1、生物学选择性必修二生物与环境第39讲 种群的数量变化及其影响因素2 2.1.2 尝试建立数学模型解释种群的数量变动2 2.1.3 举例说明阳光、温度和水等非生物因素以及不同物种之间的相互作用都会影响生物的种群特征内容要求目录目录Contents种群数量的变化影响因素种群数量的变化种群研究的应用培养液中酵母菌种群数量的变化复习引入但种群密度反映的仅仅是种群在一定时期的数量，是一个静态值，仅靠这一特征还不能反映种群数量的变化趋势。1.种群研究的应用1.濒危生物的保护3.有害生物的防治2.经济生物的高产研究的基础问题：种群密度如何变？为什么变？如何变？为什么变？种群数量的变化问题情境：在适宜的条件下
2、，将酵母菌接种到装有 10mL 液体培养基的试管中，培养并定时取样进行计数。种群数量会如何变化呢？酵母菌的代谢类型？酵母菌数量稳定是否就是数量不变？培养基中的营养物质是否一定？1.变化类型异养兼性厌氧异养兼性厌氧不是不是是是种群数量的变化问题情境：在适宜的条件下，将酵母菌接种到装有 10mL 液体培养基的试管中，培养并定时取样进行计数。稳定波动下降消亡增长增长增长1.变化类型种群数量的变化2.数学模型与种群数量增长种群增长的“J”型曲线细菌种群数量为什么如此增长？有哪些特点？在资源和空间无限多的环境中，细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响，呈现指数增长。种群数量的变化2.数学模型与种群数量增
3、长资料1：在适宜的条件下，将酵母菌接种到装有10mL液体培养基的试管中，培养并定时取样进行计数。在最初的2h内，酵母菌数量随时间的变化如下表所示：种群数量的变化趋势是什么?是哪一种类型?判断的理由是什么?实现种群数量如此变化的条件是什么需要理想条件，即食物和空间充裕、气候适宜、没有天敌等条件才能实现。J型增长因为后一阶段是前一阶段数量的2倍，即=2种群数量的变化2.数学模型与种群数量增长资料1：在适宜的条件下，将酵母菌接种到装有10mL液体培养基的试管中，培养并定时取样进行计数。在最初的2h内，酵母菌数量随时间的变化如下表所示：在该情境下，t min后种群数量是多少？=2，代数为t/20，得出
4、Nt=52t/20个。种群数量的变化2.数学模型与种群数量增长数学曲线、表格和函数表达式等都是通过数学形式描述一个系统或它的性质，这就是数学模型。它能定性或定量地描述种群数量的变化。140min时，数量是多少呢?Nt=52t/20没有做实验，就能确定？=320320数学模型，不但能描述种群数量变化，还能预测和解释其变化。会一直按照这样的规律增长下去吗种群数量的变化2.数学模型与种群数量增长资料2：如图表示在一个10mL封闭培养体系中，酵母细胞数量的动态变化情况。种群数量的变化趋势是什么?是哪一种类型?判断的依据是什么?实现种群数量变化的条件是什么?酵母细胞数量的动态变化资源和空间的有限所导致的
5、。S型增长计算得出后一阶段与前一阶段并没有倍数关系，且存在酵母菌细胞数量的最大值（K值）种群数量的变化2.数学模型与种群数量增长两种增长曲线的差异主要是环境阻力大小不同，因而对种群数量增长的影响不同。J型增长和S型增长的比较种群数量的变化影响因素3.种群数量变化的原因资料3：东北虎、大熊猫和金丝猴等动物，在人为保护措施下，种群数量增长缓慢；田鼠、蝗虫等动物，人类采取多种措施进行防治后，又迅速增长成为数量庞大的群体，屡屡为害。在自然环境中，种群的数量变化趋势呈现出多种类型。导致种群的数量变化的原因是什么?导致两类情况的种群数量变化产生较大差异的原因是什么?形体大小存在差异，东北虎等体型巨大、成长
6、缓慢，田鼠等体型小，迅速成熟即可繁殖；繁殖能力不同，东北虎等一般为单胎，而田鼠等一胎可生育多只；环境资源的限制，东北虎等栖息地减少，其出生率降低，死亡率相对升高，田鼠等对环境要求较低，出生率高且死亡率低等。最重要的就是出生率和死亡率，像这种生物自身具备的影响种群数量变化的因素，称为影响种群数量变化的内因。种群数量的变化影响因素3.种群数量变化的原因资料4：为防治农田鼠害，研究人员选择若干大小相似、开放的大豆田，在边界上每隔一定距离设置适宜高度的模拟树桩，为肉食性猛禽提供栖息场所。设桩一段时间后，测得大豆田中田鼠种群密度的变化如图所示。有内因就有外因，那外因有哪些呢？b点以后田鼠种群密度大幅上升
7、，从田鼠生存环境变化的角度分析，其原因是什么?根据以上信息，在农业生产上可采取什么措施减少田鼠的种群数量?食物、空间、气候和天敌等多个因素设桩对田鼠种群密度的影响种群数量的变化影响因素3.种群数量变化的原因 b点以后田鼠种群密度大幅上升，从田鼠生存环境变化的角度分析，其原因是什么?根据以上信息，在农业生产上可采取什么措施减少田鼠的种群数量?株冠的形成也提供了更为丰富的食物。设桩对田鼠种群密度的影响可通过栽桩或植树为肉食性猛禽提供更多的栖息环境，捕杀田鼠。教材P80（2）在该河流的BC段上，藻类大量繁殖的主要原因是什么？有机物分解后形成的大量的NH4+等无机盐离子，有利于藻类的大量繁殖。种群数量
8、的变化影响因素3.种群数量变化的原因外因除环境因素外，还有水体溶解氧、光照、营养物质含量、代谢废物量和 pH等多种因素。营养物质种群数量的变化影响因素3.种群数量变化的原因(1)非生物因素和生物因素非生物因素：光、温度、水等。生物因素：种内关系：种内竞争。种间关系：竞争和捕食最常见。此外，作为宿主的动物被寄生虫寄生，细菌或病毒引起传染病，也会影响种群的出生率和死亡率等特征，进而影响种群的数量变化。影响方式：影响种群重要特征，如种群的出生率和死亡率、迁入率和迁出率等。(2)密度制约因素和非密度制约因素密度制约因素：一般来说，食物和天敌等生物因素对种群数量的作用强度与该种群的密度相关。非密度制约因
9、素：气温和干旱等气候因素以及地震、火灾等自然灾害，对种群的作用强度与该种群的密度无关。资料2：如图表示在一个10mL封闭培养体系中，酵母细胞数量的动态变化情况。酵母细胞数量的动态变化种群数量的变化影响因素3.种群数量变化的原因 培养30h50h 时，酵母菌种群数量如此变化的环境因素是什么?自身因素呢?自由讨论：氧气和营养物质对细胞呼吸速率有什么影响?细胞分裂与细胞呼吸有什么关系?酒精积累对蛋白质等生物大分子有何影响?对细胞活性有什么影响呢?外因是营养物质和氧气等的减少、代谢废物的增多;内因是出生率下降和死亡率升高。环境因素从环境因素从物质物质、能量能量和和信息信息等方面通过影响等方面通过影响出
10、生率和死出生率和死亡率亡率等自身因素，最终导致种群数量发生变化。等自身因素，最终导致种群数量发生变化。外因影响内因，内因决定变化。外因影响内因，内因决定变化。种群数量的变化影响因素1.濒危动物的保护：只有通过调查获知 、出生率和死亡率、年龄结构等特征以及影响该种群数量变化的因素，才能了解种群 ，预测种群的数量变化趋势，采取保护措施以降低环境阻力，K值(或环境容纳量)。2.渔业方面：强度的捕捞(捕捞量在K/2左右)，有利于持续获得较大的鱼产量。3.有害生物的防治(1)采用 和 的方法控制现存有害生物的种群数量。(2)通过减少食物、有效保护或引入 生物等方法降低有害生物的环境容纳量。种群密度性别比
11、例生存状态提高中等化学物理天敌种群研究的应用1.循环因果关系：在生物学上，许多生理或生态过程的因果关系是循环性的，也就是说，一定的事件作为引起变化的原因，所导致的结果又会成为新的条件，施加于原来作为原因的事件，使之产生新的结果，如此循环往复。若结果2与原因1相反，则属于负反馈；若结果2比原因1程度加强，则属于正反馈。几点补充几点补充(1)P16“小字部分”：食物和天敌等生物因素对种群数量的作用强度与该种群的密度是相关的，称为，而气温和干旱等气候因素以及地震、火灾等自然灾害，对种群的作用强度与该种群的密度无关，称为。(2)P17“思维训练”：据循环因果关系分析猎物和捕食者种群数量变化的相关性：_
12、。密度制约因素非密度制约因素自然生态系统中猎物增多会导致捕食者增多，捕食者增多会使猎物数量减少，猎物减少会引起捕食者数量减少，最终使猎物和捕食者在一定水平上动态平衡小小 结结天敌食物空间人为等环境因素种群的数量变化自身因素通过影响影响包含决定出生率和死亡率迁入率和迁出率年龄组成性别比例包含气候增长下降波动稳定实例：“J”“S”培养液中酵母菌种群数量的变化（一）调查方法：抽样检测法（二）计数工具：血细胞计数板血球计数板，通常是一块特制的载玻片，其上由四条槽构成三个平台。中间的平台又被一横短浅槽隔成两半，每一边的平台上各刻有一个计数室，计数室呈方格网状（也就是说，每个血球计数板有两个计数室）培养液
13、中酵母菌种群数量的变化计数室的刻度一般有两种规格：一种是一个大方格分成16个中方格，而每个中方格又分成25个小方格;一个大方格分成25个中方格，而每个中方格又分成16个小方格。两种规格的计数板，每一个大方格中的小方格数都是相同的，即16 x 25=400小方格。培养液中酵母菌种群数量的变化 每一个大方格边长为1mm，则每一大方格的面积为1mm2，盖上盖玻片后，载玻片与盖玻片之间的高度为0.1mm，所以计数室的容积为0.1mm3。在计数时，通常数5个中方格的总菌数，然后求得每个中方格的平均值，再乘上16或25，就得出一个大方格中的总菌数，然后再换算成1mL菌液中的总菌数。例如：以一个大方格有25
14、个中方格的计数板为例进行计算：设5个中方格中总菌数为A，菌液稀释倍数为B，因1mL =1cm3 =1000mm3。一个大方格中的总菌数即0.1mm3中的总菌数为：故1mL菌液中的总菌数为：培养液中酵母菌种群数量的变化酿酒和做面包都需要酵母菌。这些酵母菌可以用液体培养基（培养液）来培养。1.怎样进行酵母菌的计数？提示：对一支试管中的培养液（可定为10mL）中的酵母菌逐个计数是非常困难的，可以采用 的方法：先将盖玻片放在计数室上，用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液 。多余培养液用滤纸吸去。稍待片刻，待酵母菌细胞全部沉降到计数室底部，将计数板放在载物台的中央，计数一个小方格内的酵母菌数量，再
15、以此为根据，估算试管中的酵母菌总数。抽样检测自行渗入培养液中酵母菌种群数量的变化 推导：将一个小方格（一个大方格含400个小方格，大方格的总体积是1mm*1mm*0.1mm）范围内的酵母菌数(X 个)，换算成10mL培养液中酵母菌总数的公式。换算成一个大方格中酵母菌的数量将一个大方格（0.1mm3）换算成1ml将1ml换算成10mlX 400 101000 10汉水丑生侯伟作品培养液中酵母菌种群数量的变化为了使酵母菌分布均匀。稀释培养液重新计数。稀释的目的是便于酵母菌悬液的计数，以每个小方格内含有45个酵母细胞为宜。约定俗成的方法是 计上边左边及其夹角5.本探究需要设置对照吗?如果需要，请讨论
16、对照组应怎样设计和操作;如果不需要，请说明理由。本实验不需要设置对照实验，因不同时间取样已形成自身对照。2.从试管中吸出培养液进行计数之前，建议你将试管轻轻振荡几次。这是为什么？3.如果一个小方格内酵母菌过多，难以数清，应当采取怎样的措施?4.对于压在小方格界线上的酵母菌，应当怎样计数?培养液中酵母菌种群数量的变化6.要做重复实验吗?为什么?需要做重复实验，目的是尽量减小误差，需对每个样品计数三次，取其平均值。7.怎样记录结果?记录表怎样设计?每天计数酵母菌数量的时间要固定。结果记录最好用记录表，如下：时间/d123456数量/个 培养液中酵母菌种群数量的变化目录目录Contents种群数量的变化影响因素种群数量的变化种群研究的应用培养液中酵母菌种群数量的变化
