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1、第2节种群数量的变化聚焦：聚焦：怎样建构种群增长的模型怎样建构种群增长的模型?种群的数量是怎样变化的？种群的数量是怎样变化的？建构种群增长模型的方法,观察视频思考回答1 1个大肠杆菌繁殖个大肠杆菌繁殖n n代可产生多少个大肠细菌？代可产生多少个大肠细菌？问题探讨2.72h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？2216个。1.n代细菌数量Nn的计算公式是：Nn=2n可以用实验计数来验证。我们的手上难免沾染细菌。细菌的繁殖速率很快，因而我们要常洗手。假设在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌20min就通过分裂繁殖一代。3.在一个培养瓶中，细菌的数量会一直按照这个公式描述的趋势增长吗？如何验
2、证你的观点？不会，因为培养瓶中的营养物质和空间是有限的。二二种群的“J”形增长三三种群的“S”形增长一一建构种群增长模型的方法四四种群数量的波动 建构种群增长模型的方法一1.建立数学模型的步骤观察分析提出问题做出假设建立数学模型对模型进行检验修正研究方法研究实例细菌每20min分裂一次，怎样计算繁殖n代的数量？在资源和生存空间没有限制的条件下，细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响Nn=2n N代表细菌数量，n表示第几代观察、统计细菌数量，对模型进行检验或修正数学模型数学模型：用来描述一个系统或它的性质的：用来描述一个系统或它的性质的数学形式。数学形式。建构种群增长模型的方法一2.数学模型的表
3、达形式及优点Nn=2n数学公式曲线图优点：缺点：科学、精确不够直观直观不够精确时间时间/min020406080100120140160180繁殖代数繁殖代数0123456789细菌数量细菌数量/个个202 4 8 16 32 64 128 256 512请算出一个细菌产生的后代在不同时间数量，请算出一个细菌产生的后代在不同时间数量，并填入下表，画出细菌种群数量的增长曲线。并填入下表，画出细菌种群数量的增长曲线。自然界中有类似细菌在理想条件下种群（呈J型）增长的形式吗？建构种群增长模型的方法一思考讨论：分析自然界种群增长的实例资料11859年，澳大利亚24只野兔6亿 只野兔1个世纪资料2193
4、71942年，某岛屿上环颈雉种群数量增长如右图讨论：1.这两个资料中的种群增长有什么共同点？出现这种增长的原因是什么？种群呈“J”形曲线增长。原因是食物和空间条件充裕、没有天敌、气候适宜等。2.这种种群增长的趋势能不能一直持续下去？为什么？不能。因为资源和空间是有限的。种群的“J”形增长二1含义：在 理 想 条 件 下，以 时 间 为 横 坐 标，种群数量为纵坐标，画出的种群增长曲线大致呈“J”形。种群的“J”形增长二（2）建立模型(数学公式)=食物和空间条件充裕气候适宜没有天敌(捕食和寄生天敌)和其它竞争物种2“J”形增长的数学模型（1）模型假设 种群的“J”形增长二（3）对“”的理解：Nt
5、N0t 表达式中，表示种群数量是前一年种群数量的倍数，不是增长率。项目种群数量变化年龄结构111，且不变）100增长率末数初数NtNt-1Nt-1初数（增长率0，且不变）种群增长率不受种群密度制约，增长率保持不变。=（-1）100NtN0t(4)增长率：单位时间内净增加的个体数占原来个体数的比例 种群的“J”形增长二（1，且不变）（5 5）增长速率）增长速率：单位时间内增加的个体数量。增长速率末数初数单位时间NtNt-1(个)t(年)实质就是“J”型曲线的斜率（-1）N0t-1NtN0t 种群的“S”形增长三【实例分析】生态学家高斯的实验：把把5 5个大草履虫个大草履虫置于置于0.5mL0.5
6、mL的培养液的培养液中，中，不更换不更换到更大容器中，到更大容器中，不添加不添加新的培养液，新的培养液，连续观察、记录，第连续观察、记录，第5 5天后基本维持天后基本维持375375个左右，个左右，结果如下表：结果如下表：时间/d种群数量/个K=375时间时间0 01 12 23 34 45 56 6数量数量5 52020137137319319369369375375373373请绘制请绘制大草履虫的种群增长曲线大草履虫的种群增长曲线373.3373.3369.0369.020.420.4319.0319.0137.2137.2375.0 种群的“S”形增长三1.“S”形增长含义种群经过一定
7、时间的增长后，数量趋于稳定，增长曲线呈S形。2.适用对象：一般自然种群的增长3.环境容纳量（K值）一定的环境条件所能维持的种群最大数量称为环境容纳量，又称K值。原因原因：资源和空间有限：资源和空间有限，随种群密度增大，随种群密度增大，种内种内竞争加剧竞争加剧，使得出生率，使得出生率降低降低和死亡率和死亡率升高升高，二者，二者相等时种群停止增长，有时会稳定在一定水平。相等时种群停止增长，有时会稳定在一定水平。种群的“S”形增长三ab段：种群基数小，需要适应新环境，增长较缓慢；资源和空间丰富，出生率升高，种群数量增长迅速；资源和空间有限，种群密度增大，种内竞争加剧，出生率降低，死亡率升高，种群增长
8、减缓；出生率约等于死亡率，种群增长速率几乎为0，种群数量达到K值，且维持相对稳定。种群数量为K/2，种群增长速率达到最大；4.“S”形增长曲线图分析：bc段：c点：de段：cd段：种群的“S”形增长三(1)增长速率(dN/dt)增长速率先增大后减小，最后为0。当种群数量为k/2时，增长速率达到最大。实质就是“S”型曲线的斜率 种群的“S”形增长三（2）增长率增长率受种群密度制约，密度越大，增长率越小。时间时间0 01 12 23 34 45 56 6数量数量5 52020137137319319369369375375373373(k-N)/K(k-N)/K 种群的“S”形增长三【问题探究】K
9、 值 （是/不是）种群数量的最大值请据图分析：该种群的K 值为 。同一种群的K 值是固定不变的吗？同一种群的K 值不是固定不变的，会受到环境因素的影响。K2生物自身的遗传特性和食物、栖息场所、天敌及其他生存条件均会影响动物的环境容纳量。不是K值是种群在一定环境条件下所能维持的种群最大数量，在环境条件没有变化的情况下，种群数量在K值上下波动，动态平衡。种群的“S”形增长三5K 值的应用野生大熊猫种群数量锐减的关键原因是什么？最根本原因是野生大熊猫的栖息地遭到破坏，由于食物的减少和活动范围的缩小，K 值就会变小。（1）实践应用1野生生物的保护保护大熊猫的根本措施是什么？建立自然保护区，给大熊猫更宽
10、广的生活空间，改善它们的栖息环境，从而提高环境容纳量。种群的“S”形增长三？（2）实践应用2有害生物的防治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增大死亡率降低环境容纳量搞好卫生降低出生率防治有害生物的根本措施硬化地面5K 值的应用 种群的“S”形增长三【问题探究】K/2值的应用“黄金开发点”ABCABC对资源开发与利用的措施种群数量达环境容纳量的一半（K/2）时种群增长速率最大，再生能力最强，维持被开发资源的种群数量在K/2值处，可实现“既有较大收获量又可保持种群高速增长”，从而不影响种群再生，符合可持续发展的原则。对有害生物防治的措施控制种群数量，严防达到K/2值
11、处（否则会导致该有害生物成灾）。渔业资源最佳捕捞时期？1/2K时何时防治？达到1/2K前 种群的“S”形增长三【总结】K值与K/2值的应用:K值减小环境阻力 增大K值 保护野生生物资源增大环境阻力 降低K值 防治有害生物草原最大载畜量不超过K值 合理确定载畜量K/2值渔业捕捞后的种群数量要在K/2值处K/2值前防治有害生物，严防达到K/2值处 习题巩固及时反馈知识落实 例例1 资源的合理使用可使产量最大化，又不影响资源的持久利用。自然种群增长资源的合理使用可使产量最大化，又不影响资源的持久利用。自然种群增长呈呈“S”型曲线。假设种群的型曲线。假设种群的K值为值为200，N表示种群数量，据表分析
12、正确的是表示种群数量，据表分析正确的是()A.环境阻力境阻力对种群增种群增长的影响出的影响出现在在S4点之后点之后 B防治蝗虫防治蝗虫应在蝗虫数量达到在蝗虫数量达到S3点点时进行行 C渔业捕捕捞后需控制剩余量在后需控制剩余量在S3点点 D(KN)/K值为0.25时，种群增，种群增长率最大率最大曲线上的点曲线上的点N(KN)/KS1200.90S2500.75S31000.50S41500.25S51800.10C C 【总结】种群“J”形和“S”形增长曲线之间的关系（1）某种群生活在一个较理想的环境中，则此种群数量增长的曲线是 。（2）如果此种群生活在一个有限制的自然环境中，种群的个体数量增长
13、的曲线可能是 。（3）图中两曲线间的阴影部分代表 ，按自然选择学说，就表示在生存斗争中被 的个体数量。“S”形“J”形环境阻力淘汰食物不足空间有限种内斗争天敌捕食气候、传染病等环境阻力J型曲线S型曲线前提条件增长模型有无K值种群增长率种群增长速率理想条件存在环境阻力比较种群增长两种曲线的联系与区别无，持续保持增长有K值保持稳定先增加后下降有最大值逐渐下降逐渐增加无上限 种群数量的波动四在自然界，有的种群能够在一段时期内维持数量的相对稳定。对于大多数生物种群来说，种群数量总是在波动中。某地区东亚飞蝗种群数量的波动1.种群数量的相对稳定2.种群数量的波动在K值不变的情况下，种群的数量总是围绕着K值
14、上下波动。种群数量的波动四3.种群数量的爆发处在波动状态的种群，在某些特定条件下可能出现种群爆发。如蝗灾、鼠灾、赤潮等。东亚飞蝗的爆发东亚飞蝗在我国的大发生没有周期性规律，干旱是大发生的主要原因。在黄河三角洲上的湿生草地，若遇到连年干旱，土壤中的蝗卵成活率就会提高，这是造成蝗虫大发生的主要原因。在淮河流域，前一年大涝，第二年飞蝗大发生的概率最大。故河北蝗区常出现“先涝后旱，蚂蚱成片”，“大水之后，必闹蝗灾”的情况。种群数量的波动四3.种群数量的爆发加拿大一枝黄花水葫芦 种群数量的波动四4.种群数量的下降当种群长久处于不利条件下，种群数量会出现持续性的或急剧的下降。如遭遇人类乱捕滥杀和栖息地破坏
15、。种群的延续需要有一定的个体数量为基础。当一个种群的数量过少，种群可能会由于近亲繁殖等原因而衰退、消亡。对于那些已经低于种群延续所需要的最小种群数量的物种，需要采取有效的措施进行保护。捕鲸现场 习题巩固及时反馈知识落实1下图为种群数量增长曲线，不考虑迁入和迁出，下列有关叙述不正确的是 （）A种群的数量变化除了“J”形和“S”形增长，还有稳定、波动和下降等Bbc段种群增长速率逐渐下降，是因为出生率小于死亡率C自然状态下种群数量达到K 值时，种群的增长速率接近于0D当环境条件发生变化时，种群的K 值也会发生相应的变化B 习题巩固及时反馈知识落实2科学家对某荒原上的子午沙鼠种群数量进行连续多年的调查
16、，获得如图所示信息。下列叙述正确的是（）A第5年的子午沙鼠种群属于衰退型B第10年和第20年的子午沙鼠种群数量相同C第15年，子午沙鼠种群增长模型呈“S”形D第1520年，子午沙鼠种群数量一直减少D（2021山东卷）山东卷）19.种群增长率是出生率与死亡率之差，若某种水蚤种种群增长率是出生率与死亡率之差，若某种水蚤种群密度与种群增长率的关系如图所示。下列相关说法错误的是群密度与种群增长率的关系如图所示。下列相关说法错误的是A.水蚤的出生率随种群密度增加而降低水蚤的出生率随种群密度增加而降低B.水蚤种群密度为水蚤种群密度为1个个/cm/cm3 3时，种群数量增长最快时，种群数量增长最快C.单位时
17、间内水蚤种群的增加量随种群密度的增加而降低单位时间内水蚤种群的增加量随种群密度的增加而降低D.若在水蚤种群密度为若在水蚤种群密度为32个个/cm/cm3 3时进行培养，其种群的增长率会为负值时进行培养，其种群的增长率会为负值BCBC 2.(不不定定项)生态策略是生物在种群水平上对环境变化的适应策略。其中r对策生物通常个体小、寿命短、生殖力强但存活率低，亲代对后代缺乏保护；K对策生物通常个体大、寿命长、生殖力弱但存活率高，亲代对后代有很好的保护。图中两条曲线分别表示K、r对策生物当年的种群数量(Nt)和一年后的种群数量(Nt1)之间的关系，虚线表示Nt1Nt，K对策物种的动态曲线有X和S两个平衡
18、点，r对策物种的曲线只有S一个平衡点。下列判断正确的是()A.图中r对策物种的S平衡点对应的种群数量即为该种群的环境容纳量B.图中K对策物种的种群数量一旦低于X平衡点对应的种群数量就会走向灭绝C.图中r对策物种很难灭绝，在种群密度极低时也能迅速回升D.对于濒危的K对策动物，其保护措施应以提高生殖力为主ABCABC 培养液中酵母菌种群数量的变化五兼性厌氧型生物（单细胞真核生物）；生长周期短，繁殖速度快，易于研究种群数量的变化 培养液中酵母菌种群数量的变化五实验:探究培养液中酵母菌种群数量的变化1.实验原理:2.提出问题:培养液中酵母菌的数量是怎样随时间变化的?3.作出假设:在环境资源有限的条件下
19、，酵母菌的数量变化随时间呈“S”形增长曲线在理想条件下，酵母菌种群的增长呈“J”形曲线；在各种资源有限或者存在环境阻力的情况下，酵母菌种群增长呈“S”形曲线。随着时间推移，由于营养物质的_、有害代谢产物的_、pH的_，酵母菌数量呈_形增长。消耗积累改变”S“4.材料用具酵母菌菌种，无菌马铃薯培养液或者肉汤培养液，血细胞计数板，显微镜 培养液中酵母菌种群数量的变化五5.显微镜计数操作步骤:酵母菌的计数方法:抽样检测法计数一个小方格内的酵母菌数量。先将盖玻片放在血细胞计数板的计数室上。用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入。多余的培养液用滤纸吸去。待酵母菌全部沉降到计数室底部，将计数板
20、放在载物台的中央。培养液中酵母菌种群数量的变化五6.计数工具血细胞计数板及计算计数室深度为0.1mm1个计数室的面积为1mm2，1个计数室内有400个小方格。每个小方格的面积是1/400mm2计数室的两种规格：计数室的两种规格：规格2（2516）：1mL培养液中细胞个数中方格中酵母菌数量的平均值25104稀释倍数规格1（1625）：1mL培养液中细胞个数中方格中酵母菌数量的平均值16104稀释倍数练习1.检测员将1mL水样稀释10倍后，用抽样检测的方法检测每毫升蓝藻的数量；将盖玻片放在计数室上，用吸管吸取少许培养液使其自行渗入计数室，并用滤纸吸去多余液体。已知每个计数室由2516400个小格组
21、成，容纳液体的总体积为0.1mm3。现观察到图中该计数室所示a、b、c、d、e5个中格80个小格内共有蓝藻n个，则上述水样中约有蓝藻个mL。5n105规格2（2516）：1mL培养液中细胞个数中方格中酵母菌数量的平均值25104稀释倍数 培养液中酵母菌种群数量的变化五2.将样液稀释100倍，采用血球计数板(规格为1mm1mm0.1mm)计数，观察到的计数室中细胞分布见图3，则培养液中藻细胞的密度是_个/mL。110854344 培养液中酵母菌种群数量的变化五（1）从试管中吸出培养液进行计数之前，建议你将试管轻轻振荡几次这是为什么？酵母菌会沉降在瓶底，轻轻振荡几次使培养液中酵母菌分布均匀，以减少
22、误差。（2）如果一个小方格内酵母菌数量过多，难以数清，应当采取什么措施？稀释适当倍数（3）对于压在小方格界线上的酵母菌应当怎样计数?只计相邻两边及其顶角上的酵母菌，一般遵循“计上不计下，计左不计右”的原则。（4）本实验需要设置对照吗?不需要对照,在时间上形成前后自身对照。（5）需要做重复实验吗?需要重复实验，对每个样品可计数三次，再取平均值，以提高实验数据的准确性;（6）怎么分辨死亡细胞和有活性的细胞？死亡细胞多集结成团；可以借助台盼蓝染色（死亡细胞呈蓝色）培养液中酵母菌种群数量的变化五实验结论:影响酵母菌种群数量增长的因素:在适宜条件下，酵母菌种群呈“S”形增长；种群的增长速率是：先增加后减少，在K/2时增长速率最大。受培养液的成分、空间、pH、温度、代谢产物等因素的影响。培养液中酵母菌种群数量的变化五