種群數(shù)量的變化

種群數(shù)量的變化第1頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例1在營(yíng)養(yǎng)和生存空間無(wú)限的條件下，某種細(xì)菌每20min通過(guò)分裂繁殖一代，現(xiàn)設(shè)細(xì)菌的分裂是同步的，計(jì)算一個(gè)細(xì)菌產(chǎn)生的后代在不同時(shí)間、世代的數(shù)量，填表并畫(huà)出種群的增長(zhǎng)曲線。時(shí)間(min)20406080100120140160180世代t123456789細(xì)菌數(shù)量Nt212223242526272829第2頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月36343230282624222018161412108642時(shí)間/min種群數(shù)量/個(gè)20

40

60

80

100

120

140

160

180

NtNt=2t1

2

3

4

5

6

7

8

9世代/t

N:細(xì)菌數(shù)量t:第幾代數(shù)學(xué)方程式：Nt=N0·2tN0：為初始時(shí)細(xì)菌數(shù)量第3頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Nt=N0·λt=1×2tN0：種群的起始數(shù)量Nt：第t世代該種群的數(shù)量t：世代數(shù)分析：在理想條件下，細(xì)菌種群的增長(zhǎng)不受種群密度增加的影響，種群的世代凈繁殖率（某世代為上一世代的倍數(shù))λ將世代保持不變：λ=1+r＝1＋（B－D）r：種群增長(zhǎng)率（r=B-D)B：種群出生率D：種群死亡率第4頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月時(shí)間種群數(shù)量Nt=N0·λt當(dāng)λ＞1時(shí)：當(dāng)λ＝1時(shí)：時(shí)間種群數(shù)量當(dāng)1＞λ＞0時(shí)：時(shí)間種群數(shù)量當(dāng)λ＝0時(shí)：時(shí)間種群數(shù)量雌體未繁殖λ＝0種群在下一代滅亡——在食物、空間充裕，氣候適宜，無(wú)敵害的理想條件下，種群世代不重疊，呈離散增長(zhǎng)的種群數(shù)量模型。如：一年生植物和昆蟲(chóng)。λ=1+r=1+(B-D)出生率(B)=死亡率(D)r=0λ=1種群數(shù)量穩(wěn)定出生率(B)＞死亡率(D)r>0λ>1種群數(shù)量不斷上升出生率(B)<死亡率(D)r<00<λ<1種群數(shù)量不斷下降第5頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月如圖所示，分析比較曲線1－4的λ、r、及B、D之間的數(shù)量關(guān)系、種群的數(shù)量變化趨勢(shì)：Nt=N0·λt種群數(shù)量時(shí)間λ1λ2λ3λ4Nt（t）λ=1+r=1+(B-D)（1）B1＞D1

r1>0

λ1＞1種群上升

B2＞D2

r2>0

λ2＞1種群上升B1-D1>B2-D2r1>r2λ1>λ2>1種群1上升較快（2）B3＝D3r3=0λ3＝1種群穩(wěn)定（3）B4＜D4r4<01＞λ4＞0種群下降第6頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月時(shí)間(t)種群數(shù)量Nt例2

1859年，24只野兔由英國(guó)帶到澳大利亞，100年后，其后代竟達(dá)到6億只以上，造成植被破壞，水土流失。引入黏液病毒才使野兔的數(shù)量得到控制。分析：與上例比較，本例中野兔的世代是重疊的，種群的增長(zhǎng)是連續(xù)的，在時(shí)間—種群數(shù)量坐標(biāo)系中繪出曲線。dNdt=(b-d)N=rN在食物、空間充裕，氣候適宜，無(wú)敵害的理想條件下，一個(gè)連續(xù)增長(zhǎng)的種群其瞬時(shí)增長(zhǎng)率與種群密度無(wú)關(guān)，將保持不變。假定在很短時(shí)間dt內(nèi)種群的瞬時(shí)出生率為b,瞬時(shí)死亡率為d，種群大小為N，則種群的瞬時(shí)增長(zhǎng)率r=b-d，即：積分式：Nt=N0ert以種群大小Nt對(duì)時(shí)間t作圖，得上圖——“J”型曲線。第7頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月——在食物、空間充裕，氣候適宜，無(wú)敵害的理想條件下，連續(xù)增長(zhǎng)的種群數(shù)量模型。出生率(b)=死亡率(d)r=0λ=1種群數(shù)量穩(wěn)定Nt=N0ert出生率(b)＞死亡率(d)r>0λ>1種群數(shù)量不斷上升時(shí)間(t)種群數(shù)量NtN0r<0時(shí)：出生率(b)<死亡率(d)r<00<λ<1種群數(shù)量不斷下降時(shí)間(t)種群數(shù)量NtN0r＝0時(shí)：瞬時(shí)增長(zhǎng)率r=b-dλ=er時(shí)間(t)種群數(shù)量NtN0r>0時(shí)：第8頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月如圖所示，分析比較曲線1－4的λ、r、及B、D之間的數(shù)量關(guān)系、種群的數(shù)量變化趨勢(shì)：種群數(shù)量時(shí)間λ1λ2λ3λ4Nt（t）Nt=N0ert瞬時(shí)增長(zhǎng)率r=b-dλ=er（1）B1＞D1

r1>0

λ1＞1種群上升

B2＞D2

r2>0

λ2＞1種群上升B1-D1>B2-D2r1>r2λ1>λ2>1種群1上升較快（2）B3＝D3r3=0λ3＝1種群穩(wěn)定（3）B4＜D4r4<01＞λ4＞0種群下降第9頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、“J”型增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型（P66）【模型假設(shè)】【建立模型】Nt=N0·λt時(shí)間(t)種群數(shù)量NtN0食物、空間條件充裕，氣候適宜，無(wú)敵害等理想條件下，種群的數(shù)量每年以一定的倍數(shù)增長(zhǎng)，第二年的數(shù)量是第一年的λ倍。t年后種群數(shù)量：λ=1+r=1+(B-D)【分析】同數(shù)學(xué)方程式相比，曲線圖表示的數(shù)學(xué)模型有什么局限性？出生率(B)＞死亡率(D)r>0λ>1種群數(shù)量不斷上升第10頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月環(huán)境容納量減速期開(kāi)始期加速期轉(zhuǎn)折點(diǎn)飽和期時(shí)間種群數(shù)量K【高斯實(shí)驗(yàn)分析】P67——漁、牧、林業(yè)資源利用最適期N0（K/2)三、種群增長(zhǎng)的“S”型曲線(有限環(huán)境條件)（種群個(gè)體數(shù)少，密度增長(zhǎng)緩慢）（隨個(gè)體數(shù)增加，密度增長(zhǎng)加快）（密度增長(zhǎng)最快）（密度增長(zhǎng)變慢）（種群個(gè)體數(shù)達(dá)到K值而飽和Nt=K，種群增長(zhǎng)為零，種群斗爭(zhēng)最劇烈）在有限資源環(huán)境下，隨著種群密度的增加，資源的缺乏，種群的數(shù)量能一直保持“J”型增長(zhǎng)嗎？第11頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在有限資源環(huán)境下，隨著種群密度的增加，資源缺乏，種群的出生率降低、死亡率升高，將使種群增長(zhǎng)率降低。dNdt=r·N＝

r=rm·(1-N/k)時(shí)間種群數(shù)量K環(huán)境容納量

rm·(1-N/k)·N積分式：Nt=K/(1+ea-rt)式中a值取決于N0rm:種群在理想條件下的瞬時(shí)增長(zhǎng)率r:種群在有限條件下的瞬時(shí)增長(zhǎng)率每增加一個(gè)個(gè)體，就產(chǎn)生1/K的抑制影響：N/K為環(huán)境阻力【“S”型增長(zhǎng)的數(shù)學(xué)模型】以種群數(shù)量Nt對(duì)時(shí)間t作圖，得下圖“S”型曲線。第12頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月dNdt=r·N＝

rm·(1-N/k)·N當(dāng)K＞N時(shí)，種群正增長(zhǎng)當(dāng)K＜N時(shí)，種群負(fù)增長(zhǎng)當(dāng)K＝N時(shí)，種群呈穩(wěn)定平衡r和K參數(shù)的意義：

r：物種潛在的增長(zhǎng)能力（生殖潛能）

K：環(huán)境容納量，在特定環(huán)境中種群密度可能的最大值。第13頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月0N0K/2KN最大持續(xù)產(chǎn)量dN/dt種群的增長(zhǎng)量種群數(shù)量魚(yú)類的最大捕獲量種群增長(zhǎng)的“S”型曲線的另一種表現(xiàn)方式：第14頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月時(shí)間種群數(shù)量K環(huán)境容納量【分析】下圖為理想條件下和自然環(huán)境下的某生物種群數(shù)量變化曲線。圖中的陰影部分的含義？1、環(huán)境中影響種群增長(zhǎng)的阻力：2、數(shù)量表示通過(guò)生存斗爭(zhēng)被淘汰的個(gè)體數(shù)量第15頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月【分析】同一種群的K值是否固定不變？大熊貓食物、活動(dòng)范圍減少K值下降棲息地被破壞1珍稀野生動(dòng)物的保護(hù)：大熊貓建自然保護(hù)區(qū)，改善棲息環(huán)境，擴(kuò)大其生存空間，提高K值【應(yīng)用】【保護(hù)大熊貓的根本措施】2、有害動(dòng)物的控制：家鼠斷食、切斷巢穴、養(yǎng)殖并釋放天敵——降低K值器械捕殺、藥物捕殺第16頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、種群數(shù)量的波動(dòng)和下降【影響種群數(shù)量的因素】食物、天敵、傳染病、棲息空間、氣候、人類活動(dòng)【分析】上述哪些因素的作用隨著種群的密度的變化而改變？種群數(shù)量Nt時(shí)間tKNt(種群數(shù)量)第17頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、密度制約因素食物、天敵（捕食、寄生、競(jìng)爭(zhēng)）、傳染病、棲息空間、【密度制約因素的反饋調(diào)節(jié)】時(shí)間/年種群數(shù)量例1：草（食物）對(duì)旅鼠的反饋調(diào)節(jié)作用例2：抑制物的分泌蝌蚪在種群密度高時(shí)分泌毒素桉樹(shù)在種群密度高時(shí)自毒現(xiàn)象例3：傳染病、寄生物對(duì)種群密度大的種群影響更大——①使種群數(shù)量相對(duì)穩(wěn)定或有規(guī)則的波動(dòng)。②具反饋調(diào)節(jié)機(jī)制【分析】密度制約因素對(duì)種群數(shù)量影響的特點(diǎn)？第18頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（減少）羊狼草（增加）（增加）（－）（減少）種群數(shù)量Nt時(shí)間tK羊Nt食物（草）天敵（狼）密度制約因素密度制約因素對(duì)種群數(shù)量的反饋調(diào)節(jié)第19頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、非密度制約因素氣候、人類活動(dòng)（如使用殺蟲(chóng)劑）【分析】非密度制約因素對(duì)種群數(shù)量影響的特點(diǎn)？例：干旱導(dǎo)致蝗蟲(chóng)的大發(fā)生人類使用殺蟲(chóng)劑導(dǎo)致某害蟲(chóng)種群數(shù)量驟減①引起種群數(shù)量不規(guī)則變動(dòng)②作用本身沒(méi)有反饋調(diào)節(jié)，對(duì)種群數(shù)量的影響多為猛烈的、災(zāi)難性的。③其作用可被密度制約因素所調(diào)節(jié)。第20頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月五、研究種群數(shù)量變化規(guī)律及影響因素的意義1、有害動(dòng)物的防治2、野生生物資源的保護(hù)和合理利用3、瀕危動(dòng)植物種群的拯救和恢復(fù)第21頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月【探究】培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化1【問(wèn)題】培養(yǎng)液中酵母菌的數(shù)量是怎樣隨時(shí)間變化的？①在不同溫度下酵母菌的數(shù)量隨時(shí)間變化？②在不同通氣條件（通O2與通CO2）下酵母菌的數(shù)量隨時(shí)間變化？③在理想條件下酵母菌的數(shù)量隨時(shí)間變化？④在有限條件下酵母菌的數(shù)量隨時(shí)間變化？第22頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2【作出假設(shè)】圍繞具體問(wèn)題，合理提出符合邏輯的假設(shè)時(shí)間種群數(shù)量K1K2第23頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3【討論探究思路】①材料用具：菌種、無(wú)菌馬鈴薯培養(yǎng)液或肉湯培養(yǎng)液、試管、血球計(jì)數(shù)板（、滴管、恒溫培養(yǎng)箱、充氣泵、顯微鏡等。②對(duì)酵母菌計(jì)數(shù)的方法——血球計(jì)數(shù)板直接計(jì)數(shù)法微生物計(jì)數(shù)室第24頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月微生物計(jì)數(shù)室（16×25）每小格長(zhǎng)、寬都是0.05mm，深度為0.1mm，體積為：0.05×0.05×0.1=0.00025mm3整個(gè)計(jì)數(shù)室的的體積：0.00025mm3×16×25＝0.1mm3相當(dāng)于1/10000mL每mL菌數(shù)＝×400×10000×稀釋倍數(shù)80個(gè)小方格的菌數(shù)80第25頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月【操作步驟】2滴加已知稀釋濃度的菌懸液1蓋片從一側(cè)滴加，不要產(chǎn)生氣泡3鏡檢計(jì)數(shù)：靜置數(shù)分鐘，待全部細(xì)胞沉降到玻片表面，再鏡檢。計(jì)數(shù)時(shí)數(shù)上不數(shù)下，數(shù)左不數(shù)右稀釋度以每小方格內(nèi)有5－10個(gè)菌體為宜調(diào)整細(xì)準(zhǔn)焦螺旋，找到計(jì)數(shù)室內(nèi)上、下全部菌體。計(jì)數(shù)應(yīng)重復(fù)3次，取平均值從試管中吸取菌體培養(yǎng)液時(shí)，將試管輕震蕩幾次第26頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月計(jì)數(shù)次數(shù)各中方格中的菌數(shù)1mL菌液中總菌數(shù)三次平均