第1章種群及其動態(tài)第2節(jié)種群的數量變化Introductionofanewlesson新課引入參考標準對于新鮮蔬果，我國規(guī)定的大腸桿菌群數不得超過1000CFU/g，否則會引發(fā)健康問題隨著儲存時間的延長，水果中大腸桿菌的數量會越來越多時間/min細菌數量/個0202021402260238024100322512064261.72h后，由一個細菌分裂產生的細菌數量是多少？思考提示2.在一個培養(yǎng)瓶中，細菌的數量會一直按照這個公式描述的趨勢增長嗎？如何驗證你的觀點？找公式，繪曲線Problemdiscussion問題探討時間/min細菌數量/個020202140226023802410032251206426時間（min）20406080100120140160180Nt248163264128256512020406080100120140160180200100200300400500600

Problemdiscussion問題探討時間/min細菌數量/個0202021402260238024100322512064261.72h后，由一個細菌分裂產生的細菌數量是多少？思考提示2.在一個培養(yǎng)瓶中，細菌的數量會一直按照這個公式描述的趨勢增長嗎？如何驗證你的觀點？找公式，繪曲線Problemdiscussion問題探討020406080100120140160180200100200300400500600

2012.6.4大腸桿菌生長曲線的測定Problemdiscussion問題探討Methodsforconstructingpopulationgrowthmodels建構種群增長模型的方法建立數學模型觀察研究對象，提出問題研究方法研究實例細菌每20min分裂一次，怎樣計算細菌繁殖n代后的數量？Methodsforconstructingpopulationgrowthmodels建構種群增長模型的方法建立數學模型觀察研究對象，提出問題研究方法研究實例細菌每20min分裂一次，怎樣計算細菌繁殖n代后的數量？提出合理的假設在資源和生存空間沒有限制的條件下，細菌種群的增長不會受種群密度增加的影響Methodsforconstructingpopulationgrowthmodels建構種群增長模型的方法建立數學模型觀察研究對象，提出問題研究方法研究實例細菌每20min分裂一次，怎樣計算細菌繁殖n代后的數量？提出合理的假設在資源和生存空間沒有限制的條件下，細菌種群的增長不會受種群密度增加的影響建立數學模型Nn=2nN代表細菌數量，n表示第幾代數學模型是用來描述一個系統或它的性質的數學形式。可為公式、坐標圖等。Methodsforconstructingpopulationgrowthmodels建構種群增長模型的方法數學模型內容優(yōu)缺點公式Nn=2n精確，但不夠直觀曲線圖直觀，但不夠精確020406080100120140160180200100200300400500600

Methodsforconstructingpopulationgrowthmodels建構種群增長模型的方法建立數學模型觀察研究對象，提出問題研究方法研究實例細菌每20min分裂一次，怎樣計算細菌繁殖n代后的數量？提出合理的假設在資源和生存空間沒有限制的條件下，細菌種群的增長不會受種群密度增加的影響建立數學模型Nn=2nN代表細菌數量，n表示第幾代對模型進行檢驗或修正通過進一步實驗或觀察等，對模型進行檢驗或修正Methodsforconstructingpopulationgrowthmodels建構種群增長模型的方法建立數學模型資料1：1859年，一位來澳大利亞定居的英國人在他的農場中放生了24只野兔，一個世紀后，這24只野兔的后代竟超過6億只。漫山遍野的野兔不僅與牛羊爭食牧草，還啃噬樹皮，造成植被破壞，導致水土流失。直到人們引入了黏液瘤病毒才使野兔的數量得到控制。Methodsforconstructingpopulationgrowthmodels建構種群增長模型的方法建立數學模型資料1：1859年，一位來澳大利亞定居的英國人在他的農場中放生了24只野兔，一個世紀后，這24只野兔的后代竟超過6億只。漫山遍野的野兔不僅與牛羊爭食牧草，還啃噬樹皮，造成植被破壞，導致水土流失。直到人們引入了黏液瘤病毒才使野兔的數量得到控制。資料2：20世紀30年代時，人們將環(huán)頸雉引入到美國的一個島嶼上，在最初的5年內，1937—1942年期間該種群數量的增長如右圖所示Methodsforconstructingpopulationgrowthmodels建構種群增長模型的方法建立數學模型資料1：1859年，一位來澳大利亞定居的英國人在他的農場中放生了24只野兔，一個世紀后，這24只野兔的后代竟超過6億只。漫山遍野的野兔不僅與牛羊爭食牧草，還啃噬樹皮，造成植被破壞，導致水土流失。直到人們引入了黏液瘤病毒才使野兔的數量得到控制。資料2：20世紀30年代時，人們將環(huán)頸雉引入到美國的一個島嶼上，在最初的5年，1937-1942年期間該種群數量的增長如右圖所示思考并回答問題1.這兩個資料中種群增長有什么共同點?2.種群出現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？答案種群數量增長迅猛，且呈無限增長趨勢食物充足，缺少天敵等不能，因為資源和空間是有限的"J"-shapedgrowthofapopulation種群的“J”型增長自然界確有類似的細菌在理想條件下種群數量增長的形式，如果以時間為橫坐標，種群數量為縱坐標畫出曲線來表示，曲線大致呈“J”形。1.概念020406080100120140160180200100200300400500600

等比數列通項公式an=a1qn-1首項=a1公比=q2.公式3.理想條件食物和空間條件充裕氣候適宜沒有天敵(捕食和寄生天敵)沒有其他競爭物種等"J"-shapedgrowthofapopulation種群的“J”型增長“J形增長”數學模型數學函數圖像增長率變化曲線增長速率變化曲線數量時間種群增長率時間OOO增長速度時間λ-1"J"-shapedgrowthofapopulation種群的“J”型增長對λ的理解項目種群數量變化年齡結構λ>1增加增長型λ＝1相對穩(wěn)定穩(wěn)定型λ<1減少衰退型λ>1λ<1λ=1種群數量時間0從數學模型分析種群剛剛遷入一個新環(huán)境時λ必須大于1而且恒定不變從生存環(huán)境分析實驗室中營養(yǎng)充分的條件"J"-shapedgrowthofapopulation種群的“J”型增長"J"-shapedgrowthofapopulation種群的“J”型增長“J形增長”數學模型數學函數圖像增長率變化曲線增長速率變化曲線數量時間種群增長率時間OOO增長速度時間λ-1"J"-shapedgrowthofapopulation種群的“J”型增長典型例題【例題1】（《三維設計》P10.學以致用1）科學家對某荒原上的子午沙鼠種群數量進行連續(xù)多年的調查,獲得如圖所示信息。下列敘述正確的是（）A.第5年的子午沙鼠種群屬于穩(wěn)定型B.第10年和第20年的子午沙鼠種群數量相同C.第1-5年,子午沙鼠種群增長模型呈“S”形D.第15-20年,子午沙鼠種群數量一直減少"J"-shapedgrowthofapopulation種群的“J”型增長典型例題【例題2】（《三維設計》P10.學以致用2）在一段時間內,某自然生態(tài)系統中甲種群的數量變化、乙種群的數量增長速率變化如圖所示.下列相關敘述正確的是（）A.乙種群在t2時刻數量達到最大值B.在t3時刻,乙種群的增長速率等于甲種群C.t3時甲種群和乙種群的年齡結構類型不同D.乙種群具有相同的增長速率時可能對應不同的種群數量"J"-shapedgrowthofapopulation種群的“J”型增長典型例題【題后反思】乙種群到底是怎樣一種增長方式？你能根據增長速率畫出增長曲線嗎？數量時間"S"-shapedgrowthofapopulation種群的“S”型增長時間（天）0123456種群數量（個）520137319369375365【資料】生態(tài)學家高斯（G.F.Gause，1910—1986）曾經做過單獨培養(yǎng)大草履蟲的實驗：在0.5mL培養(yǎng)液中放入5個大草履蟲，然后每隔24h統計一次大草履蟲的數量。經過反復實驗，得出了如圖所示的結果。大草履蟲的數量在第幾天增長較快？0123456400100200300"S"-shapedgrowthofapopulation種群的“S”型增長時間/d0123456100200300400種群數量/個K=375環(huán)境容納量是指：一定的環(huán)境條件所能維持的種群最大數量稱為環(huán)境容納量，又稱K值。S型增長曲線的典型特征具有環(huán)境容納量"S"-shapedgrowthofapopulation種群的“S”型增長【資料】為探究種群呈S型增長的原因，科學家做了如下實驗（如圖）：思考ABCDE（1）A、B、C組的實驗結果與E組實驗結果對比說明了什么？（2）D組的實驗結果與E組實驗結果對比說明了什么？食物資源限制了增長環(huán)境條件（代謝產物）限制了增長"S"-shapedgrowthofapopulation種群的“S”型增長【模型假設】在食物和空間條件充裕、氣候適宜、沒有敵害等條件下,種群的數量每年以一定的倍數增長,第二年的數量是第一年的λ倍。“J”形增長的數學模型【模型假設】1.資源空間有限，有天敵限制2.資源可以得以更新的開放空間“S”形增長的數學模型具有環(huán)境阻力"S"-shapedgrowthofapopulation種群的“S”型增長陰影部分表示生存斗爭中被淘汰的個體數何來生存斗爭？資源和空間有限種群密度增大環(huán)境惡劣種內競爭加劇與環(huán)境斗爭出生率下降，死亡率升高"S"-shapedgrowthofapopulation種群的“S”型增長“S形增長”數學模型數學函數圖像增長率化曲線在環(huán)境容納量為K時，種群瞬時阻力為令J型增長曲線中的改寫為所以S形增長曲線中"S"-shapedgrowthofapopulation種群的“S”型增長“S形增長”數學模型增長率化曲線"S"-shapedgrowthofapopulation種群的“S”型增長“S形增長”數學模型來來來，我給你講講什么是

阿利氏效應一定的種群密度對于有效尋找配偶和逃離敵害都是必要的，有些生物在種群密度很低時，種群數量不斷下降，且會因增長率的下降走向滅絕假設這個最低要求種群量為M那么，當N小于M時負增長，N大于M時才正增長修正r=rmX（1-）（1-）"S"-shapedgrowthofapopulation種群的“S”型增長“S形增長”數學模型數學函數圖像增長率化曲線增長率變化曲線"S"-shapedgrowthofapopulation種群的“S”型增長“S形增長”數學模型增長率變化曲線對“k/2”的運用漁業(yè)資源最佳捕撈時期？中等強度捕撈種群數量超過環(huán)境容納量的一半（K/2）時實行中等強度捕撈，使得捕撈后魚種群數量處在K/2左右?！凹扔休^大收獲量又可保持種群高速增長”，從而不影響種群再生，符合可持續(xù)發(fā)展的原則。種群數量達K時，出生率等于死亡率，這時即使不捕撈，種群數量也不會增加"S"-shapedgrowthofapopulation種群的“S”型增長不是；K值是種群在一定環(huán)境條件下所能維持（允許達到）的種群最大數量不是一成不變的。K值會隨著環(huán)境的改變而發(fā)生變化，當環(huán)境遭到破壞時，K值會下降；當環(huán)境條件狀況改善時，K值會上升。不是；在K值上下波動，動態(tài)平衡。2.同一種群的K值是固定不變的嗎？1.K值是不是種群數量的最大值？3.在環(huán)境條件沒有變化的情況下，種群數量到達K值后就不再變化了嗎？關于“K值”的討論"S"-shapedgrowthofapopulation種群的“S”型增長關于“K值”的討論對“k值”的運用1.野生生物的保護野生大熊貓種群數量銳減的關鍵原因是什么？野生大熊貓的棲息地遭到破壞，食物和活動范圍縮小，K值降低。保護大熊貓的根本措施是什么？建立自然保護區(qū)，改善棲息環(huán)境，從而提高環(huán)境容納量。"S"-shapedgrowthofapopulation種群的“S”型增長關于“K值”的討論對“k值”的運用1.野生生物的保護2.有害生物的防治如：斷絕或減少它們的食物來源；養(yǎng)殖或釋放它們的天敵；硬化地面等等。防治有害生物的根本措施是降低環(huán)境容納量"S"-shapedgrowthofapopulation種群的“S”型增長不是；K值是種群在一定環(huán)境條件下所能維持（允許達到）的種群最大數量不是一成不變的。K值會隨著環(huán)境的改變而發(fā)生變化，當環(huán)境遭到破壞時，K值會下降；當環(huán)境條件狀況改善時，K值會上升。不是；在K值上下波動，動態(tài)平衡。2.同一種群的K值是固定不變的嗎？1.K值是不是種群數量的最大值？3.在環(huán)境條件沒有變化的情況下，種群數量到達K值后就不再變化了嗎？關于“K值”的討論Fluctuationsinpopulationnumbers種群數量的“波動”2012.6.4大腸桿菌生長曲線的測定自然環(huán)境中，種群增長的J型和S型曲線均可見到，但不像數學模型所預測的那樣光滑、典型。種群實際增長的變型是很多的!綿陽引入澳大利亞塔斯馬尼亞島后的增長曲線草履蟲種群增長實例Fluctuationsinpopulationnumbers種群數量的“波動”1.但對于大多數生物，種群數量總是在波動中季節(jié)性波動年間波動Fluctuationsinpopulationnumbers種群數量的“波動”1.但對于大多數生物，種群數量總是在波動中Fluctuationsinpopulationnumbers種群數量的“波動”1.但對于大多數生物，種群數量總是在波動中處在波動狀態(tài)的種群，在某些特定條件下可能出現種群爆發(fā)蝗災鼠災赤潮Fluctuationsinpopulationnumbers種群數量的“波動”1.但對于大多數生物，種群數量總是在波動中2.有的種群能夠在一段時期內維持數量的相對穩(wěn)定野牛獅群Fluctuationsinpopulationnumbers種群數量的“波動”1.但對于大多數生物，種群數量總是在波動中2.有的種群能夠在一段時期內維持數量的相對穩(wěn)定3.當種群長久處于不利條件下，如遭遇人類亂捕濫殺和棲息地破壞，種群數量會出現持續(xù)性的或急劇的下降。種群的延續(xù)需要有一定的個體數量為基礎。當一個種群的數量過少，種群可能會由于近親繁殖等而衰退、消亡。典型例題【例題3】（《三維設計》P13.學以致用2）如圖表示歐洲灰鷺在1928-1977年間的種群數量波動下列有關敘述正確的是（）A.由于溫度的變化使得該種群的數量波動呈周期性B.圖示歐洲灰鷺的環(huán)境容納量約為4000只C.圖中a處該種群以恒定的增長率在增長D.在1928-1977年間歐洲灰鷺的環(huán)境容納量基本不變Fluctuationsinpopulationnumbers種群數量的“波動”Changesinthenumberofyeastcellsintheculturemedium培養(yǎng)液中酵母菌種群數量的變化1.提出問題培養(yǎng)液中酵母菌種群的數量是怎樣隨時間變化的？2.作出假設“J”形增長“S”形增長數量下降時間開始延長最后Changesinthenumberofyeastcellsintheculturemedium培養(yǎng)液中酵母菌種群數量的變化1.提出問題2.作出假設3.實驗設計配制酵母菌溶液接種酵母菌到培養(yǎng)液中培養(yǎng)計數統計得出結輪Changesinthenumberofyeastcellsintheculturemedium培養(yǎng)液中酵母菌種群數量的變化Changesinthenumberofyeastcellsintheculturemedium培養(yǎng)液中酵母菌種群數量的變化Changesinthenumberofyeastcellsintheculturemedium培養(yǎng)液中酵母菌種群數量的變化計數工具血細胞計數板計數室橫觀面?zhèn)扔^面邊長為1mm深度為0.1mm1個計數室的體積為0.1mm3，1個計數室有400個小方格。每個小方格的體積是1/400mm3。Changesinthenumberofyeastcellsintheculturemedium培養(yǎng)液中酵母菌種群數量的變化計數工具血細胞計數板大方格中方格小方格方格網上刻有9個大方格，其中只有中間的一個大方格為計數室，供計數用。（雙線分割）Changesinthenumberofyeastcellsintheculturemedium培養(yǎng)液中酵母菌種群數量的變化計數工具血細胞計數板計數室（大方格）規(guī)格16×25型25×16型16×25型25×16型中方格小方格一般取四角的四個中方格（100個小方格）計數一般計數四個角和中央的五個中方格（80個小方格）細胞數Changesinthenumberofyeastcellsintheculturemedium培養(yǎng)液中酵母菌種群數量的變化計數工具血細胞計數板16×25型25×16型一般取四角的四個中方格（100個小方格）計數一般計數四個角和中央的五個中方格（80個小方格）細胞數計數室（大方格）規(guī)格每大格面積：1mm×1mm=1mm2蓋上蓋玻片，計數室高度為0.1mm每大格體積：1mm×1mm×0.1mm=0.1mm3Changesinthenumberofyeastcellsintheculturemedium培