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

1.2 种群数量的变化 学习目标 1. 结合细菌数量增长的实例,学会构建种群数量增长的模型方法,掌握科学探究的基本流程； 2. 通过“J”形和“S”形曲线分析,理解种群数量变化的影响因素及其内在逻辑关系； 3. 了解种群数量波动和下降的影响因素； 4. 通过探究培养液中酵母菌种群数量的变化,体验构建数学模型的方法,培养科学探究能力。 问题探讨 我们的手上难免沾染细菌。细菌的繁殖速率很快，因而我们要常洗手。假设在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每20min就通过分裂繁殖一次。请思考下列问题。 1.第n代细菌数量的计算公式是什么？ 2.72h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少？ 3.在一个培养瓶中，细菌的数量会一直按照这个公式描述的趋势增长吗？ 设细菌的初始数量为N0；第一次分裂产生的细菌为第一代，数量为N0×2；第n代的数量为N0×2n； 2216 不会，因为培养瓶中的营养物质和空间是有限的。 一、建构种群增长模型的方法 用来描述一个系统或它的性质的数学形式。 1.数学模型的概念 2.建构数学模型的方法（步骤） ①观察研究对象，提出问题 ②提出合理的假设 ③根据实验数据，用适当的数学形式对事物的性质进行表达，即建立数学模型 ④通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正 3.数学模型的种类 ①数学公式，如Nn=2n ②曲线图 思考：数学公式和曲线图各有什么优缺点？ 优点 缺点 数学公式 精确 不直观 曲线图 能直观地反映变化趋势 不精确 4.分析自然界中种群增长的实例 资料1：1859年，一位来澳大利亚定居的英国人在他的农场中放生了24只野兔，一个世纪后，这24只野兔的后代竟超过6亿只，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，这个种群增长如右图。 思考：1.这两个资料中种群增长有什么共同点? 2.种群出现这种增长的原因是什么？ 3.这种种群增长的趋势能不能一直持续下去？为什么？ 种群数量增长迅速，且呈无限增长趋势。 食物充足、缺少天敌。 不能，因为资源和空间是有限的。 二、种群的“J”形增长 自然界有类似细菌在理想条件下种群增长的形式，如果以时间为横坐标，种群数量为纵坐标，画出曲线来，曲线则大致呈“J”形，这种类型的种群增长称为“J”形增长。 1.定义 2.模型假设 （1）条件： （2）数量变化： 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条件下。 种群的数量每年以一定的倍数增长， 第二年的数量是第一年的λ倍 3.建立模型 ⑴数学公式 t年后种群的数量为______________； 　各参数含义： N0为___________________； Nt表示_______________________； t为___________；λ表示____________________________________； ⑵曲线图 Nt=N0λt 该种群的起始数量 时间 t年后该种群的数量 该种群数量是前一年种群数量的倍数 4.种群的增长率和增长速率 指种群在一段时间内增加的个体数占这段时间初始种群数量的比例。   时间 增长率 0 λ-1 增长速率： 指单位时间内增加的种群数量。 逐渐增大。 假设某一种群的数量在某一年内，由初始数量Nt增长到Nt+1，则该种群的增长率为： 思考1：请分析在λ>1、 λ=1、 λ<1 时种群的数量将如何变化？ 时间 增长率 0 λ-1 λ>1，增加 λ=1，不变 λ<1，减少 思考2：如果遇到资源、空间等方面的限制，种群还会呈“J”形增长吗？ 三、种群的“S”形增长 像这样，种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定，增长曲线呈“S”形，这种类型的种群增长称为“S”形增长。 资料分析： 生态学家高斯曾经做过单独培养大草履虫的实验：在0.5mL培养液中放入5个大草履虫，然后每隔24h统计一次大草履虫的数量。经过反复实验，得出了右图所示的结果： 1.定义 2.产生条件： 资源和空间有限，天敌的制约等（即存在环境阻力）。 3.K值： 一定环境条件所能维持的种群最大数量称为环境容纳量，又称K值。 思考：自然条件下，为什么种群增长到K值左右便会趋于稳定？ 自然条件下，资源和空间总是有限的；当种群密度增大时，种内竞争就会加剧，这就会使种群的出生率降低，死亡率升高。当死亡率升高至与出生率相等时，种群的增长就会停止，有时会稳定在一定的水平（K值）。 种内竞争对种群数量起调节作用。 4.种群数量的变化： ab段： 种群数量较少，迁入新环境需要适应，增长缓慢。 bc段： cd段： de段： 资源和空