生物选择性必修2第2节 种群数量的变化图文课件ppt

这是一份生物选择性必修2第2节 种群数量的变化图文课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了贰种群增长模型，叄种群数量的波动，肆习题巩固，二分裂，Nn1✖2n，研究实例，研究方法，提出合理的假设，数学模型，不够直观等内容，欢迎下载使用。

壹 构建种群增长模型的方法
构建种群增长模型的方法
我们手上难免沾染细菌。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，某种细菌每20min就通过二分裂繁殖一代。
1.细菌的生殖方式是怎样的？
2.计算一个细菌产生的后代在不同时间的数量，并填入下表。
3.第n代细菌数量的计算公式是什么？ 72h后数量是多少？
4.根据表格，画出细菌种群的增长曲线。
5.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？为什么？
不会，因为培养瓶中的营养物质和空间是有限的。该公式成立是在理想条件下的。
构建种群增长模型的方法——建立数学模型
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，对自己所建立的模型进行检验或修正
观察研究对象，提出问题
根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达，即建立数学模型
通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正
2.数学模型的表现形式：
是用来描述一个系统或它的性质的数学形式
3.建构数学模型的意义：
描述、解释和预测种群数量的变化。
在自然界中，种群的数量变化情况是怎样的呢？
资料1 1859年，一位来澳大利亚定居的英国人在他的农场中放生了24只野兔，一个世纪后，这24只野兔的后代竟超过6亿只。漫山遍野的野兔不仅与牛羊争食牧草，还啃噬树皮，造成植被破坏，导致水土流失。直到人们引入了黏液瘤病毒才使野兔的数量得到控制。
资料2 20世纪30年代，人们将环颈雉引入某地一个岛屿。 1937-1942年，这个种群增长如右图。
1. 这两个资料中的种群增长有什么共同点？
种群数量增长迅猛，且呈无限增长趋势。
3. 这种种群增长的趋势能不能一直持续下去？为什么？
2. 种群出现这种增长的原因是什么？
食物充足、缺少天敌等。
不能。因为资源和空间是有限的。
4.野兔和环颈雉种群的增长曲线是否类似于细菌种群的增长曲线？
种群增长模型——种群的“J”形增长
自然界确有类似的细菌在理想条件下种群数量增长的形式，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“J”形。
理想条件下细菌数量增长的推测
某海岛上环颈雉种群数量的变化
理想状态：食物充足，空间不限，气候适宜，没有敌害等。
2.种群 “J”形增长的数学模型公式：
①公式：Nt=N0 λt
t ——时间Nt——表示t年后该种群的数量 N0——起始数量λ——每一代种群数量是前一代的倍数
②当一个种群刚迁入到一个新的适宜环境时 。
福寿螺，瓶螺科瓶螺属软体动物,原产于南美洲亚马逊河流域，1981年作为食用螺引入中国，因其适应性强，繁殖迅速，食量大且食物种类繁多能破坏粮食作物、蔬菜和水生农作物的生长，成为危害巨大的外来入侵物种。
单位时间内净增加的个体数占原来个体数的比例
增长率 =（现有个体数-原有个体数）/种群原有个体数
一个种群有1000个个体，一年后增加到1100，则该种群的增长率:
单位时间内增加的个体数量
增长速率 =（现有个体数-原有个体数）/增长时间
Nt＝N0λt 表达式中，λ表示种群数量是前一年种群数量的倍数，不是增长率。
种群“J”形增长的增长率和增长速率曲线
①增长率 =（现有个体数-原有个体数）/种群原有个体数
种群的增长率是一定的，种群数量没有上限。
【思考】当λ＞1时，种群一定呈“J”形增长吗？
种群无繁殖，下一代将灭亡
只有λ＞1且为定值时，种群增长才为“J”形增长。
实质就是“J”形曲线的斜率
=（λ-1）N0λt-1
增长速率呈指数函数增长
人口在20世纪大部分时期呈现出“J”形增长
1.理想条件：食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌和其他竞争物种等条件下。
2.发生时期：新物种迁入的开始阶段、实验条件下
3.种群J形增长方式的数学模型是： Nt=N0 λt
4.特点：种群数量连续增长； 增长率保持不变（ λ-1 ）；增长速率呈指数函数增长（“J”形曲线的斜率）。
如果遇到资源、空间等方面的限制，种群还会呈“J”形增长吗？
种群增长模型——种群的“S”形增长
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：
（1）为什么大草履虫种群没有出现 “J”形增长？
随着大草履虫数量的增多，对食物和空间的竞争趋于激烈，导致出生率下降，死亡率升高。
（2）这种类型的种群增长称为什么？
（1）“S”形增长含义
种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定，增长曲线呈“ ”形
种群密度增大时种内竞争加剧
出生率＝死亡率时，种群稳定在一定的水平
资源和空间有限，种内竞争加剧等
一定环境条件所能 的种群最大数量称为 ，又称 。
①同一种群的K值不是固定不变的，会受到环境的影响。
②同一环境，不同种群的K值不同。
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。
K值并不是种群数量的最大值，种群所达到的最大值会超过K值，但这个值存在的时间很短，因为环境已遭到破坏。
（4）“S”形增长曲线图分析：
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；
种群“S”形增长的增长率和增长速率曲线
① 对应的种群增长速率为0,数量最大,为K值。
② 对应的种群增长速率最大,为K/2值。
②t1之前，种群数量小于K/2值，由于资源和空间相对充裕，种群增长速率 逐渐增大；
③当种群数量为K/2值时，出生率远大于死亡率，种群增长速率达到最大值；
④t1～t2，由于资源和空间有限，当种群密度增大时，种内斗争加剧，天敌 数量增加，种群增长速率逐渐下降；
⑤t2时，种群数量达到K 值，此时出生率等于死亡率，种群增长速率为0。
①t0 时，种群数量N0，种群增长速率为0；
K值的表示方法和K值的变化
种群数量达到K值时，种群—增长停止
种群数量在 K/2值时，种群—增长最快
下图体现了种群“J”形和“S”形增长曲线之间的关系
两种增长曲线的主要差异是:
环境阻力(按自然选择学说，它就是在生存斗争中被淘汰的个体数量)。
“J”形曲线无 K值, 无种内斗争, 无天敌。
（5）K值与K/2值在实践中的应用:
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？
应使被捕鱼群的种群数量保持在K/2水平，因为在这个水平上种群增长速率最大
渔业捕捞应在 。
怎样做才能最有效的灭鼠？
增大环境阻力→降低K值→防治老鼠
如断绝或减少它们的食物来源；养殖或释放它们的天敌，等等。
②在 捕杀。
灭鼠时及时控制种群数量，严防达到K/2值，若达到该值，会导致该有害生物成灾。
防治有害生物的根本措施。
怎样做才是保护大熊猫的根本措施？
建立自然保护区，改善大熊猫的栖息环境，提高环境容纳量。
野生大熊猫种群数量锐减的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。
【总结】K值与K/2值的应用:
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
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
思考讨论1.有人说目前世界人口数量已经达到地球的环境容纳量，必须采取更加严格的措施控制人口出生率；有人却认为科技进步能提高地球对人类的环境容纳量，例如，育种和种植技术的进步，能提高作物产量，从而养活更多人口。对此你持什么观点？有哪些证据支持你的观点？
由于世界范围内存在的资源危机和能源紧缺等，目前世界人口数量已经达到地球的环境容纳量，必须采取更加严格的措施控制人口出生率。 随着科技进步，农作物产量不断提高，人类开发、利用和保护资源的能力不断加强，因而可以养活更多的人口。
S形曲线的开始部分并非J形曲线。J形曲线从始至终都保持指数式增长，其增长率不变而增长速率持续增加。而S形曲线从始至终具有环境阻力，其增长率持续减小，而增长率先增加后减少。所以，绝不能认为S形曲线的开始部分是J形曲线。
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。
在K值不变的情况下，种群的数量总是围绕着K值上下波动。
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。
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。
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。
人类活动对自然界种群变化的影响越来越大，甚至成为了决定性因素。
（1）有利于野生生物资源的合理利用及保护。
（2）对有害动物的防治。
（3）有利于对濒危动物种群的拯救和恢复。
探究培养液中酵母菌种群数量的变化
探究培养液中酵母菌种群数量的变化并总结影响种群数量变化的因素。
酵母菌是单细胞 生物，进行出芽生殖和有性生殖，属于 呼吸型生物，生长周期短，增殖速度快，可以用含糖的 培养基来培养，通过细胞计数可以测定封闭容器内的酵母菌种群随时间而发生的数量变化。其中，养分、氧气、温度和代谢废物等是影响种群数量持续增长的限制因素。
培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的？
培养液中的酵母菌数量一开始呈“J”形增长；随着时间的推移， 酵母菌数量呈“ ”形增长。
（1）变量分析：自变量： ；因变量： ； 无关变量 等。
酵母菌菌种、无菌马铃薯培养液或者肉汤培养液或肉汤培养液、无菌水、试管、血球计数板、滴管、显微镜等。
以时间为自变量，以酵母菌种群数量为因变量。对培养液中的酵母菌数量进行定时检测并记录。
怎样进行酵母菌的计数？
计数工具——血球计数板
血球计数板在显微镜下直接计数是一种常用的细胞计数法（抽样检测法），一般用于单细胞微生物数量的测定，由于血球计数板上的计数室盖上盖玻片后的容积是一定的，所以可根据在显微镜下观察到的细胞数目来计算单位体积的细胞的总数目。
每块计数板由H形凹槽分为2个同样的计数区。每个计数区分为9个大方格。
每个中方格有16个小方格
1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
① 1/400mm2的含义
② 0.10mm的含义
计数室的深度为0.1mm
每个计数室（大方格）共有400小格，总容积为0.1mm3。
计数一个小方格内酵母菌数量，再以此为依据估计培养液中酵母菌总数。
1mL培养液中细胞个数：
X=小方格中细胞数量的平均值×400 ×104×稀释倍数
计四角的4个中方格，共100个小方格中的酵母菌数量，记为a
计四角和正中间的5个中方格，共80个小方格中的酵母菌数量，记为a
酵母菌细胞个数/ml=(a/100) × 400 × 104 ×稀释倍数
酵母菌细胞个数/ml=(a/80) × 400 × 104 ×稀释倍数
取样时，要振荡培养基，目的是使酵母菌均匀分布于培养基中
将含有酵母菌的培养液滴在盖有载玻片的血细胞计数板上，在显微镜下观察和计数，测定1 mL 培养液中的酵母菌个数。
7.显微镜计数操作步骤
用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入到计数室内
静置数分钟，待酵母菌细胞全部沉降到计数室底部，将计数板放在在载物台中央，计数一个小方格内酵母菌数量
8.实验注意事项及误差分析
(1)先将盖玻片放在计数室上，再用移液器或吸管将培养液滴在 盖玻片边缘，让培养液自行渗入的目的是？
避免因菌液过多顶起盖玻片而使计数室体积改变，另外，也可防止气泡产生。
（2）待酵母菌全部沉降到计数室底部再计数。
如果酵母菌未能全部沉降到计数室底部，要么能看清酵母菌但看不清格线，要么能看清格线但看不清酵母菌。
（3）从试管中吸出培养液进行计数前要振荡试管生物目的是？
使培养液中酵母菌分布均匀
（6）每个样品应计数三次，取平均值有什么好处？
只计数相邻两边(记上不记下、记左不记右)及其夹角上的个体。
可先对样品进行适当稀释后，再重新制片，观察计数。
减少误差，使实验数据更加准确
（4）对于压在小方格边线上的酵母菌应该如何计数？
（5）若一个小方格中酵母菌数量过多，难以观察清楚应该 如何处理？
（7）本探究需要设置对照吗?如果需要，请讨论对照组应怎样 设计和操作；如果不需要，请说明理由。
不需要，本实验旨在探究培养液中酵母菌在一定条件下的种群数量变化，只要分组实验，获得平均数值即可。 本实验在连续培养并定时计数过程中形成自身对照。
（8）本探究需要做重复实验吗?
需要。对每个样品取样3次，求平均值。
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）。
连续观察7天，记录每天的数值。记录结果可设计成下面的记录表：
酵母菌数量为何会下降？
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。
影响酵母菌种群数量增长的因素:
受培养液的成分、空间、pH、温度、代谢产物等因素的影响
温度对酵母菌种群数量增长有影响
5、每天同一时间，各组取出试管，用血球计数板分别计数酵母个数， 并作记录,连续观察7天。
1、取二支相同试管分别加入5ml无菌肉汤培养液，塞上棉塞。
2、用高压锅进行高压蒸汽灭菌后冷却至室温，标记A、B。
3、将酵母菌母液分别加入试管各5ml，摇匀后用血球计数板计数起始 酵母菌个数，做好记录。
4、将两试管分别送进4℃的冰箱冷藏箱和27℃的恒温箱， 培养7天。
1.在自然界，种群数量的增长既是有规律的，又是复杂多样的。 判断下列相关表述是否正确。
（1）将一种生物引入一个新环境中，在一定时期内，这个生物 种群就会出现“J”形增长。 （ ）
（2）种群的“S”形增长只适用于草履虫等单细胞生物。 （ ）
（3）由于环境容纳量是有限的，种群增长到一定数量就会保持稳定。 （ ）
2.对一个生物种群来说，环境容纳量取决于环境条件。 据此判断下列表述正确的是 （ ）
A.对甲乙两地的蝮蛇种群来说，环境容纳量是相同的B.对生活在冻原的旅鼠来说，不同年份的环境容纳量是不同的C.当种群数量接近环境容纳量时，死亡率会升高，出生率不变D.对生活在同一个湖泊中的鲢鱼和鲤鱼来说，环境容纳量是相同的
3.某实验小组探究培养液中草履虫的种群数量变化，实验结果统计 如下表：
则该培养液中草履虫种群的环境容纳量（K值）是 （ ）
A.232 B.225 C.224 D.227
4.种群的J形增长和S形增长，分别会在什么条件下出现？ 你能举出教材以外的例子加以说明吗？
在食物充足、空间广阔、气候适宜、没有天敌等优越条件下，种群可能会呈J形增长。例如。澳大利亚昆虫学家曾对果园的蓟马种群进行过长达14年的研究，发现在环境条件较好的年份，它们的种群数量增长迅速，表现出季节性的J形增长。 在有限的环境中，如果种群的初始密度很低，种群数量可能会出现迅速增长，随着种群密度的增加，种内竞争就会加剧，因此，种群数量增加到一定程度就会停止增长，这就是S形增长。例如，栅列藻、小球藻等低等植物的种群增长，常常具有S形增长的特点。
5.假设你承包了一个鱼塘，正在因投放多少鱼苗而困惑：投放后 密度过大，鱼竞争加剧，死亡率会升高；投放后密度过小，水 体的资源和空间不能充分利用。怎样解决这个难题呢？请查阅 有关的书籍或网站。
同样大小的池塘，对不同种类的鱼来说，环境容纳量是不同的。可以根据欲养殖的鱼的种类，查阅相关资料或请教有经验的人，了解单位面积水面应放养的鱼的数量。