第1章 第2节 不同条件下种群的增长方式不同（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中生物学选择性必修2 生物与环境（浙科版2019）

第二节　不同条件下种群的增长方式不同 第一章 种群 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 栏目索引 预习案 自主读教材 巩固案 总结与应用 探究案 互动探疑难 预习案 自主读教材 数学结构 数量动态变化 数量变化 数量增长曲线 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 空间无限 “J” 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 很慢 越来越快 种群的一定百分数或倍数 空间有限 资源有限 “S” 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 最大数量 很少 缓慢 逐渐加快 达到K/2 最快 超过K/2 逐渐变慢 接近或达到K 在K值上下波动 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 利用和保护 防治 转折 增长最快 增大环境容纳量 降低环境容纳量 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 × × × √ √ √ 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 探究案 互动探疑难 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 3 棉花 半根香蕉 雌 雄 双层纱布 温度 20～25 ℃ 3个星期 放回培养瓶中培养 时间 果蝇数量 种群数量增长 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 “J” 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 巩固案 总结与应用 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 课时作业(2) 返回导航 生物学 选择性必修2 Z 第一章 种群 谢谢观看！ 课程内容标准 核心素养对接 尝试建立数学模型解释种群的数量变动。 1．探究果蝇种群的增长，尝试构建种群数量增长的数学模型。(科学探究、科学思维) 2．分析指数增长曲线和逻辑斯谛型曲线的成因和变化过程。(科学思维) 一、建立数学模型是解释种群数量变化的重要方法 1．数学模型：是用来描述现实系统或其性质的一个抽象简化的_________。 2．建立数学模型 (1)作用：解释生物种群_____________的重要方法。 (2)实例：以探究果蝇种群的增长为例。 利用培养瓶培养果蝇→观察和记录培养瓶中果蝇种群_________→统计处理实验数据→建立数学模型(绘制果蝇种群_____________图)→分析果蝇种群数量变化的特点及其形成的原因。 二、种群在无限环境条件下呈指数增长 1．条件：资源无限、________和不受其他生物制约的理想条件。 2．实例：细菌在实验室条件下的培养。 3．曲线形态：______形增长曲线。模型如图： 4．指数增长曲线特点：起始增长____，但随着种群基数的增大，增长会________，每单位时间都按________________________增长。 三、种群在有限环境条件下呈逻辑斯谛增长 1．条件：________、________和受到其他生物制约的条件。 2．曲线动态：______形增长曲线。模型如图： 3．环境容纳量(K值)：指在长时期内环境所能维持的种群_________。 4．逻辑斯谛曲线不同时期及特点 时期 特点 开始期 种群的个体数_____，种群密度增长_____ 加速期 随着个体数的增加，种群密度增长_________ 转折期 种群个体数___________时，种群密度增长_____ 减速期 种群个体数___________以后，种群密度增长_________ 饱和期 种群个体数_____________时，种群不再继续增长或_______________ 5．实例：自然界中的种群增长。 6．研究意义：能更好地__________生物资源，____有害生物。 (1)根据逻辑斯谛增长曲线在____期________的特点，可预知草原上放牧量为多少时既能保护草原，又能获得最好的经济效益。 (2)对于濒危野生动物的保护，则可通过改善生存环境来______________以促进其增长。 (3)对于有害生物的防治，则应通过限制环境因素来______________以抑制其增长。 1．判正误 (1)“J”形曲线是发生在自然界中最为普遍的种群增长模式。( ) (2)在理想条件下，影响种群数量增长的主要因素是环境容纳量。( ) (3)不同种生物种群的K值各不相同，但同种生物种群的K值固定不变。( ) (4)种群数量变化不仅受外部因素的影响，也受自身内部因素的影响。( ) (5)对于逻辑斯谛增长曲线，同一种群的K值不是固定不变的，会受到环境的影响。( ) (6)池塘养鱼，若要保持长期稳定和较高的产量，应及时适量地捕捞出成鱼。( ) 2．微思考 下图表示的是种群数量的指数增长曲线(又称“J”形曲线)和逻辑斯谛增长曲线(又称“S”形曲线)，据图分析： (1)图中b曲线的形成过程中何时出现了环境阻力？ 提示　b曲线的形成过程中始终存在环境阻力。 (2)图中阴影部分表示的含义是什么？ 提示　在生存斗争中被淘汰的个体数量。 任务驱动一　探究果蝇种群的增长 在实验室条件下，用水果培养果蝇，其种群数量会增长。用数学方法分析果蝇数量的增长规律，可得出其种群增长的数学模型。 1．果蝇作为实验材料具有哪些优点？ 提示　果蝇体形较小，繁殖力强，生活史短，饲养管理简单，并且容易计数和保存。 2．如何用数学方法分析果蝇数量的增长规律，构建种群增长的数学模型？ 提示　(1)设计表格，记录果蝇的数量；(2)以时间为横坐标，果蝇数量为纵坐标，在坐标系中绘制果蝇种群数量增长曲线图。 3．完善实验的方法步骤： (1)准备培养瓶：取500 mL广口瓶__个，先在每个广口瓶底部铺一层厚约2 cm的____，然后放入大小相等且熟透了的________、2只__果蝇和2只__果蝇，最后用________盖住瓶口，并用橡皮筋扎紧。 (2)控制培养条件：将培养瓶置于_____适宜(______________)的环境中培养。 (3)观察、计数：每天观察、记录培养瓶中果蝇个体数，持续_________。采用麻醉法计数时，待果蝇麻醉后，将其全部倒在白纸上，用毛笔进行计数。计数结束后再将这些果蝇_________________。 (4)绘制曲线：采用描点连线法，横坐标是_____，纵坐标是_________，在坐标系中绘制果蝇_____________曲线。 1．构建数学模型的步骤：观察研究对象，提出问题→提出合理的假设→用适当的数学形式进行表达(建立数学模型)→检验或修正。 2．数学模型的表达形式： (1)数学方程式：科学、准确，但不够直观。 (2)曲线图：直观，但不够精确。 数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式，建立数学模型一般包括以下步骤，下列排列顺序正确的是(　　) 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 ④通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正 A．①②③④　　　　　　　 B．②①③④ C．③④①② D．②③①④ A　[建构数学模型的一般步骤是：提出问题→作出假设→用数学形式表达→检验或修正。] 如图是果蝇在人工饲养条件下种群增长的曲线，下列有关叙述正确的是(　　) A．K＝346，表示该果蝇种群的环境容纳量 B．0至36 d，果蝇的个体数量呈直线增长 C．36 d后，果蝇种群的出生率大于死亡率 D．改变饲养条件，该果蝇种群的K值不变 A　[长时期内环境所能维持的种群最大数量称为环境容纳量，又称为K值，所以346为该果蝇种群的环境容纳量，A正确；由图可知0至36 d，果蝇的个体数量呈“S”形增长，B错误；36 d后，果蝇种群的数量达到K值，出生率等于死亡率，C错误；种群的K值会随着环境的变化而变化，环境改善，K值会变大，D错误。] [借题发挥]　“S”形曲线中出生率和死亡率的关系 (1)0～K/2时，出生率>死亡率，种群数量增加。 (2)K/2时，出生率与死亡率的差值最大，种群增长速率最大。 (3)K/2～K时，出生率>死亡率，但差值在减小，种群数量增长缓慢。 (4)K值时，出生率＝死亡率，种群数量达到最大。eq \o(,,\s\do4(　,)) 1．用牛奶瓶培养黑腹果蝇，观察成虫数量的变化，结果如下表： 时间(天) 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 成虫数(只) 6 10 28 71 131 207 270 302 327 341 根据表中数据分析，下列结果正确的是(　　) A．第13～25天，成虫数量增长快的主要原因是个体生长加快 B．第17～29天，成虫增长率上升，死亡率下降 C．第21～37天，成虫增长率的下降与种群密度的改变有关 D．第1～37天，成虫数量成“J”形增长 C　[第13～25天，成虫数量增长快的主要原因是营养丰富、环境条件适宜；第17～29天，成虫数量增加逐渐减慢，说明增长率下降，死亡率上升；第21～37天，成虫增长率的下降与种群密度的改变有关，因为随着种群密度的增加，种内斗争加剧，导致增长率下降；第1～37天，成虫数量成“S”形增长，所以C正确。] 2．种群的数量变化曲线如图中a、b1所示。下列叙述正确的是(　　) A．当种群数量达到K值时，出生率等于零 B．当某害虫种群数量达到K/2时，进行杀虫效果最佳 C．若空间充足，种群数量增长一定如曲线a所示 D．若曲线b1变成曲线b2，说明该种群生存环境变得恶劣 D　[当种群数量达到K值时，出生率等于死亡率，出生率不为零；种群数量在K/2时，种群增长最快，要达到较好的杀虫效果，应在K/2以前进行杀虫；种群增长若要出现如图中a曲线的趋势，除了保证空间充足外，也要保证食物充足且没有其他生物的制约；若曲线b1变为b2，种群数量的K值降低，说明该种群生存环境变得恶劣。] 任务驱动二　种群数量的增长曲线 1．在20世纪30年代，人们将环颈雉引入美国的一个岛屿。在1937—1942年期间，这个种群数量的增长如图所示。 某岛屿环颈雉种群数量的增长 由资料分析可知： (1)如果以时间为横坐标，种群数量为纵坐标画出曲线来表示，曲线则大致呈______形。 (2)若N0为该种群的起始数量，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。t年后种群数量可用公式表示为：____________________。 (3)请分析在λ>1、λ＝1、λ<1和λ＝0时种群数量分别会发生怎样的变化？ 提示　①当λ>1时，种群呈“J”形增长；②当λ＝1时，种群保持稳定；③当λ<1时，种群数量下降；④当λ＝0时，种群无繁殖，下一代将灭亡。 Nt＝N0λt 2．分析种群数量增长的“S”形曲线，回答下列问题： (1)同一种群的K值是固定不变的吗？为什么？ 提示　不是，因为环境条件变化时，K值发生变化。 (2)种群数量分别为K/2、K时，种群的年龄结构分别是哪种类型？出生率与死亡率的大小分别有什么关系？ 提示　①种群数量为K/2时，种群的年龄结构为增长型，出生率>死亡率。②种群数量为K时，种群的年龄结构为稳定型，出生率＝死亡率。 (3)从环境容纳量的角度思考，控制家鼠等有害动物时，应采取什么措施？ 提示　采取措施降低有害动物种群的环境容纳量，如将食物储藏在安全处，断绝或减少它们的食物来源；室内采取硬化地面等措施，减少它们挖造巢穴的场所；养殖或释放它们的天敌等等。 1．“S”形增长曲线的解读 三图对比分析解读： (1)t1之前，种群数量小于K/2，由于资源和空间条件相对充裕，种群数量增长较快，当种群数量为K/2时，出生率远大于死亡率，种群增长速率达到最大值。 (2)t1～t2，由于资源和空间有限，当种群密度增大时，种内斗争加剧，天敌数量增加，种群增长速率下降。 (3)t2时，种群数量达到K值，此时出生率等于死亡率，种群增长速率为0。 2．K/2值与K在实践中的应用 项目 灭鼠、灭蝗等 捕鱼、森林砍伐等 K/2(最大 增长速率) 灭鼠后，鼠的种群数量在K/2附近，这时鼠的种群数量会迅速增加，无法达到灭鼠效果 使鱼、树木的种群数量维持在K/2，捕捞或砍伐后，鱼、树木的种群数量会迅速回升 K值(环 境最大 容纳量) 改变环境，降低K值，使之不适合鼠、蝗的生存 保证鱼、树木生存的环境条件，尽量提升K值 3．种群数量增长的“J”形曲线和“S”形曲线的比较 项目 “J”形曲线 “S”形曲线 增长 模型 前提 条件 理想状态：资源无限、空间无限、不受其他生物制约 现实状态：资源有限、空间有限、受其他生物制约 项目 “J”形曲线 “S”形曲线 有无 K值 无K值 有K值 特点 ①起始增长很慢，随着基数的加大，增长越来越快。 ②按一定百分数或倍数增长 种群起始呈加速增长，K/2时增长最快，此后开始减速增长，到K值时停止增长或在K值上下波动 项目 “J”形曲线 “S”形曲线 联系 两种增长曲线不同的主要原因是环境阻力大小不同，对种群增长的影响不同 (2020·黑龙江哈尔滨期中)数学模型是用来描述一个生态系统或它的性质的数学形式，种群增长的数学模型有曲线图和数学方程式，下列关于种群“J”形增长的叙述，错误的是(　　) A．数学方程式模型可表示为：t年后种群数量Nt＝N0λt B．条件是食物和空间充裕、气候适宜、没有敌害等 C．“J”形增长曲线中λ大于1 D．增长速率是固定的 D　[“J”形增长曲线的数学方程式模型可表示为：t年后种群数量Nt＝N0λt(λ表示第二年的数量为第一年的λ倍)，A正确；食物和空间充裕、气候适宜、没有敌害等理想条件下，种群数量持续增加，呈现“J”形增长，B正确；由于种群一直在增长，后一年比前一年多，所以曲线中λ大于1，C正确；种群的增长速率不是固定的，D错误。] 下图中关于“S”形曲线的叙述，错误的是(　　) A．t0～t1之间种群数量小于K/2，由于资源和空间相对充裕，出生率大于死亡率，种群数量增长较快 B．t1～t2之间，由于资源和空间有限，当种群密度增大时，种内斗争加剧，天敌数量增加，种群增长速率下降 C．t2时，种群数量达到K值，此时出生率等于死亡率，种群增长速率为0 D．在t1时控制有害生物最有效 D　[t0～t1之间种群数量小于K/2，由于资源和空间相对充裕，出生率大于死亡率，且二者的差值逐渐加大，种群增长速率不断增加，因此种群数量增长较快，A项正确；t1～t2之间，由于资源和空间有限，随着种群密度增大，种内斗争不断加剧，天敌数量也在增加，虽然出生率大于死亡率，但二者的差值逐渐减小，所以种群增长速率下降，B项正确；t2时，种群数量达到K值，此时出生率等于死亡率，种群增长速率为0，C项正确；在t1时种群数量为K/2，种群增长速率最大，因此若在t1时进行有害生物防治，不能将有害生物控制在较低水平，D项错误。] [借题发挥]　种群数量变化曲线的变式应用 图1 图2 (1)图1为K值的不同表示方法，图中A、B、C、D所对应的为种群数量的K值，A′、C′、D′所对应的为种群数量的K/2。 (2)增长率和增长速率的比较： 图2中①②分别为“J”形和“S”形增长的增长速率曲线；③④分别为“J”形和“S”形增长的增长率曲线。 增长率等于出生率减去死亡率，增长速率等于增长量除以时间，即斜率。“J”形曲线的增长率保持不变(③)，增长速率越来越大(①)，而“S”形曲线增长率越来越小(④)，增长速率先变大，后变小，在种群数量达到K/2时，增长速率达到最大(②)。eq \o(,,\s\do4(　,)) 1．环保工作者对某地区最主要的草食性动物某野兔种群数量进行连年监测，得到如图所示的数量增长变化曲线，λ＝t年种群数量/(t－1)年种群数量。据图分析下列叙述正确的是(　　) A．第1年至第3年该种群的出生率相同 B．第4年初至第5年中期，种群数量呈“S”形增长 C．第3年末种群数量与第5年中期种群数量相等 D．野兔的种群数量在第6年末达到K值 B　[监测期间该地区野兔的种群数量变化为：第1年至第3年末，种群数量保持相对稳定，故在此期间该种群的出生率不一定相同；第4年至第5年中期，种群数量逐渐增加直至维持相对稳定，故为“S”形增长；第5年中期至第6年末，种群数量减少。第3年末到第5年中期种群的λ值大于1，种群一直处于增长状态，故第5年中期种群的数量远远大于第3年末；种群数量在第5年中期时达到K值。] 2．(2021·广东选考)图示某S形增长种群的出生率和死亡率与种群数量的关系。当种群达到环境容纳量(K值)时，其对应的种群数量是(　　) A．a　　 B．b　　　C．c　　　D．d B　[分析题图可知，在b点之前，出生率大于死亡率，种群密度增加；在b点时，出生率等于死亡率，种群数量不再增加，表示该种群数量已达到环境容纳量(K值)，B正确。] 知识网络构建 关键知识积累 1.研究种群的核心问题是种群数量的变化规律。 2.建立数学模型是解释生物种群数量动态变化的重要方法。 3.种群在无限条件下呈指数增长，在有限条件下呈逻辑斯谛增长。 知识网络构建 关键知识积累 4.指数增长的特点是：起始增长很慢，但随着种群基数的增大，增长会越来越快。 5.环境容纳量是指长时期内环境所能维持的种群最大数量，只代表种群数量的一个平均值。 6.在逻辑斯谛增长中：种群个体数达到K/2时，种群密度增长最快；种群个体数接近或达到K时，种群不再继续增长或在K值上下波动。 [对应学生用书P16] 1．下图中可表示种群在无环境阻力情况下增长的曲线是(　　) B　[种群在无环境阻力情况下的增长是指在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有天敌等的情况下的增长。在这样的条件下，种群数量会呈“J”形曲线增长，B图所示的增长曲线属于此种情况。] 2．当某一种群生活在资源和空间有限的环境中时，用来描述该情况下种群数量变化的数学模型是(　　) A．Nt＝N0λt　　　　　 B．K/2值 C．“J”形曲线 D．“S”形曲线 D　[在资源和空间有限的环境中，种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定，这种增长曲线称为“S”形曲线。] 3．在营养和生存空间都没有限制的条件下，某种细菌每20 min就通过分裂繁殖一代，那么24 h后，由一个细菌分裂产生的细菌数量是(　　) A．224 B．272 C．424 D．472 B　[由题意知，这种细菌在24 h内共分裂24×3＝72(次)，产生的细菌数量是272。] 4．下列关于环境容纳量(K)的叙述，错误的是(　　) A．一个生物种群的K值是可以发生改变的 B．同一物种的多个种群，其K值是相同的 C．达到K值前的每一个时期，种群数量总是在增加 D．达到K值后，种群的数量就达到平衡 B　[K是环境容纳量，环境容纳量可根据环境条件的改变而变化，当种群数量达到K值时，便会停止增长或者在K值上下波动。] 5．(2022·全国甲卷)在鱼池中投放了一批某种鱼苗，一段时间内该鱼的种群数量、个体重量和种群总重量随时间的变化趋势如图所示。若在此期间鱼没有进行繁殖，则图中表示种群数量、个体重量、种群总重量的曲线分别是(　　) A．甲、丙、乙 B．乙、甲、丙 C．丙、甲、乙 D．丙、乙、甲 D　[根据题意可知，在鱼池中投放的是鱼苗，随着时间的推移，鱼苗会长大，个体重量会增加；再结合题中信息“若在此期间鱼没有进行繁殖”可推出鱼的种群数量不会增加，考虑到竞争和种内斗争，鱼的种群数量会减少，综上所述，D符合题意。] $$