1、第四章第四章 种群和群落种群和群落第第2 2节节 种群数量的变化种群数量的变化1、2、种群最基本的数量特征是？、种群最基本的数量特征是？3、估算、估算4、？5、种群的空间特征包括哪三种类型？、种群的空间特征包括哪三种类型？种群密度种群密度 种群密度、出生率和死亡率种群密度、出生率和死亡率 迁入率和迁出率、年龄组成和性别比例迁入率和迁出率、年龄组成和性别比例样方法、标志重捕法样方法、标志重捕法复习提问复习提问年龄组成年龄组成均匀型、随机型、集群型均匀型、随机型、集群型细菌的数目增长有什细菌的数目增长有什么规律呢？么规律呢？v单个或少数细菌单个或少数细菌在固在固体培养基上大量繁殖体培养基上大量繁殖
2、时，就会形成一个肉时，就会形成一个肉眼可见的，具有一定眼可见的，具有一定形态结构的子细胞群形态结构的子细胞群体，叫做体，叫做菌落菌落。假设假设在营养和生存空间没在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细有限制的情况下，某种细菌每菌每20min就通过分裂增就通过分裂增殖一代。殖一代。问题探讨问题探讨（P65）思考：思考：n代细菌数量的计算公式是？代细菌数量的计算公式是？72h后，有一个细菌分裂产后，有一个细菌分裂产 生的细菌数量是多少？生的细菌数量是多少？n nn 60min 7220min216Nn n 修正后修正后若细菌起始数量不是若细菌起始数量不是1呢？呢？真实情况下细菌的数量变化真如公式所
3、真实情况下细菌的数量变化真如公式所示吗？示吗？用细胞计数仪对用细胞计数仪对细菌数量进行精细菌数量进行精确计数发现，大确计数发现，大约约1717小时后，细小时后，细菌数量不再增多菌数量不再增多不会不会永远按此公式增长，因为食物和生存空永远按此公式增长，因为食物和生存空间是有限的。间是有限的。描述、解释和预测种群数量的变化，常常需描述、解释和预测种群数量的变化，常常需要建立要建立数学模型。数学模型。1 1、概念、概念：是用来描述是用来描述一个系统一个系统或或它的性质它的性质的数学形式的数学形式。一、数学模型及建构方法一、数学模型及建构方法2 2、建构方法和步骤、建构方法和步骤：（“问题探讨问题探讨
4、”中的素材为例）中的素材为例）研究实例研究实例模型建构步骤模型建构步骤Nn=2n建构数学模型的方法和步骤建构数学模型的方法和步骤P65 细菌每细菌每20分钟分钟 分裂一次分裂一次在资源和空间无限的环境中，在资源和空间无限的环境中，细菌种群的增长不受种群密细菌种群的增长不受种群密度增加的影响的情况下度增加的影响的情况下观察、统计细菌数量，观察、统计细菌数量，对自己建立的模型进对自己建立的模型进行检验或修正行检验或修正观察研究对象观察研究对象提出问题提出问题提出提出合理的合理的假设假设根据实验数据，用适根据实验数据，用适当的数学形式对事物的当的数学形式对事物的性质进行表达，性质进行表达，建立模型建
5、立模型通过进一步实验或观通过进一步实验或观察等对模型进行察等对模型进行检验或检验或修正修正例例1：建构种群增长数学模型的方法包括：建构种群增长数学模型的方法包括以下步骤：以下步骤：1.提出合理的假设提出合理的假设2.对模型进行检验或修正对模型进行检验或修正3.用适当的数学形式对事物的性质进行表达用适当的数学形式对事物的性质进行表达4.观察研究对象，提出问题观察研究对象，提出问题A.1234 B.2314C.4132 D.4123C例例2.2.某同学在某同学在“研究大肠杆菌数量变化研究大肠杆菌数量变化”时，提出的数学模型是：时，提出的数学模型是：NnNn2 2 n n(N N代表细代表细菌数量，
6、菌数量，n n表示细菌繁殖代数表示细菌繁殖代数)，他建立的，他建立的这个数学模型的合理假设是这个数学模型的合理假设是()A A细菌可以通过有丝分裂不断增加数目细菌可以通过有丝分裂不断增加数目B B在资源和空间无限多的环境中，细菌种在资源和空间无限多的环境中，细菌种群数量增长不受种群密度的制约群数量增长不受种群密度的制约C C细菌没有细胞核，结构简单，分裂速度细菌没有细胞核，结构简单，分裂速度快快D D细菌微小，需要的营养物质少，繁殖速细菌微小，需要的营养物质少，繁殖速度快度快B时间时间（min）20406080100120140160180细菌数量细菌数量24816 32 64 128 256
7、 512如果以如果以时间时间为为横坐标，横坐标，种群种群数量数量为纵坐标为纵坐标画出曲线来表画出曲线来表示，曲线大致示，曲线大致呈什么型？呈什么型？在理想状态下，一个细菌每在理想状态下，一个细菌每20分钟分裂一次分钟分裂一次3、表现形式、表现形式 公式、曲线公式、曲线在理想状态下，一个细菌每在理想状态下，一个细菌每20分钟分裂一次分钟分裂一次512(公式公式精确，不直观精确，不直观)(曲线曲线直观，不精确直观，不精确)时时 间间20406080100 120 140 160 180细菌数量细菌数量248163264128 256这是这是理想条件理想条件下下细菌数量增长的细菌数量增长的推测推测，
8、但自然界，但自然界中有此类型吗？中有此类型吗？提出疑问提出疑问实例：澳大利亚本来并没有兔子。实例：澳大利亚本来并没有兔子。1859年，一个叫托年，一个叫托马斯马斯奥斯汀的英国人来澳定居，带来了奥斯汀的英国人来澳定居，带来了24只只野兔，放野兔，放养在他的庄园里。这些野兔发现自己来到了天堂。因养在他的庄园里。这些野兔发现自己来到了天堂。因为这里有茂盛的牧草，没有鹰等天敌，土壤疏松，打为这里有茂盛的牧草，没有鹰等天敌，土壤疏松，打洞做窝非常方便。于是，兔子开始了几乎不受任何限洞做窝非常方便。于是，兔子开始了几乎不受任何限制的大量繁殖。奥斯汀绝对没有想到，制的大量繁殖。奥斯汀绝对没有想到，一个世纪一
9、个世纪之后，之后，野兔的数量达到野兔的数量达到6亿亿只以上，遍布整个大陆，啃食植只以上，遍布整个大陆，啃食植被，使植被遭到严重破坏。被，使植被遭到严重破坏。实例实例1 1：澳大利亚野兔澳大利亚野兔实例实例2 2：凤眼莲（水葫芦）凤眼莲（水葫芦）凤眼莲原产南美，凤眼莲原产南美，1901年年作为花卉引入中国作为花卉引入中国.由于繁由于繁殖迅速，又几乎没有竞争殖迅速，又几乎没有竞争对手和天敌，它对其生活对手和天敌，它对其生活的水面采取了野蛮的封锁的水面采取了野蛮的封锁策略，挡住阳光，策略，挡住阳光，导致水导致水下植物死亡下植物死亡。P66 自然界确有类似细自然界确有类似细菌在理想条件下种群数菌在理想
10、条件下种群数量增长的形式，如果量增长的形式，如果以以时间时间为横坐标，为横坐标，种种群数量群数量为纵坐标，曲为纵坐标，曲线则大致呈线则大致呈“J”型型美国某岛屿环颈雉美国某岛屿环颈雉种群数量的增长种群数量的增长实例实例3 3：环颈雉环颈雉在在20世纪世纪30年代时，人们将年代时，人们将环颈雉引入到美国的一个岛环颈雉引入到美国的一个岛屿，屿，5年内这个环颈雉种群年内这个环颈雉种群增长了数倍，也大致符合增长了数倍，也大致符合“J”型曲线（右图）型曲线（右图）例如：实验室营养充分条件、例如：实验室营养充分条件、外来物种进入某地初期外来物种进入某地初期二、种群增长的二、种群增长的“J”型曲线型曲线（指
11、数增（指数增长）长）1.1.模型假设：模型假设：理想状态理想状态无环境阻力（无环境阻力（食物充足，食物充足，空间无限空间无限，气候适宜，没气候适宜，没有敌害）有敌害）思考：思考：N N0 0为种群起始数量，假为种群起始数量，假设每年种群数量是前一年的设每年种群数量是前一年的倍，则倍，则t t年后年后该种群的数量为：该种群的数量为：Nt=N0t种群数种群数量量时间时间2.2.数学模型：数学模型：Nt=N0 t（N0：种群起始数量，：种群起始数量，t为时间，为时间，Nt：t年后年后该种群的数量，该种群的数量，：后一年种群数量是前一年：后一年种群数量是前一年种群数量的倍数种群数量的倍数）注意：注意：
12、（增长倍数）（增长倍数）=Nt+1/Nt=1+增长率增长率=（Nt+1Nt）/Nt 增长速率增长速率=增长数量增长数量/时间时间=（Nt+1Nt）/时间时间=-1-1（定值定值）增长率增长率=增长数量增长数量/初始数量初始数量=曲线的曲线的斜率斜率3.3.“”型曲线特征型曲线特征“J J”型曲线特征：型曲线特征：_最大值，最大值，_和和_是不变是不变的，的，_不断增加。不断增加。无无增长倍数（增长倍数（）增长率增长率增长速率增长速率种群数量种群数量时间时间增长率增长率时间时间-1增长速率增长速率时间时间思考：思考：不会不会，因为自然界中存在，因为自然界中存在环境阻力环境阻力：2、在自然界中，种
13、群增长的、在自然界中，种群增长的“J”型曲线型曲线应该从哪些方面进行应该从哪些方面进行修正修正呢？呢？1、“J”型增长能一直持续下去吗？型增长能一直持续下去吗？自然界中资源和空间总是有限的；种群密度越自然界中资源和空间总是有限的；种群密度越大，种内斗争越激烈；捕食者增加等大，种内斗争越激烈；捕食者增加等当种群数量增加到一定阶段时，种群数量一当种群数量增加到一定阶段时，种群数量一般会稳定在一定的水平般会稳定在一定的水平生态学家高斯（生态学家高斯（Gause）的实验：）的实验：高斯高斯:把把5个大草履虫置于个大草履虫置于0.5mL的培养液中的培养液中，每隔，每隔24h统计一次数据，经过统计一次数据
14、，经过反复实验，结果如下：反复实验，结果如下：有有空间和食物有限、天敌、有害物质积累空间和食物有限、天敌、有害物质积累（1）草履虫数量有最大值吗？）草履虫数量有最大值吗？（2）限制其增长的因素有哪些？）限制其增长的因素有哪些？（3）该增长曲线像什么字母？）该增长曲线像什么字母？三、种群增长的三、种群增长的“S S”型曲线型曲线在资源有限条件下的情况下，在资源有限条件下的情况下，0时间时间种群数量种群数量K非理想状态下，食物等资非理想状态下，食物等资源和空间总是有限的，种源和空间总是有限的，种内竞争不断加剧，捕食者内竞争不断加剧，捕食者数量不断增加，导致该种数量不断增加，导致该种群的出生率降低，
15、死亡率群的出生率降低，死亡率增高。增高。当出生率与死亡率当出生率与死亡率相等时，种群的增长就会相等时，种群的增长就会停止停止，有时会稳定在一定，有时会稳定在一定的水平。的水平。在环境条件不受破坏的情况下，一定空间所能在环境条件不受破坏的情况下，一定空间所能维持的种群维持的种群最大数量最大数量。0时间时间种群数量种群数量K2.条件：条件：非理想状态非理想状态存在环境阻力（资存在环境阻力（资源和空间有限，存源和空间有限，存在敌害等）在敌害等）3.K值值（环境容纳量）（环境容纳量）K/2KABCA：B：C：增长速率为增长速率为0，种群数量最小种群数量最小增长速率最大增长速率最大出生率死亡率出生率死亡
16、率种群数量最大，种群数量最大，种内斗争最激烈种内斗争最激烈增长速率为增长速率为0，出生率出生率=死亡率死亡率AC段：段：种群数量：种群数量：增加；增加；增长速率：增长速率：先增大（先增大（K/2达到最大值），后减小达到最大值），后减小4.S型曲线特征：型曲线特征：_最大值（最大值（K K值），增长速率最大时种群数量值），增长速率最大时种群数量为为_，在，在K K值时增长速率为值时增长速率为_有有K/205.增长速率曲线：增长速率曲线：时间时间AB增长速增长速率率CK/2思考：思考：K/2K超过种群的数量超过种群的数量K/2K/2时开始捕时开始捕捕到剩余量为捕到剩余量为K/2K/2时停止时停止（
17、1）在池塘中养鱼，渔民总是希望自己捕的）在池塘中养鱼，渔民总是希望自己捕的鱼越多越好，但是为了考虑池塘的鱼可持续发鱼越多越好，但是为了考虑池塘的鱼可持续发展，捕鱼应该选择在种群数量是多少时最好？展，捕鱼应该选择在种群数量是多少时最好？（2 2）我们应该在哪个时间）我们应该在哪个时间段灭蝗虫可以防止蝗灾？段灭蝗虫可以防止蝗灾？K/2K/2之前灭蝗之前灭蝗思考：思考：从环境容纳量（从环境容纳量（K值）的角度思考：值）的角度思考：（1 1）对濒危动物如大熊猫应采取什么保护措施？）对濒危动物如大熊猫应采取什么保护措施？（2 2）对家鼠等有害动物的控制，应当采取什么）对家鼠等有害动物的控制，应当采取什么
18、 措施？措施？建立自然保护区，改善大熊猫的栖息环境，建立自然保护区，改善大熊猫的栖息环境，提高环境容纳量（提高环境容纳量（K值）值）。可以采取措施可以采取措施降低有害动物种群的环境容降低有害动物种群的环境容纳量纳量，如将食物储藏在安全处，断绝或减，如将食物储藏在安全处，断绝或减少它们的食物来源；室内采取硬化地面等少它们的食物来源；室内采取硬化地面等措施，减少它们挖造巢穴的场所；养殖或措施，减少它们挖造巢穴的场所；养殖或释放它们的天敌，等等。释放它们的天敌，等等。阴影部分：阴影部分：环境阻力环境阻力（被环境阻力淘汰掉的那部分种群数量）（被环境阻力淘汰掉的那部分种群数量）影响种群数量变化的因素：影
19、响种群数量变化的因素：内部内部/直接因素：直接因素：出生（死亡）率、迁入（出）率出生（死亡）率、迁入（出）率 自然自然/间接因素：间接因素：空间、气候、食物、天敌、传染病、自然灾空间、气候、食物、天敌、传染病、自然灾害等害等 人为人为/重要因素：重要因素：对野生生物的乱捕滥猎、对种群数量的人工对野生生物的乱捕滥猎、对种群数量的人工控制等控制等四、种群数量的波动和下降四、种群数量的波动和下降大多数种群的数量总是在波动之中的大多数种群的数量总是在波动之中的 东亚飞蝗种群数量的波动东亚飞蝗种群数量的波动种群数量变化的类型：种群数量变化的类型：增长，稳定，波动、下降增长，稳定，波动、下降在不利条件之下
20、，还会急剧下降，甚至灭亡在不利条件之下，还会急剧下降，甚至灭亡1 1、为野生生物资源的合理利用及保护提供理论指导、为野生生物资源的合理利用及保护提供理论指导 。既要使生物资源的产量达到最大，又不危害生物资源的可持续发既要使生物资源的产量达到最大，又不危害生物资源的可持续发展，砍伐、捕捞、狩猎后，保证种群的增长速率为最大值。展，砍伐、捕捞、狩猎后，保证种群的增长速率为最大值。2 2、为人工养殖及种植业中合理控制种群数量、适时捕捞、为人工养殖及种植业中合理控制种群数量、适时捕捞、采伐等提供理论指导。采伐等提供理论指导。3 3、通过研究种群数量变动规律，为有害生物的预测及防、通过研究种群数量变动规律
21、，为有害生物的预测及防治提供科学依据。治提供科学依据。降低环境的负荷量（降低环境的负荷量（K K值）。如鼠害防治可通过严密封存粮食、值）。如鼠害防治可通过严密封存粮食、清除生活垃圾、保护老鼠的天敌等措施来降低清除生活垃圾、保护老鼠的天敌等措施来降低K K值。值。4 4、为引进外来物种提供理性的思考。、为引进外来物种提供理性的思考。必须考虑所引入的外来物种是否会构成对原来物种的危害，即是必须考虑所引入的外来物种是否会构成对原来物种的危害，即是否会构成生物入侵。否会构成生物入侵。五、研究种群数量变动的意义五、研究种群数量变动的意义1.1.在一个玻璃容器内，装入一定在一个玻璃容器内，装入一定量的符合
22、小球藻生活的培养液，接量的符合小球藻生活的培养液，接种少量的小球藻，每隔一段时间测种少量的小球藻，每隔一段时间测定小球藻的个体数量，绘制成曲线，定小球藻的个体数量，绘制成曲线，如右图所示。下列四图中能正确表如右图所示。下列四图中能正确表示小球藻种群数量增长率随时间变示小球藻种群数量增长率随时间变化趋势的曲线是（化趋势的曲线是（）c练习3 3、下图为在理想状态下和自然环境中某生物的种群数量变化曲、下图为在理想状态下和自然环境中某生物的种群数量变化曲线。下列对阴景部分的解释正确的是（线。下列对阴景部分的解释正确的是（）C练习环境中影响种群数量的阻力环境中影响种群数量的阻力 环境中允许种群增长的最大
23、值环境中允许种群增长的最大值 其数量表示种群内迁出的个体数其数量表示种群内迁出的个体数 其数量表示通过生存斗争其数量表示通过生存斗争被淘汰的个体数被淘汰的个体数A、B、C、D、v1.1.酵母菌特征：酵母菌特征：v单细胞单细胞真核真核生物生物v属于属于兼性厌氧型兼性厌氧型微生物，有氧时产生二氧化碳和水；微生物，有氧时产生二氧化碳和水；无氧时产生无氧时产生二氧化碳和酒精二氧化碳和酒精。v用液体培养基培养酵母菌，种群的增长受培养基的用液体培养基培养酵母菌，种群的增长受培养基的成分，空气，温度，酸碱度等因素的影响。成分，空气，温度，酸碱度等因素的影响。v在理想的环境中，酵母菌种群的增长呈在理想的环境中
24、，酵母菌种群的增长呈“J”“J”型曲线；型曲线；v在有限的环境下，酵母菌的种群呈在有限的环境下，酵母菌的种群呈“S”“S”型曲线型曲线。六、探究培养液中酵母菌种群数量的变化六、探究培养液中酵母菌种群数量的变化v测定微生物数量方法很多，通常采用的有显微镜直测定微生物数量方法很多，通常采用的有显微镜直接计数法和培养平板计数法。接计数法和培养平板计数法。v利用血球计数板在显微镜下直接计数是一种常用的利用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，这种方法可以细胞计数法，这种方法可以估算估算样品中全部的细胞样品中全部的细胞数目。抽样检测。数目。抽样检测。六、探究培养液中酵母菌种群数量的变化六、
25、探究培养液中酵母菌种群数量的变化实验原理v种群的数量变化有一定的规律，变化的曲线主要分种群的数量变化有一定的规律，变化的曲线主要分为两种：在理想的状态下，种群呈为两种：在理想的状态下，种群呈“J”型增长；在型增长；在有限的环境下，种群呈有限的环境下，种群呈“S”型增长。型增长。v酵母菌生长周期短，增殖速度快且世代间不重叠，酵母菌生长周期短，增殖速度快且世代间不重叠，在实验室中用培养液培养酵母菌，可以观察酵母菌在实验室中用培养液培养酵母菌，可以观察酵母菌种群随时间的变化情况。种群随时间的变化情况。第第 1 1 天天2计数方法是计数方法是抽样检测抽样检测法法(P68)：取样前要振动试管，其目的是取
26、样前要振动试管，其目的是酵母菌混合均匀酵母菌混合均匀培养液要自行培养液要自行渗入渗入“血球计数板血球计数板”底部后才能镜检底部后才能镜检 第第 4 4 天天第第 6 6 天天第第 7 7 天天死亡死亡结果分析时间时间/天天01234567数量数量/1060.402.7024.0224.9526.1825.8825.5223.55活菌数活菌数v1.1.每个人每个人的童年，都是一片宽阔的原野，在这上面，你可以栽植世界上所有的花草，可以放飞所有的希望，可以撒播一生的幸福，可以荡漾一生的笑意的童年，都是一片宽阔的原野，在这上面，你可以栽植世界上所有的花草，可以放飞所有的希望，可以撒播一生的幸福，可以荡
27、漾一生的笑意。v2.2.好玩好玩是孩子的天性，三味书屋后面的小园，虽远不如百草园那样多彩有趣，却也是孩子们开心的好去处，在这里，孩子们同样玩得是孩子的天性，三味书屋后面的小园，虽远不如百草园那样多彩有趣，却也是孩子们开心的好去处，在这里，孩子们同样玩得有滋有味有滋有味v3.白描原是中国画的一种技法，是指一种不加色彩或很少用色彩，而只用墨线在白底上勾勒物象的画法。作为一种描写方法是指抓住事物的特征，以质朴的文字，寥廖几笔就勾勒出事物形象的描写方法v4.用几个凝练的动词形象逼真地写出了父亲攀爬月台时的努力，没有过多形容、修饰的语言，只是白描，只是写实，乍读很平淡，细细品味，却情真意浓。v5.上述情
28、境体现了观众在体育赛事中文明有礼的行为，也体现了我国良好的国家形象。v 6.这种文明有礼的行为有助于人们友好交往，增进人们的团结友爱，有利于形成安定有序、文明祥和的社会。v7.一贯遵循联合国宪章的宗旨和原则,支持按联合国宪章精神所进行的各项工作，积极参加联合国及其专门机构有利于世界和平与发展的活动。v8.中国在世界裁减军队，保护环境，保障人权和解决地区冲突等一系列全球问题上发挥着重要作用，对世界和平与发展作出了重要贡献。v9.联系具有客观性，即是事物本身所固有的，不以人的意志为转移的。要从事物固有的联系中把握事物，切忌主观随意性。但人们可以根据事物固有的联系，改变事物的状态，调整原有的联系，建立新的具体联系。v10.是为人民服务宗旨和对人民负责原则的要求。坚持为人民服务的工作态度，坚持求真务实的工作作风，坚持从群众中来到群众中去的工作方法.v11在现代政治生活中，要实现“让市场主体和人民群众有真真切切的感受”，必须要完善决策机制，促进政府科学决策民主决策，同时加强对权力的制约，完善法律法规约束行政权力，一定要把每一笔钱都用在刀刃上紧要处。
