種群數(shù)量的變化及培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化

種群數(shù)量的變化及培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化第1頁/共63頁在營(yíng)養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，某種細(xì)菌每20min就通過分裂增殖一次。第2頁/共63頁問題探討在營(yíng)養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下，某種細(xì)菌每20min分裂繁殖一代。1.n代細(xì)菌數(shù)量的計(jì)算公式是____________。2.72h后，由一個(gè)細(xì)菌分裂產(chǎn)生的細(xì)菌數(shù)量是

______________。Nn=2nN=2216第3頁/共63頁一、建構(gòu)種群增長(zhǎng)模型的方法1.數(shù)學(xué)模型

用來描述一個(gè)系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式為了直觀、簡(jiǎn)便地研究種群的數(shù)量變動(dòng)的規(guī)律，數(shù)學(xué)模型建構(gòu)是常用的方法之一第4頁/共63頁2.數(shù)學(xué)模型建構(gòu)的一般過程

提出問題

作出假設(shè)

建立模型

模型的檢驗(yàn)與修正第5頁/共63頁細(xì)菌每20min分裂一次在資源和空間無限多的環(huán)境中，細(xì)菌種群的增長(zhǎng)不會(huì)受種群密度增加的影響Nn=2n，

N代表細(xì)菌數(shù)量，n表示第幾代觀察、統(tǒng)計(jì)細(xì)菌數(shù)量，對(duì)自己所建立的模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正研究實(shí)例研究方法觀察研究對(duì)象，提出問題提出合理的假設(shè)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對(duì)事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)通過進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)或觀察等，對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正第6頁/共63頁在理想狀態(tài)下，細(xì)菌每20分鐘分裂一次。請(qǐng)?zhí)钕卤恚⒏鶕?jù)表中數(shù)據(jù)，繪出細(xì)菌種群的增長(zhǎng)曲線。時(shí)間20406080100120140160180細(xì)菌數(shù)量248163264128256512第7頁/共63頁以時(shí)間為橫坐標(biāo)，細(xì)菌數(shù)量為縱坐標(biāo)，畫出細(xì)菌的數(shù)量增長(zhǎng)曲線。20406080100120140160180時(shí)間/分鐘細(xì)菌數(shù)量/個(gè)第8頁/共63頁3.類型：⑴數(shù)據(jù)分析表格式⑵數(shù)學(xué)方程式⑶坐標(biāo)式（曲線圖、柱狀圖）時(shí)間20406080100120140160180細(xì)菌數(shù)量Nn=2n第9頁/共63頁⑶坐標(biāo)式（曲線圖、柱狀圖）方程式——精確曲線圖——直觀第10頁/共63頁細(xì)菌的數(shù)量／個(gè)

理想條件下細(xì)菌數(shù)量增長(zhǎng)的特點(diǎn)，在自然界中有此類型嗎？第11頁/共63頁1859年，24只野兔6億只以上的野兔近100年后實(shí)例1：澳大利亞野兔第12頁/共63頁1859年，一個(gè)英格蘭的農(nóng)民帶著24只野兔，登陸澳大利亞并定居下來，但誰也沒想到，一個(gè)世紀(jì)之后，這個(gè)澳洲“客人”的數(shù)量呈指數(shù)增長(zhǎng)，達(dá)到6億只之巨。實(shí)例1第13頁/共63頁實(shí)例2：鳳眼蓮（水葫蘆）第14頁/共63頁鳳眼蓮（水葫蘆）鳳眼蓮原產(chǎn)于南美，1901年作為花卉引入中國.由于繁殖迅速，又幾乎沒有競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手和天敵，我國目前有184萬噸.它對(duì)其生活的水面采取了野蠻的封鎖策略，擋住陽光，導(dǎo)致水下植物得不到足夠光照而死亡。第15頁/共63頁種群遷入一個(gè)新環(huán)境后，常常在一定時(shí)期內(nèi)出現(xiàn)“J”型增長(zhǎng)。例如，在20世紀(jì)30年代時(shí)，人們將環(huán)頸雉引入到美國的一個(gè)島嶼，在1937～1942年期間，這個(gè)環(huán)頸雉種群的增長(zhǎng)大致符合“J”型曲線（右圖）。

實(shí)例3第16頁/共63頁二、“J”型增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型

1、模型假設(shè)：

理想狀態(tài)——食物充足，空間不限，氣候適宜，沒有敵害等；（N0為起始數(shù)量，t為時(shí)間，Nt表示t年后該種群的數(shù)量，λ為該種群數(shù)量前一年種群數(shù)量的倍數(shù)．）

2、種群“J”型增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型公式：Nt=N0

λt

種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長(zhǎng)，第二年是第一年的λ倍。第17頁/共63頁計(jì)算：某一地區(qū)2001年人口普查時(shí)有10萬人，2002年比2001年增長(zhǎng)1％。請(qǐng)預(yù)測(cè)，按照此生長(zhǎng)速度，2009年該地區(qū)的人口將有多少？Nt＝10×（1+1％）2009-2001萬第18頁/共63頁①產(chǎn)生條件：

理想狀態(tài)——食物充足，空間充裕，環(huán)境適宜，沒有敵害等；②增長(zhǎng)特點(diǎn)：

種群的增長(zhǎng)率是一定的；增長(zhǎng)速率不斷上升種群數(shù)量沒有上限；種群增長(zhǎng)的Ｊ型曲線時(shí)間種群數(shù)量Ｊ型曲線增長(zhǎng)率曲線λ-1第19頁/共63頁“增長(zhǎng)率”和“增長(zhǎng)速率”一樣嗎？增長(zhǎng)率與增長(zhǎng)速率是不同的。增長(zhǎng)率是指新增加的個(gè)體數(shù)占原來個(gè)體數(shù)的比例，是一個(gè)百分比，無單位；增長(zhǎng)速率是指新增加的個(gè)體數(shù)與時(shí)間的比值，即dN／dt，有單位（如個(gè)/年等）。例如，某一種群的數(shù)量在某一單位時(shí)間t（如一年）內(nèi)，由初數(shù)量No（個(gè)）增長(zhǎng)到末數(shù)量Nt（個(gè)），則這一單位時(shí)間內(nèi)種群的增長(zhǎng)率和增長(zhǎng)速率的計(jì)算分別為：增長(zhǎng)速率＝末數(shù)－初數(shù)單位時(shí)間＝Nt－No(個(gè))T(年)×100％增長(zhǎng)率＝末數(shù)－初數(shù)＝Nt－NoNoNo＝出生率－死亡率第20頁/共63頁

在一個(gè)培養(yǎng)基中，細(xì)菌的數(shù)量會(huì)一直持續(xù)按照這個(gè)公式增長(zhǎng)嗎？為什么？不會(huì)當(dāng)出生率與死亡率相等時(shí)，種群的增長(zhǎng)就會(huì)停止，有時(shí)會(huì)穩(wěn)定在一定的水平

自然條件（現(xiàn)實(shí)狀態(tài)）——食物等資源和空間總是有限的，種內(nèi)斗爭(zhēng)不斷加劇，捕食者數(shù)量不斷增加。導(dǎo)致該種群的出生率降低，死亡率增高．第21頁/共63頁大草履蟲數(shù)量增長(zhǎng)過程如何？高斯:把5個(gè)大草履蟲置于0.5mL的培養(yǎng)液中，每隔24小時(shí)統(tǒng)計(jì)一次數(shù)據(jù)，經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如下第22頁/共63頁種群增長(zhǎng)的“S”型曲線A

種群經(jīng)過一定時(shí)間的增長(zhǎng)后，數(shù)量趨于穩(wěn)定的增長(zhǎng)曲線，稱為“S”型曲線．第23頁/共63頁①產(chǎn)生條件：三、種群增長(zhǎng)的“Ｓ”型曲線②增長(zhǎng)特點(diǎn)：

由于受條件制約，增長(zhǎng)速率先上升，達(dá)到最大值之后下降。種群增長(zhǎng)率不斷下降。種群數(shù)量達(dá)到環(huán)境所允許的最大值（K值）后，將停止增長(zhǎng).此時(shí)增長(zhǎng)率和增長(zhǎng)速率達(dá)到穩(wěn)定自然條件（現(xiàn)實(shí)狀態(tài)）第24頁/共63頁環(huán)境容納量:在環(huán)境條件不受破壞的情況下，一定空間中所能維持的種群最大數(shù)量稱為環(huán)境容納量，又稱K值。第25頁/共63頁種群數(shù)量達(dá)到K值時(shí)，種群—增長(zhǎng)停止種群數(shù)量在K/2值時(shí)，種群—增長(zhǎng)最快種群數(shù)量小于K/2值時(shí)種群—增長(zhǎng)速率逐漸加快種群數(shù)量大于K/2值時(shí)種群—增長(zhǎng)速率逐漸減慢AK/2S型曲線增長(zhǎng)速率曲線第26頁/共63頁種群數(shù)量“S”型增長(zhǎng)曲線（種群數(shù)量）K/2K種群數(shù)量增長(zhǎng)率時(shí)間D:出生率＝死亡率，即種群數(shù)量處于K值。B:出生率與死亡率之差最大，即種群數(shù)量處于K/2值。第27頁/共63頁第28頁/共63頁第29頁/共63頁第30頁/共63頁第31頁/共63頁

為了保護(hù)魚類資源不受破壞，并能持續(xù)地獲得最大捕魚量，應(yīng)使被捕魚群的種群數(shù)量保持在什么水平?為什么？

思考第32頁/共63頁

為了保護(hù)魚類資源不受破壞，并能持續(xù)地獲得最大捕魚量，根據(jù)種群增長(zhǎng)的S型曲線，應(yīng)使被捕魚群的種群數(shù)量保持在K／2水平。這是因?yàn)樵谶@個(gè)水平上種群增長(zhǎng)速率最大。思考第33頁/共63頁提示：從環(huán)境容納量的角度思考，可以采取措施降低有害動(dòng)物種群的環(huán)境容納量，如將食物儲(chǔ)藏在安全處，斷絕或減少它們的食物來源；室內(nèi)采取硬化地面等措施，減少它們挖造巢穴的場(chǎng)所；養(yǎng)殖或釋放它們的天敵，等等。同一種群的K值不是固定不變的，會(huì)受到環(huán)境的影響。

思考怎樣做才是最有效的滅鼠措施？第34頁/共63頁思考怎樣做才是保護(hù)大熊貓的根本措施？

建立自然保護(hù)區(qū)，改善大熊貓的棲息環(huán)境，提高環(huán)境容納量第35頁/共63頁陰影部分代表因環(huán)境阻力而被淘汰的個(gè)體陰影的大小代表環(huán)境阻力的大小?？偨Y(jié)第36頁/共63頁種群數(shù)量的變化：增長(zhǎng)，穩(wěn)定，波動(dòng)，下降“J”型曲線和“S”型曲線都只研究種群數(shù)量

的

規(guī)律。前者反映的種群增長(zhǎng)率是一定的；而后者反映的種群增長(zhǎng)率是變化的，

認(rèn)為“S”型曲線的開始部分是“J”型曲線。二種增長(zhǎng)方式的差異，主要在于

的作用。增長(zhǎng)不能環(huán)境阻力第37頁/共63頁東亞飛蝗種群數(shù)量的波動(dòng)大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動(dòng)之中的四、種群數(shù)量的波動(dòng)和下降第38頁/共63頁在FaroeIslands上，捕鯨現(xiàn)場(chǎng)成了血的海洋

在不利條件之下，還會(huì)急劇下降，甚至滅亡第39頁/共63頁影響種群數(shù)量變化的因素直接因素(內(nèi)因）：

間接因素（外因）：

重要因素：人類的活動(dòng)出生率、死亡率、遷入率、遷出率食物、氣候、傳染病、天敵第40頁/共63頁單細(xì)胞真核生物屬于兼性厭氧型微生物，有氧時(shí)產(chǎn)生二氧化碳和水；無氧時(shí)產(chǎn)生二氧化碳和酒精。用液體培養(yǎng)基培養(yǎng)酵母菌，種群的增長(zhǎng)受培養(yǎng)基的成分，空氣，溫度，酸堿度等因素的影響。在理想的環(huán)境中，酵母菌種群的增長(zhǎng)呈“J”型曲線；在有限的環(huán)境下，酵母菌的種群呈“S”型曲線。探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化第41頁/共63頁酵母菌的出芽生殖第42頁/共63頁血球計(jì)數(shù)板，通常是一塊特制的載玻片，其上由四條槽構(gòu)成三個(gè)平臺(tái)。中間的平臺(tái)又被一短橫槽隔成兩半，每一邊的平臺(tái)上各刻有一個(gè)方格網(wǎng)，每個(gè)方格網(wǎng)共分九個(gè)大方格，中間的大方格即為計(jì)數(shù)室，微生物的計(jì)數(shù)就在計(jì)數(shù)室中進(jìn)行。計(jì)數(shù)室的刻度一般有兩種規(guī)格，一種是一個(gè)大方格分成16個(gè)中方格，而每個(gè)中方格又分成25個(gè)小方格；另一種是一個(gè)大方格分成25個(gè)中方格，而每個(gè)中方格又分成16個(gè)小方格。但無論是哪種規(guī)格的計(jì)數(shù)板，每一個(gè)大方格中的小方格數(shù)都是相同的，即16*25=400小方格。第43頁/共63頁①取清潔干燥的血球計(jì)數(shù)板，在計(jì)數(shù)室上面加蓋玻片。②取酵母菌懸液，搖勻，用滴管由蓋玻片邊緣滴一小滴(不宜過多)，則菌液自行滲入，計(jì)數(shù)室不得有氣泡，然后置高倍鏡下計(jì)數(shù)。③樣品濃度要求每小格內(nèi)有5～10個(gè)菌體為宜。④每個(gè)樣品重復(fù)計(jì)數(shù)2～3次，取其平均值操作步驟第44頁/共63頁第1天第45頁/共63頁第4

天第6天第46頁/共63頁第7

天死亡第47頁/共63頁活菌數(shù)第48頁/共63頁試管編號(hào)培養(yǎng)液/mL無菌水/mL酵母菌母液/mL溫度（℃）A10—0.128B10—0.15C—100.128對(duì)照實(shí)驗(yàn)：B(溫度)C(營(yíng)養(yǎng))第49頁/共63頁記錄表：7天連續(xù)記錄重復(fù)實(shí)驗(yàn)：3次取平均值第50頁/共63頁

對(duì)于壓在小方格界線上的酵母菌應(yīng)取相鄰兩邊及頂角計(jì)數(shù)。

第51頁/共63頁B練習(xí)第52頁/共63頁建構(gòu)種群增長(zhǎng)數(shù)學(xué)模型的方法包括以下步驟：1.提出合理的假設(shè)2.對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)或修正3.用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)形式對(duì)事物的性質(zhì)進(jìn)行表達(dá)4.觀察研究對(duì)象，提出問題A.1234B.2314C.4132D.4123C第53頁/共63頁下圖表示接種到一定容積培養(yǎng)液中的酵母菌生長(zhǎng)曲線圖，曲線中哪段表示由于有限空間資源的限制使種內(nèi)斗爭(zhēng)增加（）

A．CD段B．DE段C．EF段 D．FG段c第54頁/共63頁下列對(duì)陰影部分的解釋正確的是（）①環(huán)境中影響種群增長(zhǎng)的阻力②環(huán)境中允許種群增長(zhǎng)的最大值③其數(shù)量表示種群內(nèi)遷出的個(gè)體數(shù)④其數(shù)量表示通過生存斗爭(zhēng)被淘汰的個(gè)體數(shù)

A.①③B.②③C.①④D.②④C第55頁/共63頁下圖中表示在良好的生長(zhǎng)環(huán)境下,"小球藻分裂繁殖中的細(xì)胞數(shù)量","雞產(chǎn)蛋數(shù)量(每天產(chǎn)一枚)"和"竹子自然生長(zhǎng)的高度"這三種現(xiàn)象與時(shí)間的關(guān)系依次是()

A.乙,甲,丁B.甲,丙,乙C.丙,甲,乙D.丁,乙,丙

C第56頁/共63頁\qT1T2T0種群增長(zhǎng)速率某種魚遷入一生態(tài)系統(tǒng)后，種群數(shù)量增長(zhǎng)速率隨時(shí)間變化的曲線，下列敘述正確的是A.在T0-T2時(shí)，種群數(shù)量呈“J”型增長(zhǎng)B.若在T2時(shí)種群的數(shù)量為N，則在T1時(shí)種群的數(shù)量為N/2；C.捕獲該魚的最佳時(shí)期為T2時(shí)D.在TI-T2時(shí)，該魚種群數(shù)量呈下降趨勢(shì)。B第57頁/共63頁葉蜂產(chǎn)卵于葉上；泥蜂儲(chǔ)存其他昆蟲的幼蟲為子代的食物；蜜蜂的幼蟲由工蜂直接喂養(yǎng)。這三種蜂的生存曲線依次是（）A.甲乙丙B.乙丙甲C.乙甲丙D.甲丙乙10050生存率（%)甲乙丙A卵成蟲第58頁/共63頁種群數(shù)量的最大點(diǎn)在

；種群數(shù)量增長(zhǎng)最快的在

；該種群的增長(zhǎng)率由緩慢到逐漸加快是在

年后開始的；環(huán)境阻力增長(zhǎng)是在

年開始既要獲得最大的捕獲量，又要使該動(dòng)物資源的更新能力不受到破壞，應(yīng)該使該動(dòng)物種群數(shù)量保持在圖中

點(diǎn)所代表的水平上；因?yàn)樵谶@個(gè)水平上（）A.種群數(shù)量相對(duì)穩(wěn)定B.種群增長(zhǎng)速率最大C.種群數(shù)量最大D.環(huán)境條件所允許的種群數(shù)