第2節種群數量的變化（第一課時）

新人教版選必一《生物與環境》二種群的“J”型增長三種群的“S”型增長一建構種群增長模型的方法目錄CONTENTS四種群數量的波動2.

72h后，由一個細菌分裂產生的細菌數量是多少？1.n代細菌數量Nn的計算公式是：Nn=2n可以用實驗計數法來驗證。3.在一個培養瓶中，細菌的數量會一直按照這個公式描述的趨勢增長嗎？如何驗證你的觀點？不會，因為培養瓶中的營養物質和空間是有限的。問題探討

我們的手上難免沾染細菌。細菌的繁殖速率很快，因而我們要常洗手。假設在營養和生存空間沒有限制的情況下，某種細菌20min就通過分裂繁殖一代。Nn＝1×2n＝22161.建立數學模型的步驟觀察分析提出問題做出假設建立數學模型對模型進行檢驗修正研究方法研究實例細菌每20min分裂一次，怎樣計算繁殖n代的數量？在資源和生存空間沒有限制的條件下，細菌種群的增長不會受種群密度增加的影響Nn=2nN代表細菌數量，n表示第幾代觀察、統計細菌數量，對模型進行檢驗或修正建構種群增長模型的方法2.數學模型的表達形式及優點Nn=2n數學公式曲線圖優點：缺點：科學、精確不夠直觀直觀不夠精確請你根據一個細菌在營養和生存空間沒有限制情況下，產生的后代在不同時間數量畫出細菌種群數量的增長曲線。建構種群增長模型的方法時間/min020406080100120140160180繁殖代數0123456789細菌數量/個20248163264128256512思考·討論：在自然界中，有類似細菌在理想條件下種群（呈J型）增長的形式嗎？資料11859年，澳大利亞24只野兔6億只野兔1個世紀資料21937—1942年，某島嶼上環頸雉種群數量增長如右圖討論：1.這兩個資料中的種群增長有什么共同點？

出現這種增長的原因是什么？種群呈“J”形曲線增長。原因是食物和空間條件充裕、沒有天敵、氣候適宜等。2.這種種群增長的趨勢能不能一直持續下去？為什么？不能。因為資源和空間是有限的。理想條件種群的“J”形增長（2）建立模型(數學公式)假設：種群數量每年以一定的倍數(λ)增長。種群起始數量為N0,

求t年后種群數量Nt的表達式？N1=N0λN2=N1λ=N0λ2N3=N2λ=N0λ3

食物和空間條件充裕氣候適宜沒有天敵(捕食和寄生天敵)沒有其他競爭物種等（1）滿足條件種群的“J”形增長實例：自然界一般不存在，但某些特定情況在一定時間內可以看做近似滿足理想條件

如：實驗室一定時間內培養的細菌，一定時間內新遷入的種群1．在營養和生存空間等沒有限制的理想條件下，某細菌每20min就分裂繁殖一代。現將該細菌種群(m個菌體)接種到培養基上培養，理想條件下，t小時后，該種群的菌體總數是（）A．m·2tB．m·220C．m·22tD．m·23t2．有人把水葫蘆引入了一個熱帶國家，現已阻塞了航道，成了河流和湖泊中行船的主要障礙。一株水葫蘆可以在50天產生1000個后代，其原因可能是（）A.沒有天敵B.氣候適宜C.生殖率高D.以上都對3.建構數學模型是研究種群數量增長的方法之一。關于建構數學模型的步驟，正確的是（）①提出合理假設②檢驗修正③數學表達④觀察對象，提出問題A．①②⑧④B．④③②①C．④①③②D．④②①③實戰訓練

（3）對“λ”的理解：項目種群數量變化年齡結構λ>1

λ＝1

λ<1

增加增長型相對穩定穩定型減少衰退型種群的“J”形增長A______________B______________C______________D______________研究人員連續10年調查生態系統中某動物的種群數量變化，繪制的λ值變化曲線如圖所示。A、B、C、D四點時的種群數量相比，最多的是

點；最少的是

點。年齡結構增長型穩定型衰退型BD穩定型實戰訓練

第3年和第9年的種群數量相同嗎？難點提升：增長率和增長速率增長率：種群增長數量占上一年種群數量的比例增長速率：單位時間內種群增長數量種群數量124816增長率—（2-1）/11（4-2）/21（8-4）/41（16-8）/81增長速率（個/h）—2-114-228-4416-88（λ>1，且不變）Nt＝N0λt

(4)增長率實質：難點提升：增長率和增長速率出生率—死亡率（5）增長速率實質：曲線的斜率【實例分析】生態學家高斯的實驗：把5個大草履蟲置于的培養液中，不更換到更大容器中，不添加新的培養液，連續觀察、記錄，第5天后基本維持375個左右，結果如下表：時間/d種群數量/個K=375時間0123456數量520137319369375373請繪制大草履蟲的種群增長曲線在自然條件下，種群的增長還會是J型增長嗎？1.“S”形增長含義資源和空間有限，天敵的制約等（即存在環境阻力），種群經過一定時間的增長后，數量趨于穩定，增長曲線呈“

”形。S2.適用對象：一般自然種群的增長3.環境容納量（K值）一定的環境條件所能維持的種群最大數量稱為環境容納量，又稱K值。種群的“S”形增長ab段：種群基數小，需要適應新環境，增長較緩慢；資源和空間豐富，出生率升高，種群數量增長迅速；資源和空間有限，種群密度增大，種內競爭加劇，出生率降低，死亡率升高，種群增長減緩；出生率約等于死亡率，種群增長速率幾乎為0，種群數量達到K值，且維持相對穩定。種群數量為K/2，種群增長速率達到最大；4.“S”形增長曲線圖分析：bc段：c點：de段：cd段：種群的“S”形增長（1）AB段：出生率

死亡率，種群數量增加。

（2）B點（K/2）：出生率與死亡率差值

，種群增長速率

。（3）BC段：出生率仍

死亡率，但差值在減小，種群增長速率

。（4）C點（K值）：出生率

死亡率，種群增長速率為

，種群數量達到

，趨于穩定。ABC大于最大最大（斜率最大）大于下降等于0最大（K值）種群的“S”形增長4.種群“S”形增長曲線分析1.K

值

（是/不是）種群數量的最大值2.請據圖分析：該種群的K值為

。3.同一種群的K值是固定不變的嗎？同一種群的K

值不是固定不變的，會受到環境因素的影響。K2生物自身的遺傳特性和食物、棲息場所、天敵及其他生存條件均會影響動物的環境容納量。不是K值是種群在一定環境條件下所能維持（允許達到）的種群最大數量，在環境條件沒有變化的情況下，種群數量在K值上下波動，動態平衡。問題探討

(1)增長速率難點提升：增長率和增長速率（2）增長率時間0123456數量520137319369375373增長速率（個/天）-151171825062增長率-35.91.30.20.020.005出生率—死亡率曲線的斜率1．下圖為種群數量增長曲線，不考慮遷入和遷出，下列有關敘述不正確的是

（

）A．種群的數量變化除了“J”形和“S”形增長，還有穩定、波動和下降等B．bc段種群增長速率逐漸下降，是因為出生率小于死亡率C．自然狀態下種群數量達到K值時，種群的增長速率接近于0D．當環境條件發生變化時，種群的K值也會發生相應的變化B實戰訓練

2．科學家對某荒原上的子午沙鼠種群數量進行連續多年的調查，獲得如圖所示信息。下列敘述正確的是（

）A．第5年的子午沙鼠種群屬于衰退型B．第10年和第20年的子午沙鼠種群數量相同C．第1～5年，子午沙鼠種群增長模型呈“S”形D．第15～20年，子午沙鼠種群數量一直減少DJ型曲線S型曲線前提條件實例有無K值種群增長率種群增長速率理想條件（沒有環境阻力）存在環境阻力比較種群增長兩種曲線的聯系與區別無，持續保持增長有K值保持穩定先增加后下降有最大值逐漸下降持續增加一定時間內新遷入的種群自然狀態下的種群【總結】種群“J”形和“S”形增長曲線之間的關系（1）某種群生活在一個較理想的環境中，則此種群數量增長的曲線是

。（2）如果此種群生活在一個有限制的自然環境中，種群的個體數量增長的曲線可能是

。（3）圖中兩曲線間的陰影部分代表

，按自然選擇學說，就表示在生存斗爭中被

的個體數量。“S”形“J”形環境阻力淘汰食物不足空間有限種內斗爭天敵捕食氣候、傳染病等環境阻力思考：1、早期“S”形增長曲線可以看作是“J”形增長嗎？2、新物種遷入一定時間內可看做J形增長，后期發展情況？開始出現環境阻力時間種群數量（1）一定時間內可看做J型增長（2）出現環境阻力后看做S型增長（3）總的來說是S型曲線始終存在環境阻力回顧（2）數學模型

（1）滿足條件種群的“J”形增長（3）實例難點提升：增長率和增長速率增長率：種群增長數量占上一年種群數量的比例增長速率：單位時間內種群增長數量種群數量124816增長率—（2-1）/11（4-2）/21（8-4）/41（16-8）/81增長速率（個/h）—2-114-228-4416-88（λ>1，且不變）Nt＝N0λt

(4)增長率實質：難點提升：增長率和增長速率出生率—死亡率（5）增長速率實質：曲線的斜率1.“S”形增長含義2.適用對象：3.環境容納量（K值）種群的“S”形增長思考：1、早期“S”形增長曲線可以看作是“J”形增長嗎？2、新物種遷入一定時間內可看做J形增長，后期發展情況？(1)增長速率難點提升：增長率和增長速率（2）增長率時間0123456數量520137319369375373增長速率（個/天）-151171825062增長率-35.91.30.20.020.005出生率—死亡率曲線的斜率①野生大熊貓種群數量銳減的關鍵原因是什么？最根本原因是野生大熊貓的棲息地遭到破壞，由于食物的減少和活動范圍的縮小，K值就會變小。（1）實踐應用1——野生生物的保護②保護大熊貓的根本措施是什么？建立自然保護區，給大熊貓更寬廣的生活空間，改善它們的棲息環境，從而提高環境容納量。種群的“S”形增長5.K值的應用提高環境容納量（2）實踐應用2——有害生物的防治養殖或釋放天敵將食物儲存在安全處降低環境容納量搞好衛生硬化地面5.K值的應用種群的“S”形增長ABCABC①對資源開發與利用的措施②對有害生物防治的措施漁業資源最佳捕撈時期？1/2K后K前何時防治？達到1/2K前5.K值的應用——K/2值的應用捕撈后種群數量維持在多少？1/2K何時防治后種群數量維持在多少？達到1/2K前【總結】K值與K/2值的應用:K值減小環境阻力→增大K值→保護野生生物資源增大環境阻力→降低K值→防治有害生物草原最大載畜量不超過K值→合理確定載畜量K/2值漁業捕撈后的種群數量要在K/2值處K/2值前防治有害生物，嚴防達到K/2值處種群的“S”形增長第2節種群數量的變化（第二課時）

新人教版選必一《生物與環境》知識回顧1.種群數量的相對穩定2.種群數量的波動同一種生物的K值不是固定不變的，會受到環境的影響種群數量的波動3.種群數量的爆發、下降處在波動狀態的種群，在某些特定條件下可能出現種群爆發。如蝗災、鼠災、赤潮等。思考：種群的K值是否固定不變？受什么因素影響？①兼性厭氧型生物（單細胞真核生物）；②生長周期短，繁殖速度快，易于研究種群數量的變化培養液中酵母菌種群數量的變化思考：1.培養液中酵母菌的數量是怎樣隨時間變化的?2.酵母菌的種群數量統計方法？需要用到什么裝置？實驗:探究培養液中酵母菌種群數量的變化1.實驗原理:2.提出問題:培養液中酵母菌的數量是怎樣隨時間變化的?3.作出假設:在環境資源有限的條件下，酵母菌的數量變化隨時間呈“S”形增長曲線

在理想條件下，酵母菌種群的增長呈“J”形曲線；在各種資源有限或者存在環境阻力的情況下，酵母菌種群增長呈“S”形曲線。

隨著時間推移，由于營養物質的______、有害代謝產物的______、pH的_________，酵母菌數量呈_________形增長。消耗積累改變S培養液中酵母菌種群數量的變化5.顯微鏡計數操作步驟:（1）將蓋玻片放在血細胞計數板的計數室上；（注意順序）（2）用吸管吸取培養液，滴于蓋玻片邊緣，讓培養液自行滲入到計數室內；（3）待酵母菌細胞全部沉降到計數室底部，將計數板放在在載物臺中央（4）計數。

酵母菌的計數方法:抽樣檢測法滴液處培養液中酵母菌種群數量的變化4.材料用具酵母菌菌種，無菌馬鈴薯培養液或者肉湯培養液，血細胞計數板，顯微鏡等。選取中間的一個大方格為計數室，供微生物計數用。大方格中方格小方格顯微鏡使用細節（1）調光、再換到高倍鏡（16x10）（2）找：先低倍鏡（16x4）下找到物象（3）移：把物象移到視野中央（4）轉、調：高倍鏡下計數三、計算式（以規格1（16×25）為例）：

1mL培養液中細胞個數＝5個中方格酵母菌總數×5×104×稀釋倍數難點：血細胞計數板計數辦法一、參數：①1個大方格的體積是1mm×1mm×0.1mm=0.1mm3=10-4mL②每個小方格的體積是0.1mm3÷400=1/4000mm3

二、基本方法：數出大格里酵母菌數量，再換算為1ml培養液中酵母菌數量

計數要求：先數出中格里的酵母菌數量，再換算為大格的酵母菌數量

以規格1（16×25）為例：取4個對角和1個中間的中格（X5）練習1.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藻的數量；將蓋玻片放在計數室上，用吸管吸取少許培養液使其自行滲入計數室，并用濾紙吸去多余液體。已知每個計數室由25×16＝400個小格組成，容納液體的總體積為0.1mm3。現觀察到圖中該計數室所示a、b、c、d、e5個中格80個小格內共有藍藻n個，則上述水樣中約有藍藻

個／mL。5n×105

（1）從試管中吸出培養液進行計數之前，建議你將試管輕輕振蕩幾次這是為什么？酵母菌會沉降在瓶底，輕輕振蕩幾次使培養液中酵母菌分布均勻，以減少誤差。（2）如果一個小方格內酵母菌數量過多，難以數清，應當采取什么措施？稀釋適當倍數（3）對于壓在小方格界線上的酵母菌應當怎樣計數?只計相鄰兩邊及其頂角上的酵母菌，一般遵循“計上不計下，計左不計右”的原則。（4）本實驗需要設置對照嗎?不需要對照,

在時間上形成前后自身對照。（5）每天取樣時間有要求嗎？如何保證實驗數據的準確性?每天取樣時間相同；需要重復實驗，再取平均值，以提高實驗數據的準確性。（6）統計的種群數量是死亡細胞還是有活性的細胞？可以如何檢測？如何統計活細胞？都有；一般死亡細胞會聚集，可以借助臺盼藍染色（死亡細胞呈藍色）培養液中酵母菌種群數量的變化第1天第4天第6天第7天死亡連續觀察7天，分布記錄下這7天的數值。培養液中酵母菌種群數量的變化★連續觀察7天，記錄每天的數值。記錄結果可設計成下面的記錄表：重復組培養液中酵母菌種群數量的變化七.分析結果，得出結論培養液中酵母菌種群數量的變化實驗結論:影響酵母菌種群數量增長的因素:在適宜條件下

，酵母菌種群呈“S”形增長；種群的增長速率是：先增加后減少，在K/2時增長速率最大。受培養液的成分、空間、pH、溫度、代謝產物等因素的影響。培養液中酵母菌種群數量的變化課堂小結種群數量的變化種群增