1.2不同条件下种群的增长方式不同 课件 2023—2024学年高二上学期生物浙科版选择性必修2

1.2不同条件下种群的增长方式不同 学习目标 通过构建种群增长模型的方法，培养理解能力。 通过用数学模型解释种群数量的变化，培养解决问题能力。 通过探究果蝇种群的增长，培养实验探究能力。 通过关注人类各种活动对种群数量变化的影响，通过举例说明环境容纳量，培养创新能力。 思考：在自然保护区中，大熊猫的生存环境适宜，大熊猫种群数量将会呈现怎样的变化？ 情境导入 研究种群的核心问题是种群数量的变化规律 建立数学模型是解释种群数量变化的重要方法 0 20 40 60 n ? 思考：在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每20分钟就通过分裂繁殖一代。请预测该细菌数量的变化情况，用公式或图示表示。 时间（min） 细胞数 0 20 40 60 80 20 21 22 23 24 分裂 细菌繁殖产生的后代数量 种群数量的变化 思考：在营养和生存空间没有限制的情况下，某种细菌每20分钟就通过分裂繁殖一代。请预测该细菌数量的变化情况，用公式或图示表示。 Nt=N02t 建立数学模型是解释种群数量变化的重要方法 种群数量 时间 指数增长 特点： 起始增长很慢，后来越来越快，且单位时间都按一定的百分数或倍数增长。 条件： 理想条件(资源无限，空间无限，不受其他生物制约) 概念：指数增长，又称“J”形增长 种群在无限环境条件下呈指数增长 种群数量 时间 指数增长 实例一：1859年，一个英格兰的农民带着24只野兔，登陆澳大利亚并定居下来，但谁也没想到迁入一个新环境后，这些野兔发现自己来到了天堂。因为这里有茂盛的牧草，却没有鹰等天敌。一个世纪之后，这个澳洲“客人”的数量呈指数增长，达到6亿只，引起了一次农业灾害。它们吃庄稼，毁坏新播下的种子，啃嫩树皮，并且打地洞损坏田地和河堤。 实例二：在20世纪30年代时，人们将环颈雉引入到美国的一个岛屿，在1937-1942年期间，这个环颈雉种群迁入一个新环境后，种群的增长大致符合“J”形曲线。 种群在无限环境条件下呈指数增长 实例三：凤眼莲原产于南美，1901年作为花卉引入中国。由于繁殖迅速，又几乎没有竞争对手和天敌，它对其生活的水面采取了野蛮的封锁策略，挡住阳光，导致水下植物得不到足够光照而死亡 。 结论：种群迁入一个新环境后，若该环境是食物（养料）和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌等理想条件的，常在一定时期内出现“J”形增长。 种群在无限环境条件下呈指数增长 在实际环境条件下，地球上哪怕只有一种生物按指数方式无限增长下去，最终也会把其他生物排挤掉，同时该物种也将走向毁灭。 在有限的环境条件下，种群呈逻辑斯谛增长。 种群在无限环境条件下呈指数增长 概念：种群在单位时间内增加的个体数与原有个体数的比值。 表示方法： 增长率 =（现有个体数-原有个体数）÷种群原有个体数 种群增长率 λ 现有个体数 原有个体数（前一年） = = = = - = λ-1 增长率=0,种群数量相对稳定 增长率>0, 种群数量增长 增长率< 0，种群数量下降 ①当λ=1时 ②当λ＞1时 ③当0＜ λ＜1时 ④当λ=0时 雌体没有繁殖，种群在下一代中灭亡 种群增长率与增长倍数（λ）之间的关系 只有λ＞1且为定值时，种群增长才为“J”形增长； 概念：种群在单位时间内增加的个体数量。 表示方法： 种群增长速率 种群数量曲线 呈“J”形增长 增长率 恒定值 增长速率曲线 逐渐增大，也呈“J”形 “J”形增长特点：种群的增长率是一定的；种群数量没有上限； “J”形曲线的增长率与增长速率的图像 ①1-4年，种群数量呈_____形增长 ②4-5年，种群数量__________ ③5-9年，种群数量__________ ④9-10年，种群数量_______ ⑤10-11年，种群数量_____________ ⑥11-13年，种群数量_________________________________ ⑦前9年，种群数量第_______年最高 ⑧9-13年，种群数量第______年最低 据图说出种群数量如何变化 13 2.0 λ值 1.5 1.0 0.5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 时间（年） “J” 增长 相对稳定 下降 下降 11-12年下降，12-13年增长 5 12 λ与种群数量增长的关系 概念：逻辑斯谛增长（“S”形增长曲线）是自然界生物种群增长的普遍方式。 特点： 分为五个时期： a开始期，增长缓慢 b加速期，增长加快 c转折期，增长最快 d减速期，增长减慢 e饱和期，达到环境容纳量 条件： 资源有限，空间有限，受其他生物的制约。 种群在有限条件下呈逻辑斯谛增长 实例：大约在1800年，人们把绵羊种群引入塔斯马尼亚岛。在此后的60年间，绵羊种群按照“S”形曲线增长，直到1860年才稳定在170万头左右。这就是塔斯马尼亚岛长期所能养活的绵羊最大数量K值。 种群在有限条件下呈逻辑斯谛增长 动物数量 0 2 4 6 8 100 200 300 400 500 600 年 12 · K/2 K值只代表种群数量的一个平均值，实际的种群数量在K值附近上下波动。 概念：用字母K表示，指长时期内环境所能维持的种群最大数量。 环境容纳量 注意：同一种群的K值不是固定不变的，会受到环境的影响。 （教材课后题2）右图表示在理想状态和自然环境条件下某生物的种群数量变化曲线。下列关于两条曲线间阴影部分的解释，正确的是（ ） A.环境中允许种群增长的最大值 B.其数量表示种群内迁出的个体数 C.其数量表示种群内出生的个体数 D.为种群在自然环境中增长所受到的 环境阻力 D 典例分析 （1）有害生物的防治 思考：怎样做才是最有效的灭鼠措施？ 降低环境容纳量 ①清除垃圾、硬化地面等 ②将食物储藏在安全处，断绝食物来源 ③养殖或释放天敌 （2）野生生物资源的合理利用 思考：为了保护鱼类资源不受破坏，并能持续地获得最大捕鱼量，应使被捕鱼群的种群数量保持在什么水平？ 应使被捕鱼群的种群数量保持在K/2水平 原因：此时种群的增长速率最大 环境容纳量：K值的应用 问题：如何比较两种曲线的异同？ K值 减小环境阻力→增大K值→保护野生生物资源 增大环境阻力→降低K值→防治有害生物 草原最大载畜量不超过K值→合理确定载畜量 K/2值 渔业捕捞后的种群数量要在K/2值处 K/2值前防治有害生物，严防达到K/2值处 环境容纳量：K值的应用 找出下列图中的K值、K/2 环境容纳量：K值的应用 环境容纳量：K值的应用 找出下列图中的K值、K/2 思考：如何保护大熊猫等濒危动物？ 提高环境容纳量：建立自然保护区，改善大熊猫的栖息环境 根据前面所学内容，思考在自然保护区中，大熊猫的种群数量将呈现怎样的变化趋势？ 逻辑斯谛增长，达到环境容纳量后稳定 野生动物的保护 活动：探究果蝇种群的增长 小资料： 果蝇题型较小，繁殖力强，生活史短，饲养管理简单，并且容易计数和保存。 果蝇性别可以通过肉眼观察判断：雌果蝇个体较大，腹部末端尖且色浅，有产卵管，腹背面有5条黑色条纹。雄果蝇个体较小，腹部末端圆钝，颜色呈深黑色，有交尾器，腹背面有3条黑色条纹。 活动：探究果蝇种群的增长 方法步骤： 广口瓶3个，先在每个广口瓶底部铺一层厚约2CM的棉花，然后放入大小相等且熟透了的半根香蕉，2只雌果蝇和2只雄果蝇，最后用双层纱布盖住瓶口，并用橡皮筋扎紧，作为果蝇培养瓶。 温度：20~25℃ 计数 800 600 400 200 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 ——1号瓶 ——2号瓶 ——3号瓶 活动：探究果蝇种群的增长 实验结果：果蝇种群数量增长的曲线图 /天 只/数量 讨论: 分析果蝇种群增长曲线特点及形成原因 由于广口瓶空间以及瓶内食物数量有限，果蝇种群不可能按照J形曲线无限增长，应该类似于S形曲线。 实验初期，条件适宜，食物充足，果蝇成虫每天产卵，从卵到羽化为成虫，大概10--12天，所以前10天左右，果蝇数量一直是4只，随后逐渐增加，到第14天左右出现果蝇种群的最大增长速率，即达到K/2。随着果蝇数量的增加，种内斗争加剧，增长速率放缓，在第17天左右种群数量达到K值。 如何设计实验研究温度对果蝇种群增长的影响？ 将果蝇培养装置分别放置在一定温度梯度下培养，如4℃、8℃、12℃、16℃、20℃、24℃、28℃、32℃，每天定时对瓶内果蝇进行计数，取平均值绘制成曲线图，构建数学模型并加以分析。 随堂练习 1.下列有关种群增长曲线的叙述中，正确的是( )A.引入到新环境的种群，一定时间内都能呈“J”形增长B.在种群“J”型增长模型（ ）中，λ表示该种群的增长率C.自然界的种群增长到一定程度都会在K值保持稳定，因此，都呈“S”形增长D.在鱼类养殖中，在大于K/2值时进行捕捞有利于该种群的可持续发展 【答案】D 【解析】A、新环境为理想条件，种群才能呈“J”形增长，A错误； B、种群“J”型增长的数学模型中，λ表示该种群数量是一年前种群数量的倍数，λ-1表示增长率，B错误； C、自然界的种群数量有增长、波动、稳定、下降的情况，C错误； D、在鱼类养殖中，在大于K/2值时进行捕捞有利于该种群的可持续发展，D正确。故选D。 随堂练习 2.下列关于环境容纳量（K值）的描述，错误的是( )A.当外界环境条件被破坏时，种群的环境容纳量会发生改变B.同一培养液中的大草履虫和双小核草履虫的K值存在差异C.当种群数量接近环境容纳量时，死亡率升高，出生率不变D.当种群数量达到环境容纳量的一半时，种群的增长速率最大 【答案】C 【解析】A、环境容纳量的大小受环境的影响，环境被破坏，K值会下降，环境改善，K值会上升，A正确;B、大草履虫和双小核草履虫所需要的食物和空间不同，则同一培养液中的大草履虫和双小核草履虫的K值存在差异，B正确;C、当种群数量接近环境容纳量时，死亡率和出生率通常达到相对平衡，从而使种群数量趋于稳定，C错误;D、在“S”形曲线中，种群数量达到环境容纳量的一半时，种群数量的增长速率最大，D正确。 随堂练习 3.如图表示某动物种群迁入某环境后Nt/N0随时间的变化情况（N0表示种群起始个体数量，Nt表示第t年个体数量）。下列分析正确的是( ) A.0~6年种群数量先下降后上升B.种群数量维持在ａ/2可获得最大持续产量C.15年后种群自然增长率不变，出现类似指数增长D.该种群在第0年和第6年的年龄结构相同 【答案】A 【解析】B、a/2是一个比值，不是种群数量，B错误; C、15年后种群数量不变，不会出现类似指数增长，自然增长率为0，C错误; D、0年后种群数量下降，年龄结构可能是衰退型，第6年后种群数量增长，年龄结构可能是增长型，D错误。 $$