人教版必修3 種群的特征 課件（63張）.ppt

第二節(jié)種群的數(shù)量變化 第四章種群和群落 1 細(xì)菌是真核生物還是原核生物 2 細(xì)菌的繁殖的方式是什么 細(xì)菌增長的數(shù)學(xué)模型研究 020406080100 202122232425 分裂 細(xì)菌繁殖產(chǎn)生的后代數(shù)量 一 建構(gòu)種群增長模型的方法 在營養(yǎng)和生存空間沒有限制的情況下 某1個細(xì)菌每20分鐘分裂繁殖一代討論 n代細(xì)菌數(shù)量的計算公式 72小時后由一個細(xì)菌分裂產(chǎn)生的細(xì)菌數(shù)量是多少 問題探討 nn n 解 n 60minx72h 20min 216nn n 2216 12 24 38 416 532 664 7128 8256 9512 22 21 23 24 25 26 27 28 29 分鐘 細(xì)菌種群增長曲線 細(xì)菌個數(shù) 橫坐標(biāo)是自變量 縱坐標(biāo)是因變量 注意標(biāo)明單位 增長率 和 增長速率 一樣嗎 增長率與增長速率是不同的 增長率是指新增加的個體數(shù)占原來個體數(shù)的比例 是一個百分比 無單位 增長速率是指新增加的個體數(shù)與時間的比值 即dn dt 有單位 如個 年等 例如 某一種群的數(shù)量在某一單位時間t 如一年 內(nèi) 由初數(shù)量no 個 增長到末數(shù)量nt 個 則這一單位時間內(nèi)種群的增長率和增長速率的計算分別為 出生率 死亡率 2 4 8 16 32 64 128 256 512 增長速率v 個 20min 4 2 2 4 8 16 32 64 128 256 增長速率越來越大 增長速率越來越大 增長速率 個 20min 2 4 8 16 32 64 128 256 512 4 2 2 4 8 16 32 64 128 256 增長率 個 20min 個 增長率穩(wěn)定 4 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 0 思考 同數(shù)學(xué)公式相比 曲線圖表示的模型有什么優(yōu)點 有什么局限性 nn 2n n代表細(xì)菌數(shù)量 n代表 代 優(yōu)點 能更直觀地反映出種群數(shù)量的增長趨勢 局限性 曲線圖表示的數(shù)學(xué)模型不夠精確 在描述 解釋和預(yù)測種群數(shù)量的變化時 常常需要建立數(shù)學(xué)模型 數(shù)學(xué)模型的表現(xiàn)形式可以為公式 圖表等 實例1 澳大利亞本來并沒有兔子 1859年 24只歐洲野兔從英國被帶到了澳大利亞 這些野兔發(fā)現(xiàn)自己來到了天堂 因為這里有茂盛的牧草 卻沒有鷹等天敵 這里的土壤疏松 打洞做窩非常方便 于是 兔子開始了幾乎不受任何限制的大量繁殖 不到100年 兔子的數(shù)量達到6億只以上 遍布整個大陸 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 又幾乎沒有競爭對手和天敵 我國目前有184萬噸 它對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 實例三 在20世紀(jì)30年代 人們將環(huán)頸雉引入美國的一個島嶼 在1937 1942年期間 這個種群數(shù)量的增長如下圖所示 如果以時間為橫坐標(biāo) 種群數(shù)量為縱坐標(biāo)畫出曲線來表示 曲線大致呈什么型 2000年世界人口增長曲線 我國1000 1990年人口數(shù)量變化 1 j 型增長曲線 1 適用范圍 實驗室條件下種群剛剛遷入一個適宜生存新環(huán)境時 2 產(chǎn)生條件 食物和空間條件充裕 氣候適宜 沒有敵害等 理想條件 不存在環(huán)境阻力 3 數(shù)學(xué)公式 nt n0 t 思考 種群的增長率隨時間如何變化 種群增長率 1 思考 種群的增長速率隨時間如何變化 種群的增長速率不斷增大 在一個培養(yǎng)基中 細(xì)菌的數(shù)量會一直持續(xù)按照這個公式增長嗎 為什么 不會 當(dāng)出生率與死亡率相等時 種群的增長就會停止 有時會穩(wěn)定在一定的水平 自然條件 現(xiàn)實狀態(tài) 食物和空間等資源總是有限的 種群數(shù)量達到一定值后 種內(nèi)斗爭不斷加劇 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 增長減緩 生態(tài)學(xué)家曾經(jīng)做過這樣一個實驗 在0 5ml培養(yǎng)液中放入5個大草履蟲 然后每隔24h統(tǒng)計一次大草履蟲的數(shù)量 高斯對大草履蟲種群研究的實驗 經(jīng)過反復(fù)實驗 結(jié)果如下 思考 1 曲線形狀象什么 s 型曲線 2 大草履蟲數(shù)量增長過程如何 三 種群增長的 s 型曲線 產(chǎn)生條件 自然條件 現(xiàn)實狀態(tài) 食物等資源和空間總是有限的 當(dāng)種群密度增大時 種內(nèi)斗爭不斷加劇 天敵數(shù)量不斷增加 導(dǎo)致該種群的出生率降低 死亡率增高 增長特點 種群數(shù)量達到環(huán)境所允許的最大值 k值 將停止增長并在k值左右保持相對穩(wěn)定 存在環(huán)境阻力 種群密度越大環(huán)境阻力越大 種群增長速率不斷降低 種群數(shù)量k 2 k值時 三 種群增長的 s 型曲線 種群數(shù)量達到k值時 種群增長速率為零 但種群數(shù)量達到最大 且種內(nèi)斗爭最劇烈 種群數(shù)量在k 2值時 種群增長速率最大 種群數(shù)量由0 k 2值時 種群增長速率增大 k值 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 k 2 k值 環(huán)境容納量 22 種群數(shù)量變化曲線與種群增長速率曲線的關(guān)系 圖乙fg段相當(dāng)于圖甲ac段 圖乙g點相當(dāng)于圖甲c點 圖乙gh段相當(dāng)于圖甲cd段 圖乙h點相當(dāng)于圖甲de段 種群增長的 型曲線 為了保護魚類資源不受破壞 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 魚群數(shù)量超過k 2后才能捕撈 但要保證被捕后數(shù)量保持在k 2水平以上 因為在這個水平上種群增長率最大 右圖為魚塘中魚的數(shù)量增長曲線 為了使魚塘的總產(chǎn)量達到最大值 應(yīng)該做到適時捕撈 下列做法中正確的是a 超過t4時捕撈 使剩余量保持在kb 超過t3時捕撈 使剩余量保持在3k 4c 超過t2時捕撈 使剩余量保持在k 2d 超過t4時捕撈 使剩余量保持在k 4 答案 c 2004江蘇 某海灘黃泥螺種群現(xiàn)存量約3000噸 正常狀況下 每年該種群最多可增加300噸 為充足利用黃泥螺資源 又不影響可持續(xù)發(fā)展 理論上每年最多捕撈黃泥螺的量為 a 3000噸b 1650噸c 1500噸d 不超過300噸 d 保護大熊貓的措施 提高繁殖率建立自然保護區(qū) 給大熊貓更寬廣的生活空間 保護環(huán)境 改善它們的棲息環(huán)境 幫助減少其環(huán)境阻力從而提高環(huán)境容納量 是保護大熊貓的根本措施 家鼠繁殖力極強 善于打洞 偷吃糧食 傳播疾病危害極大 應(yīng)該采取哪些措施控制家鼠數(shù)量 有害生物的控制 老鼠 機械捕殺 施用激素 藥物捕殺 施用避孕藥 養(yǎng)殖或釋放天敵 將食物儲存在安全處 打掃衛(wèi)生 硬化地面 種群增長的 型曲線 在生產(chǎn)中的應(yīng)用 k 2 種群增長曲線的生產(chǎn)生活中的應(yīng)用 有害動物的防治 應(yīng)通過降低其環(huán)境容納量 受保護動物的拯救和恢復(fù) 應(yīng)通過改善其棲息環(huán)境 提高k值 在種群數(shù)量超過k 2后捕獲 應(yīng)留下超過的k 2個體數(shù) 而殺蟲效果最好的時期在種群數(shù)量k 2以下 食物充足 空間不限 氣候適宜 沒有敵害等環(huán)境阻力 食物等資源和空間有限 種內(nèi)競爭不斷加劇 捕食者數(shù)量不斷增加 增長率穩(wěn)定不變增長速率變大 增長率減小增長速率先上升后下降 在k 2值達最大 無 有 種群增長的兩種曲線比較 食物不足空間有限種內(nèi)斗爭天敵捕食氣候不適寄生蟲傳染病等 用達爾文的觀點分析 j s 曲線 1 j 型曲線用達爾文的觀點分析表明生物具有過度繁殖的特性 2 圖中陰影部分表示 環(huán)境阻力 用達爾文的觀點分析指 通過生存斗爭被淘汰的個體數(shù)量 也即代表自然選擇的作用 j 型曲線表明生物具有什么特性 圖中陰影部分表示什么 在現(xiàn)實的生態(tài)系統(tǒng)中 種群數(shù)量除增長外 還有沒有其他變化 四 種群數(shù)量的波動和下降 在現(xiàn)實的生態(tài)系統(tǒng)中 種群數(shù)量除增長外 還有沒有其他變化 大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動之中的 在不利條件之下 還會急劇下降 甚至滅亡 東亞飛蝗種群數(shù)量的波動 探究 種群數(shù)量的波動和下降的原因是什么呢 種群數(shù)量的波動和下降 1 影響種群數(shù)量變化的因素 a 內(nèi)部 直接因素 出生 死亡 率 遷入 出 率 年齡組成 性別比例 b 外因 間接因素 空間 氣候 食物 天敵 傳染病 自然災(zāi)害等 c 人為 重要因素 對野生生物的亂捕濫獵 對種群數(shù)量的人工控制等 2 種群數(shù)量變化的類型 增長 穩(wěn)定 波動 下降等 3 影響結(jié)果 大多數(shù)種群的數(shù)量總是在波動之中 在不利條件之下 還會急劇下降 甚至滅亡 種群的數(shù)量是由出生率和死亡率 遷入率和遷出率決定的 因此 凡是影響上述種群特征的因素 都會引起種群數(shù)量的變化 環(huán)境因素 種群的出生率 死亡率 遷出率和遷入率 種群數(shù)量的變化 影響種群數(shù)量變化的因素 在faroeislands上 捕鯨現(xiàn)場成了血的海洋 在不利條件之下 還會急劇下降 甚至滅亡 亂伐森林 五 研究種群數(shù)量變化的意義 1 為野生生物資源的合理利用及保護提供理論指導(dǎo) 既要使生物資源的產(chǎn)量達到最大 又不危害生物資源的可持續(xù)發(fā)展 砍伐 捕撈 狩獵后 保證種群的增長速率為最大值 2 為人工養(yǎng)殖及種植業(yè)中合理控制種群數(shù)量 適時捕撈 采伐等提供理論指導(dǎo) 3 通過研究種群數(shù)量變動規(guī)律 為有害生物的預(yù)測及防治提供科學(xué)依據(jù) 降低環(huán)境的負(fù)荷量 k值 如鼠害防治可通過嚴(yán)密封存糧食 清除生活垃圾 保護老鼠的天敵等措施來降低k值 4 為引進外來物種提供理性的思考 必須考慮所引入的外來物種是否會構(gòu)成對原來物種的危害 即是否會構(gòu)成生物入侵 培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化 探究實驗 單細(xì)胞真核生物生長周期短 增殖速度快還可以用酵母菌作為實驗材料研究探究酵母菌的呼吸方式 酵母菌 酵母菌生長周期短 增殖速度快 在實驗室條件下 用液體培養(yǎng)基培養(yǎng)酵母菌 可以觀察酵母菌種群數(shù)量隨時間變化的情況 種群的數(shù)量變化有一定的規(guī)律 在理想條件下 種群呈 j 型增長 在有限的環(huán)境下 種群呈 s 型增長 知識回顧 一 提出問題 培養(yǎng)液中酵母菌種群是怎樣隨時間變化的 二 作出假設(shè) 酵母菌在培養(yǎng)基中進行培養(yǎng)時 由于食物 空間資源等是有限的 種群增長呈現(xiàn) s 型曲線 后期因環(huán)境急劇惡化 種群逐漸消亡 三 討論探究思路 血細(xì)胞計數(shù)板 血球計數(shù)板 方法名稱 使用范圍 顯微計數(shù) 抽樣檢測 調(diào)查細(xì)胞數(shù)量時 肉眼看不見的細(xì)菌 酵母菌等微生物 問題一 怎樣進行酵母菌的計數(shù) 1 血球計數(shù)板的結(jié)構(gòu) 血球計數(shù)板是一種專門用于計算較大單細(xì)胞微生物數(shù)量的儀器 由一塊比普通載玻片厚的特制玻片制成的 玻片中有四條下凹的槽 構(gòu)成三個平臺 中間的平臺較寬 其中間又被一短橫槽隔為兩半 每半邊上面刻有一個方格網(wǎng) 方格網(wǎng)上刻有9個大方格 其中只有中間的一個大方格為計數(shù)室 供微生物計數(shù)用 大方格的長和寬各為1mm 深度為0 1mm 即1mm 1mm 0 1mm 其容積為0 1mm3 大方格 中方格 小方格 16 中格 25 小格 25 中格 16 小格 3 血球計數(shù)板的分區(qū)與分格 不管計數(shù)室是哪一種構(gòu)造 其每一大方格都是由16 25 25 16 400個小方格組成 2 計數(shù) 16 25型 一般取四角的四個中方格 100個小方格 計數(shù) 25 16型 一般計數(shù)四個角和中央的五個中方格 80個小方格 的細(xì)胞數(shù) 3 計算 b表示培養(yǎng)液稀釋倍數(shù) 用所數(shù)小方格中細(xì)胞總數(shù) 所數(shù)小方格數(shù)是為求得每個小方格中的細(xì)胞總數(shù) 以1mm 1mm 0 1mm型為例 計數(shù)室容積為0 1mm3 則每個小方格的容積為1 4000mm3 酵母細(xì)胞個數(shù) 1ml 100個小方格酵母菌細(xì)胞總數(shù) 100 400 1000 稀釋倍數(shù) 例1通常用血球計數(shù)板對培養(yǎng)液中酵母菌進行計數(shù) 若計數(shù)室為1mm 1mm 0 1mm方格 由400個小方格組成 若多次重復(fù)計數(shù)后 算得每個小方格中平均有5個酵母菌 則10ml該培養(yǎng)液中酵母菌總數(shù)有個 2 108 例2檢測員將1ml水樣稀釋10倍后 用抽樣檢測的方法檢測每毫升藍(lán)藻的數(shù)量 將蓋玻片放在計數(shù)室上 用吸管吸取少許培養(yǎng)液使其自行滲入計數(shù)室 并用濾紙吸去多余液體 已知每個計數(shù)室由25 16 400個小格組成 容納液體的總體積為0 1mm3 現(xiàn)觀察到圖中該計數(shù)室所示a b c d e5個中格80個小格內(nèi)共有藍(lán)藻n個 則上述水樣中約有藍(lán)藻個 ml 5n 105 4 血球計數(shù)板的使用方法步驟 計數(shù) 稍待片刻 約5min 待酵母菌細(xì)胞全部沉降到計數(shù)室底部后 將計數(shù)板放在載物臺的中央 先在低倍鏡下找到計數(shù)室所在位置后 再轉(zhuǎn)換高倍鏡觀察 計數(shù)并記錄 鏡檢計數(shù)室 在加樣前 先對計數(shù)板的計數(shù)室進行鏡檢 若有污物 則需清洗 吹干后才能進行計數(shù) 加樣品 將清潔干燥的血球計數(shù)板的計數(shù)室上加蓋專用的蓋玻片 用吸管吸取稀釋后的酵母菌懸液 滴于蓋玻片邊緣 讓培養(yǎng)液自行緩緩滲入 一次性充滿計數(shù)室 防止產(chǎn)生氣泡 充入細(xì)胞懸液的量以不超過計數(shù)室臺面與蓋玻片之間的矩形邊緣為宜 多余培養(yǎng)液可用濾紙吸去 從試管中吸出培養(yǎng)液進行計數(shù)之前 要將試管輕輕震蕩幾下 這樣使酵母菌分布均勻 防止酵母凝聚沉淀 提高計數(shù)的代表性和準(zhǔn)確性 求得的培養(yǎng)液中的酵母菌數(shù)量誤差小 問題二 從試管中吸出培養(yǎng)液進行計數(shù)之前 應(yīng)該將試管輕輕震蕩幾次 為什么 一個小方格內(nèi)酵母菌過多 難以數(shù)清 應(yīng)當(dāng)對培養(yǎng)液進行稀釋以便于酵母菌的計數(shù) 具體方法是 搖勻試管 取1ml酵母菌培養(yǎng)液 加入成倍的無菌水稀釋 稀釋n倍后 再用血球計數(shù)板計數(shù) 所得數(shù)值乘以稀釋倍數(shù) 以每小方格內(nèi)含有4 5個酵母細(xì)胞為宜 特別是在培養(yǎng)后期的樣液需要稀釋后計數(shù) 問題三 如果一個小方格內(nèi)酵母菌過多 難以計數(shù) 應(yīng)當(dāng)采取怎樣的措施 對于壓在方格界線上的酵母菌應(yīng)當(dāng)計數(shù)同側(cè)相鄰兩邊上的菌體數(shù) 一般可采取 數(shù)上線不數(shù)下線 數(shù)左線不數(shù)右線 的原則處理 另兩邊不計數(shù) 問題四 對于壓在小方格界限上的酵母菌 應(yīng)當(dāng)怎樣計數(shù) 1 從試管中吸取培養(yǎng)液進行計數(shù)之前 要先將試管輕輕振蕩幾次 是什