1.2 种群数量的变化课件-2023-2024学年高二上学期生物人教版选择性必修2

第2节 种群数量的变化 第一章 种群及其动态 【新冠当前，要勤洗手】 细菌的增殖方式 二分裂 假设在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每20min就通过二分裂繁殖一次。 时间（min) 20 40 60 80 100 120 140 160 180 数量（个） 请计算： 一个细菌产生的后代在不同时间的数量，并填入书本P8表格中。 分裂次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2 4 8 16 32 64 128 256 512 问：第n代细菌数量Nn的计算公式是什么？ Nn=2n 72h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？ 2216 传说西塔发明了国际象棋而使国王十分高兴，他决定要重赏西塔，西塔说：“我不要你的重赏 ，陛下，只要你在我的棋盘上赏一些麦子就行了。在棋盘的第1个格子里放1粒，在第2个格子里放2粒，在第3个格子里放4粒，在第4个格子里放8粒，依此类推，以后每一个格子里放的麦粒数都是前一个格子里放的麦粒数的2倍，直到放满第64个格子就行了”。区区小数，几粒麦子，这有何难，“来人”，国王令人如数付给西塔。 计数麦粒的工作开始了，第一格内放1粒，第二格内放2粒第三格内放2粒，…还没有到第二十格，一袋麦子已经空了。一袋又一袋的麦子被扛到国王面前来。但是，麦粒数一格接一格飞快增长着，国王很快就看出，即便拿出全国的粮食，也兑现不了他对西塔的诺言。 原来，所需麦粒总数为：18446744073709551615 这些麦子究竟有多少？打个比方，如果造一个仓库来放这些麦子，仓库高4公尺，宽10公尺，那么仓库的长度就等于地球到太阳的距离的两倍。而要生产这么多的麦子，全世界要两千年。尽管国家非常富有，但要这样多的麦子他是怎么也拿不出来的。这么一来，国王就欠了西塔好大一笔债。 Nn=2n 数学公式 数学模型 利用表格中数据画出细菌的种群增长曲线（P8）：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。 数据分析表格 曲线图表 数据分析表格 数学公式 曲线图表 直观 准确 分析自然界种群增长的实例 【思考·讨论】 【资料1】 1859年，一位来到澳大利亚定居的英国人在他的农场中放生了24只野兔。让他没有想到的是，一个世纪之后，这24只野兔的后代竟超过6亿只。漫山遍野的野兔不仅与牛羊争食牧草，还啃啮树皮，造成植被破坏，导致水土流失。后来，人们引入了黏液瘤病毒才使野兔的数量得到控制。 【资料2】 20世纪30年代，人们将环颈雉引入某地一个岛屿。1937-1942年这个种群数量的增长如右图所示。 福寿螺 加拿大一枝黄花 丹麦被生蚝入侵 凤眼莲(水葫芦)原产于南美 外来入侵物种 种群的“J”形增长（指数增长） 1.条件： 食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌和其他竞争物种等 时间t 种群数量Nt O 增长特点：种群数量每年以一定的倍数增长 2.适用对象： 理想条件（没有环境阻力） 种群刚迁入新的适宜环境、 实验室条件 种群的“J”形增长（指数增长） 1.条件： 食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌和其他竞争物种等 增长特点：种群数量每年以一定的倍数增长 2.适用对象： 理想条件 （没有环境阻力） 种群刚迁入新的适宜环境、 实验室条件 N0 ：为起始数量 t ：为时间 Nt ：表示t年后该种群的数量 λ ：表示该种群数量是一年前种群数量的倍数（ λ为定值且λ＞1） 3.建立模型： Nt=N0λt 种群的增长率和增长速率 种群在单位时间内新增加的个体数与原有数量的比例。 计算公式：增长率=（末数－初数）/初数 增长率： “J”形增长：Nt＝N0λt 增长率=[N0λt-N0λ(t-1)]/N0λ(t-1) =N0[λ·λ（t-1）-λ（t-1）]/N0λ(t-1) =N0·（λ-1）·λ（t-1）/N0λ(t-1) =λ-1 定值 “J”形增长的增长率固定不变 记忆方法：增长率看阻力 “J”形增长阻力不变，增长率不变 t年种群数量 t-1年种群数量 增长量 种群的增长率和增长速率 种群在单位时间内新增加的个体数与时间的比例。 计算公式：增长速率=（末数-初数）/时间 增长速率： 增长速率=[N0λt-N0λ(t-1)]/t “J”形增长的增长速率随时间越来越大 记忆方法：增长速率看斜率 “J”形增长斜率不断增大，增长速率越来越大 曲线上点的切线的斜率 增长量 “J”形增长：Nt＝N0λt 如果遇到资源、空间等方面的限制，种群还会呈“J”形增长吗？ 【实例分析】生态学家高斯的实验：在0.5 mL培养液中放入5个大草履虫，每隔24h统计一次大草履虫的数量。经反复实验，结果如下图所示。　 时间/d 种群数量/个 K=375 大草履虫的数量 在第二天和第三天增长较快； 第五天以后基本维持在375个左右。 种群的“S”形增长（逻辑斯谛增长） 时间t 种群数量Nt O 种群的“S”形增长（逻辑斯谛增长） 1.条件： 空间有限或资源有限或受到其他生物制约 2. 适用对象： 一般自然种群的增长 K值（环境容纳量） 自然条件 （存在环境阻力） 环境容纳量（K值） 环境容纳量是指在长时期内环境所能维持的种群最大数量。 时间t 种群数量Nt O K值 K值≠最大值 最大值 注意：同一种群的K值不是固定不变的，会受到环境的影响。 出生率=死亡率 K＇ 种群的增长率和增长速率 “S”形增长 增长速率看斜率 时间 0 种群增长速率 K/2 增长率看阻力 种群增长率 时间 “S”形增长阻力不断变大 增长率不断变小 “S”形增长斜率先增大后减小 增长速率先增大后减小（K/2最大） ②有害生物的防治 打扫卫生、硬化地面、将食物储存在安全处、养殖或释放天敌。 K 值的应用 ①野生生物的保护 建立自然保护区，改善大熊猫的栖息环境。 增大环境阻力，降低环境容纳量 提高环境容纳量 K/2值的应用 A B C A B C ①对资源开发与利用的措施 种群数量达环境容纳量的一半（K/2）时种群增长速率最大，再生能力最强，维持被开发资源的种群数量在K/2值处，可实现“既有较大收获量又可保持种群高速增长”，从而不影响种群再生，符合可持续发展的原则。 ②对有害生物防治的措施 控制种群数量，严防达到K/2值处（否则会导致有害生物成灾）。 渔业资源最佳捕捞时期？ 1/2K时 何时防治？ 达到1/2K前 2、鼠害导致作物减产，蚊、蝇会传播疾病。从环境容纳量的角度思考，对家鼠等有害动物的控制，应采取什么措施？ 增大 死亡率 降低环境 容纳量 控制家鼠数量的思路和相应具体措施 降低 出生率 是防治有害生物 的根本措施。 机械捕杀 施用激素 药物捕杀 施用避孕药 养殖或 释放天敌 将食物储存在安全处 打扫卫生 在自然界，有的种群能够在一段时间内维持数量的相对稳定。但大多数生物的种群总是在波动中。这些种群在特定条件下可能出现种群爆发。 东亚飞蝗种群数量的波动 当种群久处不利条件下，会急剧下降，当种群数量过少，可能会衰退、消亡。 种群数量的波动 探究·实践 培养液中酵母菌种群数量的变化 细胞膜 芽体 细胞核 液泡 线粒体 储藏颗粒 细胞壁 (1)单细胞 生物； 酵母菌的相关知识: (3)生长周期 ，增殖速度 ; (2)代谢类型： 微生物; 有氧呼吸： 。 无氧呼吸： 。 兼性厌氧 C6H1206→CO2+H20 C6H1206→酒精+CO2 真核 短 快 出芽增殖 探究·实践 培养液中酵母菌种群数量的变化 2.实验原理: (1)用液体培养基（培养液）培养酵母菌。 (2)采用抽样检测的方法，进行显微镜计数，通过血细胞计数板可以测定酵母菌种群的数量。 (3)每天同一时间进行检测，以时间为横坐标，酵母菌的数量为纵坐标，绘制酵母菌种群数量的变化曲线。 培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的？ 1.提出问题: 无菌马铃薯培养液或肉汤培养液 血细胞计数板 通常是一块特制的厚载玻片，载玻片上有四条凹槽，中间的平台较宽，其中间又被一短横槽而隔成两半，每个半边上面各刻有一个方格网。 是一种专门用于计算较大单细胞微生物的一种仪器。 方格网 1mm 计数室的体积= 1mm×1mm×0.1mm=0.1mm3 方格网有九个大方格，其中只有中间的一大方格为计数室，供微生物计数用 计数室 血细胞计数板 计数室的规格 =16 ×25 小方格 =25×16小方格 1大格=16中方格 1大方格=25中方格 =400小方格 =400小方格 规格：25×16型 统计5个中方格， 共16×5=80个小方格 规格：16×25型 统计4个中方格， 共25×4=100个小方格 计数室 放大 不管计数室是哪一种规格，都是由400个小方格组成。每个小方格的面积是1/400mm2 血细胞计数板使用方法 先将盖玻片放在血细胞计数板的计数室上 稍待片刻，待酵母菌细胞全部沉降到计数室底部，计数板移至载物台的中央 计数一个小方格内的酵母菌数量，估算试管中的酵母菌总数 用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入。多余培养液用滤纸吸去。 盖玻片 (1)为什么不能先加培养液再盖盖玻片？ ①盖玻片可能由于已加入液滴的表面张力而不能严密地盖到计数板表面，使计数室内液体增多，导致结果偏高。 ②直接滴加培养液时，在计数室内会产生气泡，导致计数室相对体积减小而造成误差。 注意： (2)为什么要待酵母细胞全部沉到底部后再计数？ 如果酵母菌未能全部沉降到计数室底部，通过显微镜观察时就可能出现以下现象：要么能看清酵母菌但看不清方格线，要么能看清方格线但看不清酵母菌。 使培养液中酵母菌分布均匀，以保证估算准确，减少误差。 (3)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？ 血细胞计数板进行计数 A1 A2 A3 A4 A5 计数室的体积为0.1 mm3 25×16型 对于压在边线上的酵母菌应取相邻两边及顶角计数。 “计上不计下,计左不计右” 24个 (5)对于压在小方格界线上的酵母菌，应当怎样计数? 可将培养液适当稀释一定倍数后再计数。 只计相邻两边及其顶角上的酵母菌, 一般遵循“计上不计下,计左不计右”的原则。 (4)如果一个小方格内酵母菌数量过多，难以数清，应当采取什么措施？ 例1：如果每一个中格（一个计数室共25 个中格）平均有酵母菌40 个，用来计数的培养液稀释了100 倍，请估算每 1 mL原始酵母菌培养液有酵母菌多少个？ 算一算 40×25×104×100 = 1×109（个/mL） 例2：检测员将1 mL水样稀释10倍后，用抽样检测的方法检测每毫升蓝藻的数量；将盖玻片放在计数室上，用吸管吸取少许培养液使其自行渗入计数室，并用滤纸吸去多余液体。已知每个计数室由25×16＝400个小格组成，容纳液体的总体积为0.1 mm3。 现观察到图中该计数室所示a、b、c、d、e 5个中格80个小格内共有蓝藻n个，则上述水样中约有蓝藻   个／mL。 5n×105  1mL培养液中细胞个数＝ 每小方格中细胞的个数×400 ×104×稀释倍数 (6)本实验需要设置对照吗?如果需要，请讨论对照组应怎样设计和操作；如果不需要，请说明理由。 不需要, 因为本实验在时间上形成自身前后对照 (7)需要做重复实验吗? 需要做分组重复实验获得取平均值，以保证计数的准确性; (9)怎么分辨死亡细胞和有活性的细胞？ 死亡细胞多集结成团； 可以借助台盼蓝染色（死亡细胞呈蓝色） (10)对于带芽体的酵母菌怎么计数？ 芽体超过母体体积的1/2，记为单独个体； 反之不计算在内。 (8)利用血细胞计数板计数所得的细胞数比实际活细胞数要偏大还是偏小？ 偏大，因为死细胞和活细胞都计算在内 实施计划： 连续观察7天，分布记录下这7天的数值。 探究·实践 培养液中酵母菌种群数量的变化 死亡 第 1 天 第 4 天 第 6 天 第 7 天 培养液中酵母菌种群的数量前期呈“S”型增长，后期数量下降。 (1)开始培养时，营养、空间相对充足，条件适宜，酵母菌大量繁殖种群数量呈“S” 形增长； (2)随酵母菌数量不断增加，营养不断消耗，代谢产物积累、pH变化，空间不足等种群数量下降。 分析结果，得出结论: 探究·实践 培养液中酵母菌种群数量的变化 影响酵母菌种群数量增长的因素: 受培养液的成分、空间、pH、温度、代谢产物等因素的影响。 $$