661.8 665.0 环境阻力环境阻力665K值值:环境容纳量环境容纳量020040060080036912151821小时小时酵母数酵母数时间时间 t02468101214161820酵母数酵母数 N9.629.0 71.1 174.6 350.7 513.0 594.8 641.0 655.9 661.8 665.0 环境阻力环境阻力665K值值:环境容纳量环境容纳量020040060080036912151821小时小时酵母数酵母数时间时间 t02468101214161820酵母数酵母数 N9.629.0 71.1 174.6 350.7 51
26、3.0 594.8 641.0 655.9 661.8 665.0 环境阻力环境阻力665K值值:环境容纳量环境容纳量时间时间 t02468101214161820酵母数酵母数 N9.629.0 71.1 174.6 350.7 513.0 594.8 641.0 655.9 661.8 665.0 增长速度增长速度 v(个个/2小时小时)19.4 42.1 103.5 176.1 162.3 81.8 46.2 14.9 5.9 3.2 增长率增长率 r(个个/2小时小时个个)2.02 1.45 1.46 1.01 0.46 0.16 0.08 0.02 0.01 0.00 02004006
27、0080036912151821小时小时酵母数酵母数环境阻力环境阻力665K值值:环境容纳量环境容纳量时间时间 t02468101214161820酵母数酵母数 N9.629.0 71.1 174.6 350.7 513.0 594.8 641.0 655.9 661.8 665.0 增长速度增长速度 v(个个/2小时小时)19.4 42.1 103.5 176.1 162.3 81.8 46.2 14.9 5.9 3.2 增长率增长率 r(个个/2小时小时个个)2.02 1.45 1.46 1.01 0.46 0.16 0.08 0.02 0.01 0.00 0204060801001201
28、40160180200100 200 300 400 500 600 700酵母数酵母数增长速度增长速度00.511.522.5510152025时间时间增长率增长率时间时间 t02468101214161820酵母数酵母数 N9.629.0 71.1 174.6 350.7 513.0 594.8 641.0 655.9 661.8 665.0 增长速度增长速度 v(个个/2小时小时)19.4 42.1 103.5 176.1 162.3 81.8 46.2 14.9 5.9 3.2 增长率增长率 r(个个/2小时小时个个)2.02 1.45 1.46 1.01 0.46 0.16 0.08
29、 0.02 0.01 0.00 020406080100120140160180200100 200 300 400 500 600 700酵母数酵母数增长速度增长速度00.511.522.5510152025时间时间增长率增长率350.7665.0176.1时间时间 t02468101214161820酵母数酵母数 N9.629.0 71.1 174.6 350.7 513.0 594.8 641.0 655.9 661.8 665.0 增长速度增长速度 v(个个/2小时小时)19.4 42.1 103.5 176.1 162.3 81.8 46.2 14.9 5.9 3.2 增长率增长率
30、r(个个/2小时小时个个)2.02 1.45 1.46 1.01 0.46 0.16 0.08 0.02 0.01 0.00 020040060080036912151821小时小时酵母数酵母数350.7665.0176.1J型型环境阻力环境阻力时间时间种种群群数数量量K值值S型型种群增长的种群增长的“J”J”型曲线型曲线 种群增长的种群增长的“S”S”型曲线型曲线 在食物（养料）在食物（养料）和空间条件充裕、和空间条件充裕、气候适宜、没有敌气候适宜、没有敌害等理想条件下，害等理想条件下，种群的数量往往会种群的数量往往会连续快速增长连续快速增长.在食物（养料）在食物（养料）和空间等有限的条和空
31、间等有限的条件下，种群数量呈件下，种群数量呈现现S S型增长趋势型增长趋势.N N0 0:该种群的起始该种群的起始 数量数量:种群数量是前种群数量是前 一年的倍数一年的倍数K K值：环境容纳量值：环境容纳量k/2k/2处：种群增长处：种群增长 速度最快速度最快种群增长的种群增长的“J”J”型曲线型曲线 种群增长的种群增长的“S”S”型曲线型曲线 Nt=N0tNt=N0t重要提示重要提示 所以种群数量处在所以种群数量处在所以种群数量处在所以种群数量处在K/2K/2K/2K/2时种群适合捕获，而时种群适合捕获，而时种群适合捕获，而时种群适合捕获，而对种群数量变化影响很小。对种群数量变化影响很小。对
32、种群数量变化影响很小。对种群数量变化影响很小。二、增长率二、增长率=（第二代个体数（第二代个体数-第一代个体数）第一代个体数）/第一代个体数第一代个体数一、增长速率（度）一、增长速率（度）=增加的个体数增加的个体数/单位时间单位时间“J”型型-增长率是增长率是不变不变的。的。“S”型型-增长率增长率不断减小不断减小“J”型型-种群增长速率是种群增长速率是不断增大不断增大“S”型型-种群增长速率种群增长速率由小变大，到曲线中点由小变大，到曲线中点（K/2）最大，以后又逐渐缩小）最大，以后又逐渐缩小种群增长的种群增长的“J”J”型曲线型曲线种群增长的种群增长的“S”S”型曲线型曲线老鼠老鼠机械捕杀机械捕杀施用激素施用激素药物捕杀药物捕杀养殖或释放养殖或释放天敌天敌将食物储存将食物储存在安全处在安全处降低降低繁殖率繁殖率减少减少数量数量增大环境阻力增大环境阻力降低环境容纳量降低环境容纳量打扫卫生打扫卫生硬化地面硬化地面