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种群的数量特征及其关系,种群密度,出生率 死亡率,迁入率 迁出率,年龄组成 性别比例,种群的数量变化,建构种群增长模型的方法,种群数量的变化的J型曲线和S型曲线,探究培养液中酵母菌种群数量的变化,建构种群增长模型的方法,问题探讨,在资源和空间无限多的情况下,某种细菌每20min就通过分裂繁殖一代。中学学科网,32,16,9,8,7,6,5,4,8,3,2,4,2,1,2、用数学方程式表示:n 代后细菌的数量 N ?72小时后?,N=2n,N=2216,3、以时间为横坐标,细菌数量为纵坐标,画出细菌的数量增长曲线。,1数学模型:是用来描述一个系统或它的性质的 。 2建构步骤:提出问题作出合理假设用 表达 。 3表达形式 (1)数学方程式:优点是 。 (2)曲线图:优点是 。,数学形式,数学形式,检验或修正,科学、准确,直观,特别提醒 : 构建数学模型需建立在统计学基础之上,必须经过大量数据统计与分析方可得出数学模型,而且对所得出的数学模型,应予以检验与修正。,一:数学模型,研究实例(见下表),种群数量的变化 J型曲线 S型曲线,实例1:澳大利亚野兔,1859年,24只野兔,近100年后,6亿多只,无天敌,食物充足,生活空间广阔,实例2:引入美国一个岛屿的环颈雉,一种群增长的“J”型曲线,若1,种群密度增大,为增长型种群;若1,种群密度减小,为衰退型种群;若1,数量不变,为稳定型种群。,1、前提条件(判断依据):,理想条件下;实验室条件下;食物和空间条件充裕、气候适宜和没有敌害等几个条件同时满足;外来物种入侵早期阶段;无环境阻力状况。,2、公式(数学模型构建):,Nt N0 . t,【巩固1】 在营养和生存空间等没有限制的理想条件下,某细菌每20 min就分裂繁殖一代。现将该细菌种群(m个个体)接种到培养基上(资源、空间无限),T h后,该种群的个体种数是 ( )。 Am2T Bm220 C2 Dm23T 答案 D,3、模型构建(曲线图):,解读: a.横坐标:时间,纵坐标:种群数量; b.前提条件:环境资源无限(理想条件); c.特点:无K值 d.影响因素:N0(即起始数量),值。,4、增长速率:,-单位时间内种群增长的数量,J型曲线的增长率= (N0.t+1 - N0.t)/ N0.t =-1,5、增长率:,=(第二年数量-第一年数量)/第一年数量,=(第二年数量-第一年数量)/时间,例 生态学家高斯的实验,种群经过一定时间的增长后,数量趋于稳定的增长曲线,称为“S”型曲线,大草履虫种群的增长曲线,P67,二种群增长的“S”型曲线,1、前提条件(判断依据):,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,导致出生率下降,死亡率上升,最终达到平衡。,2、公式(曲线模型构建):,解读: a.横坐标:时间,纵坐标:个体数; b.前提条件:环境资源有限; c.特点:有最大值K值,K/2时斜率最大,增长速率最大。,3、增长速率:,-单位时间内种群数量增长的数量=(第二年数量-第一年数量)/时间,4、增长率:,=(第二年数量-第一年数量)/第一年数量,解读: a.横坐标:时间,纵坐标:种群增长速率 b.特点:先增大后减小,最后变为0,(即 K值时),t1对应K/2值,t2对, 应K值。, 增长率是指种群中增加的个体数占原来个体数的比例,通常以百分比表示,即: 种群增长率(本次总数上次总数)/上次总数。如某种群现有数量为a,一年后,该种群数为b,那么该种群在当年的增长率为(ba)/a。, 增长速率是指某一段时间内增加的个体数与时间的比值。在坐标图上可用某时间内对应曲线的斜率表示,斜率大则增长速率快,即: 增长速率(本次总数上次总数)/时间。同样某种群现有数量为a,一年后,该种群数为b,其种群增长速率为(ba)/年。,5. K值与K/2在实践中的应用,最大捕捞量最大日捕获量:,6.K值变动的示意图,同一种生物的K值不是固定不变的,会受到环境的影响。在环境不遭受破坏的情况下,K值会在平均值附近上下波动;当种群偏离平均值的时候,会通过负反馈机制使种群密度回到一定范围内。 环境遭受破坏,K值会下降;当生物生存的环境改善,K值会上升。,1、阴影部分代表“环境阻力”。 2、若用达尔文进化观点解释:J型曲线代表 “过度繁殖”;阴影部分代表“在生存斗争中被淘汰的个体数量”。 3、不能把S型曲线的起始部分认为是J型曲线。,7、种群增长的两种曲线比较,曲线,比较,“J”型曲线,“S”型曲线,坐标曲线,增长率,增长速率,“J ”型曲线,“S”型曲线,必记内容: 1、J型增长前提条件:食物空间充裕、气候适宜、无敌害。 2、S型增长前提条件:资源空间有限,种内斗争加剧、天敌数量增多。使出生率降低,死亡率升高。 3、种群数量波动和下降的原因:影响因素很多如:气候、食物、天敌、传染病等。 4、环境容纳量:在环境条件不受破坏的情况下,一定空间所能维持的种群最大数量称为环境容纳量。 5、建立数学模型的步骤:观察研究对象提出合理假设用数学公式对事物性质进行表达检验和修正,例题如图是某一动物种群迁入一个适宜环境后的增长曲线图,图中曲线的标号与下列各点对应正确的一项是 ( ),种群数量最大的点 种群增长速率最大的点 该种群迁入后环境阻力明显增大是从哪一点开始 既要获得最大的捕获量,又要使该动物资源的更新能力不受破坏,捕获后种群数量应该在图中的哪一点,C,水葫芦刚进入我国时,其 增长符合哪条曲线_, 用达尔文进化理论解释,这是 由于生物具有_特性。 如用达尔文进化理论分析 图中的阴影部分表示_。 如果曲线表现微生物发酵过程,则种内斗争最为剧烈的 是 段 (4)人们海洋捕捞作业,既要获得最大的捕捞量,又使鱼类资源不受破坏,应使鱼类数量保持在 点上, (5)防治蝗灾应将害虫数量尽量控制在 段,例题:下图为某种群在不同生态环境中的增长曲线,请仔细分析图中去先后回答下列问题:,a,在生存斗争过程中淘汰的个体,过度繁殖,a,b,个体数,时间,A B C D E,CD,B,AB,1关于种群增长曲线的叙述,正确的是( ) A呈现“J”型曲线的种群中无种群密度的改变 B“S”型曲线的增长率最终变为0时,种群达到其环境容纳量 C如果种群数量的年增长率为0,则种群中无繁殖现象 D种群增长曲线同数学方程式一样,能精确反映种群数量的变 化趋势,分析右图曲线,下列选项错误的是 进行海洋渔业捕捞的最佳时期是时期 影响段种群数量下降的主要因素是天敌、生活空间和资源等 该种群数量在D点达到值 该曲线包括了细菌生长曲线中 的调整期、对数期和稳定期,时间,种群增长速率,0,8.右图表示出生率、死亡率和种群密度的关系,据此分析得出的正确表述是 A.在K/2时控制有害动物最有效 B.图示规律可作为控制人口增长的依据 C.该图可用于实践中估算种群最大净补冲量 D.在K/2时捕捞鱼类最易得到最大日捕获量,1、10山东高考,2、一个动物种群,从其侵入新栖息地,经过种群增长到建立种群后,一般有几种情况,如下图中的A、B、C所示,说明各曲线的意义。 A: ; B: ; C: 。,在激烈的生存斗争中不能适应新的栖息地的环境条件,最后在新栖息地中消失,说明能够很好的适应新栖息地,在新栖息地生存下来并稳定发展;,能在新栖息地生存下来;但种群数量波动较大,表明生存斗争比较激烈还没有完全适应新的栖息地;,3、下图为农业生态系统内进行农药防治(喷施DDT)和生物防治害虫过程中,害虫种群密度消长示意图,请据图回答:,(1) 点开始是生物防治。,E,(2) 图中最需要防治的时间点是 。,A、D、E,1实验原理 (1)用液体培养基培养酵母菌,种群的增长受培养液的成分、空间、pH、温度等因素的影响。 (2)在理想的无限环境中,酵母菌种群的增长呈“J”型曲线;在有限的环境下,酵母菌种群的增长呈“S”型曲线。 2实验流程,探究培养液中酵母菌数量的动态变化规律,血球计数板计数法 注意事项:摇匀取样,适当稀释,适用于需借助显微镜计数的微生物。 计数方法:血球计数板有两种方格网,对于1625的方格网而言,计四角的4个中方格共计100个小方格中的个体数量;而对于2516的方格网而言,计四角和正中间的(共5个)中方格共计80个小方格中的个体数量。如图所示。,计算方法:大方格长度为1 mm,高度为0.1 mm (即规格为1 mm1 mm0.1 mm),则每个大方格的体积为0.1 mm3(104mL),故1 mL培养液中细胞个数(中方格中的细胞总数/中方格中小方格个数)400104稀释倍数。,实验表格,本探究实验应注意如下内容: (1)显微镜计数时,对于压在小方格界线上的酵母菌,应遵循“数上线不数下线,数左线不数右线”的原则计数。 (2)从试管中吸出培养液进行计数前,需将试管轻轻振荡几次,目的是使培养液中的酵母菌均匀分布,减小误差。 (3)每天计数酵母菌数量的时间要固定。 (4)溶液要进行定量稀释。 (5)计算1 mL菌液的数量时必须搞清如下等量关系: 1 mL1 cm31 000 mm3,时间,种群密度,调整期,对数期,稳定期,衰退期,适应环境,迅速增长!可用此期的酵母菌做菌种。因为性状稳定,遗传物质不变化,食物有限,生存空间有限。种内斗争加剧。,代谢产物增多,生存环境恶化。,培养液中酵母菌数量的动态变化,【例1】(2009江苏卷,19)某小组进行“探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化”实验时,同样实验条件下分别在4个试管中进行培养(见下表),均获得了“S”型增长曲线。根据实验结果判断,下列说法错误的是( ),A. 4个试管内的种群初始阶段都经历了“J”型增长 B4个试管内的种群同时达到K值 C试管内种群的K值与试管不同 D试管内的种群数量先于试管开始下降,例2将10 mL酵母菌液放在适宜的温度下培养,并于不同时间内等量均匀取样4次,分别测定样品中酵母菌的数量和pH,结果如下表所示:,(1)表中样品的取样先后次序为:_。 (2)对酵母菌而言,10 mL该培养液的环境负荷量为_个。,2、4、1、3,1.21107,(3)若第5次均匀取样时,样品中的酵母菌数量为760个/mm3,产生这一结果的原因是_ _。 (4)如果把酵母菌种群数量变化用曲线描述下来,应是图中_。,(5)根据达尔文学说,酵母菌数量不能无限增长的原因是 _。,培养液中的营养物质不断被消耗,部分酵母菌因营养缺乏而死亡并解体,A,空间和营养有限,数量过多,导致种内斗争激烈,
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