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1、第四章 种群和群落一轮复习课时37种群数量的变化 在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌20min就通过分裂增殖一次。（教材任务1：计算1个细菌产生的后代在不同时间的数量，并填入下表：时间时间（min）20406080100 120 140 160 180细菌数量细菌数量248163264128 256 512任务2：用公式表示出第n代的细菌数量Nn（20min时为第一代）：Nn=2n任务3：72小时后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？n=（60 min 72 h）20 min216 Nn2n 2 216将数学公式（Nn=2n)变为曲线图时间时间(min)20 406080100120
2、 140160 180分裂次数分裂次数细菌数量细菌数量（个）（个）248163264128 256 5121234567891种群数量变化的研究（三维设计P208）(1)研究方法：建构_模型。(2)一般步骤：数学曲线图：更直观反映数量的变化趋势(不够精确)数学方程式：更精确（不够直观）用来描述一个系统或它的性质的数学形式数学模型思考曲线图与数学方程式比较，有哪些优缺点？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
3、到100年，兔子的数量呈指数增长，达到6 亿只以上，遍布整个大陆。自然界中，种群的数量变化情况是怎样的？实例2：20世纪30年代，人们将环颈雉引入美国华盛顿州的一个海岛。19371942年间数量增长：2、“J”型增长的数学模型一年后该种群的数量一年后该种群的数量:N N1 1=N=N0 0 两年后该种群的数量两年后该种群的数量:N N2 2=N=N1 1=N N0 0 2 2建立模型：建立模型：t t年后该种群的数量年后该种群的数量:N Nt t=N=N0 0 t t模型假设：模型假设：食物和空间条件充裕食物和空间条件充裕，气候适宜，气候适宜，没有敌害没有敌害等等理想的理想的环境。环境。种群的
4、数量每年以一定的倍数增长，第种群的数量每年以一定的倍数增长，第二年的数量是第一年的二年的数量是第一年的 倍倍。N N0 0为种群的为种群的起始起始数量数量t t为为时间时间N Nt t表示表示t t年后该年后该种群的数量种群的数量表示该表示该种群数种群数量是一年前种群量是一年前种群数量的倍数数量的倍数【小组讨论】请计算某呈“J”型增长的种群，第4年的种群数量是多少？N N3 3=N=N0 0 3 33年后Nt=N0t=1时,1时,1时,种群数量会：_年龄组成为：_基本不变 稳定型种群数量的会：_年龄组成为：_种群数量会：_年龄组成为：_减小 衰退型增加 增长型 1,且固定不变时：种群数量呈“J
5、”型增长例题：某岛屿引入外来物种野兔，研究人员调查了30年间野兔种群数量的变化，并据此绘制了值变化曲线（如图所示）。以下叙述中正确的是（）DA.第1年至第5年间野兔种群增长速率不变 B.从第5年起野兔种群数量开始下降C.第15年至第20年间野兔种群出生率大于死亡率 D.第20年至第30年间野兔种群数量增长率为0“J”型增长曲线：（2）形成原因理想状态-食物和空间条件充裕，气候适宜，没有敌害等（不存在环境阻力）。（3）适用范围a.实验室中营养充分的情况b.种群刚刚迁入一个新环境时（1）数量变化特点种群每年以一定的倍数增长思考：“J”型曲线能一直持续下去吗？答：不会。原因是资源和空间是有限的（存在
6、环境阻力）；当种群密度增大时，种内斗争会加剧，以该种群为食的动物的数量也会增加，这就会使种群的出生率降低，死亡率增加。当死亡率增加到与出生率相等时，种群的增长就会停止，有时会稳定在一定的水平。3、“S”型增长的数学模型实例：生态学家高斯（Gause，1934）把5个大草履虫置于0.5mL的培养液中，每隔24小时统计一次数据，经过反复实验，结果如下：如何验证这个观点？“S”型增长曲线（3）适用范围（1）数量变化特点种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定（稳定于“K值”）资源和空间有限的种群（自然种群）（2）“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，又称K
7、值。种群数量为K：种群增长速率为零,种群数量最大，种内斗争最剧烈。种群数量为K/2：种群增长速率最大K/2增长速率最快K K值值增长期：个体数量增加，增长加速适应期：个体数量较少，增长缓慢稳定期：增长减慢增长速率为零a ab bc c（4）解读“S”型曲线【思考与讨论】通过数学模型得出种群数量增长率和增长速率的变化规律。增长速率：是指种群在单位时间内净增加的个体数。（就是J、S型曲线的斜率）增长速率（现有个体数原有个体数）增长时间增长率：是指种群在单位时间内净增加的个体数与种群原来的数量的比例。（不是J、S型曲线斜率）增长率=（现有个体数原有个体数）原有个体数时间时间（min）20406080
8、100 120 140 160 180细菌数量细菌数量增长率增长率增长速率增长速率（个（个/20min）248163264128 256 5121111111111248163264128 2560 时间 种群增长率0 时间种群增长速率增长率不变-1增长速率逐渐加快（1）“J”型曲线的增长速率（2）“S”型曲线的增长速率增长速率讨论：（1）阐述曲线的变化趋势。（2）请在曲线中分别找出K/2值和K值所对应的 时间点，并说明判断理由。K/2K增长速率先增加后减小1.乙图0g相当甲图_点之前，种群数量增长速率逐渐_。c cg gh hf f（K/2K/2K/2K/2）K KK/2K/2a ab b
9、b bc c甲甲甲甲种种群群数数量量增增长长速速率率时间时间0 0g g（K/2K/2）h h（K K）乙乙乙乙2.g 点相当甲中K/2，种群数量增长速率_。3.乙图g-h相当甲图_，种群数量增长速率逐渐_。4.h 点相当甲中K，种群数量增长速率为_。b b增加增加最大最大b-cb-c减小减小0 0种群增长的“S”型曲线种群增长的“J”型曲线种群增长的“S”型曲线种群增长的“J”型曲线-1时间时间时间时间生存斗争淘汰的个体数C例1：某中学迁入新建校园14年，校园中白头鹎（鸟纲鹎科动物）在14年间的种群增长速率如表所示。据表分析可知（）年份年份第第2年年第第4年年第第6年年第第8年年 第第10年
10、年 第第12年年 第第14年年增增长长速率速率066 152283369291120003A这14年中，白头鹎的种群数量呈“J”型增长B第12年时，白头鹎种群的年龄结构为衰退型C该学校中，白头鹎的K值约为第8年时其种群数量的两倍D用样方法调查白头鹎的种群密度并计算出增长速率B例2：下图表示某物种迁人新环境后，种群数量增长速率随时间的变化关系，经调査在第5年时该种群数量为200只。有关叙述正确的是（）A.由图可知，该种群数量一直呈“J”型增长B.理论上该种群在此环境中的环境容纳量约为400只C.由于生活空间和资源有限、存在天敌等，第59年内该种群数量减少D.若该种群为东方田鼠，则将其数量控制在2
11、00只左右可有效防治鼠患大多数种群的数量总是在波动之中的四、种群数量的波动和下降东亚飞蝗种群数量的波动在不利条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡波动型曲线:（1）数量变化特点（2）影响种群数量变化的原因种群数量在“K”值附近波动内因：出生率和死亡率、迁入率和迁出率、年龄组成和性别比例等种群特征。外因：气候、食物、天敌、传染病等。重要因素：人类的活动人为控制（家禽，畜牧）捕杀野生动物滥砍乱阀例：如右图是某种群增长的曲线，下列有关叙述不正确的是（）CA.该曲线近似于“S”型增长曲线 B.K值是环境条件所允许达到的种群最大数量C.种群数量达到K值后固定不变 D.种群数量达到K值后，会随环境条件变化而上下
12、波动K/2值和K值的应用1、同一种群的K值是固定不变的吗？2、对保护大熊猫应采取什么措施才会事半功倍？答：环境条件改变，K值也随之发生改变，即改善环境条件可使K值增大；如环境条件受到破坏，则K值将会减小。答：建立自然保护区，改善大熊猫栖息环境，提高K值。思考与讨论：五、研究种群数量变化的意义A.渔业捕捞中的捕捞时机和捕捞量应控 制在多少？应在种群数量大于K/2时才可以捕捞；应使捕捞后的种群数量保持在K/2值。这样鱼的增长速率最大，鱼的种群数量会迅速恢复。家鼠繁殖力极强，善于打洞，偷吃粮食，传播疾病危害极大，我们应如何控制灭鼠的时机和数量？B、有害生物的控制 不可盲目灭鼠，防止鼠的种群数量在K/
13、2值附近，导致其获得最大增长速率,这样鼠的数量会迅速增加，灭鼠效果不好。K/2的应用a.资源开发与利用：种群数量达到K/2时，种群增长速率最大，再生能力最强；对养殖的生物进行捕捞(捕获)时，捕捞后的种群数量要维持在K/2处，以保证持续获取高产量。b.有害生物防治：务必及时控制种群数量，严防达到K/2处，甚至在k/2以前就应采取相应措施。K值的应用a.野生生物资源保护和利用：保护野生生物生活环境，减小环境阻力，增大K值。b.有害生物的防治：增大环境阻力(如为防鼠害而封储粮食、清除生活垃圾、保护鼠的天敌等)，降低K值。例：如图表示池塘中某鱼类种群的增长曲线，据图分析说法正确的是（）CA.该曲线中种
14、内生物争夺资源和空间最激烈的是bc段B.t 3 后种群数量不能继续增长的原因只可能是食物与空间不足C.希望长期获得较高的鱼产量，每次捕捞后该种鱼的数量需保持在曲线中的b点左右D.K值是该种群在该环境中能达到的最大密度v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。v计数时，常采用样方法。实验：探究培养液中酵母菌数量的变化一个计数室就是一个大方格一个计数室（大方格）有25个中方格一个计数室（大方格）有16个中方格两种规格一个计数室（大方格）共有400个小方格难点突破：血细胞计数板的原理和使用 计数室1mm计数室的容积一般为0.1mm3划分为25个中方格五点取样，求每个中方格的平均值例1
15、：以一个计数室有25个中方格为例进行计算：设五个中方格中总菌数为A，菌液稀释倍数为B，那么，一个大方格（即0.1mm3中的总菌数是多少？1ml菌液中的总均属是多少？1mm1mm=A X 5 X 104 X B（单位换算：1mL=1000mm3）例2：如果是16个中方格的计数板，设4个中方格的总菌数为A，菌液稀释倍数为B,则一个大方格（即0.1mm3中的总菌数是多少？1ml菌液中的总均属是多少？1mm1mm1mm1mm4 44000040000X BX BX BX B（单位换算：1mL=1000mm3）将样液稀释100倍，采用规格为1mm1mm0.1mm的血球细胞计数板计数，观察到的计数室细胞分
16、布如图，则培养液中细胞的密度是 个/mL。1108 单位换算：1 mL=1000 mm32实验注意事项（三维设计P208）(1)本实验不需要专门设置对照实验，因不同时间取样已形成对照；需要做重复实验，目的是尽量减少误差，需对每个样品计数三次，取其平均值。(2)从试管中吸出培养液进行计数前，需将试管轻轻振荡几次，目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，减小误差。(3)制片时，先将盖玻片放在计数室上，用滴管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入。多余培养液用滤纸吸去。(4)制好装片后，应稍待片刻，待酵母菌全部沉降到计数室底部，再用显微镜进行观察、计数。(5)显微镜计数时，对于压在小方格界线上的酵母菌，应遵循“数上线不数下线，数左线不数右线”的原则计数。(6)如果一个小方格内酵母菌过多，难以数清，应当稀释培养液重新计数，以每小方格内含有45个酵母细胞为宜。稀释培养液时要进行定量稀释，便于计算。(7)每天计数酵母菌数量的时间要固定。结果的记录最好用记录表。