1.2种群数量的变化课件-2024-2025学年高二上学期生物人教版选择性必修2

凤眼莲（水葫芦）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，我国目前有184万吨，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 。 第1章 种群及其动态 第2节 种群的数量变化 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20min就通过分裂繁殖一代。 时间/min 细菌数量/个 细菌繁殖产生的后代数量 讨论： 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？如何验证你的观点？ 若在一个新制的培养基上有1个大肠杆菌，其20min繁殖一代。请尝试建立一个大肠杆菌数量与其繁殖时间关系的数学模型。若起始大肠杆菌为5个呢？ 问题探讨 大肠杆菌的繁殖方式是什么？ 1个大肠杆菌繁殖一代产生几个大肠杆菌？ 大肠杆菌可以按这样的趋势一直增长下去吗？ 问题探讨 一. 构建种群增长模型的方法——建立数学模型 数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。 细菌每20min分裂一次，怎样计算繁殖n代的数量？ 在资源和生存空间没有限制的条件下，细菌种群的增长不会受种群密度增加的影响 Nn=2n N代表细菌数量，n表示第几代 观察、统计细菌数量，对自己年建立的模型进行检验或修正 观察研究对象，提出问题 提出合理的假设 根据实验数据，用适当的形式对事物的性质进行表述，即建立数学模型 通过进一步实验或观察等，对模型进行检验或修正 细菌个数 时间/min 数量 /个 ② 种群增长曲线可以直观地 反映出种群的增长趋势， 但不够精确。 一. 构建种群增长模型的方法——建立数学模型 【思考】大肠杆菌可以这样持续增吗？自然界中种群的数量变化情况是怎样的？ 分析自然界种群增长的实例 资料：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短暂控制。 资料：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。 分析自然界种群增长的实例 1.这两个资料中的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? 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表示，曲线则大致呈“J”形。这种类型的种群增长称为“J”形增长。 ▲理想条件: ①食物和空间条件充裕； ②气候适宜； ③没有天敌和其他竞争物种等 在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，种群的数量每年以数增长，第二年的数量是第一年的λ倍。 时间（t） N0 种群数量 二. 种群的“J”形增长 t年后的种群数量 种群数量是前年种群数量的倍数 时间 起始数量 三.种群的“S"型增长 资料：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，结果如下图所示。从图中可以看出：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。 【思考】大草履虫种群数量增长后趋于稳定的原因是什么？ 上述大草履虫种群的数量之所以呈“S”形增长，这是由于随着大草履虫数量的增多，它们对食物和空间的竞争也趋于激烈，导致出生率降低，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。在自然界，当一种生物迁入一个条件适宜的新分布地时，初始阶段一般会出现较快增长，但是，资源和空间总是有限的。 三.种群的“S"型增长 t0 ~ t1 ，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。 t1 ~ t2，由于资源和空间有限，当种群密度增大时，种内竞争加剧，天敌数量增加，种群增长速率下降。 t2时，种群数量达到K值，此时出生率=死亡率，种群增长速率为0。 t1 时，种群数量为K/2。出生率＞死亡率，种群增长速率达到最大值。 三.种群的“S"型增长 ▲相关曲线 三.种群的“S"型增长 ▲环境容纳量（K值） ——在一定的环境条件下所能维持的种群最大数量称为环境容纳量。 【思考】同一种群的K值是固定不变的吗？ 三.种群的“S"型增长 结论：同一种群的K值并不是固定不变的。 注意：K值并不是种群数量的最大值。 ▲环境容纳量（K值） 三.种群的“S"型增长 两种增长曲线的对比 环境阻力淘汰的个体数 食物不足 空间有限 种内斗争 天敌捕食 气候等 三.种群的“S"型增长 ▲K值与K/2值的应用 思考：保护大熊猫根本措施是什么？ 根据环境容纳量的概念可知，K值会随着环境条件的改变而改变。建立自然保护区，扩大生存空间，改善栖息环境，可提高环境容纳量。 三.种群的“S"型增长 ▲K值与K/2值的应用 提示：增大环境阻力(如为防鼠害而封储粮食、清除生活垃圾、保护鼠的天敌等),降低K值。 思考：有害生物的防治措施有哪些？ 三.种群的“S"型增长 提示：大于K/2时捕捞，捕捞后保持在K/2水平。 注意：K/2值处，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。 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?为什么？ ▲K值与K/2值的应用 三.种群的“S"型增长 ▲拓展应用 ①0-10年，λ＞1，种群数量 ； ②10-20年，λ＜1，种群数量 ； ③第 年时，种群数量最多；第 年时，种群数量最少； 增加 减少 10 20 填一填： 三.种群的“S"型增长 在自然界，有的种群能够在一段时期内维持数量的相对稳定。例如，某地野牛、狮的种群数量往往比较稳定。但对于大多数生物的种群来说，种群数量总是在波动中。例如，对某地区东亚飞蝗种群数量多年的变化情况所做的研究表明，该东亚飞蝗的种群数量在1913—1961年一直处于不规则的波动状态。 四.种群数量的波动 三.种群数量的波动 在自然界，有的种群能够在一段时期内维持数量的相对稳定。 对于大多数生物种群来说，种群数量总是在波动中。 在K值不变的情况下，种群的数量总是围绕着K值上下波动。 当种群长久处于不利条件下，如人类乱捕滥杀和栖息地破坏，种群数量会出现持续性的或急剧下降。 培养液中酵母菌种群数量的变化 探究 · 实践 酵母菌是一种单细胞、兼性厌氧型真菌,可以用液体培养基培养,且生长周期短,繁殖速度快,易于研究种群数量的变化。 ——抽样检测法 显微计数 “J”型 “S”型 成分、培养的空 间、pH、温度 血细胞计数板 曲线 培养液中酵母菌种群数量的变化 探究 · 实践 ▲酵母菌的计数方法——血细胞计数板计数法 ①先将盖玻片放在血细胞计数板的计数室上，用吸管吸取培养液,滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入； ②多余的培养液用滤纸吸去。稍待片刻，待酵母菌全部沉降到计数室底部，将计数板放在载物台的中央，计数一个小方格内的酵母菌数量，再以此为根据，估算试管中的酵母菌总数 培养液中酵母菌种群数量的变化 探究 · 实践 培养液中酵母菌种群数量的变化 探究 · 实践 酵母菌密度的计算 培养液中酵母菌种群数量的变化 探究 · 实践 例：血细胞计数板是微生物计数的常用工具，盖玻片下的培养液厚度为0.1 mm。如图所示是培养液稀释100倍后的镜检结果，如果中方格内的大肠杆菌数刚好是五点取样平均数，则1 mL该培养液中大肠杆菌的数量约为（ ） 提示：分析题图可知，图中一个样方中大肠杆菌数为16个，因此整个计数板中大肠杆菌数＝16×25＝400个，1 mL该培养液中大肠杆菌的数量≈400÷（1×1×0.1×10－3）×100＝4×108个，故B项正确。 A. 4×109 B. 4×108 C. 4×107 D. 4×106 B ▲实验操作注意事项 (1)本实验不需要设置对照实验,因不同时间取样已形成相互对照,需要做重复实验,目的是减少误差,即对每个样品计数三次,取其平均值。 (2)显微镜计数时,应遵循“计上不计下,计左不计右”的原则。 (3)血细胞计数板必须保持干燥,否则培养液将不能渗入计数室。 (4)每天计数酵母菌数量的时间要固定。 (5)从试管中吸出培养液进行计数前，应将试管轻轻振荡几次，使培养液中的酵母菌分布均匀。 (6)如果一个小方格内酵母菌过多，难以数清，应将培养液进行稀释。 培养液中酵母菌种群数量的变化 探究 · 实践 $$